基于网络编码的全光组播数据可靠传输机制研究

随着新型宽带组播业务的不断涌现，低速低带宽的电层组播传输方案未来将难于满足需求。采用全光组播方案并将网络编码技引入其中能够充分融合光网络高速、宽带和网络编码稳定、可靠的优势。然而，要达到这一目的还面临着理论与技术方面的诸多挑战，基于网络编码的光层组播数据可靠传输机制是其中的一项重要内容。本项目将围绕这一目标，重点研究基于资源联合优化组播路由、光层网络编码机制以及网络编码在传输过程中的可靠性等内容。拟采用的创新方法是基于进化算法的多目标优化思想，在波长利用率，网络负载均衡等指标下优化并建立基于网络编码的光组播路由，同时从全光实现的角度出发，提出全新的编码向量构造方式、网络编解码算法及相应的可靠传输策略。最后，采用软件仿真和硬件实验的方式对提出的理论、算法和结构进行仿真分析和实验验证。项目所取得的研究成果将为未来全光组播技术及网络编码理论的研究与发展奠定基础并提供有意义的指导。

随着宽带网络的飞速发展以及新型组播业务的不断涌现，用户对高品质的组播服务需求以及高可靠的组播业务传输质量的要求都在不断的提高。项目组创新的将网络编码技术引入到光组播网络中，从通信业务对网络的需求出发，主要解决三方面问题：（1）基于网络编码的资源联合优化组播路由问题；（2）光层网络编解码问题；（3）基于光层网络编码的数据传输保护策略研究。项目组通过对关键问题进行理论分析及论证，并对相关的关键技术进行深入研究，实现了基于网络编码的全光组播数据可靠性传输机制方面的重要进展，具体包括：.（1）传统的基于网络编码的资源联合优化组播路由研究，均采用固定栅格带宽的网络场景。在灵活栅格弹性光网络中，传统的固定栅格光网络中的资源优化算法已不再适用，因此项目组研究SLICE网络中面向网络编码的动态组播业务路由和频谱分配算法，并在频谱分配过程考虑碎片对网络业务的影响。针对含有网络编码的动态组播业务的路由频谱分配问题，项目组建立了一个线性整数规划模型，并提出了针对动态流量的阻塞率均衡BPB技术，均衡了每个节点的单独的阻塞率。.（2）针对弹性光网络中多粒度组播业务的传输需求，项目组为物理层中的硬件结构设计了一种全光正交频分复用网络编码机制。该机制基于全光OFDM技术，保证不同速率的组播业务能够在编码节点实现全光网络编码功能。为解决无源光网络中如何高效地实现对等光网络单元之间直接通信问题，项目组将全光OFDM技术引入接入网。网络编码技术的采用能够支持两个ONU之间的全双工内部通信，这是以往的VPN通信中未曾实现的。基于全光OFDM网络编码组播机制的引入，不仅能够支持更高速的业务传输，而且可以改善传输效率和灵活性。.（3）目前基于信源信息加密的方法，需要大量的加密量，这无形中就给网络增加了重大负担。项目组针对网络编码的数据传输保护问题，提出基于信源信息加密的方法和部分编码向量加密的方法来实现保密性，并将这两种加密方法分别应用于光网络和电网络的传输中，旨在减少加密量以及不对网络提出更高要求的情况下实现网络编码的安全性。.（4）运用模拟软件及仿真平台对基于网络编码的光组播数据可靠传输关键技术进行模拟仿真与论证，根据仿真结果进行改进优化。在完成算法仿真分析与光组播设计的基础上，充分利用项目组原有实验环境和仪表设备，搭建测试系统并对所提算法及光组播机制进行局部功能实验验证。