周坚[1]2008年在《基于组播的拥塞控制研究》文中提出以TCP/IP协议为基础的Internet自从九十年代以来,其网络规模、用户数量及业务量都呈现爆炸式的增长,新型网络应用也不断涌现,网络参数(如激活连接数、回路往返时间)动态变化,这些使得网络拥塞的状况愈加严重和复杂。拥塞容易造成传输时延和吞吐量等服务质量(QoS)性能指标下降,严重影响带宽、缓存等网络资源的利用率。因此,拥塞控制一直是网络研究领域的热点问题。Internet主要依赖TCP端到端拥塞控制来避免网络拥塞,但它在很多方面已经不能满足复杂网络中各种应用的需求。在路由器中引入适当的队列管理机制,可以有效地对拥塞进行监测和预防,路由器中的拥塞控制策略已经成为一个研究热点。近年来,音频、视频等多媒体应用在Internet上不断涌现,多媒体流的传输大多采用UDP协议,但UDP流不采取拥塞控制机制,从而造成了对TCP流不友好的问题。因此有必要对多媒体流进行拥塞控制,在保证一定QoS的同时,保持对TCP流的友好性。本文从组播基本概念出发,首先深入分析了组播拥塞控制存在的TCP友好性、可扩展性、公平性等问题及其产生原因;其次讨论了组播拥塞控制算法的分类标准,比较分析现有组播拥塞控制算法的优缺点;然后介绍了分层组播与视频流分层编码技术。通过比较DiffServ和IntServ的优缺点,详细阐述了DiffServ体系中各模块的功能及工作原理。分析了DiffServ和组播结合优势及所带来的问题。在此基础上针对IP网络实际应用需求展开了系统深入的研究。本文研究主要内容及创新点如下:(1)针对Internet多媒体业务的快速发展对组播拥塞控制提出的要求,在对现有分层组播算法存在问题进行分析的基础上,提出了一种接收端快速自适应的TCP-Friendly主动分层组播拥塞控制机制ALMCC。它采用主动标记分层,并在接收端根据分组延时,快速的自适应网络带宽。仿真实验表明,ALMCC算法提高了分层组播拥塞控制性能,具有拥塞响应速度快、丢包率低和TCP-Friendly特性。(2) Internet多媒体业务的发展使得网络异构性问题更加突出,它对传统组播拥塞控制提出了新的要求,分层组播是适应网络异构性的一种有效方案。为了克服传统分层组播质量不稳定、控制复杂、组播树变动频繁等问题,提出了一种基于区分服务的分层组播拥塞控制机制LMCC。它在考虑预约带宽公平性的前提下进行分组标记和转发,适应了网络异构性。算法性能分析表明LMCC机制具有较快的拥塞响应速度、较好的稳定性、TCP友好性和较低的丢包率。组播拥塞控制是一个极其复杂的问题,本文仅对其中一些方面做了研究,要想完全解决拥塞问题必须综合多种策略,从网络的各部位、多角度、全方位对拥塞加以控制。
周江[2]2004年在《基于分层组播的拥塞控制研究》文中认为组播是因特网的新型网络应用,利用组播传输多媒体数据可以节约大量的带宽,因此组播在视频会议、远程教学等系统中被广泛应用。分层组播是异构网络环境下组播通信的有效手段,现有的分层组播对数据的分层都是累积型的,要求接收者必须先接收基本层数据,再从低到高依次接收增强层数据,才能解码出原始数据,所以接收者的接收速率只能为接收的所有组播层速率总和,不能实现细粒度的速率调整,对解决客户端异构性还有一定的缺陷。在研究累积分层组播基础上,在分层组播中对数据流采用非累积分层的策略,原始数据被分成若干个“平等”的组播层,即接收者可以加入这些组播层的任意集合,不必按照特定次序接收,增加了接收者加入组播层的灵活度,媒体质量也将随着所接收的组播层速率和的增长而增强。数据流的非累积分层采用多描述视频编码来实现,按照指数序列对各层分配速率,可使用最少的组播层数表示最大速率范围。基于接收方调整速率的拥塞控制算法首先将实时传输控制协议进行扩展,扩展后的协议可支持接收方计算与发送方之间链路的往返延迟,接收方将此延迟结合当前丢包率和平均包长度,计算出对传输控制协议友好的接收速率,再根据此速率对目前加入组播层情况进行调整,使目前的友好接收速率与加入的组播层速率总和最接近,从而充分利用接收端的带宽。最后,用网络仿真软件NS-2对该算法进行了仿真实验,结果表明该算法可使异构链路接收者的带宽被充分利用,并且可扩展性好。
杨恩众[3]2017年在《软件定义多媒体组播系统与传输策略研究》文中研究指明近年来随着网络与多媒体技术的进步,诸如互联网电视、视频会议、视频点播、网络视频监控、虚拟现实等多媒体应用越来越深入到人们的生产和生活中。随之而来的是网络中IP流量的急速增长,而快速增长的网络资源消耗,可引发网络拥塞、传输时延变大等问题,最终会降低多媒体业务的服务质量,导致用户体验变差,因此需要寻求新的机制、架构和算法对多媒体传输业务进行优化。网络承载的业务不断丰富,当前互联网出现了诸如体系臃肿、服务质量保障缺失等方面的问题,因此学术与产业界正在探索建立新的网络体系架构。软件定义网络(Software Defined Networking,SDN)近年来被提出,因其支持服务可编程、网络可控等优势被业界认为是下一代互联网的发展方向。利用多媒体编解码的先进技术、网络优化理论、在线网络测量以及组播技术等手段,研究在软件定义网络中的多媒体传输机制、架构和算法,对于解决多媒体传输存在的问题具有重要意义。为了保证网络多媒体的服务质量,优化网络资源的利用率,本文研究了在软件定义网络环境下的多媒体组播传输控制与优化问题,主要研究工作概括如下:1)软件定义可伸缩视频组播系统架构的研究。利用SDN提供的网络可控、可编程的特点,针对可伸缩视频,本文研究如何构建在软件定义网络中的多媒体业务组播服务系统。为了使网络转发节点支持对视频内容的感知、实现完全可控的组播,本文设计了管理子系统,同时定义了视频服务系统中的功能实体并设计了组成功能实体的各个模块。为了满足系统对服务质量(Quality of Service,QoS)的支持,本文提出了在软件定义视频组播系统中链路带宽和网络时延的测量方法。针对系统在实际网络中部署时存在的域间和跨ISP服务问题,本文提出了支持大规模网络的域间与多ISP部署服务解决方案。在提出架构的基础上,我们搭建了软件定义可伸缩视频组播的原型系统,进行了相关实验以评估系统的性能。实验表明,提出的架构能够实现可伸缩视频在软件定义网络下的组播传输业务,能够达到优化网络资源利用的目的。2)软件定义网络中可伸缩视频自适应组播传输策略的研究。本文提出的软件定义可伸缩视频组播系统架构中,管理服务器的策略模块支持路由计算、组播树构建、视频传输控制等算法的定制,可以根据不同的场景、应用和需求部署不同的策略。本文提出了在软件定义网络中具有可用带宽和时延约束的组播路由算法,根据SDN控制器中的网络拓扑和链路状态等信息,构建具有QoS约束的最小代价视频组播树;同时本文提出了基于等效带宽估计的组播自适应调节控制策略,可伸缩视频在SDN网络传输过程中,系统可以依据网络状态信息检测到网络链路拥塞,依据相应层数选择算法在网络内部动态地调节可伸缩视频的传输层数,保证用户的观看体验。我们在原型系统中进行了相关实验,实验结果表明提出的算法和策略能够有效避免网络链路拥塞,显着提高视频业务的服务质量。3)软件定义网络中基于分层组播的视频会议系统研究。本文在软件定义网络中,基于可伸缩视频编解码技术和网络组播技术部署视频会议服务。在基于MCU的视频会议系统中,由于集中式的MCU具有很高的负载,极有可能成为系统的瓶颈,难以确保较高的QoS;而采用P2P技术部署的视频会议系统,成员上行网络带宽资源的限制也可能导致服务的中断。本文提出的系统中,集中式会议管理服务器只负责管理会议,而不接收和处理来自会议成员的媒体数据。会议管理服务器通过网络控制器提供的接口获取网络拓扑信息、网络可用带宽和路径时延等状态信息,从而为SVC视频流建立具有QoS约束的组播树,并在服务过程中采用基于等效带宽估计的可伸缩视频自适应组播传输策略,动态地调节网络中传输的视频流。实验结果表明,所提出的系统不仅可以提供灵活可控的视频会议组播传输,而且可以减少网络带宽的使用,保证视频会议的服务质量。
刘俊, 徐昌彪, 隆克平[4]2003年在《组播中的拥塞控制技术探讨》文中研究说明多媒体、实时应用促进了组播技术的发展 ,同时组播拥塞控制技术的进展也必然对这些应用的进一步推广产生重要的影响。对目前组播拥塞控制技术的主要问题及其解决方案进行了探讨 ,对组播拥塞控制技术的进一步研究有一定的意义
黄奎[5]2004年在《下一代互联网中IP组播的研究》文中指出IP组播在IP网络中实现了多点通信模型,促进了视频点播、音视频会议和数据分发等多点通信业务在互联网上的发展。下一代互联网采用IPv6协议,解决了IPv4协议地址空间匮乏的问题,通过设计灵活的IPv6包头格式、高效的地址分配机制和网络自动配置机制,提高了路由效率,提供了对服务质量和节点移动的支持。但是由于IP组播技术本身的局限性,如组播转发状态的扩展性较差,下一代互联网无法为组播业务特别是实时组播业务提供有效支持,难以保证多媒体组播服务的质量。 本文对IP组播在应用过程中出现的主要问题进行了深入的研究,分析了这些问题的成因,结合IPv6协议提供的主要功能,提出了解决方案,为IP组播的大规模部署和应用提供了技术基础。本文的主要贡献和创新点如下: (1)提出基于接口格式的组播转发状态压缩方案。在稀疏模式组播中,组成员的加入/离开将引起组播转发树上分支路由器的数量和位置动态变化。基于接口格式的转发状态压缩方案根据相邻两个关键路由器之间的跳数,动态调整组播转发表项中的接口结构,进一步减少了转发状态占用的存储空间。当相邻两个关键路由器的跳数大于一个门限值时,对应的接口格式采用结构较为复杂的通用压缩格式,否则,接口格式为相对简单的常见组播路由协议实现中采用的标准组播格式。组播路由器根据出接口格式转发组播数据包:如果格式为标准组播格式,直接发送组播包,否则,修改数据包的目的地址为下游关键路由器的地址,并在IPv6扩展包头的目的地址选项中存储组播地址,以单播方式转发给下游关键路由器。与将组播数据包封装在单播包内的方法相比,采用IPv6目的地址选项降低了转发处理负载和数据包的包头开销。 (2)提出基于多模式通用加增乘减算法的组播拥塞控制方案。该方案是一个基于拥塞代表的单速率组播拥塞控制方案,在组播源和拥塞代表之间,根据相邻两次单向路径延时达到最大时的间隔和最大速率包络的变化幅度判断网络环境的变化程度,采用不同的加性因子和乘性因子调整组播会话速率,在网络环境较为稳定时,提高速率平滑性,网络状态发生显着变化时,提高拥塞响应速度。作为非拥塞代表的接收者实时监测拥塞时的会话速率和相邻两次单向路径延时最大时的间隔,根据这些信息来确定是否发送拥塞反馈,并在发送反馈时等待一个往返时间,以防止发生拥塞代表的误切换。最大速率包络和一个往返时间的延时用于抑制拥塞反馈,提高了反馈扩展性。而相邻两次单向路径延时最大时的间隔信息用于快速检测网络环境的变化,有助于提高拥塞代表的切换速度。该方案无须在收端测量精确的往返时间和基于定时器抑制拥塞反馈,实现更为简单。 (3)提出适用于单速率和多速率组播业务的轻量级服务质量保证机制,通过结合轻量级的动态资源预留协议和基于队列管理的带宽保证机制,降低了为IP组播提供服务质量的复杂度,具有较好的扩展性。本文提出的组播服务质量保
王海龙[6]2006年在《基于速率的分层组播拥塞控制研究》文中认为组播技术是一种从单个发送端同时传输数据到多个接收端的有效手段,这个优点使它成为当前网络技术中的研究热点。但伴随着组播应用的发展,它的拥塞控制问题变得也越来越重要,现在已经成为制约组播技术发展的主要问题之一。组播拥塞控制能够通过调整传输速率等参数,有效地降低拥塞的发生和消除拥塞。TFMCC是一种优秀的单速率组播拥塞控制,它具有很多优点。但它没能摆脱单速率组播拥塞控制的限制,在带宽利用率和可扩展性等方面仍有不足,而这两个方面正是多速率分层组播拥塞控制的长处。针对这个问题,提出一种结合单速率组播拥塞控制和多速率分层组播拥塞控制两者优点的解决问题方法,对TFMCC进行多速率分层的改进。首先,对TFMCC等单速率组播拥塞控制的缺陷进行分析,找出问题的原因,提出一种基于TFMCC的分层组播拥塞控制协议LTFMCC。LTFMCC是在TFMCC中引入分层组播的机制,从而实现了多速率组播拥塞控制的改进。其次,对LTFMCC协议进行具体的设计。在具体设计过程中,除要解决TFMCC的问题以外,更要处理因分层机制的引入而出现的新的问题。CLR管理和反馈抑制的改进的目的就是可以使LTFMCC更好地融合TFMCC和分层组播的优势。最后,通过模拟仿真试验对改进后的协议进行证明。仿真的环境是NS-2网络模拟器。通过对方针实验结果的分析,说明LTFMCC在公平性,带宽利用率等方面都有提高,证明改进是成功的。
周俊[7]2005年在《组播技术在远程教学系统中的应用及其优化》文中研究表明现代远程教育是利用网络通信技术、多媒体技术、计算机技术等现代信息技术发展起来的新型教育方式。而当前远程教学系统集中式、单播传送的系统架构制约了其进一步的发展。本文针对这些不足,提出了将IP 组播技术应用于远程教学系统的方案,并对引入IP 组播技术后带来的新问题提出了优化和解决的详细方案,为远程教学系统的发展开辟了新的途径。本文首先在对当前远程教学系统的关键技术问题进行分析的基础上,对基于IP组播技术的远程教学系统作了总体方案设计,包括非实时远程教学系统和实时远程教学系统两方面的设计和功能模块的划分,并对组播通信的实现作了详细说明。接着,在非实时远程教学系统领域,对引入IP 组播技术后带来的课件点播系统的组播批处理调度策略优化问题作了深入研究,在分析当前主要调度策略的基础上,提出了一个综合考虑用户撤销率、课件流行度和用户等待时间等因素的批处理调度策略。最后,在实时远程教学系统领域,对引入IP 组播技术后带来的组播拥塞控制问题作了深入的研究,在研究了主流组播拥塞控制机制的基础上,提出一种改进的组播拥塞控制算法,满足了实时远程教学系统的特点和要求。总之,本文提出了一个将IP 组播技术应用于远程教学系统的方案,并在此基础上对引入IP 组播技术后带来的组播发送策略和组播拥塞控制问题分别提出了详细的优化和解决方案,同时验证了方案的有效性,为远程教学系统的发展减少了障碍。
王敏强[8]2007年在《ACR中IPTV业务快速切换与拥塞控制研究与实现》文中研究说明网络融合代表了网络技术发展和市场演进的方向。由于IP技术具有良好的开放性、较高的市场支持度和支持异构互联,IP技术已被业界公认为未来叁网融合的承载技术。本文围绕在IP网中如何支持IPTV业务展开研究,结合国家“十五”863计划重大专项“大规模接入汇聚路由器(ACR)系统性能和关键技术研究”,提出了“一级查表、二级复制”的IPTV业务受控组播快速切换方案和一种适合流媒体业务特点的组播拥塞控制算法LMERIO,在此基础上给出了ACR支持IPTV业务的设计方案,并对ACR中扩展复用分复用单元(EMD)进行了工程实现。本文的主要工作及贡献如下:第一,总结出IPTV发展所面临的技术挑战及难题。第二,针对IPTV业务开展中频道切换时延大、组播管理控制难等问题,在ACR架构的基础上,提出一种受控组播快速切换方案——“一级查表,二级复制”。该方案核心思想是在一级完成用户的认证、收看权限和组播组分发路径的查表等处理,将处理时延较长的查表操作放到一级集中并行实现,将快速复制操作分成两级分布式完成,从而实现对组播的控制管理和组播组的快速切换。第叁,为维护整个网络的稳定运行、防止拥塞崩溃,在深入研究组播拥塞控制机制的基础上,提出了一种基于流媒体分层组播的组播拥塞控制算法LMERIO,并对LMERIO的稳态队列模型进行分析。该算法能根据网络可用带宽和用户的预留带宽情况来接收不同分层组播的分组,并根据网络节点缓存使用状况调整不同优先级分组的丢包率,提高处理资源利用率。仿真结果表明该算法具有较快的拥塞响应速度、较好的稳定性和公平性。第四,根据“一级查表,二级复制”方案和LMERIO算法,给出了ACR中支持IPTV业务关键设备EMD的总体设计方案和LMERIO算法的工程设计方案,并进行了硬件实现。通过对EMD进行的测试和IPTV频道切换时延的性能评估,表明EMD能够满足设计时的功能和性能要求,满足IPTV频道切换时延小的需求。
邬文涛[9]2007年在《IP组播拥塞控制算法的研究》文中认为组播是因特网的新型网络技术,利用组播传输多媒体数据可以节约大量的带宽,并且它是一种解决点到多点通信的非常有效的方式。因此组播在视频会议、远程教学等系统中被广泛应用。然而,基于UDP协议的组播都不提供拥塞控制机制,导致这些业务和TCP业务共存时出现了带宽占用的不公平性,因此组播拥塞控制便成为一项重要的研究课题。基于接收端驱动的分层组播工作模式是源端仅负责以固定的多个速率发送数据,而接收端根据网络拥塞状况选择自己合适的接收速率接收数据。本文分析了基于接收端驱动的分层组播拥塞控制中现今存在的若干问题,研究了相关工作,在此基础上提出了一种改进的的接收端驱动的分层组播拥塞控制算法—IRLMCC(Improved Receiver-driven Layered Multicast Congestion Control)。首先将GAIMD算法引入到该算法的拥塞控制策略中,它模仿TCP的AIMD拥塞控制算法,有利于保证TCP友好;通过参数调节,在保证TCP友好的前提条件下提高了系统的响应速度。其次设计了一个无反馈的基于接收端驱动的拥塞信号检测策略,缓解了源端的负担,解决了反馈爆炸问题,同时避免了反馈处理带来的协议复杂性,提高了分层组播的可扩展性。最后通过仿真实验来评价算法的性能,用NS2进行模拟实验。实验主要集中于IRLMCC的公平性、吞吐量、可扩展性等方面评价。
林祥军[10]2005年在《多对多组岛层级可靠组播的研究与设计》文中进行了进一步梳理本文提出了一个多对多组岛层级可靠组播协议,它较全面地解决了NACK/ACK风暴、选择重发、分布恢复负担、拥塞控制这些可靠组播面临的关键问题。多对多组岛层级可靠组播协议采用平面型结构与树型结构相结合的方法构建组播组,整个组播组分二层:主干组播组、组岛组,两者共同构成全局组播组。每一个组岛就是一个相对独立的组播组。NACK报文以及修复报文被限制在一定的范围内,冗余数据明显减少。发言权数量的动态决定以及发言权的动态分配策略较好地解决了组成员的发言问题,使多对多组岛层级可靠组播的拥塞得到了很好的处理。同时把多对多组岛层级可靠组播协议运用到PVM系统中,实验测试表明多对多组岛层级可靠组播协议具有良好的可扩展性和健壮性。
参考文献：
[1]. 基于组播的拥塞控制研究[D]. 周坚. 扬州大学. 2008
[2]. 基于分层组播的拥塞控制研究[D]. 周江. 华中科技大学. 2004
[3]. 软件定义多媒体组播系统与传输策略研究[D]. 杨恩众. 中国科学技术大学. 2017
[4]. 组播中的拥塞控制技术探讨[J]. 刘俊, 徐昌彪, 隆克平. 计算机应用研究. 2003
[5]. 下一代互联网中IP组播的研究[D]. 黄奎. 中国科学院研究生院（软件研究所）. 2004
[6]. 基于速率的分层组播拥塞控制研究[D]. 王海龙. 燕山大学. 2006
[7]. 组播技术在远程教学系统中的应用及其优化[D]. 周俊. 华中科技大学. 2005
[8]. ACR中IPTV业务快速切换与拥塞控制研究与实现[D]. 王敏强. 解放军信息工程大学. 2007
[9]. IP组播拥塞控制算法的研究[D]. 邬文涛. 长沙理工大学. 2007
[10]. 多对多组岛层级可靠组播的研究与设计[D]. 林祥军. 吉林大学. 2005
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