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。     

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.     

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。     

一种带宽前瞻式的应用层组播路由算法

流媒体直播是应用层组播技术的一个主要应用领域,对网络性能非常敏感,节点失效时快速恢复路由是一个核心问题。该文在几种常见的处理方法基础上,提出了一种带宽前瞻式的快速重建路由的方法。在节点离开或者发生故障之前就为其孩子节点计算备用路由,一旦节点离开,其孩子节点可以迅速找到并平滑地切换新的父节点,尽量选择服务能力较强的节点作为备用路由,从而增加树的稳定性。     

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.     

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。     

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。     

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。     

度受限的应用层组播树预先式重构方法

在应用层组播中,如果出现非叶子节点失效或离开,则该节点的所有下游节点都将受到很大的影响。针对该问题提出一种预先式应用层组播树修复方法,即每个非叶子节点提前为它的孩子节点找到一个备用父节点,使得非叶子节点失效或离开后,孩子节点能迅速地从备用父节点接收数据。仿真实验证明,在较小的开销下,该方法在节点离开的修复速度大约是响应式方法的3倍,平均转发延时比其他的预先式方法都要小。     

基于节点性能的应用层多播模型

为降低多播组的维护开销、改善多播树的负载平衡,提出一种考虑节点优先级的方法,并将该方法应用于Zigzag协议。该协议采用分层分簇的思想,由簇首节点负责管理本簇而由父节点负责分发数据。因为考虑到节点的异构性,该协议使能力强的节点担当首节点与父节点以提高多播组性能。通过实验验证与理论推导得出,与Zigzag 协议相比,改进后的协议在新节点加入多播组时,开销大大减小,节点退出时开销也相应减小,而多播树的负载平衡也有所改善。     

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。     

基于可用带宽测量的应用层组播算法

针对组播分发树建立过程的特性和需求,提出一种基于可用带宽测量的应用层组播算法。该算法以组播数据作为测试源,建立输入数据率和单向时延的关系模型,融合可用带宽测量与组播分发树的建立,以降低测量开销和对网络的影响,仿真实验表明,生成的组播树具有高吞吐量和低链路压力的特点。     

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.