多路径通信网络关键技术研究

As a foundation of building unified IP carrying and operational platform, the routing and switching equipment must meet the rapid expansion of information capacity and the diversiform requirements of network traffic to establish a stable and fundamental basis for National Information Infrastructure (NII). However, with the network scales rapidly and new network applications emerge frequently, bandwidth supply for today’s Internet could not catch up with the rapid increasing requirements. Unfortunately, irrational using of network sources makes things worse. Actual network deploys single-next-hop optimization paths for data transmission, but such “best effort” model leads to the imbalance use of network resources and usually leads to local congestion. On the other hand Multi-path routing can use the aggregation bandwidth of multi paths efficiently and improve the robustness of network, security, load balancing and quality of service. As a result, multi-path has attracted much attention in the routing and switching research fields and many important ideas and solutions have been proposed. We focuses on implementing the parallel transmission of multi next-hop data,balancing the network traffic and reducing the congestion. We aimed at exploring the key technologies of the multi -path communication network,which could provide a feasible academic support for subsequent applications of multi -path communication networking.

互联网作为全球最大的通信基础设施，已成为国家进步和社会发展的重要支柱。随着各种新兴业务和应用的不断涌现，对网络的带宽提供能力和服务质量保障能力提出了更高要求。现有网络普遍采用单下一跳最优路径进行数据传输，而这种基于单下一跳路由的尽力而为数据传送方式正是造成当前网络资源使用不均衡和局部拥塞的重要根源。多路径并行数据传输可以有效聚合使用多条路径的带宽，均衡网络流量，提高网络的可用性和生存性，从而有效提升网络的服务质量。本项目围绕“寻找路径、选择路径和使用路径”三方面展开研究，重点研究了多路由产生机制，多路径网络的流量工程模型，多路径网络的流量控制算法和基于业务区分的多路径网络资源分配算法，并力图将研究成果有机整合，形成多路径网络数据传输的整体解决方案。本项目旨在探索多路径通信网络的关键理论及技术，为后续多路径通信网络的实际应用提供切实可行的理论基础和指导。

互联网已成为国家进步和社会发展的重要支柱。随着各种新兴业务和应用的不断涌现，对网络的带宽提供能力和服务质量保障能力提出了更高要求。现有网络普遍采用单下一跳最优路径进行数据传输，而这种基于单下一跳路由的尽力而为数据传送方式正是造成当前网络资源使用不均衡和局部拥塞的重要根源。多路径并行数据传输可以有效聚合使用多条路径的带宽，均衡网络流量，提高网络的可用性和生存性，从而有效提升网络的服务质量。. 项目通过对IP网多路径数据传输的研究实现多下一跳数据的并行转发，从而充分使用现有网络带宽资源，达到网络流量的负载均衡，最大程度的减少网络拥塞的产生。项目围绕“寻找路径、选择路径和使用路径”三方面展开研究，重点研究了多路由产生机制，多路径网络的流量工程和多路径网络的流量控制算法，通过研究成果的有机整合，形成了多路径网络数据传输的整体解决方案，能够为多路径通信的实际应用提供一些基础的理论支撑。. 多路由生成是网络进行多路径数据传输的基础和前提，课题通过给网络节点赋不同的位势值实现了网络图向有向无环图的转换，提出了基于节点位势的多路由生成算法框架，指出多路由生成等价于将网络图转换为有向无环图。并提出了两个多路由生成算法，仿真实验表明所提算法在多路由生成数目和并行传输能力上都比现有算法有所提升，可以充分挖掘使用网络的链路资源。研究了多路径网络的流量工程模型。针对每个路由节点进行多下一跳转发的特点，提出了一个最小化最大链路利用率的线性规划模型，仿真实验表明该模型能够有效均衡网络链路的资源利用率。从网络用户角度考虑了多路径网络的拥塞控制问题，研究了多路径网络的流量控制算法，仿真实验表明算法收敛时间短，可以优化网络的链路利用率。. 在本项目资助下，在上述方面取得了一系列重要的研究成果。先后发表论文14篇，其中SCI 检索3篇，EI 检索8 篇。申请国家专利13项，已获得国家专利授权8 项。著有学术专著一部，申请IETF draft一份。