基于小型多方視頻通訊的應(yīng)用層多播技術(shù).pdf

1、近年來，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速發(fā)展和互聯(lián)網(wǎng)的普及已經(jīng)徹底改觀了人們的日常生活，各種各樣的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用極大豐富了人們獲取信息和彼此交流的方式。但與此同時，這些應(yīng)用也對網(wǎng)絡(luò)承載能力提出更大挑戰(zhàn)。 在各種網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用中，多媒體通訊是一個非常熱門的研究領(lǐng)域。多媒體通訊通常具有嚴格的實時性、連續(xù)性和帶寬要求，因此，為保證服務(wù)質(zhì)量，網(wǎng)絡(luò)傳輸必須嚴格保證傳輸延時和帶寬，這是所有多媒體通訊應(yīng)用設(shè)計的前提。另外，多媒體通訊通常是多點參與，因此，采用傳統(tǒng)單播傳輸會

2、浪費大量資源，并難以提供優(yōu)質(zhì)服務(wù)，解決這一問題的普遍做法便是采用多播來代替單播。兩種比較流行的多播方法是：一、依靠路由器支持的網(wǎng)絡(luò)層多播，二、不需要路由器支持的應(yīng)用層多播。前者一般只是在邊緣網(wǎng)絡(luò)和局域網(wǎng)絡(luò)內(nèi)使用，互聯(lián)網(wǎng)的骨干網(wǎng)部分基于伸縮性的考慮一般不予支持，因此，對于依賴互聯(lián)網(wǎng)的多媒體通訊來講，基于目前互聯(lián)網(wǎng)所能提供的服務(wù)條件，更應(yīng)該選擇應(yīng)用層多播技術(shù)。應(yīng)用層多播和網(wǎng)絡(luò)層多播是多播傳輸?shù)膬煞N設(shè)計方法學(xué)，二者使用不同方法實現(xiàn)同樣的功能，

3、因此，應(yīng)用層多播協(xié)議需要解決網(wǎng)絡(luò)層多播需要解決的所有問題，甚至更多。 應(yīng)用層多播和網(wǎng)絡(luò)層多播的區(qū)別是執(zhí)行路由選擇所在的層次不同。前者由端系統(tǒng)在應(yīng)用層做選擇，底層網(wǎng)絡(luò)傳輸依賴于單播，而后者是由路由器在網(wǎng)絡(luò)層做選擇。由于應(yīng)用層多播將路由選擇從網(wǎng)絡(luò)層移到應(yīng)用層，因此，它完全不需要網(wǎng)絡(luò)層的任何特殊硬件或軟件支持，只需要支持單播即可，極大地擴充了多播的應(yīng)用范圍。目前，應(yīng)用層多播技術(shù)正成為研究領(lǐng)域的一個熱點，各種研究成果表明，應(yīng)用層多播比簡

4、單單播實現(xiàn)多播有效的多，而且，雖然不能達到網(wǎng)絡(luò)層多播最優(yōu)化，但性能差別很小甚至很接近，能夠滿足多媒體通訊的需求。同時，在應(yīng)用層選擇路由給了設(shè)計者更大的靈活性，可以針對具體的應(yīng)用場景設(shè)計具體的路由選擇算法。最后，應(yīng)用層多播將更多的工作放到端系統(tǒng)實施，這也符合互聯(lián)網(wǎng)設(shè)計的網(wǎng)絡(luò)簡化原則。 此文的研究目的和主要內(nèi)容便是基于小型多方視頻通訊的應(yīng)用層多播技術(shù)。針對這種具體的應(yīng)用場景，此文采用一種全新的設(shè)計原則和方法，其核心思想是在保證各傳輸

5、通路延遲要求的前提下盡量均勻使用各通路帶寬，從而達到整個系統(tǒng)的穩(wěn)定和全局優(yōu)化。采用該方法的最大收益是將某條或某幾條通路上由于帶寬波動而影響整個系統(tǒng)的可能性分攤到系統(tǒng)所有通路上，從而提高了系統(tǒng)穩(wěn)定性。同時，系統(tǒng)還采用了集中式的全局路由統(tǒng)籌算法，在一個中央節(jié)點上收集所有通路的狀態(tài)并計算整個系統(tǒng)的路由，其優(yōu)點是路由選擇可以全局最優(yōu)，并且當網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)變化時，路由更換能夠很快收斂。此外，系統(tǒng)為實現(xiàn)無縫更換路由，采用了將路由信息封裝在數(shù)據(jù)包內(nèi)的做法，

6、使得每個數(shù)據(jù)包都自帶路由信息，可以自動路由，從而省去了路由更新時通知中間節(jié)點的工作。上述這些方法均緊密聯(lián)系小型多方視頻通訊這一特定應(yīng)用場景，是針對該場景的一個專門路由協(xié)議。實驗結(jié)果證明，該方法相對于簡單單播實現(xiàn)多播的方式而言，在帶寬分配的均勻程度、系統(tǒng)的穩(wěn)定程度、路由的全局優(yōu)化程度以及路由收斂的迅速程度等方面都獲得了全面的提高，并且網(wǎng)絡(luò)資源占用情況接近于網(wǎng)絡(luò)層多播方式，是一種十分有效的應(yīng)用層多播協(xié)議。 最后，以該算法為基礎(chǔ)的一個