Clos组播交换理论与应用

以IPTV、远程教育等为代表的多媒体组播业务已成为网络经济的重要增长点。但是目前网络节点中广泛使用的Clos交换结构只能很好地进行单播交换，在组播交换方面还缺乏理论基础，直接影响到现有网络对组播业务的平滑支持。项目组的初步分析表明，缺乏有效的数学描述是组播理论在Clos交换结构提出后五十多年仍无法完备的关键原因。为此，本项目拟从最基本的3级Clos交换结构的表达方法入手，研究组播交换的组合学原理，提出可描述不同硬件模型的Clos组播交换结构的超图模型，形成一套完整的组播交换理论；然后基于此理论着重研究包括交换结构复杂度、无阻塞条件以及路由算法在内的一些关键问题；最后考察此理论在四级以上的多级Clos衍生交换结构的有效性，以及在交换模块有扇出有限制等情况下的推广，以检验所提理论的完备性。可以预见，本项目的研究不仅可以完备组播交换理论，而且有助于我国在组播交换方面获得核心知识产权。

我们首先从组播网络结构理论入手，结合下一代核心网的光通信需求，提出了基于阵列波导光栅的无阻塞Clos网络，通过递归调用实现了系统的可扩展。在此基础上，针对光网络中的组播应用并结合Clos组播网络理论，提出了面向光组播的无阻塞阵列波导光栅复制网络，阐述并证明了无阻塞路由与波长分配算法，具体研究了其结构的可扩展性，分析了网络中采用的波长数和有源器件数随递归分解次数的变化情况。此外，我们针对高速交换网络中业务调度问题进行了研究，提出了一种基于复色的并行交换调度算法；针对突发业务的调度问题，提出了偏射增强的准静态调度策略。受项目支持，已在国内外权威杂志发表论文十八篇，其中IEEE/ACM Transactions on Networking发表论文1篇，IEEE Transactions on Communications发表论文2篇，Journal of Lightwave Technology论文2篇，国际会议GLOBECOM论文1篇，申请国家专利2项。