基于NICE的相对离开概率应用层组播覆盖模型及负载均衡机制的研究

摘要

近年来随着网民数量和互联网普及率的迅猛增长，新媒体产业也相应的快速发展，特别是其中的视频业务。视频业务由于数据传输量大，对网络带宽、时延、稳定性指标要求更高，这对网络通信质量及终端处理能力提出了较大的挑战。然而传统的单播技术是采用一对一数据传输来进行设计，显然无法满足多媒体数据的传输要求，进而推进了IP组播技术的出现。但初期的IP组播需要底层特殊路由器支持，制约了其可扩展性和实用范围，应用层组播应时而生。
　　应用层组播使用端主机来替代传统的路由进行数据包的转发、复制和管理等功能。但端主机性能的差异性较大，当较差的端主机作为非叶子节点进行数据转发时，可能影响系统的可靠性、延迟、可扩展性、传输效率，如何构建最优的应用层组播模型来满足实时多媒体传输一直是研究的热点。
　　本文主要从应用层组播的覆盖模型和负载均衡机制两个方面来对当前应用层组播系统进行了研究，并针对当前研究中的不足进行了改进，提出了基于NICE的节点相对离开概率覆盖模型(NRLP-NICE，Nodes' Relative Leaving Probability BasedOn NICE)和基于用户满意度评分自适应负载均衡机制(ALBS-SOCS，Adaptive LoadBalancing Strategy Based On Score Of Customer Satisfaction)。
　　首先，本文针对应用层组播中节点在线时间的分布规律进行了分析，将其转换成了节点的相对离开概率，在此基础上提出了结合NICE协议分层分簇思想的NRLP-NICE，并采用Omnet++4.1中OverSim框架对NRLP-NICE进行仿真验证，将之与NICE协议进行了对比，仿真结果表明NRLP-NICE具有更低控制开销，同时降低了系统的延迟误差百分比。
　　其次，本文分析了实际生活中引起系统整体利用率不平衡的因素，把系统的服务质量、带宽利用率、信道容量等指标进行加权，提出系统平均组播用户满意度的概念，在此基础上设计了ALBS-SOCS。在与NRLP-NICE相同的仿真环境下，对ALBS-SOCS进行了仿真实验，通过仿真验证了ALBS-SOCS相对于NICE能够较好的减少平均传输时延和平均链路压力，增加系统的平均组播用户满意度，提高系统整体性能，改善用户的体验。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 研究背景及意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 应用层组播覆盖模型研究现状

1．2．2 应用层组播负载均衡机制研究现状

1．3 本文的主要工作

1．4 本文结构

第二章 关键技术研究

2．1 通信技术介绍

2．1．1 单播

2．1．2 广播

2．1．3 IP组播

2．1．4 应用层组播

2．2 应用层组播协议

2．3 本章小结

第三章 基于NICE的节点相对离开概率覆盖模型

3．1 问题模型

3．2 节点的在线时间分布

3．3 节点的相对离开概率

3．4 NRLP-NICE具体描述

3．4．1 成员节点的加入

3．4．2 成员节点离开

3．5 算法复杂度分析

3．5．1 时间复杂度

3．5．2 空间复杂度

3．6 性能仿真及结果分析

3．6．1 实验环境配置

3．6．2 性能评价指标

3．6．3 实验结果及分析

3．7 本章小结

第四章 基于用户满意度评分的自适应负载均衡机制

4．1 问题模型

4．2 MUS及相关性能指标的定义

4．3 ALBS-SOCS核心思想

4．3．1 ALBS-SOCS更新机制

4．3．2 ALBS-SOCS调节机制

4．4 性能仿真及结果分析

4．4．1 实验环境配置

4．4．2 性能评价指标

4．4．3 实验结果及分析

4．5 本章小结

第五章 结论与展望

5．1 本文总结

5．2 本文展望

参考文献

在校期间发表的论文、科研成果等

致谢