应用层组播的研究与算法实现

引入了组播的概念,并对传统的口组播作了一个简要的概述及总结归纳.然后引入应用层组播的概念,并对应用层组播的研究现状和主要的研究方法进行了详细的介绍和评述.特别是对应用层组播中所使用的几个关键技术和在该领域中所经常采用的一些算法,进行了深入的探讨和细致的总结.同时也介绍了目前在应用层组播研究领域中所遇到的几个主要问题,比如流量控制和拥塞控制,并提出了相应的解决方案.在介绍应用层组播的同时,与传统的IP层组播进行了比较,给出了两者之间存在的差别.最后,提出了一套对应用层组播算法进行评价的评估体系.     

一种动态负载均衡的P2P应用层组播方案

基于结构化的P2P基础设施,给出一种动态负载均衡的应用层组播方案--DLBMS.利用Tapestry协议的路由和定位机制,设计了延迟优化的组播转发树结构,采用根节点复制的方法生成多棵不相交的组播转发树,根据负载的变化动态调节组播转发树数目以实现负载均衡和降低源到组成员节点的端到端延迟.通过模拟实验说明了此方案在平均控制负载和端到端平均延迟方面的有效性.     

基于P2P系统应用层组播在流媒体中的应用

由于live流是一种高带宽的应用，甚至当为数不多的客户同时采用单播从一个源请求流时，也可以使服务器的带宽饱和。作为有效解决方法的IP组播因为缺乏广泛的支持而逐渐被应用层组播代替。本文在peer-to-peer系统上采用以树为基础的应用层组播结构，实现用客户自己的带宽传输流媒体以缓解服务器附近的拥塞问题。在该结构中，每个客户peer端在应用层与传输层之间加入peering层，实现结点之间的协调和建立、维护组播树。     

不同组播拥塞控制协议的分析与比较

组播作为一种有效单对多、多对多的数据传输模式,其拥塞控制机制却仍未能达到有效与恰当的标准,这也成为了限制其广泛应用的一个瓶颈.本文介绍了组播拥塞控制的概念,提出了评价组播拥塞控制的标准,然后分析与比较几种IP组播拥塞控制协议的优缺点,以及应用层组播在解决拥塞控制上的优劣,对比了几种典型ALM协议的特点,并对ALM在解决拥塞控制方面提出了展望.     

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.     

应用层组播节点流媒体调度算法

针对终端转发机制存在的延迟问题和传输率波动问题,提出一种应用层组播节点流媒体调度算法,通过采用组播节点的缓冲延迟和视频编码预测信息,减弱流视频的突发性高带宽需求,从而实现实时流率平滑传输,以提供稳定的流视频服务。仿真实验结果表明,该算法是有效可行的。     

一种基于组播路由的拥塞控制改进算法

本文融合了网络层组播与应用层组播以及隧道技术,在可靠组播差错恢复算法的基础上引入拥塞控制,使组播的一些中间接收者充当虚拟组播源,在拥塞发生处进行灵活的速率调节,从而灵活有效地解决异构网络中组播的拥塞控制问题,通过仿真试验对组播拥塞控制算法的评价指标进行有效的验证。     

面向流媒体的应用层组播逐跳拥塞控制

为了适应覆盖网络节点之间虚拟链路带宽资源的动态变化,在流媒体数据采用单层的自适应编码方式下,提出基于速率的应用层多播逐跳拥塞控制方案.该方案在跳内采用成熟的端到端拥塞控制机制,在跳间采用上下游速率的自适应调整.测试结果表明,基于速率的应用层多播运跳拥塞控制方案可行有效.     

基于分级树的可靠组播拥塞控制的研究

首先分析了可靠组播拥塞控制机制所面临的问题,在此基础上提出了一个基于分级树的可靠组播的拥塞控制机制,它着重考虑了拥塞控制的可扩展性以及与TCP数据流的友好性,因而具有很强的实用性.仿真试验结果表明,该拥塞控制机制可以较好地解决TCP流对瓶颈带宽的共享问题,并在一定程度上满足了可靠组播流对TCP友好性的要求.     

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.     

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。     

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AIMD算法的分层多播拥塞控制

提出了一种基于AIMD算法的分层多播拥塞控制算法．算法借助AIMD算法具有的良好TCP兼容性和稳定性，采用慢增慢减的速率调节原则来防止TCP中速率减半策略所带来的速率振荡．为避免反馈处理带来的复杂性和可扩缩性问题，提出了无须反馈的收方至发方间往返时延估计方法．算法采用类似TCP的慢启动算法来提高链路的利用率和收敛速度．通过仿真评估得出，算法对TCP流、不同多播流均表现出理想的公平性，并有很高的带宽利用率和良好的稳定性．     

基因池操作遗传算法的应用层组播路由优化

在应用层组播系统中，负责数据转发的终端节点不具备线速转发能力，较重的转发负载会引起拥塞。以拥塞节点为根的整个子路由树将与源节点失联。为解决由拥塞导致应用层组播稳定性差的问题，将构造最优组播树的过程抽象为有度约束的最小代价Steiner树问题。提出了一种用于构造节点转发能力受限应用层组播树的遗传算法，算法以组播树上各节点的直接前驱对其进行遗传表达，便于节点出度的统计。为使遗传操作适用于直接前驱编码，引入了“基因池”的概念并以此为基础实现了交叉与变异。针对度约束导致产生非可行解的问题，提出将组播树对度约束的超出量作为一个新的优化目标，从而以多目标优化的方式得到Pareto前沿，并从Pareto前沿上截取满足度约束的解作为最终输出，避免了使用惩罚函数法的求得非可行解的风险。仿真实验表明，提出的遗传算法能够构造节点转发能力受限的应用层组播路由树，具有良好的求解可靠性。     

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.     

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.     

一种基于虚拟P2SP的应用层混合组播模型

为了提高应用层组播数据分发的效率,提出了一种基于虚拟P2SP(peer to server & peer)架构的应用层混合组播模型VPHM。该模型构建了一个四层的数据分发结构,从上至下为服务节点层、超级节点层、虚拟服务层和peer节点层。上三层组成组播域,保证了组播的广度,下两层组成VP2SP(virtual P2SP)域,确保了组播的深度。仿真实验结果表明,该模型具有较低的平均端到端时延和较小的控制开销,适用于高服务质量的大规模应用层组播应用环境。     

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。     

应用层组播用户的自私性研究

应用层组播(application-layer multicast,简称ALM)是网络层组播的重要补充.但与网络层组播不同的是,应用层组播结构的组成节点是具有独立利益和决策的主机用户.自私的主机用户为了提高自身利益,可能不严格遵守应用层组播协议的规定,从而对组播会话的整体性能带来影响.为了设计可信任的、鲁棒的应用层组播协议,对应用层组播的用户自私性进行研究是必要的.综述了这一领域的研究进展,并按照应用层组播协议的工作阶段把这些研究分为3类,即控制结构维护阶段的自私性研究、节点信息收集阶段的自私性研究以及数