移动环境下应用层组播网络模型构建及稳定性问题的研究

In recent years, with the rapid development of intelligent terminals, the demand for streaming media in the mobile environment increases dramatically. At the same time, the development of application layer multicast technology has provided a new development direction for the application of streaming media in intelligent terminal, and also enables building application layer multicast under mobile environment to become a hot research topic. However, application layer multicast relative to IP multicast has inherent shortages in stability. Besides, the mobile environment increases the highly dynamic of multicast nodes in multicast system. Therefore, the stability of multicast system under mobile environment is a key issue, and is also a hard problem. The proposed project is aiming to provide smooth and quick application layer multicast services for mobile users by building and optimizing multicast network with geographical clustering. In order to improve the adaptability of the multicast overlay in the mobile environment, this project provides an approach to build the multicast overlay with real-time network topology detection. In order to provide good stability for application layer multicast in the mobile environment, a fault detection and recovery mechanism with reverse restrain and active alarms under mobile environment will be built, and an active feedback load balancing for the stability of multicast system will be constructed.

近年来，随着智能终端的迅速发展，用户对流媒体在移动环境下的需求已不断增长。同时，应用层组播技术的兴起，既给流媒体在智能终端上的应用带来了新的发展方向，也使得在移动环境下构建应用层组播的研究成为一个热门话题。但是，由于应用层组播相对于IP组播在稳定性方面有着先天的不足，而移动环境更加大了组播系统中组播节点的高度动态性，所以研究移动环境下的组播系统的稳定性问题既是一个关键性问题也是一个难题。 本项目旨在通过构建和优化移动环境下基于地理位置聚类分簇的节点分类机制，建立移动环境下基于实时覆盖网络结构检测的自适应组播覆盖网络构造模型，研究移动环境下反向抑制主动告警故障检测与恢复机制，构建合理的主动反馈负载均衡机制，为移动环境下的应用层组播提供良好的稳定性，达到为移动用户提供流畅快速应用层组播服务的目的。

本项目组的四个具体研究目标，都已顺利完成。.（1）提出了一种基于具有度约束的NICE协议的移动应用层组播系统覆盖网络模型构建方案，即DC-NICE协议。由于受到度约束的限制，DC-NICE协议在簇的分裂算法以及合并算法部分与NICE协议不同。仿真实验表明，在相同节点数目下，相较于NICE协议，基于DC-NICE协议的应用层组播系统因为具有度约束，可以根据实际的情况进行合理构造应用层组播系统，更具有灵活性。.（2）在分析和研究国内外应用层组播覆盖网络构建模型优缺点的基础上，提出一种基于实时网络结构检测的自适应应用层覆盖网络构建模型—ASD模型。该模型利用数据驱动方式来检测当前覆盖网络结构，并以此为依据构建一个基于路径驱动的组播转发网络。通过这种构建模式能够在保留路径驱动方式的高数据传输效率的同时，获得数据驱动模式高节点资源利用率的特性。同时项目组还提出此模型的改进方案ASD-TS，该改进方案可以在节点加入的时候判断节点情景，选择对组播延时影响最小的方式进行加入，从而降低组播组的总延时，缓解新加入节点和加入节点的不同加入顺序对组播组的不利影响。.（3）提出了一种基于设施的移动环境下组播系统故障恢复策略。该策略利用所提出的主动故障恢复方案以及备份父节点重定向算法，达到快速重定向的目的。同时提出利用组播树的相似度来衡量重定向算法对组播拓扑变化的影响，从而判断重定向策略的好坏。实验仿真结果表明，所提出的快速重定向策略具有时延低的优势，并且重定向后对组播拓扑变化影响较小。项目组通过分析相关研究，还提出一种基于备份第一子节点的故障恢复策略FRM-BFN，在发生故障时，迅速选取备份的第一子节点作为新的父节点，免去组播恢复策略中关于最优父节点的计算和选取，将该计算过程在构造组播树的过程中进行，从而实现快速重定向，最大限度的提高组播树的稳定性，而且会大大提高移动终端的用户体验。.（4）提出基于移动终端主动反馈的自适应负载均衡机制ALBM -MTAF，ALBM–MTAF使用与网络相关性能指标（QoS、信道容量、负载可用率等因素）来模拟移动终端（用户）所获得的流媒体服务满意度SMSS。.除此之外，在研究内容上我们还取得了更多超出研究目标的研究成果，详见结题报告。