分布式多路径QoS组播路由算法与协议探讨

随着Internet的迅速发展，群组通讯特别是计算机视频会议、网络音／视频广播、股市行情发布、远程教育、计算机支持的协同工作(CACW)、分布式交互仿真等大量兴起。这些新型应用大大推进了社会信息化进程。组播技术正是这些应用的重要基础。组播不同于单播和广播，它将分组发送到一个指定的主机集合，即通讯群组。组播的最大特点在于，在组播网络中即使用户数成倍增长，主干带宽也无需随之增加。因此组播成为当前网络技术研究的热门。组播技术研究主要涉及组播路由算法与协议、群组成员关系管理、组播地址分配、接纳控制和组播应用等问题。本文首先研究了QoS组播路由问题的一般性描述，评述了国内外关于QoS组播路由算法和协议的研究进展，对现存算法和协议进行了分类，研究了组播路由算法与协议的联系及区别。接着，讨论了QoS组播路由算法与协议设计的基本目标，分析了组播路由算法与协议问题的复杂性，研究了QoS组播路由算法与协议性能评价的主要指标以及模拟仿真方法的有效性。本文的主体部分重点研究Qos组播路由算法和协议、接纳控制和多媒体应用等方面的问题。1)首次将局部存储结构引入QoS组播路由，使路由器只存储其两层邻居节点的可达性信息以及链路的QoS状态信息，以减少路由器存储开销，提高协议的规模伸缩性；利用这些信息，节点能够更加智能化地转发加入探测报文Join_Probe。针对组播的需要，设计了一套数据结构和组播树构造算法，从而提出了一种新的支持QoS特性的多路径组播路由协议QMoBF。分析表明，基于受限泛播技术的组播路由协议具有节点存储开销小、呼唤|教育论文网|接收获|语文教学论文|功率高、伸缩性好等特点。2)研究了QoS组播路由的综合优化问题，提出了一种综合性启发式函数，该函数能够有效使组播树的延时、带宽和网络代价特性都得到一定程度的优化，并有效地运用到QMoBF协议中。3)研究了一种结合集中式算法与分布式算法优点的多路径启发式QoS组播路由协议，试图进一步降低控制报文开销并获得较高的呼唤|教育论文网|成功率。算法依靠单播路由协议OSPF的链路状态广告报文(LinkStateAdvertisement，LSA)传播链路的代价状态信息。该协议能够有效支持延时和带宽受限的代价优化组播树构造，具有控制报文开销小、可伸缩性好、呼唤|教育论文网|成功率高等特点。4)研究了多路径Qos组播路由协议口人勿BF与接纳控制相融合的方案，该方案面向支持负载受控服务、有保证服务和尽力而为服务的综合网络结构，并使用延时和带宽作为接纳参数。由于口几白BF协议能够有效地支持延时和带宽受限的代价优化组播树构造，并具有无环选路、呼唤|教育论文网|接收获|语文教学论文|功率高、可伸缩性好等特点，因此在口人肠BF算法中集成接纳控制机制将有助于该协议的进一步发展。5)在组播应用上，本文针对传统面向连接的传输结构存在连接多、复杂度高、伸缩性差等诸多问题，提出了一个基于源根组播的视频会议系统设计原则，它使系统结构得到简化，可靠性、易用性和规模伸缩性得到提高。本文提出了一个基于源根组播的会议系统模型，并开发出一个功能强大的多点视频会议系统。【关键词】：网络服务质量组播路由算法协议性能评价组播路由综合优化组播应用多点视频会议系统
【论文提纲】：摘要4-6ABSTRACT6-12第一章绪论12-311.1引言12-141.2网络组播问题描述14-181.2.1网络模型14-151.2.2群组模型15-161.2.3QoS组播路由问题定义16-181.3国内外研究述评18-281.3.1组播路由算法19-231.3.2组播路由协议23-251.3.3目前组播路由算法与协议研究中存在的主要问题25-281.4本文的主要研究内容28-291.5全文结构29-31第二章QoS组播路由算法与协议的设计目标及评价31-482.1QoS组播路由算法与协议的设计目标31-352.1.1降低路由信息收集与更新的代价31-322.1.2降低组播树的计算代价322.1.3提高协议的健壮性32-332.1.4提高算法和协议的规模伸缩性33-342.1.5支持异构的QoS请求34-352.1.6提高算法和协议的动态性352.2QoS组播路由问题的复杂性分析35-362.3QoS组播路由算法与协议的评价36-472.3.1评价指标研究36-392.3.2模拟仿真方法研究39-472.4小结47-48第三章基于受限泛播技术的QoS组播路由协议48-713.1引言48-513.2基于受限泛播的组播路由协议51-603.2.1网络环境需求513.2.2用于多路径搜索的两层QoS转发表51-533.2.3数据结构53-543.2.4链路和路径的可用性543.2.5搜索树和组播树54-553.2.6组播树构造算法55-603.3QMoBF协议举例60-643.4QMoBF协议的性质64-663.5模拟实验及其分析66-693.5.1测试方法66-673.5.2呼唤|教育论文网|成功率67-683.5.3均匀报文开销68-693.6小结69-71第四章QoS组播路由的综合优化71-804.1引言71-724.2QMoBF算法的改进72-764.2.1扩大可用路径的搜索空间72-744.2.2在算法中集成综合优化启发式74-764.3模拟试验与分析76-794.3.1均匀控制报文开销76-774.3.2对网络代价的优化77-784.3.3均匀呼唤|教育论文网|成功率78-794.4小结79-80第五章结合集中式与分布式算法特点的QoS组播路由协议80-925.1引言805.2ICDMR协议描述80-885.2.1协议运行的网络环境815.2.2ICDMR协议的数据结构81-825.2.3组播树构造算法82-885.3ICDMR协议的基本性质88-895.4模拟试验与分析89-915.4.1均匀控制报文开销89-905.4.2均匀呼唤|教育论文网|成功率90-915.5小结91-92第六章QoS组播路由算法与接纳控制的集成92-1056.1引言92-936.2相关工作93-976.3通讯量与延时分析模型97-986.4接纳控制准则98-1006.4.1受控服务请求的情形98-996.4.2有保证服务请求的情形99-1006.5接纳控制与MQoBF组播路由算法的结合100-1036.5.1两层转发表的扩充1006.5.2QMoBF算法中的接纳控制条件100-1036.6小结103-105第七章源根组播传输结构分析与应用105-1257.1引言105-1067.2传输结构的性能评价106-1077.3几种传输结构的比较分析107-1107.3.1基于全连接的结构107-1087.3.2基于多点控制单元连接的结构108-1097.3.3基于端系统群组通讯的结构109-1107.4基于源根组播的会议模型110-1137.4.1多点视频会议系统设计原则与模型110-1117.4.2源根组播树传输结构性能分析111-1137.5基于源根组播的多点会议系统设计113-1167.5.1设计思想113-1157.5.2系统的软件结构115-1167.6系统实现116-1247.6.1系统基本描述116-1177.6.2开发平台117-1197.6.3应用系统的实现119-1247.7小结124-125第八章工作总结与未来的研究125-1308.1本文的主要工作和创新点125-1278.1.1主要工作125-1268.1.2主要创新点126-1278.2未来工作展望127-130参考文献130-142致谢142-143攻读博士学位期间介入科研项目与发表论文情况143-144