基于不定叉树的应用层组播协议.pdf

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1、基于不定叉树的应用层组播协议李振德广东海洋大学信息学院，湛江524088中图分类号TP319文献标识码:A摘要:本文提出了一个适合小规模、低时延，基于不定叉树的应用层组播协议，重点讲述了协议的设计思想、节点故障修补算法和性能优化方法。协议已被成功应用到一个视频会议系统中，结果表明，这样的一个协议能很好的适应目前Internet上小规模多媒体应用层组播系统。关键词：应用层组播；不定叉树；源指定树；路由树调整AnApplicationLayerMulticastprotocolbasedonundefined-

2、degreetreeAbstract：AnALM(ApplicationLayerMulticast)protocolbasedonundefined-degreetreeforsmallscaleandhighdemandontimedelaysystemisproposedinthispaper.Thepaperemphasizesthedesignoftheprotocol,thealgorithmtorepairnodefailureandthemethodofprotocoloptimizatio

3、n.Thisprotocolhasbeensuccessfullyappliedtoavideomeetingsystem.Itisconcludedthatthisprotocolcanbeappliedtoasmall-scalemultimediaALMsystemonInternet.Keyword：ALM,Undefined-DegreeTree,Source-SpecificTree,Routing-Treeadjusting1．概述自应用层组播的概念提出以来，已有很多各具特点的解决方案被提出。

4、各个不同的应用[1][2]层组播系统具有不同的设计目标及系统结构。如，ESM(End-SystemMulticast)和ALMI[3][4]适合时延要求不高的小规模多对多通信，而Scattercast和Overcasts则支持大规模的数据递送系统。在系统结构方面，根据建立应用层组播拓扑结构时采用的方案，将这些系统分为两种：网优先(MeshFirst)和树优先(TreeFirst)，网优先的系统会首先为覆盖节点建立一个网状的拓扑结构，然后按照某种路由协议来生成数据路由树，如ESM的Narada协议，会先构建一

5、个网，然后通过修改后的DVMRP协议完成路由树的生成；而树优先的系统则是直接建立数据[5]路由树，ALMI、Overcast、HostMulticastis均属于这种系统。一般来说，网优先的系统稳定性更好，不会形成回路，树优先的系统则在效率上占优势。在多源的应用层组播方案中，根据数据路由树的使用和维持，可以分为SharedTree和Source-specificTree两种。SharedTree，就是所有的源使用同一棵树；Source-specificTree，就是每个源维持一棵树，前者不能保证每个源都能获

6、得较好的传输延迟。本协议根据视频会议系统的应用特点，采用效率较高的树优先的拓扑结构，使用Source-specificTree数据路由树策略。树的生成、维持由根(源)负责，集中点(RP)不参与，这点类似HostMulticast的做法，HostMulticast是分布的方式，每个组的数据路由树都有一个根节点，每个新的组成员加入时，都要从该根节点开始依次协商，直到找到一个距离最近的节点为止。2．基于不定叉树的应用层组播协议2.1协议设计思想我们的思路是，建立一个全分布的，支持多组、多源，低时延的，基于不定叉源

7、指定树(Source-specificTree)的Tree-First应用层组播协议平台。由于目前Internet终端多数是以xDSL方式接入的，考虑到这些终端具有的极限带宽是上传512kbps(部分是1Mbps)，下载5Mbps(其余接入方式的终端一般具有更高的带宽)，假定每个源每秒产生的实时数据流量为150kbps(如视频会议)，按照90%极限上传带宽的可利用率，一个节点可以为3个节点实现分发任务；再假定组的规模控制在100个节点内，如果按照三叉树的组织结构，这样的树将不超过4层，经过4个节点的转发，其

8、时延基本可以控制在5秒内。基于以上的假设，我们将在组应用开始前建立n棵Source-specificTree，n等于组的节点数，每个节点负责生成一棵以它为根的满三叉树。我们又知道，有的节点的上传能力可能不到3个，有的节点则可能超过3个，而且这种能力可能是变动的。由此，这些树必须根据网络的实际状态进行调整，节点的分发孩子个数视其能力变动而定，分发能力的判断，则通过孩子节点反馈RTCP信息包来计算丢包率。也就是说，满