基于应用层主动网络的组播模型

分析传统应用层组播模型的优点和不足,结合应用层主动网络技术,提出一种新的应用层组播模型。在网络边缘部署主动式超级节点、普通节点和主动式备用节点,在广域网中生成组播共享树,在局域网上构造多维Mesh,依靠组播共享树与多维Mesh进行组播。利用PeerSim对Scribe,CAN Multicast和该模型进行仿真,比较它们的LinkStress和RMD,结果表明该模型的优势随网络规模的变大而增加。     

面向P2P流媒体基于Mesh优先的应用层组播算法

P2P流媒体在网络上已经得到了广泛的开发与应用。一个流媒体系统中的应用层组播树的构建算法将直接影响到整个系统的效率及质量。提出一种新的服务于分布式覆盖网框架的应用层组播树的构建算法——CDDMA。CDDMA首先自治地构建一个探测节点结合,利用PPAF启发式综合考虑传输时延与节点出度作为加入节点加入组播树的评价函数,解决了原有的基于Mesh优先的应用层组播协议考虑网络因素单一的问题,并能解决组播树负载不均衡的问题。在SMesh的基础上,给出了CDDMA的实现,通过类似Internet网络拓扑结构的仿真,表明了这种算法降低了链路压力及路径伸展率。     

一种利用双路径组播树提高应用层组播稳定性的方案

应用层组播作为IP组播的替代方案,具有简单灵活、容易部署的优点,在分布式多媒体通信领域获得了广泛的应用.但其存在组播树稳定性的问题,发展受到了限制.该文提出一种双路径组播树方案,采用两个组播树传输和转发不同内容的数据,在节点加入或者退出组播组时,不需要重新构建组播树,其它节点仍然可以接收到可接受的多媒体数据,从而减少故障恢复的时间,提高应用层组播的稳定性,改善应用层组播的性能.最后通过计算机仿真,表明该方案在节点加入和退出时减少了故障恢复时间,维护了组播树的稳定性,具有良好的性能改善和显著的优点,适合多媒体业务传输.     

基于遗传算法的可扩展应用层组播树构建

在应用层组播中,为降低节点的路径延时,通常采用遗传算法和启发式算法来减小组播树直径的方法,但在组播树具有大规模节点数时,遗传算法收敛时间长,而采用启发式算法难以在有约束条件下达到全局最优.本文在具有超节点的双层应用层组播模型基础上,提出了利用遗传算法构建出度受限最小带权路径延时生成树（MWPL-DC-ST）的生成算法GA-MWPL-DC-ST,利用该算法可在超节点上对双层组播树进行分布式构建,从而将求最优解问题的巨大计算量分担到多个超节点上.算法中的初始化、杂交和变异阶段采用启发式算法,对变异参数进行适应性调整,加快了算法的收敛速度.仿真试验表明,本文提出的双层应用层组播模型和GA-MWPL-DC-ST算法能得到比启发式算法更优的解,与采用单层模型的遗传算法相比较,显著降低了算法收敛时间,解决了遗传算法构建有大规模节点数的应用层组播树的可扩展性问题.     

应用层组播转发树构造技术研究

应用层组播解决了网络层组播难于部署的问题,但是效率不及网络层组播.本文针对如何构建一棵高效的应用层组播转发树的问题,基于MixCast通信模型,提出并实现了一种分布式的,采用基于最近网络拓扑节点选择策略的转发树生成算法.通过仿真实验,分析了采用这种策略构造的转发树的平均延迟、平均加入时间等主要指标,实验结果表明此种方法能更多的考虑实际网络状况,提高数据转发效率.     

基于节点稳定度双路径应用层组播树构建算法

针对应用层组播树存在的稳定性的问题,在双路径组播方案的基础上,综合考虑节点度和节点在线时间对组播树构建的权重影响,定义节点稳定度,提出一种节点稳定度的双路径应用层组播树构建算法.在构建双路径组播树时,使节点稳定度高的叶子节点在第二棵组播树中距离源节点较近,并根据节点稳定度的改变动态调整双路径应用层组播树中节点的位置,使得节点退出或加入组播组时,不需要重新构建组播树也可以接收到传输的多媒体数据,从而降低组播树的中断次数,提高应用层组播稳定性,改善应用层组播的性能.通过计算机仿真,表明改进算法在组播节点动态改变时提高了组播树的稳定性,改善了性能,适合多媒体组播业务传输.     

基于节点稳定概率和链路贡献度的应用层组播树生成算法

组播技术从IP组播向应用层组播的发展,解决了IP组播部署难的问题.应用层组播依靠终端主机进行组播数据的转发,需要解决应用层组播的稳定性.最小延迟组播树的生成等问题.首先分析了影响应用层组播稳定和延时的3个因素:节点稳定概率、节点出度约束和节点间的通信延时.根据这些影响因素抽象出基于稳定概率的度约束边带权应用层组播树生成T-SDE模型,给出稳定度在T-SDE下的表达形式,并证明T-SDE问题属于NP-hard;其次通过分析节点对组播树稳定和延时的贡献,给出3种基于节点稳定概率和链路贡献度的T-SDE问题的近似解决算法;实验表明,该类算法生成的组播树在平均延时、最大延时和稳定度等方面有较大优势.     

基于优先度的应用层组播协议

本文提出了一种用于分布式虚拟环境的应用层组播协议——基于优先度的应用层组播。与之前提出的其他应用层组播协议相比，它的优势在于将实体在虚拟环境中的优先度作为构建组播树的参数之一，而别的应用层组播协议仅仅考虑了网络层因数。因此它更加适用于那些实体优先度不同的应用，例如：分布式虚拟环境（DVE）。通过仿真实验得出：基于这种应用层组播协议建出的组播树在节点扇出和总带宽利用率上都比单播方式高效。同时优先度对建树起到了指导作用，即优先度大的实体。它到根节点的延时就小，由这几点可以证明，基于优先度的应用层组播很好的满足了DVE系统的特点。     

多源交互式应用层组播路由协议

应用层组播无需扩充底层基础网络就可以实现较大范围的组播通信,已成为倍受瞩目的组播实现机制.但相对于传统的IP组播,应用层组播的网络延迟大,节点稳定性差,使得采用应用层组播来实现多源交互式组播应用成为一个独特的具有挑战性的问题.Thunder协议将组播结构分为核心网和外围树两部分:核心网通过Mesh-Tree结构追求快速转发以优化交互式过程;外围树允许更多的成员接收组播数据,却不会对交互过程产生影响,可提高协议的扩展性.实验表明,Thunder协议能够减小交互式应用层组播的网络延迟,具有较好的扩展性和容忍延迟变化特性,适用于各种不同规模网络.     

利他驱动的应用层组播

节点自私问题是目前应用层组播技术面临的挑战之一.自私节点可能有意或者无意地停止转发某些数据包,导致流媒体质量下降.为了解决应用层组播中节点自私性问题,提出了一种利他驱动的应用层组播,简称ADALM机制.ADALM根据一个节点对其他节点的转发贡献,计算出该节点的利他值;基于利他值构造组播树,使得利他值较大的节点位于树的较高层.和本领域其他研究相比,ADALM在利他值计算和组播树构造方面均有创新:首先,利他值基于父亲节点和孩子节点的反馈,使得系统可以有效地检测出自私节点;节点无需发送额外的探测包去测量其邻居节点的服务质量;在组播树的构造和维护过程中,仅需要调整O(1g N)个节点;最后,利他值计算和组播树构造采用分布式方法来实现.仿真结果表明,即使存在一定比例的自私节点,ADALM也能构造一棵高性能的组播树,并且具有较低的控制负荷.     

P2P网络系统中节点自组织管理机制

为了优化对等网络(P2P Network)中节点间的数据传输性能,加强对等网络的系统稳定性,提出了一个基于对等网络的新型节点管理机制。按照P2P网络中节点的网络特性对节点进行分组,分组内节点按照传输性能进行分层。系统基于这种双层结构,利用根节点和组内主节点进行集中式控制和管理分组的创建,组成员的加入、离开,数据传播和失效等行为,能够较好地支持实时的多应用。通过与传统随机构建的网络结构进行仿真对比,证明构建这种结构化层状网络,可有效地减少节点间的网络距离,提高应用层多播的传输性能。     

Epidemic-based reliable and adaptive multicast for mobile ad hoc networks

An emerging approach to distributed systems exploits the self-organization, autonomy and robustness of biological epidemics. In this article, we propose a novel bio-inspired protocol: EraMobile (Epidemic-based Reliable and Adaptive Multicast for Mobile ad hoc networks). We also present extensive performance analysis results for it. EraMobile supports group applications that require high reliability. The protocol aims to deliver multicast data reliably with minimal network overhead, even under adverse network conditions. With an epidemic-based multicast method, it copes with dynamic and unpredictable topology changes due to mobility. Our epidemic mechanism does not require maintaining any tree- or mesh-like structure for multicasting. It requires neither a global nor a partial view of the network, nor does it require information about neighboring nodes and group members. In addition, it substantially lowers overhead by eliminating redundant data transmissions. Another distinguishing feature is its ability to adapt to varying node densities. This lets it deliver data reliably in both sparse networks (where network connectivity is prone to interruptions) and dense networks (where congestion is likely). We describe the working principles of the protocol and study its performance through comparative and extensive simulations in the ns-2 network simulator.     

多层次周期性广播策略及系统模型——具有良好可扩展性的异步视频传输策略

异步视频服务是基于高速互联网络的典型应用,但是长期以来一直面临着系统可扩展性较差的问题,大量的用户数与有限的带宽资源之间的矛盾成为其主要问题。该文提出了一种具有良好可扩展性的异步视频传输模型,在网络层基于下一代高速互联网络将广泛支持的组播技术,在应用层创造性地使用了多层次的周期性广播策略。从而较为有效地解决了在分布式多视频服务器环境下系统提供异步视频服务的性能、价格以及可扩展性问题。     

分布式虚拟环境下的混合应用层组播传输协议

分布式虚拟环境下的数据传输具有多源、实时性和安全性要求高等特点.为解决在广域网环境下大规模分布式虚拟环境中数据传输问题,在分析IP组播和应用层组播的基础上,提出了混合应用层组播传输协议.该协议采用分组、分层思想,将IP组播的高效和快速性与应用层组播的可扩展性有机结合,实现在广域网中稳定、快捷的传输仿真交互数据;确定组、层结构并设计独特的路由构建规则来满足分布式虚拟环境数据多源的特点,以及对传输实时性的要求.最后通过实验对比,验证了该传输协议在分布式环境下的高效性和实用性.     

组播路由综合优化及其算法

路由优化是组播通信的一个关键问题,它的目标是将低路由费用。论文中首次提出了组播路由费用综合优化的思想,即组播路由的网络费用和目的地费用同时得到优化：优化网络费用以降低路由消耗的网络资源;优化目的地费用以减少源到目的地的平均时延。并提出了一种组播路由综合优化算法,该算法的时间复杂性低,实现简单,还可以分布式实现。     

An application layer multicast approach based on topology-aware clustering

Application layer multicast accelerates ubiquitous deployment of the multicast communication, as well as brings unavoidable performance penalties because the group members are dynamic and lack direct knowledge about the underlying topology. A promising approach to improve the multicasting performance is to cluster the nearby nodes in groups. However, it confronts some practical challenges. A challenge is that it is difficult to assign a proximity bound to determine whether some nodes should be clustered or not. Another practical problem is how to organize the corresponding multicast structure. In this paper, we propose a new topology-aware hierarchical clustering model, which implements clustering in different grain sizes. Based on the model, we propose an application layer multicast solution named HCcast, especially for large-scale group applications. HCcast employs a topology-aware approach to choose candidate parents at different levels, and uses distributed depth first searching (DFS) approach to position a host at the same level. The clusters of HCcast are topology-based, therefore cluster split and merge operations are unnecessary, which reduces the maintenance overhead. The results of our simulation experiments show that HCcast can build multicast trees with desirable delivery performance, and the performance keep stable in different join sequences.     

ANLMCC--一种基于主动网的分层多播拥塞控制方案

多媒体多播应用在Internet上的广泛部署对多播拥塞控制提出了要求．分层多播是适应网络异构性较有效的方案．针对现有分层多播大多存在拥塞响应延时大、吞吐率抖动剧烈和不满足TCP友好的问题。提出一种新的基于主动网的分层多播拥塞控制方案(ANLMCC)，利用主动网灵活的服务定制能力，采用主动标记分层、优先级分层过滤，以及主动节点间逐跳的交互信令机制，大大改进了分层多播的性能．仿真实验表明，ANLMCC具有较快的拥塞响应速度、较好的稳定性和TCP友好的优点．     

基于节点异构性的应用层组播算法

为降低组播树的维护开销、改善组播树的负载平衡、提高组播树的性能,给出一种基于节点异构性的应用层组播算法。与已有的应用层组播算法相比,综合考虑了节点的异构性(动态计算节点异构性,综合考虑节点的网络转发能力和计算能力来),提出了全新的组播树构建策略并通过黄牌节点的数量来及时调整组播树。仿真结果表明,该算法大大降低了端到端的延迟和平均链路伸展长度,提高了系统的稳定性。     

基于应用——网络层组播相结合的体系结构研究

组播(multicast)是一到多或者多到多的多方通信形式,远程会议、交互式仿真、分布式内容系统、多方游戏等应用都对组播业务(multicast service)提出了需求。在OSI模型的网络层或者应用层实现业务是目前组播业务的两种实现体制。IP组播研究起步较早,但最近研究发现网络层组播研存在许多难以解决的问题,基于互联网的性质和应用的特点,在IP组播模型、Overlay Network和Peer-to-Peer等技术的基础上,发展出了应用层组播技术。但应用层组播也有其自身缺陷。本文总结了网络层组播和应用层组播的优缺点,并在此基础上设计了一套两者相结合的体系结构,以取得优势互补的成效。     

应用层组播协议的研究

由于IP组播至今没能在Internet上大规模的应用,许多研究者提出了应用层组播的新方法来实现广域的组播服务。此方法中组播功能的实现是通过终端主机而不再依靠网络中的路由器。和IP组播不一样的是,应用层组播不需要底层架构的支持并且能够在Internet上很容易的实现。该文讨论了目前四种有代表性的应用层组播协议并且给出了这些协议的性能和应用的比较。