面向同步視頻組播的融合網(wǎng)關(guān)的機(jī)制及技術(shù)的研究.pdf

1、因?yàn)橐粚?duì)多的通信模式和對(duì)網(wǎng)絡(luò)資源的高效利用，組播技術(shù)受到越來(lái)越多的應(yīng)用的青睞。隨著融合網(wǎng)絡(luò)的出現(xiàn)和日益廣泛部署，無(wú)時(shí)無(wú)處不在的網(wǎng)絡(luò)使得視頻會(huì)議、股票在線系統(tǒng)、在線游戲、在線電子商務(wù)和數(shù)據(jù)庫(kù)同步等應(yīng)用能夠跨越網(wǎng)絡(luò)的限制、終端的限制、空間的限制來(lái)為用戶提供服務(wù)。新一代網(wǎng)絡(luò)以多種異質(zhì)網(wǎng)絡(luò)的融合為最顯著特征，并以提供全I(xiàn)P的網(wǎng)絡(luò)做為目標(biāo)。在這樣一個(gè)新一代網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中，提供組播應(yīng)用服務(wù)，需要從網(wǎng)絡(luò)環(huán)境和組播應(yīng)用服務(wù)兩個(gè)層面去分析研究。
　　首

2、先，為了解決在具有延時(shí)及延時(shí)變化約束組播樹(shù)的構(gòu)建問(wèn)題中存在的算法實(shí)用性差、復(fù)雜度高和重構(gòu)代價(jià)大等問(wèn)題，本文提出基于扁平多核心樹(shù)結(jié)構(gòu)的、采用基于延時(shí)變化過(guò)濾窗口的多核心節(jié)點(diǎn)選取機(jī)制的組播樹(shù)快速構(gòu)建算法。該算法極大拓展了初始組播樹(shù)的尋解空間，且總能夠找到具有最嚴(yán)格的延時(shí)變化約束的目標(biāo)樹(shù)。理論上本文提出的算法在時(shí)間復(fù)雜度上與該項(xiàng)性能最好的延時(shí)及延時(shí)變化約束算法相同。模擬實(shí)驗(yàn)中在相同的延時(shí)及延時(shí)變化約束條件下構(gòu)建大規(guī)模組播樹(shù)，該算法相比延時(shí)及延

3、時(shí)變化約束算法最多能夠節(jié)省60％的執(zhí)行時(shí)間。模擬實(shí)驗(yàn)還表明相比到目前為止延時(shí)變化約束性能最好的鏈?zhǔn)剿惴?，該算法能夠獲得最緊密的延時(shí)變化約束性能。
　　其次，隨著互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，特別是移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，使得無(wú)時(shí)無(wú)處不在的組播服務(wù)成為人們關(guān)注的熱點(diǎn)。支持這些服務(wù)最重要的組播路由算法的魯棒特性成為組播服務(wù)系統(tǒng)的核心關(guān)鍵點(diǎn)，也是算法走向應(yīng)用的最重要環(huán)節(jié)。播樹(shù)的恢復(fù)機(jī)制在組播樹(shù)異常失效情形下（如路徑失效、節(jié)點(diǎn)失效等）發(fā)揮作用的。組播樹(shù)的前攝式

4、恢復(fù)技術(shù)采用備份策略，包含鏈路、路徑和樹(shù)等三個(gè)級(jí)別的備份。如何從初始組播樹(shù)的構(gòu)建過(guò)程中就為組播樹(shù)的恢復(fù)埋下伏筆，并實(shí)施各種恢復(fù)策略，使得組播樹(shù)構(gòu)建算法具有最優(yōu)的魯棒特性成為一個(gè)重要研究?jī)?nèi)容。
　　同時(shí)，架構(gòu)于多種接入網(wǎng)絡(luò)之上的組播應(yīng)用服務(wù)，從服務(wù)運(yùn)營(yíng)商的角度而言，需要數(shù)據(jù)傳輸路徑的代價(jià)決定著他們運(yùn)營(yíng)的成本，特別是針對(duì)那些需要長(zhǎng)時(shí)間進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)膽?yīng)用而言，這種以尋找到代價(jià)最低的路徑作為組播樹(shù)的傳輸路徑，成為運(yùn)營(yíng)商首要考慮的問(wèn)題。St

5、einer樹(shù)作為組播的經(jīng)典NP問(wèn)題，無(wú)法在多項(xiàng)式時(shí)間內(nèi)找到最優(yōu)解。本文提出基于多核心樹(shù)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的啟發(fā)式算法能夠在多項(xiàng)式時(shí)間復(fù)雜度下求得全局最優(yōu)解;同時(shí)算法具有可分解、可并發(fā)、可異步計(jì)算的特性;算法通過(guò)延時(shí)變化約束候選窗口來(lái)減少運(yùn)算量，從而實(shí)現(xiàn)算法在求解過(guò)程中的快速收斂過(guò)程。
　　最后，無(wú)時(shí)無(wú)處不在的下一代無(wú)線網(wǎng)絡(luò)受終端及網(wǎng)絡(luò)鏈路的限制，頻繁的通信將仍以mice流為主;mice流的持續(xù)時(shí)間是影響應(yīng)用程序性能的重要因素。mice流持續(xù)

6、時(shí)間長(zhǎng)的本質(zhì)原因是基于ACK響應(yīng)的發(fā)送節(jié)奏較慢，基于窗口的發(fā)送策略較保守。本文提出一種基于延時(shí)和窗口的mice流快節(jié)奏發(fā)送機(jī)制(FP-TCP):基于數(shù)據(jù)包的傳輸延時(shí)選擇緊湊的發(fā)送節(jié)奏，根據(jù)當(dāng)前擁塞窗口的大小及發(fā)送批次決定當(dāng)前發(fā)送速率，通過(guò)測(cè)量mice流中所有數(shù)據(jù)包的往返時(shí)間來(lái)獲取更加確切的網(wǎng)絡(luò)擁塞狀態(tài)及超時(shí)重傳時(shí)間。模擬實(shí)驗(yàn)中與改進(jìn)的TCP版本比較表明:在網(wǎng)絡(luò)非擁塞情形下，丟包率基本維持不變，F(xiàn)P-TCP最多縮短22％左右的mice流持