QoS组播路由问题研究

论文摘要

近来Internet 上越来越多有QoS 要求的组应用的涌现,如视频会议、网络音频/视频广播、远程教育、软件更新等,这加速了网络对可扩展的有效的组播通信方式支持的需要。与单播通信方式比较起来,组播在点到多点的数据传输方面更有效,在传统的单播通信方式中,源需要向每个接收者单独传送一份数据的拷贝,一个数据流就有可能占用了不必要的很大一部分的带宽,如果接收者成千上万,网络拥塞发生的可能性就大大增高。而在组播通信方式中,主干链路上只有一个数据的拷贝,路由器只在分枝处进行数据包的复制,所以大大节省了带宽。实现组播重要的一环是组播路径的确立,与单播传输路径不同的是组播数据传输的拓扑是一棵组播树,而构建组播树是组播路由的任务,考虑到现在越来越多多媒体应用要求有QoS 保证,所以如何构建一棵组播树使其满足相应用户的QoS 要求成为组播研究领域的一个很大的挑战。许多研究者正致力于QoS 组播路由算法和协议的研究和设计,QoS 组播路由已经成为近年来的一个热点研究领域。本文第1 章首先介绍了组播的基本知识,分析了组播路由的原理,在此基础上,为了满足应用的QoS 要求,探讨了QoS 组播路由的相关工作,并分析了当前该领域中存在的问题。第2 章着重探讨了QoS 组播路由中的相关问题。首先介绍了组播树的类型以及各种类型的特点,接着给出了当前常用的几种组播路由协议并将它们分为两类,最后引入QoS概念,给出QoS 度量的种类,QoS 网络模型以及QoS 路由的相关问题。在QoS 组播路由中,寻找多约束可行路径问题已经被证明是NP 完全问题。第3 章提出了一个构建组播树的启发式算法,该算法基于两点:基于复合权值的Dijkstra 算法和核心树的思想,该算法建立的组播树不仅能满足用户的时延和时延差异限制的要求,并且能够保证构建组播树的耗费较小。近年来,除了单路径寻路方式外,多路径寻路方式和混合寻路方式得到了越来越多的关注。在第4 章里,我们分析和比较了三种寻路方式的优缺点,并在此基础上提出了一种新的QoS 组播路由算法QoSMRA,该算法综合应用了单路径寻路、多路径寻路、局部搜索以及源搜索方式,使其与同类算法相比连接建立的时间较短,并且在消息开销和连接成功率之间也作了较好的折衷。为了验证算法的合理性和有效性,本文在第5 章中对QoSMRA 进行了仿真实验来评价算法多方面的性能,仿真结果表明,与以往算法相比,该算法在消息开销、连接成功率和连接建立时间等性能指标方面都有较好的改善。NS 是目前国际上应用广泛的网络仿真软件,在分析和评价网络性能方面发挥了重要

论文目录

• 目录
• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.1.1 组播的工作原理
• 1.1.2 组播通信的实现方案
• 1.1.3 组播路由
• 1.1.4 QoS 组播路由
• 1.1.5 相关工作
• 1.2 问题提出
• 1.3 本文的内容及主要工作
• 第2章 QoS 组播路由问题研究
• 2.1 组播地址
• 2.1.1 组播地址分配
• 2.1.2 组播MAC 地址映射
• 2.2 组播树
• 2.2.1 洪泛树
• 2.2.2 源根节点的最短路径树（SRSPT）
• 2.2.3 核心树和Steiner 树
• 2.3 组播路由协议
• 2.3.1 密集模式组播协议
• 2.3.2 稀疏模式组播协议
• 2.4 服务质量（QoS）要求
• 2.4.1 服务质量（QoS）概念
• 2.4.2 QoS 度量
• 2.4.3 QoS 网络模型
• 2.4.4 服务质量路由（QoSR）
• 第3章 一种有时延和时延差异要求的较小耗费组播树算法
• 3.1 问题描述
• 3.2 算法的基本思想
• 3.3 算法的伪码
• 3.4 性能分析
• 第4章 一种新的 QoS 组播路由算法
• 4.1 三种寻路方式的研究现状与进展
• 4.2 各种寻路方式的分析与比较
• 4.3 算法的几个前提
• 4.4 算法用到的数据结构
• 4.5 算法的具体描述
• 第5章 仿真实验与性能分析
• 5.1 性能标准
• 5.2 实验环境
• 5.2.1 实验平台
• 5.2.2 实验拓扑
• 5.3 实验结果分析
• 5.3.1 与延迟约束的关系
• 5.3.2 与群组规模的关系
• 第6章 结束语
• 6.1 本文的主要工作
• 6.2 进一步的研究方向
• 参考文献
• 攻读硕士期间发表或录用的论文
• 致谢