基于节点状态的应用层组播算法

提出一种综合考虑节点能力和在线时间的应用层组播树生成算法,通过动态地对组播树中的节点进行交换的方式,让具有更强节点性能和更稳定在线时间的节点接近组播树的源节点,达到降低组播树中断频率的目的。     

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。     

分层的应用层组播协议研究

在P2P视频直播网络中,用户频繁地加入或离开组播组会造成数据传输中断。该文提出一种新的基于分层分簇思想的应用层组播协议,基于视频直播中的用户行为分析,通过分层获得一个有效层来减少组播树中的节点失效次数。仿真实验表明,该协议能够有效提高稳定性,减少平均组播时延并具有可扩展性。     

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.     

应用层组播协议研究与算法设计

提出了一个基于应用层的能够实现大规模视频直播的单源组播协议ALSSMP.在ALSSMP中采用树拓扑优先的方法来构造组播转发树.在组播树的维护方面,利用PRL算法为转发树中每一个非叶结点预先选择一个"备用父结点"以设置冗余链路,并对该算法从时间复杂度和空间复杂度方面进行了理论分析和研究.ALSSMP协议既继承了应用层组播的优点,又在一定程度上克服了应用层组播的不稳定性的特点,使组播树的稳定性和可靠性大大提高.     

一种高稳定性低延迟的应用层组播生成树算法

由于应用层组播技术依靠终端主机转发组播数据,任意中间节点的退出都将造成系统的稳定性问题。同时,应用层组播技术对延时有严格的要求。为了提高应用层组播系统的稳定性和数据传输效率,根据影响应用层组播稳定性和延时的因素,抽象出基于节点稳定概率的度约束的最小延时应用层组播生成树问题模型SDMD (Spanning tree based on stability probability,degree-constrained,and minimum diameter for ALM),并且证明了该问题属于NP-hard问题。为了解决该问题,给出了基于节点时间增益因子的TG-S近似算法。仿真实验表明,TG-S算法生成的组播树在平均延时、最大延时和累积中断次数等方面有明显优势。     

一个基于应用层的单源组播协议设计

由于IP组播在实现过程中遭遇了很多困难,所以应用层组播就成了Internet应用研究的热点。本文在简单地论述了应用层组播的优缺点后,提出了一个基于应用层的单源组播协议ALSSMP。此协议设计的目的是能够实现大规模直播视频。在ALSSMP中采用树拓扑优先的方法来构造组播转发树。在组播树的维护方面,利用为转发树中每一个结点预先选择一个"备用父结点"以设置预留链路思想的PCP算法。该协议既继承了应用层组播的优点,又在一定程度上克服了应用层组播的不稳定性的特点,使组播树的稳定性和可靠性大大提高。     

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。     

自适应移动组播算法

在分析用户移动模式的基础上，提出一种基于用户移动模式的自适应移动组播算法。移动主机根据移动模式和当前移动状态自适应地选择双向隧道机制或者远程加入机制完成组播切换。该算法的优点是，当移动速率较小时，以较小的组播树重构代价实现组播数据的优化传输，而移动速率较大时，可以避免频繁的组播切换，减小组播树重构代价。     

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.     

Enhancing P2P overlay network architecture for live multimedia streaming

The number of live multimedia streaming applications is increasing, explaining the use of many overlay network topologies. Application-layer multicast (ALM) that it is a feasible alternative to multimedia stream has attracted considerable attention. However, a serious problem of ALM is that the multicast tree may be fragile, and peer failure causes tree partitions. This work presents a novel Hierarchical Ring Tree (HRT) architecture for Peer-to-Peer (P2P) live multimedia streaming. The proposed architecture combines ring-based and tree-based structures in a robust, scalable, reliable and resilient structure that can be used practically as an ALM topology. When peers enter or leave the system, the topology can be recovered rapidly such that live multimedia stream can be delivered smoothly with a low latency. The proposed HRT topology is maintained efficiently without splitting or merging trees. The performance of the proposed architecture and algorithms is evaluated experimentally. Experimental results indicate that the proposed topology can be used in a high-churn P2P network with a small delay. Simulation and experiment results reveal that the proposed architecture has a lower overhead than the ZIGZAG approach when handling peers’ joining or leaving, exhibits faster recovery, better quality-of-service during streaming, and a more robust topology, even with an extremely high number of peers joining/leaving.     

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。     

An overlay multicast protocol for live streaming and delay-guaranteed interactive media

In many collaborative multimedia applications, there is often a requirement for simultaneously supporting live streaming and shareable interaction. A major challenge in designing such an application by overlay multicast is how to simultaneously provide scalable live streaming and delay-guaranteed interactive media. Live streaming by overlay multicast incurs additional application-layer latency, which conflicts with the delay-sensitive property of interactive media. To handle this dilemma, in this paper, we propose a layered degree-constrained overlay multicast protocol, which organizes the overlay multicast tree as a layered degree-constrained core tree and an extended tree. The core tree maintains available resources in its top layers for subsequent two-way interaction, whereas the extended tree expands the core tree for one-way live streaming. Our simulation and experimental results show that the proposed overlay multicast protocol can simultaneously provide delay-guaranteed interactive media as well as scalable live streaming.     

连接请求序列对ALM建树性能的影响

研究应用层多播（ALM）中连接请求序列对ALM算法的影响。利用实际网络数据进行实验,发现连接序列的不同会造成ALM构建树拓扑的异构,从而影响ALM建树的性能。基于实验对比结果,选定一种能够保证ALM算法稳定性的连接序列,实现低错误率ALM树的建立。     

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.     

组播树维护策略的研究和实现

在IP组播模型、Overlay Network和Peer-to-Peer等技术的基础上发展而来的应用层组播技术正逐步成为一个流媒体直播的有效解决方案。树形组播方案构造简单,维护开销较小,可扩展性较好,比较适合于大规模的组播应用,但是其可靠性较差。通过比较研究其他P2P算法对节点稳定性和节点距离的衡量策略,对树形拓扑维护策略PeerCast进行改进,设计并实现了一个基于该改进算法的流媒体直播系统。应用表明,该算法能动态适应节点数达数百,节点生存周期较短的组播应用,较大程度上减小节点加入退出对QoS的影响。     

基于节点性能估算的应用层组播算法

提出一种基于节点性能估算的应用层组播树构建和维护算法(PPE)。综合考虑节点的性能及其在组播树中的位置,尽可能使高性能的节点接近源节点,使低性能的节点接近叶子节点,以此来提高组播树的效率,降低端到端的延迟,减小链路压力和控制开销。仿真结果表明,PPE在大规模节点环境中能有效改善组播树的性能。