基于分配格的超大规模线速组播路由交换结构研究

下一代网络中基于流的视频组播将成为流量的重要部分，而目前节点上组播主要是在路由前对组播包先复制，再由端口配对调度方式各自进行包转发，实时性差而不能保证质量。实现高质量组播的关键是在各级网络节点实现以硬件逻辑支持的线速组播，已经提出的多种硬件逻辑方案由于存在各自瓶颈不能支持大规模结构。.代数中的分配格具有介于线性排序和偏序排序之间而适合组播的排序结构，本项目研究分配格排序单元能同时支持单播和组播交换操作的特点，分析以其构成组播集线器和大规模组播交换结构的方法；设计支持该结构的分布式自路由线速扇出复制过程的两级粒度带内信令机制；研究接入允许结合优先级机制满足运营商对组播监管及用户对服务质量的需求，免去端口调度瓶颈。本研究最终结合我们已经建立基于群论的多级互连网络完全分布式自路由模型，提出基于分配格的可扩展超大规模的自路由线速组播交换结构及其控制机制，为下一代网络提供高质量的端到端组播服务。

网络中视频业务流量爆炸式增长及数据重复传输网络行为，极大的消耗了网络带宽资源，同时给基于IP的互联网通信基础架构带来巨大压力和严苛的挑战。为了解决这一迫切的科学问题，业界从网络架构的多个层面和角度展开研究，本项目则选择网络设备中最为基本的组播交换技术为研究焦点。.首先，针对路由交换设备难以支持大规模可扩展的线速组播问题，项目在分析目前交换结构研究现状的基础上，提出了一种基于分配格的支持组播的自路由交换结构，为下一代或新型通信网络提供高效的数据交换功能。单级自路由交换结构具有支持线速组播、构建复杂度低、延时有保障等一系列优点，然而美中不足是交换结构内部会出现数据争用的情况，从而造成一定的信元丢失。.其次，为了改进交换结构的吞吐率性能，项目提出使用网络编码理论以及负载均衡方法构建一种新型组播交换结构称之为基于网络编码的负载均衡组播交换结构，并通过仿真和原型系统设计及事件驱动的仿真进行验证和测试，证明该交换结构的吞吐率性能得到显著提升。.本项目的创新主要有：1）、提出了可大规模扩展线速组播交换结构，具有延时可保障、线速组播、无抖动等优点；2）、提出了融合网络编码的负载均衡组播交换结构，在保持原有组播性能的基础上，进一步提高了组播交换的吞吐率性能。