关于覆盖组播中拓扑发现的研究

覆盖组播的主机自己完成拓扑发现和构建转发树的工作.其中一个重要问题就是上层传输路径在底层可能是迂回的.如果拓扑发现可以揭示足够的底层拓扑信息,那么就可以尽力减小迂回程度.主要探讨在随机拓扑发现策略中上述迂回程度和k值的关系.发现每个主机至少随机选择Θ(logn)个不同的其他主机进行测试,就能保证在测试拓扑中从源到任意主机是可达的;至少随机选择2.997×n0.5312个不同的其他主机就能保证从发送源到任意主机的路径长度最多是直接采用单播传输的2倍.最后通过模拟实验验证了当满足上述条件时,再增大k值已不会使覆盖组播传输路径的迂回程度有十分明显的改善.     

无线Mesh 网络低干扰组播

不同于无线传感器网络和移动Ad Hoc网络,无线Mesh网络中的组播主要侧重于提高吞吐量,而干扰是影响吞吐量的重要因素。在构建组播拓扑时,传统的方法主要考虑最小价值或最短路径,而通过减少干扰来提高组播性能的研究较少,且它们的干扰计算方法都采用单播的思想,并不适合于组播。例如,当n个接收节点同时从一个节点接收数据时,在组播中这n个接收节点之间不存在干扰,而在单播中认为存在干扰。因此,提出了组播冲突图来计算组播干扰,给出组播树干扰的定义。可以发现,求最小干扰组播扰树是NP完全问题,然后提出基于万有引力的启发式算法构建具有较小干扰的组播树。为了适用于多信道的情况,提出了满足不同干扰范围的多跳信道分配算法。最后,仿真结果显示,与MCM相比,所提出的算法无论是在单天线单信道还是多天线多信道下,都能取得较高的吞吐量和较低的延迟。     

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.     

度约束应用层组播系统的设计与实现

提出了一个具有度约束特性的应用层组播树构造算法,采用节点可用网络带宽、CPU占用率、可用存储空间、当前进程数等描述节点度数,通过在源根组播树构造算法中引入节点的度约束,旨在生成负载更均衡、整体性能更优的组播覆盖网。采用Java语言实现了一个基于该算法的群组通信系统原型,在满足主机容量限制的前提下,成员节点可以任意地加入或退出群组,并实时传输字符数据流。实验表明,具有度约束的组播算法,能有效降低成员节点计算能力波动对组播系统的冲击,减少平均延时,提高传输吞吐量。     

支持实时多媒体传输的应用层组播系统

由于IP组播并未取得预期的成功，研究人员又提出了由终端主机来代替路由器实现群组通信功能。针对实时多媒体传输的特点以及目前单组播网络混合存在的现状，该文提出了一利，新的支持实时多媒体传输的应用层组播系统。在系统中，多个网关形成一层覆盖网，由网关完成数据的复制、分发以及组的成员管理，从而在应用层实现了群组通信的功能。     

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.     

用应用层组播技术解决小规模多点视频会议中的关键问题

在因特网上实现小规模多点视频会议需要解决三个关键问题，即端系统带宽不充足、实时传输和临界带宽的使用。采用应用层组播技术，可以设计一种比较合理、适用的组播树构造算法。模拟结果表明该算法较好地解决了以上三个问题。该算法由本地路由算法和组播树优化算法两部分组成，每个与会成员首先利用本地算法结合自身的特点生成一棵基于源的树，然后，再利用生成树优化算法对所有基于源的树从全局的角度进行优化，平衡树与树之间带宽的使用。     

具有度约束特性的应用层组播算法及其应用

应用层组播由端系统自组织实现,由于这些系统性能差别很大,因此在设计组播算法时,如果不考虑这种差异,会导致一些能力不足的端系统连接过多下游节点,而使组播结构出现瓶颈.为此,提出了一个具有度约束特性的应用层组播树构造算法,采用节点可用网络带宽、CPU占用率、可用存储空间、当前进程数等描述节点度数,通过在源根组播树构造算法中引入节点的度约束,旨在生成负载更均衡、整体性能更优的组播覆盖网.采用Java语言实现了一个基于该算法的群组通信系统原型,在满足主机容量限制的前提下,成员节点可以任意地加入或退出群组,并实时传输字符数据流.实验表明,具有度约束的组播算法,能有效降低成员节点计算能力波动对组播系统的冲击,减少平均延时,提高传输吞吐量.     

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。     

组播协议在OPNET中的建模与仿真

该文以IP组播技术为重点,结合网络仿真软件OPENT Modeler,分析该软件环境下IP组播网络的建模机制,包括参考标准、组的管理、支持的应用、组播路由协议的选择,节点加入组播组与发送源发送组播数据的流程。以校园网视频会议和FTP传输应用为例,构建网络仿真模型,一方面比较单播与组播方式下的网络性能,分析了视频流量的发送情况、视频会议分组的端到端延时,FTP传输的响应时间,骨干网络点到点链路吞吐量;另一方面比较了组播方式采用共享树机制和由共享树切换到最短路径树在网络性能上的改进,包括分组延迟的降低、汇合点路由器上拥塞发生的减少等。同时,也对无线移动通信网络环境下的组播技术提出更多需要考虑的因素。     

Island Multicast: Combining IP Multicast With Overlay Data Distribution

Traditional overlay protocols use unicast connections to form delivery trees. While it can achieve global multicast across the Internet, it is not as efficient as IP multicast. In this paper, we integrate IP multicast into overlay data distribution to improve delivery efficiency. We investigate island multicast where unicast connections are used to connect multicast domains and IP multicast is used within multicast domains. We first explore a centralized island multicast protocol (termed CIM), which relies on a central server to construct a delivery tree. We then study a distributed protocol (termed DIM), where hosts can distributedly join islands and form a delivery tree. We study the key issues in both protocols. We also discuss how to apply these protocols to media streaming applications. We have evaluated both protocols on Internet-like topologies. We have also implemented a prototype for CIM and tested it on PlanetLab. The results show that our approaches can significantly im prove network performance as compared to pure overlay protocols. Our study shows that it is important to consider local multicast capability when designing overlay protocols.     

Analysis of bandwidth efficiency in overlay multicasting

Overlay multicasting has been proposed for implementing multicast routing in the application layer as a practical alternative to IP multicasting. Since a packet in overlay multicasting is transmitted via unicast routing between the end hosts, the same packet can be sent over a link multiple times, and thus the main challenge in overlay multicasting is organizing the multicast delivery trees to minimize bandwidth consumption. In this paper, we present a formal analysis of the bandwidth efficiency of overlay multicasting using a simple tree construction algorithm called BestRelay. Our analytical result shows that the bandwidth consumption of overlay multicast routing can be bounded by twice that of optimal IP multicasting. This result is confirmed using simulations.     

基于免疫算法的分层覆盖组播技术研究

为了克服传统的实时流媒体数据单播I、P组播等传输方式浪费网络带宽,甚至导致服务器过载的缺陷,提出了基于免疫算法的覆盖网络应用层组播树的构建方法。该方法以节点间网络延迟和节点的度作为约束条件,采用免疫算法划分组播岛、找出使整个系统"花费"最小的组播服务节点,实现了组播服务节点的全局最优选取。仿真结果表明,该方法有效可行,较采用传统的遗传算法具有更快的收敛速度和更高的搜索能力。     

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。     

Improving the multicast state scalability in internet routers by integrating hash algorithm with recursive unicast

In this article, a new protocol called REHASH has been devised that gracefully integrates the idea of recursive unicast with hash algorithm to achieve scalable multicast for improved performance.In this model, data packets have unicast destination addresses. Therefore, REHASH supports pure unicast routers transparently.The key idea of the proposed protocol is to simplify address allocation and implements multicast distribution using recursive unicast hash trees. The branching nodes recursively create packet copies to implement the distribution. REHASH adopts the source-specific channel abstraction to tackle the address allocation and the sender access control problems. Consequently, it provides best routes and is suitable for including QoS and authentication parameters inside hash tree construction algorithm. Additionally, REHASH tree management provides enhanced tree stability in the presence of group dynamics.     

满足带宽的实时流覆盖组播算法

面对实时多媒体组通信应用中带宽瓶颈及用户对服务质量的不同需求,通过对带宽、时延、抖动等网络性能指标施加约束,设计一个满足大规模用户带宽需求的覆盖组播算法(BOM),用于构建层次化的覆盖组播树,平衡服务代理节点间的负载和链路间的流量.通过基于GT-ITM的网络仿真实验,证明该方法在实时流传输中具有较低的延迟、较小的抖动性和良好的可扩展性.     

Optimal Content Location in Multicast Based Overlay Networks with Content Updates

The architecture of overlay networks should support high-performance and high-scalability at low costs. This becomes more crucial when communication, storage costs as well as service latencies grow with the exploding amounts of data exchanged and with the size and span of the overlay network. For that end, multicast methodologies can be used to deliver content from regional servers to end users, as well as for the timely and economical synchronization of content among the distributed servers. Another important architectural problem is the efficient allocation of objects to servers to minimize storage, delivery and update costs. In this work, we suggest a multicast based architecture and address the optimal allocation and replication of dynamic objects that are both consumed and updated. Our model network includes consumers which are served using multicast or unicast transmissions and media sources (that may be also consumers) which update the objects using multicast communication. General costs are associated with distribution (download) and update traffic as well as the storage of objects in the servers. Optimal object allocation algorithms for tree networks are presented with complexities of O(N) and O(N ²) in case of multicast and unicast distribution respectively. To our knowledge, the model of multicast distribution combined with multicast updates has not been analytically dealt before, despite its popularity in the industry.     

一种动态的单组播集成调度算法

在单组播比例发生变化的情况下,现有单组播集成调度算法无法保持较高吞吐率。针对该问题,提出一种动态的单组播集成调度算法。基于输入排队(IQ)的交换结构,通过在输入端口处监测最近若干个时隙的单组播业务输入情况,动态决定当前的单组播集成调度策略。仿真结果表明,该算法的单播吞吐率、组播吞吐率和总体吞吐率均高于FILM算法和fSCIA算法,并具有较好的时延性能。     

基于MPLS的按需分枝组播方法

提出一种新的基于MPLS的组播方法--按需分枝组播方法.该方法采用一种全新的组播树维护方式,即组播树上只有分枝节点处的路由器和本地链路上有组成员的路由器需要保存组播树的有关信息,并参加组播树的维护过程,组播树上的其它路由器只是以普通单播的路由方式组播数据包,无须维护组播树的任何信息.网络仿真实验和与其它算法性能比较分析表明,该方法可有效地提高IP组播的可量测性和减少转发状态.