基于DiffServ的分层组播自适应标记算法设计

论文摘要

随着网络多媒体技术的飞速发展，许多新兴的应用如视频点播、远程教育和在线游戏等不断地被引入Internet。这些应用大都要求高带宽、低延迟和一点到多点或多点到多点的通信能力。组播能够通过共享部分链路来提高带宽利用率，非常适合高带宽需求的多媒体数据的传输。而分层组播可以将视频数据分割成多个层次同时发送到不同接收者，充分满足接收者的异构性，逐渐成为支持这些新应用的有效传输机制。另一方面，Internet中现有的尽力而为（Best-Effort）的传输模式，对所能够提供的包转发的服务质量（QoS）不做任何承诺，无法满足多媒体应用和用户对QoS的不同需求。DiftServ是一种基于分组标记的QoS体系结构，能够用可扩展的灵活机制提供广泛的QoS保证，是当前IP网络中较为理想的QoS策略。组播降低网络的带宽消耗，而DiftServ为用户提供适当的带宽分配，两者的结合能为多媒体的应用提供较好的QoS保证。但两者在体系架构上还存在一些冲突，它们的结合也会产生一些新的问题。本文就是围绕如何将DiffServ与组播技术有机融合，在异构网络中为视频应用提供更好的QoS保证而展开的。本文从IP组播的基本概念出发，对组播路由协议、拥塞控制、分层组播及视频流分层编码等技术进行了探讨。通过比较DiftServ和IntServ的优缺点，详细阐述了DiftServ体系中各模块的功能及工作原理。分析了DiftServ和IP组播结合的优势及所带来的问题。针对这些问题，提出了一种基于DiftServ的分层组播自适应标记算法LMSLDS。该算法能够使组播数据流的转发节点在明确知晓接收者QoS要求的前提下，自适应地进行组成员接纳控制与资源分配，有效地解决了DiftServ与IP组播结合时所产生的被忽视的预留子树NRS（Neglected Reservation Subtree）和异构组播组HMG（Heterogeneous Multicast Groups）等问题。通过在NS-2中进行仿真实验，表明该算法是一种扩展性较好的解决方案。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 目录
• 第一章 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.2 本文的主要工作
• 1.3 本文的组织结构
• 第二章 分层组播
• 2.1 组播通信协议
• 2.1.1 距离矢量组播路由协议（DVMRP）
• 2.1.2 开放式最短路径优先组播协议（MOSPF）
• 2.1.3 协议无关组播—密集模式（PIM-DM）
• 2.1.4 协议无关组播—稀疏模式（PIM-SM）
• 2.1.5 有核树组播路由协议（CBT）
• 2.1.6 特定源协议无关组播协议（PIM-SSM）
• 2.2 分层组播与视频流分层编码
• 2.2.1 分层组播概述
• 2.2.2 分层编码策略
• 2.3 分层组播中的拥塞控制
• 2.3.1 组播拥塞控制协议的评价目标
• 2.3.2 分层组播拥塞控制方案的分类
• 2.4 小结
• 第三章 DIFFSERV
• 3.1 INTSERV
• 3.2 DIFFSERV
• 3.2.1 DiffServ的体系结构
• 3.2.2 DiffServ的典型服务
• 3.3 DIFFSERV的总结
• 第四章 IP组播与DIFFSERV结合的优势与问题
• 4.1 IP组播与DIFFSERV结合的优势
• 4.2 组播引入DIFFSERV域产生的问题
• 4.2.1 被忽视的预留子树问题NRS（Neglected Reservation Subtree）
• 4.2.2 异构组播组问题HMG（Heterogeneous Multicast Groups）
• 4.2.3 组状态可扩展性问题SPS（Scalability of Per-group State）
• 4.3 对IP组播与DIFFSERV结合所产生问题的已有解决方法
• 4.3.1 基于状态的方法
• 4.3.2 基于边界的方法
• 4.3.3 基于封装的方法
• 4.4 小结
• 第五章 基于DIFFSERV的分层组播自适应标记算法
• 5.1 算法概述
• 5.2 算法各部分的功能与实现
• 5.2.1 发送端
• 5.2.2 边界路由器ER（Edge Router）
• 5.2.3 核心路由器CR（Core Router）
• 5.2.4 接收端
• 5.3 性能分析
• 5.3.1 对NRS和HMG问题的解决
• 5.3.2 可扩展性
• 5.3.3 公平性
• 5.3.4 收敛速度
• 第六章 仿真实验与分析
• 6.1 NRS和HMG问题测试
• 6.2 TCP-FRIENDLY测试
• 6.3 小结
• 第七章 总结和下一步的工作
• 参考文献
• 致谢