A Polynomial Time Approximation Scheme for Minimum Cost Delay-Constrained Multicast Tree under a Steiner Topology

This paper is concerned with a restricted version of minimum cost delay-constrained multicast in a network where each link has a delay and a cost. Given a source vertex $s$ and $p$ destination vertices $t_1, t_2, \ldots, t_p$ together with $p$ corresponding nonnegative delay constraints $d_1, d_2, \ldots, d_p$, many QoS multicast problems seek a minimum cost multicast tree in which the delay along the unique $s$--$t_i$ path is no more than $d_i$ for $1 \le i \le p$. This problem is NP-hard even when the topology of the multicast tree is fixed. In this paper we show that every multicast tree has an underlying Steiner topology and that every minimum cost delay-constrained multicast tree corresponds to a minimum cost delay-constrained realization of a corresponding Steiner topology. We present a fully polynomial time approximation scheme for computing a minimum cost delay-constrained multicast tree under a Steiner topology. We also present computational results of a preliminary implementation to illustrate the effectiveness of our algorithm and discuss its applications.     

基于MPH的时延约束Steiner树算法

为了在时延约束务件下进一步优化组播树代价,并降低算法计算复杂度,研究了时延受限的Steiner树问题.分析了MPH(minimum path heuristic)算法的计算复杂度;在此基础上设计了一个时延约束Steiner树算法DCMPH(delay-constrained MPH)用于构造时延约束最小代价组播树.该算法中每个目的结点通过与当前组播树有最小代价的路径加入组播树;若时延不满足要求,则通过合并最小时延SPT(shortest path tree)树进而产生一个满足时延约束的最小代价组播树.仿真实验表明,DCMPH算法生成的组播树在保证时延要求的情况下,与同类算法相比取得了很好的代价性能和较低的计算复杂度.     

新的基于MPH的时延约束Steiner树算法

为了在时延约束条件下进一步优化多播树代价并降低算法的复杂度,研究了时延受限的Steiner树问题。在DCMPH算法的基础上,通过改进节点的搜索路径,提出了一种新的基于MPH的时延约束Steiner树算法。该算法中每个目的节点通过最小代价路径加入当前多播树;若时延不满足要求,则通过合并最小时延树进而产生一个满足时延约束的最小代价多播树。仿真实验表明,新算法在性能、空间复杂度方面均优于DCMPH算法。     

基于共享边的时延约束组播路由算法

为了优化在时延约束下的组播树代价,降低算法计算复杂度,研究了时延受限的Steiner树问题.分析了最短路径启发式(MPH)算法的执行过程,以此为基础提出一个基于共享边的时延约束组播路由算法ESAMPH.该算法在构建组播路由树时能够优先采用包含有较多的最短路径经过的节点,这样后面的组播成员节点到树上的最短路径也有可能经过这些节点,由此实现边的共享,降低了组播树的代价.仿真结果表明,ESAMPH算法在代价、延迟和计算时间之间能获得较好的平衡,综合性能较好.     

基于时延约束的快速低代价组播路由算法

低代价最短路径树是一种广泛使用的组播树,通常不能满足实时多媒体应用中信息从源端到目的端传输的时延限制。针对该问题,提出基于时延约束的快速低代价组播路由算法,利用代价构建满足时延约束的初始树,将不满足时延约束的路径用最小时延路径代替。仿真结果表明,相比时延约束最短路径树算法,该算法的计算时间更少,组播树的总代价更低。     

VPLS中具有时延约束机制的组播问题研究

VPLS作为一种革新的技术受到了广泛的关注和认可。但是，在用VPLS承载数据业务的时候还面临着一个复杂的难题：组播问题。传统的组播问题是具有NPC复杂度的Steiner问题。本文试图从应用和实现的角度出发，建立具有时延约束机制的组播转发机制。以建立最小时延树和最小开销树作为初始条件，运用循环迭代算法，求解满足时延约束的最小开销树。算法的复杂性为O（n^2）。作为补充，还提出了组播树的剪枝机制。试验结果表明，文中的算法简单可行，易于实现，适合应用于VPLS网络中。     

时延受限费用最小多播树算法

在一种构造费用最小多播树算法（RSTF）的基础上,考虑了网络的时延,提出一种新的时延受限费用最小多播树算法。通过随机网络的仿真结果表明,新算法与KPP算法相比在费用、时延方面有很好的性能。     

基于本地域信息的时延约束Steiner树算法

提出一种基于本地域QoS信息的时延约束Steiner树算法,通过最短代价路径构造组播树,源节点根据目的节点及源区域边界路由器提供的最短时延路径信息,对剩余目的进行集中式路由计算,并由控制消息完成组播树的配置及环路删除。该算法不依赖于全局性的QoS信息,从而避免大量控制开销与陈旧QoS信息的影响。仿真实验结果表明,该算法具有较高的加入成功率以及较合理的控制开销。     

时延受限组播路由的最短路径加速算法求解

分析了时延受限的Steiner树问题,总结了在构建组播树过程中的代价和计算复杂度变化规律,并根据实际网络环境,从优化最短路径出发,提出了一种基于优化最短路径的时延受限组播路由算法AOSPMPH。该算法以MPH算法为基础,利用Floyd最短路径优化算法求出节点对之间的最短路径,选择满足时延要求的最小代价路径加入组播树,进而产生一棵满足时延约束的最小代价组播树。仿真结果表明,AOSPMPH不但能正确地构造时延约束组播树,而且其代价和计算复杂度与其他同类算法相比得到了优化。     

一种时延受限的多播路由算法

很多实时多媒体应用要求通信网络提供多播服务支持，而且往往需要传输的信息满足源端到目的端的时延约束。该文对时延约束的多播路由问题进行了研究，基于原有的从源端到目的端的时延受限路径构造算法，提出了一种时延受限多播路由算法。该算法能够快速构建满足时延约束的多播树。理论分析表明，该算法的时间复杂度和CDKS算法相同。仿真实验结果表明，该算法所构建的多播树代价低于CDKS算法。