ارائه ی یک الگوریتم مسیریابی کیفیت خدمات چندپخشی مقیاس پذیر

ظهور کاربردهای چندرسانه ای و بلادرنگ در شبکه های ارتباطی مسئله ی مسیریابی چندپخشی را مطرح می کند. هدف از مسیریابی چندپخشی، ارسال همزمان اطلاعات از مبدأ به گروهی از مقصدهاست. راه حل مسیریابی چندپخشی، درختی است که مبدأ و مقصدها را به یکدیگر متصل می کند و درخت چندپخشی نامیده می شود. از طرفی کاربردهای چندرسانه ای و بلادرنگ، نظیر کنفرانس دیجیتالی و بازی های تعاملی نیازهای کیفیت خدمات متنوّعی مانند تأخیر انتها به انتها، پهنای باند، نوسان تأخیر و ... دارند. مسئله ی مسیریابی با موضوع تأمین کیفیت خدمات در ارتباط مستقیم است، زیرا چنانچه بتوان مسیری را برای عبور داده ها یافت که ویژگی های آن مسیر مطابق نیازهای مورد نظر باشد، تأمین کیفیت خدمات نیز انجام شده است. بنابراین می توان دید که مسئله ی مسیریابی کیفیت خدمات چندپخشی در کاربردهای چندرسانه ای از اهمیت ویژه برخوردار می باشد. مسیریابی چندپخشی یا به عبارتی ساخت درخت چندپخشی همواره با اهداف بهینه سازی همراه بوده است، زیرا مسیریابی چندپخشی تنها یافتن یک درخت برای یک جریان داده نیست، بلکه باید مسیر را به نحوی انتخاب نمود که مطابق نیازهای کاربرد باشد و از طرفی بتوان بهترین استفاده را از عناصر شبکه داشت. مهم ترین این اهداف، حداقل کردن هزینه ی درخت به عنوان هزینه ی بهینه می باشد. از طرف دیگر در اکثر موارد هزینه ی هر لینک برابر با میزان بهره وری لینک در نظر گرفته می شود. بنابراین حداقل کردن هزینه، منطبق با حداقل کردن بهره وری لینک هاست که خود یکی از اهداف اساسی مهندسی ترافیک می باشد. مسئله ی مسیریابی حداقل هزینه در اکثر تحقیقات گذشته به صورت یک مسئله ی درخت اشتاینر مدل شده است. در موارد زیادی، علاوه بر هزینه لازم است معیارهای دیگر کیفیت خدمات نظیر تأخیر انتها به انتها و ... نیز برآورده شود. این مسئله نیز به صورت درخت اشتاینر محدود مدل می شود. مسئله ی درخت اشتاینر و درخت اشتاینر محدود از دسته مسائل np-complete هستند. در این نوع مسائل امکان رسیدن به پاسخ در زمان چندجمله ای وجود ندارد. به عبارت دیگر با بزرگ شدن اندازه ی مسئله، زمان رسیدن به پاسخ به سمت بی نهایت میل می-کند. بنابراین بحث مقیاس پذیری در این مسائل مطرح می شود که به این معناست که بتوان با بزرگ شدن اندازه ی مسئله، همچنان جواب مناسب و نه کاملاً بهینه را در زمان قابل قبول ارائه داد. الگوریتم های ارائه شده برای مسائل درخت اشتاینر، غالباً از روش-های اکتشافی و فرااکتشافی استفاده می کنند. در این پایان نامه ابتدا در مورد مفاهیم پایه و اساسی توضیحاتی داده می شود. سپس به بررسی تعدادی از الگوریتم های مسیریابی کیفیت خدمات چندپخشی که همگی از مدل درخت اشتاینر بهره برده اند، پرداخته می-شود. در انتها یک الگوریتم مسیریابی چندپخشی با محدودیت های تأخیر انتها به انتها، پهنای باند،احتمال اتلاف بسته و نوسان تأخیر با کمک روش کولونی مورچه ها ارائه می شود که هدف آن کاهش زمان رسیدن به پاسخ در شبکه های بزرگ یا به عبارتی بهبود مقیاس پذیری است. نتایج شبیه سازی ها نشان می دهد که الگوریتم پیشنهادی برای شبکه های با اندازه ی بزرگ در زمان کوتاه تری نسبت به الگوریتم های دیگر پاسخ می دهد و هزینه ی درختی که می سازد اگرچه بهتر از الگوریتم های دیگر نیست ولی در حد خوب و قابل قبولی قرار دارد.