多速率组播策略研究

论文摘要

异构性是Internet 网络的固有特征,网络中资源分配的不均匀以及端系统处理能力的差异是这种异构性存在的根源,并且随着未来越来越多不同种类的网络接入Internet,Internet 的规模不断扩大,异构性问题将更加突出。在这一前提下,按照组播传统意义上的单速率机制的做法,数据信息被以相同的速率发送给所有的接收者,发送速率由最慢的接收者决定,这使得所有接收者无论其接收能力如何都要受瓶颈接收者的速率的影响,显然带来了接收者之间的严重的不公平性问题,也限制了该机制的可扩展性。而多速率组播具有内在的会话内公平性特征,因此被认为是异构大规模网络中组播通信的有效手段。本文以多速率组播的分层解决策略为研究对象,针对制约组播在因特网中广泛实施的公平性问题和流量控制问题展开研究,以获得满足Max-Min 公平性要求的流量控制机制为主要目标,对多速率组播旧有的实现策略进行改进和优化,采用发送方和接收方混合驱动的流量控制模式,提出了一种异构网络环境下满足公平性要求的、具有适应网络状态的灵敏性和资源利用的高效性的多速率组播分层实现方案——FLM。文中我们首先介绍了组播的特点和发展背景,指出组播中现存的会话内、会话间公平性问题以及端到端的流量控制机制中的不足之处,并在第2 章中针对会话内公平性的要求和网络的异构性特点,给出多速率组播分层解决方案的实现机制,介绍了分层组播的研究现状,并分析指出分层组播中存在的主要问题。针对于分层组播中存在的组播会话间以及组播会话与TCP 会话间的公平性问题,我们在第3 章中提出一种适用于分层组播环境的、满足Max-Min 公平性要求的速率分配计算算法,用来在网络状态变化的情况下为共存于网络环境中的各虚会话进行公平资源分配,并采用二分法对计算得到的、取值于连续数据集合上的速率分配集进行不同粒度上的离散化整合,给出了具体的分层解决策略。这一公平速率分配算法将作为本文所设计的分层多速率组播方案FLM 中网络流量控制机制的重要组成部分之一。接下来我们通过分析在组织公平速率分配算法实施过程中存在的问题以及分层组播协议策略中同步点的优化问题,在第四章中为FLM 设计了一种有路由器辅助的分层组播流量控制方案,提出将一种主动队列管理（AQM）算法REM 作为对端系统的辅助加入到FLM 的流量控制策略当中来,源端利用从运行REM 的路由器上收集到的网络状态指示信息做出相应决策,触发Max-Min 公平速率分配算法的运行,并对协调接收者加入层或离开层行为的同步点设置进行动态调整,使得FLM 在保证会话内、会话间公平性的前提下具备了合理有效的流量控制机制,提高了组播流对网络状态适应的灵敏性和稳定性。

论文目录

• 目录
• 摘要
• 第1章 绪论
• 1.1 关于IP 组播技术
• 1.2 问题的提出
• 1.2.1 会话内公平性问题
• 1.2.2 会话间公平性问题
• 1.2.3 端到端流量控制的不足
• 1.3 本文的内容及主要的工作
• 第2章 多速率组播的分层解决方案
• 2.1 会话内公平性问题的分析
• 2.2 关于组播视频传输
• 2.2.1 单视频流组播
• 2.2.2 多视频流重复组播
• 2.2.3 分层视频组播
• 2.3 分层组播的实现机制
• 2.3.1 接收者驱动的组播
• 2.3.2 分层组播的实现机制
• 2.4 分层组播的研究现状
• 2.5 分层组播的现存问题
• 第3章 一种基于MAX-MIN 的分层组播公平速率分配算法
• 3.1 设计背景
• 3.2 多会话共存环境中分层组播基本速率控制机制存在的问题
• 3.2.1 多个分层组播会话之间的公平性问题
• 3.2.2 组播会话与TCP 会话之间的公平性问题
• 3.3 会话间公平性标准——Max-Min 公平性
• 3.3.1 基于效用的带宽分配
• 3.3.2 会话间公平性的标准
• 3.3.3 效用Max-Min 公平性
• 3.4 基于Max-Min 的公平速率分配算法的设计方案
• 3.4.1 Max-Min 公平速率分配计算算法
• 3.4.2 分层方案的实现算法
• 第4章 一种路由器辅助的分层组播流量控制方案
• 4.1 需要解决的两个问题
• 4.1.1 公平速率分配算法实施中的问题
• 4.1.2 分层组播协议策略中的同步点问题
• 4.2 解决方案
• 4.3 一种路由器辅助的分层组播流量控制方案的设计
• 4.3.1 设计方案
• 4.3.2 FLM 的总体设计思想
• 4.3.3 算法描述
• 4.4 总结
• 第5章 网络实验和模拟
• 5.1 实验环境
• 5.1.1 实验平台
• 5.1.2 基本原则
• 5.1.3 实验构造
• 5.2 性能标准
• 5.2.1 吞吐量
• 5.2.2 公平性标准
• 5.2.3 报文丢失率
• 5.3 实验过程
• 5.3.1 简单协议行为
• 5.3.2 稳定性
• 5.3.3 灵敏性
• 5.3.4 丢失率
• 5.3.5 公平性
• 5.3.6 可扩展性
• 5.4 实验结论
• 第6章 结束语
• 6.1 本文的工作
• 6.2 不足之处和进一步的研究方向
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表或录用的论文
• 致谢