应用层组播的最小延迟生成树算法

实时传输是应用层组播技术的一个主要应用领域,对网络延迟有严格的限制.保证低延迟组播成功的关键在于构建高效的应用层组播树,研究构建最小延迟应用层组播树的算法.首先分析影响延迟的3个因素:链路的传输时间、结点的发送/转发时间和结点度,然后把求解应用层组播树的问题抽象成对边和点都带权的有向图求解"度约束最小延迟生成树"的问题,同时证明这个问题属于NP-hard,并且提出了两类启发式近似算法:基于度的算法和基于最大延迟路径的算法.最后通过模拟实验说明了所提出算法的有效性.     

一种高稳定性应用层组播树构建算法

提出一种基于节点在线时间期望的应用层组播树构建算法(MPOT)。根据路径的在线时间期望获得节点的插入位置,节点中断后利用组播节点在线时间的重尾现象,在恢复被迫中断节点时保留节点在线时间信息,构建高稳定性组播树。同时针对断裂恢复问题,提出带一阶预测的MPOT算法。模拟结果表明,2种算法构建的组播树均具有较高的稳定性。     

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.     

应用层组播的时延受限高稳定性生成树算法

应用层组播树会因为单个成员节点的退出或失效而被迫调整其他多个成员节点在组播树中的位置,从而导致多个节点的组播连接被迫中断.该问题被称为应用层组播树的稳定性问题,它严重影响用户接收组播数据的连续性.首先分析了应用层组播树的稳定性问题,提出了瞬态稳定度模型(instantaneous stability degree model,简称ISDM).通过利用组播用户动态行为的统计学特性,提出了一种评估该模型中节点相对离开概率的实用方法.其次,由于实时传输是应用层组播技术的主要应用领域之一,进而基于ISDM模型提出了延迟受限最大瞬态稳定度组播生成树问题——DDSD(the degree-and delay-bounded maximum instantaneous stability degree ALM tree),并且证明了该问题属于NP-Hard问题.为了解决该问题,提出了DDSD-H近似算法,该算法共衍生出3种启发式策略.最后,通过仿真实验分析比较了所提算法在各种启发式策略下的有效性.     

一种基于多维节点属性层次聚类的应用层组播生成树算法

为提高应用层组播生成树的稳定性和效率,提出一种基于多维节点属性层次聚类应用层组播生成树算法。针对应用多维属性定义节点稳定性存在的困难,算法根据节点多维属性计算稳定性相似度,按相似度阈值进行层次聚类,建立分层结构,并在分层结构的基础上通过最小生成树算法提高组播生成树效率。实验模拟表明,算法能有效改善组播树的非稳态结构,同时也能保证通信性能。     

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.     

应用层组播稳定性提高技术综述

互联网上组通信应用的日益普及和传统IP组播发展面临的困境导致应用层组播逐步受到广泛关注.将组播功能从路由器迁移到主机能够有效解决许多与IP组播相关的问题,但同时也带来一些新的挑战,如应用层组播稳定性问题.文中概述了应用层组播的数据传输模型、组播树构造算法和协议性能评价标准,阐述了应用层组播稳定性问题产生的原因,提出了衡量应用层组播稳定性的标准,分析了影响应用层组播稳定性的因素,根据影响因素将应用层组播稳定性提高技术分类为降低节点离开事件发生频率的方法、缩小节点离开事件影响范围的方法以及缩短节点离开事件发生后组播树恢复时间的方法,并介绍了各种应用层组播稳定性提高技术,展望了该领域未来的研究工作.     

应用层组播树性能的测量研究

针对应用层组播中构建组播树的三种不同算法对组播树性能影响进行了研究,包括各节点的吞吐量和组播树的稳定性,在PlanetLab分布式实验床上进行了实际的测量和分析。结果表明最大带宽组播树算法构建的组播树有最好的吞吐量和稳定性;最短路径树算法也有很高的稳定性,其吞吐量比随机组播树算法有所提高,但差于最大带宽组播树算法。     

应用层组播转发树节点选择策略研究

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。针对如何构建一棵高效的应用层组播转发树的问题,重点研究了基于最小路径延迟、基于最大链路带宽、基于最近网络拓扑三种父母节点选择策略对转发树通信效率的影响。仿真实验结果证明,在约束节点度前提下,不同的网络规模中,基于最小路径延迟方法生成树的平均延迟、平均加入时间最小,更适合于延迟敏感型的应用。     

应用层组播树分裂恢复算法研究

应用层组播树是由终端用户构造而成,其稳定性不能得到保证。由于终端用户失效导致组播树分裂,产生多个分支,因此需要快速恢复组播树,保证各组用户接收到组播数据。分析组播树分裂恢复特点,构造了带有时延和度约束的组播树分裂恢复问题数学模型。利用拉格朗日松弛方法分解此复杂问题,提出一种新的应用层组播树分裂恢复算法。仿真实验表明,此算法具有较快的收敛速度,而且算法稳定。     

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.     

应用层的多播协议

传统的多播(multicasting)服务被实现在TCP／IP协议的网络层,但由于网络层的多播服务实现需要扩展网络层的路由与数据包收发协议,这在大多数的实际网络环境里并不是一件容易的事情。从最近几年来,研究人员开始重新审视多播服务的实现宿主层,并提出将多播服务实现在TCP／IP协议的应用层。应用层的多播在提供与网络层的多播的相近质量的服务情况下,具有更好的应用灵活性。本文介绍了应用层多播的定义和方法,及现阶段国内外已提出的应用层多播协议,并简要地讨论了应用层多播协议的性能评价问题。     

二层组播QoS最优生成树

具有一对多特性的组播数据大量涌入以太网,对网络服务质量提出了更高的要求.二层域中生成树协议在选择根桥时没有考虑其对组播服务质量的影响.从二层组播接收者的角度出发,提出了二层组播QoS最优生成树的概念,从理论上证明了组播源位于最优生成树的根桥上时,组播能达到最优的服务质量.而且,最优生成树对于经过根桥的单播也能达到最优的服务质量.最后,给出的最优根桥逼近查找算法可以作为生成树算法的补充.通过对比实验,验证了该算法的有效性、可靠性和可扩展性.     

自底向上的应用层组播树重构算法

分析传统应用层组播树重构算法的不足,结合前向式重构技术,提出一种自底向上的应用层组播树重构算法.采用自底向上的方法将备用父节点的本地选择策略和全局选择策略进行有机结合.仿真结果表明,该算法在组播树的恢复时延、重构树的质量、树重建的控制开销方面都有一定的改进.     

基于加权选择函数的应用层组播路由算法

尽管IP组播是一种有效的多点通信方式,但在Internet范围内部署IP组播有着许多障碍.应用层组播可以在网络层不支持组播的情况下快速提供组播服务.提出了一种基于加权选择函数的分布式应用层组播路由算法,它在构造组播树时,能在尽量减少局部的三角路由同时兼顾节点之间的邻近性.模拟实验结果证明了该方案的有效性.     

一种基于策略函数的应用层组播路由算法

由于IP组播存在可扩展性差、难以管理等方面的缺陷,研究人员提出了应用层组播。实时传输是应用层组播技术的一个主要应用领域,对网络延迟有严格的限制。文中着重研究构建最小延迟应用层组播树的算法,提出一种基于策略函数构造应用层最小直径组播树的启发式算法BCT-H。该算法采用策略函数迭代的选择使生成树直径最短的路径,从而有效地减少了网络中的转发时延和同一条链路的重复分组数量。模拟实验表明该算法能够有效地降低链路强度,减少组播树的时延。     

应用层组播研究进展

组播技术是一种针对多点传输和多方协作应用的组通信模型,有高效的数据传输效率,是下一代Internet应用的重要支撑技术。早期的组播技术研究试图在IP层提供组播通信功能,但IP组播的实施涉及到对现有网络基础设施的调整,因此,大规模应用受到限制。近两年来,随着Peer-to-Peer(P2P)研究的兴起,基于应用层的组播技术也逐渐受到广泛关注。应用层组播协议将组成员节点自组织成覆盖网络,在主机节点实现组播功能,为数据多点并发传输提供服务。将组播功能从路由器迁移到主机上能有效解决许多与IP组播有关的问题,但同时也带来了一些新的挑战。本文分析了目前应用层组播研究的主要内容及技术特点,描述了协议设计所涉及的关键技术及面临的主要挑战,总结了现有工作及相关进展。