全部到全部组播的核管理机制及其算法研究

组播是因特网上的重要应用和具有挑战性的研究问题,现在大多数已有的组播算法是基于有源树的,存在带宽利用率和传输效率问题.有核组播是在网络中选取一个核节点,并以它作为根来建立一棵连接组播组中所有成员节点的单一共享树,而不是为每个源节点建立一棵组播树,这是一种有效的方法,由于核节点选择的不同将导致组播树的不同,核节点实际上决定着有核组播的性能,因此,核选择及核迁移是有核组播里的两个重要问题,针对全部到全部的组播模型,先给出了一个以总代价最优为目标的核选择完全算法,该算法复杂度较低;然后针对实时应用设计了两个核选择近似算法,并分析了它们的近似比;最后提出了一种可扩放的核迁移算法,该算法中的树代价估算机制为核节点的迁移时机提供了一个可信的评价标准.     

基于关键节点时延约束低代价组播路由算法

针对时延约束下低代价组播树的构建方法,提出了一种基于关键节点的时延约束低代价组播路由算法.该算法对已有的动态时延优化的链路选择函数进行改进,并加入关键节点和关键次数的概念.在首次选择目的节点时,重点考虑关键节点和关键次数因素,降低了选择低代价链路的时间复杂性,再利用改进后的链路选择函数依次选择节点加入树中,进而产生满足要求的组播树.实验仿真结果表明,该算法不仅能正确构建出时延约束低代价组播树,且与其他算法相比,构成组播树所需平均时间更少.     

一种高可靠性的组播树恢复方法

应用层组播树中某个非叶子节点失效后,需要重新构建组播树保证失效节点的子孙节点能够正确接收数据。针对这一问题,考虑满足高可靠性环境中保证恢复完整性的情况,提出一种基于备用父节点的组播树预先式恢复方法,即为每个非根节点找到一个备用父节点,使得当某一非叶节点失效时可以迅速的恢复组播树。首先建立模型并对其求解构造恢复方法,然后论证此方法保证组播树恢复的完整性,最后通过仿真实验验证了此方法的有效性以及其在恢复延迟和管理代价上的改进。     

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.     

低轨卫星网络中高效资源利用的组播算法

为了解决低轨卫星网络中现有典型源组播算法的信道资源浪费问题,提出了一套单核共享树组播算法,即核心群合并共享树(CCST)和加权CCST(w-CCST)算法.CCST算法包括动态近似中心(DAC)选核方法和核心群合并组播路径构建方法.DAC方法根据组成员在网络中的分布情况自适应选择最优核;在核心群合并方法中,以核节点作为初始核心群,通过核心群和剩余组成员的最短路径方法逐步扩展直至整棵组播树构建完成,从而使得组播树的树代价最小,大大提高了网络的传输带宽利用率和传输效率.在w-CCST算法中,可以通过调整加权因子来适度增大树代价、降低端到端传播时延以满足某些端到端时延要求苛刻的实时组播业务.最后,通过仿真与其它算法进行了性能对比,仿真结果说明CCST组播树的平均树代价比其它组播树显著降低,平均端到端传播时延比其它组播树稍高;w-CCST算法的平均端到端传播时延性能好于CCST算法,树代价性能稍差,说明使用加权因子可以在组播树的树代价和端到端传播时延性能之间作折中.     

异构环境下覆盖网组播算法的研究

音视频会议等强延迟约束实时多媒体业务是覆盖网组播技术的一个重要应用.随着移动互联网的快速发展,更多的用户期望通过移动终端设备访问这些业务,但现有的覆盖网组播树生成算法不能同时满足终端的异构性和服务延迟约束的需求.为此,提出一种启发式延迟受限覆盖网组播树生成算法.该算法在普通最小延迟组播树的节点中引入了转码能力,同时考虑了移动终端的带宽消耗以及服务延迟等需求,从而能满足链路带宽和节点转码能力约束.仿真实验表明,与Transcasting相比,该算法能够以少量带宽的代价,获得较低的平均服务延迟和较好的组播树健壮性等好处.     

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.     

基于双核模式的组播过渡方案

为了使IPv4网络与IPv6网络间能直接进行组播通信,设计了一种基于双核模式的组播过渡模型。在网络中先选取两个核节点,以它们作为根,建立两棵连接组播组中所有成员节点的彼此独立的共享树,然后将DNS-ALG与NAT-PT相结合,作为IPv4和IPv6网络之间的转换网关,部署在两个组播域的核节点之间,组成一个双核模式的组播过渡系统,用来集中处理IPv4组播域与IPv6组播域之间的组播通信。     

按需分枝组播

在分析总结目前IP组播路由研究的主要成果基础上,提出了一个新的组播路由方案,按需分枝组播.它采用了一种全新的组播树维护方式,即组播树由树上的部分节点(关键节点)维护,不同于现有的组播树由所有树上节点维护的方式,从而节省了网络资源.     

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。     

基于边缘簇组播树构造算法的分析与改进*

在分析IP域中支持QoS的基于边缘簇的组播树构造算法的基础上,针对该算法生成的组播树的总体路径费用较高的问题,提出了一种改进的基于边缘簇的组播树构造算法IECT,该算法可在承载组播流量的网络核心域构造出总体路径费用较小的组播分发树。     

时延约束动态组播路由的快速低代价算法

提出一种时延约束动态组播路由的快速低代价算法。该算法利用改进的时延约束最短路径子图,在加入组播节点时避免非时延约束最短路径的搜索,提高算法的计算效率。通过使新加入节点与树上已有节点共享最短路径,降低整棵组播树的代价。仿真结果表明,该算法计算时间少,组播树总代价低,能使组播树更稳定。     

结合集中式与分布式特征的多路径QoS组播路由协议

提出了一个结合集中式算法与分布式算法优点的多路径启发式QoS组播路由算法和协议，它以单播路由协议OSPF传播链路的代价信息为基础，运用最小代价Dijkstra算法计算端节点到当前在树节点的最小代价路径，然后启动一个分布式计算过程得到一个可选路径集，加入节点通过一个综合性启发式选择其中的最佳路径连接到组播树．算法能够有效地支持延时和带宽受限的代价优化组播树构造，具有无环选路、呼叫接收成功率高、呼叫建立时间短、伸缩性好等特点．     

基于蚁群系统的动态QoS多播路由算法

基于蚁群系统的自组织能力,提出了一个分布式的动态QoS多播路由的算法。与其他算法不同,在该算法中,蚁群从多播组的目的结点出发进行搜索,将每次迭代选中的符合QoS约束且具有最小代价的路径加入到多播树中,而多播树以“拉”的模式分布式地被构造。仿真结果表明,与其他两种算法相比,该算法具有更好的性能,能够快速有效地找到动态QoS多播路由问题的全局最（近）优解。     

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。     

Enforcing Minimum-Cost Multicast Routing against Selfish Information Flows

We study multicast in a noncooperative environment where information flows selfishly route themselves through the cheapest paths available. The main challenge is to enforce such selfish multicast flows to stabilize at a socially optimal operating point incurring minimum total edge cost, through appropriate cost allocation and other economic measures, with replicable and encodable properties of information flows considered. We show that known cost allocation schemes are not sufficient. We provide a shadow-price-based cost allocation for networks without capacity limits and show that it enforces minimum-cost multicast. This improves previous result where a 2-approximate multicast flow is enforced. For capacitated networks, computing cost allocation by ignoring edge capacities will not yield correct results. We show that an edge tax scheme can be combined with a cost allocation to strictly enforce optimal multicast flows in this more realistic case. If taxes are not desirable, they can be returned to flows while maintaining weak enforcement of the optimal flow. We relate the taxes to VCG payment schemes and discuss an efficient primal-dual algorithm that simultaneously computes the taxes, the cost allocation, and the optimal multicast flow, with potential of fully distributed implementations.     

多源多播服务功能链优化部署算法

在软件定义网络和网络功能虚拟化环境下,针对多播中的服务功能链（SFC）部署,探究了多源多播中的联合虚拟网络功能（VNF）部署和流量路由问题,目的是最小化节点资源消耗和链路资源消耗总成本。同时考虑到节点、链路及带宽延迟限制,建立了整数线性规划模型,并提出一种名为多源多播树优化的启发式算法。该算法旨在为所有用户找到最近的源节点,获得多个源、目节点组,为每个组构造一棵多播服务功能树,然后优化多播服务功能树。实验仿真结果表明,与其他启发式算法相比,该算法有效地降低了总成本、链路利用率及时延。     

一种基于PIM-SM的扩展组播路由EPIM-SM的设计

提出了一种基于PIM-SM的新的扩展协议EPIM-SM(extend to PIM-SM).该协议采用了一种新的算法代替PIM-SM用于RP选举的哈希算法,新协议提供这样一种机制:根据网络拓扑结构及组播源和成员的变化情况,为每个候选RPi估算其组播树整体代价,定期选择一个代价值最小的RP,以使组播树的代价始终保持接近最低.     

A Heuristic Algorithm for Core Selection in Multicast Routing

With the development of network multimedia technology, more and more real-time multimedia applications need to transmit information using multicast. The basis of multicast data transmission is to construct a multicast tree. The main problem concerning the construction of a shared multicast tree is selection of a root of the shared tree or the core point. In this paper, we propose a heuristic algorithm for core selection in multicast routing. The proposed algorithm selects core point by considering both delay and inter-destination delay variation. The simulation results show that the proposed algorithm performs better than the existing algorithms in terms of delay variation subject to the end-to-end delay bound. The mathematical time complexity and the execution time of the proposed algorithm are comparable to those of the existing algorithms.