移动应用层组播最小时延树生成算法及分层恢复策略研究

摘要

目前，移动通讯技术迅猛发展，移动通讯设备高效处理能力与存储能力的增强，使得人们对移动流媒体服务需求日渐增进。因此，在移动网络环境下，为移动用户提供高效的流媒体服务成为研究热点。大量的移动网络应用，例如多播视频、音频流媒体等都需要快速高效地从一个源节点向多个目的节点发送数据包。通常情况下，利用一棵组播树来实现数据从源节点向大量目的节点的发送。因此，为快速实现数据的传输，构造一棵高效的组播树至关重要。
　　IP组播是组播技术较早的一种实现机制，IP组播是在路由器上实现数据的复制转发。然而，IP组播虽有较高的传输速率，但是要求底层的路由器必须支持组播协议。IP组播受组播管理及安全等因素的影响，无法在网络中广泛普及。为此，应用层组播作为更高效的组播技术被提出。应用层组播不同于IP组播依赖于路由器，而是由终端主机负责数据包的复制转发，增加了灵活性。但是终端主机受自身硬件的影响，复制转发数据包时延较长，致使延迟成为应用层组播一大瓶颈。并且终端主机受用户特性的影响，离开组播概率不定，导致应用层组播树分裂，致使下行用户无法正常接收到组播数据，导致用户体验满意度下降。因此如何快速恢复组播树成为应用层组播的另一大瓶颈。
　　针对以上两个问题，本文以降低延迟为主要目标研究应用层组播树生成策略及组播树恢复策略。本文的创新点主要包括以下两个方面:
　　首先，本文提出度约束最小时延组播树生成算法，分析传统基于最小时延生成策略存在数据包发送重叠的缺陷并进行改进，同时考虑到节点度约束与节点处理时间的关系，在构建组播树的过程中，动态调整节点处理时间。最后进行仿真实验，验证该算法在构建组播树时具有较低的节点加入时间。
　　其次，分析移动应用层组播树分裂问题，发现组播树中上层节点丢失，影响组播树的范围较广，而下层节点甚至叶子节点的丢失，则影响的范围较小。根据这一特性，本文提出了分层节点自适应恢复算法。该算法首先规定核心节点与边缘性节点的判断方法，即分层方法，当节点丢失后根据节点所处层次不同采用不同的组播树恢复策略，使恢复的组播树具有更好的稳定性，同时具有较高的节点恢复效率。通过实验对比，验证了该算法具有更好的优势。

目录

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摘要

第一章 绪论

1．1 研究背景及意义

1．2 应用层组播研究现状

1．2．1 应用层组播系统结构

1．2．2 应用层组播协议

1．2．3 应用层组播算法衡量

1．3 本文研究内容

1．4 本文结构

第二章 关键技术研究

2．1 应用层组播

2．2 移动应用层组播

2．3 应用层组播树

2．4 应用层组播树生成算法研究

2．5 应用层组播树稳定性问题研究

2．5．1 降低连接中断次数

2．5．2 重构组播树拓扑结构

2．6 本章小结

第三章 度约束最小时延组播树生成算法

3．1 相关研究

3．2 相关定义

3．2．1 度约束

3．2．2 时延定义

3．3 最小时延计算方法

3．4 组播树的构建

3．5 时间复杂度分析

3．6 仿真实验

3．6．1 仿真实验环境

3．6．2 参数设定

3．6．3 仿真结果及分析

3．7 本章小结

第四章 应用层组播分层节点自适应恢复算法

4．1 恢复算法的研究

4．2 分层方法

4．3 冗余节点的设置

4．4 节点自适应恢复算法

4．5 仿真实验

4．5．1 仿真实验环境

4．5．2 实验参数设置

4．5．3 重加入时延

4．6 本章小结

第五章 结论与展望

5．1 本文总结

5．2 未来工作展望

参考文献

在校期间发表的论文、科研成果等

致谢