流媒体传输在MPLS网络中的QoS研究

摘要

近年来Internet的迅速发展为各种多媒体应用提供了广阔的发展空间，随着网络宽带化的深入和视频技术的不断成熟，从视频点播到网络电视，从可视电话到互联网监控系统，流媒体技术越来越广泛地应用在娱乐、教育、新闻等领域。然而，流媒体这种面向音视频的应用以其大数据量、实时性要求高等特性对网络的可用资源提出了巨大的挑战，对网络视频传输技术提出了更高的要求，而当前的Internet的单一等级尽力而为（best-effort）服务无法提供QoS保证，使得Internet上视频流的QoS成为具有挑战性的一个课题。 传统的IP网络路由体系以及相关协议只能提供数据传输的可达性服务，不具有全局资源利用的调节能力，在很大程度上会引起网络局部严重拥塞，从而导致网络利用率大大下降。流量工程是对运营网络的业务流量进行控制的过程，其目标是使资源利用和网络性能达到最优化，减少网络拥塞的发生。 多协议标签交换（MPLS）技术的实现对流量工程具有战略上的意义，它能够提供与面向连接的网络类似的特点，又能保留底层的效率和数据网络的现有操作，所以被用来提供面向连接的服务。MPLS集成了第二层的标签交换与网络层的路由技术，减少了路由查找的开销。标记交换路径（LSP）的建立由网络边缘的标记交换路由器负责，在一个混合了多种底层传输网络技术的网络体系中，用标签交换路径传递面向连接的服务，用正常的数据报机制传递数据报服务。因而当前普遍认为，MPLS是一种实现流量工程的有效技术。 本文主要研究基于MPLS网络下的流媒体传输的QoS问题，讨论了在MPLS网络中的应用约束路由技术的方案，同时结合基于终端的分层编码技术，提出利用MPLS技术建立多通道传输多优先级的视频流，以期改善流媒体在网络传输中的QoS状况。然后根据MPLS的节点模型，在网络仿真环境下具体化模型的设计，并且在原有模型的基础上进行修改，使其支持稀疏模式的组播路由协议，加强了MPLS节点在组播中的应用。最后对该模型进行了仿真实验和分析验证，结果表明，MPLS网络中的显式路由和组播对流媒体的传输具有一定的应用价值。