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应用层组播研究,尤其是应用层叠加组播研究,是近年来网络研究领域新兴而重要的研究方面,是实现新一代网络交互应用的关键技术。本文针对协同工作CSCW研究领域关键技术群组通信应用需求,以应用层叠加组播作为研究对象,就协同工作中的应用层叠加组播展开研究,重点研究支持协同工作Qos传输的叠加组播框架以及其中三个关键问题(均衡路由、异质传输与流媒体拥塞控制)。主要创新性研究工作如下:
(1)提出一种叠加组播双测度均衡路由算法。针对协同工作中不同数据类型需要不同Qos转发路径需求,结合组播路由算法的基本问题,通过均衡门限控制实现双测度均衡基本算法;并对基本算法进行预测性扩展,提出双测度预测均衡路由算法,通过动态估计路由选择测度,提高算法网络动态变化环境中的稳定性。
(2)提出一种叠加组播测度量化均衡路由算法。在双测度均衡算法定性分析基础上,进一步对均衡问题进行定量分析,将均衡问题抽象为多目标优化问题并对其进行最优化建模,并通过非劣解理论分析其理论解性能;通过对Qos路由选择中两个重要测度叠加延迟与节点接入带宽进行量化均衡,测度归一化、均衡加权参数定量控制路由测度间的均衡调整,实现按照不同类型数据的Qos有效调整路由机制,提高传输机制转发效率,降低协同工作的网络代价。
(3)提出一种基于边缘节点控制的叠加组播异质传输基本方案。在均衡路由研究基础上,针对协同工作中异质性传输支持,对叠加节点接入带宽进行Qos量化分级以及基于边缘节点的用户分级接入控制,实现单一叠加组播树内协同数据的异质转发和动态用户接入控制,实现协同工作中异质性传输分级服务控制。
(4)提出一种基于节点层次聚类的叠加组播异质传输优化方案。针对组播服务扩展性与分级服务中过量服务问题,在异质传输基本方案基础上,通过对叠加节点进行层次聚类优化,进一步压缩机制通信开销与严格分级接入服务,提高方案的可扩展性与优化异质传输分级服务。
(5)提出一种基于多时间尺度网络预测的TCP友好拥塞控制机制,用于改善流媒体传输性能,尤其是降低包丢失率、优化节点队列性能、保持传输平滑性,改进流媒体一致服务质量传输性能。方案将网络流量预测与通用TFRC方案融合,增加机制跟踪预测网络持久变化趋势能力,在此基础上调节发送速率而使流媒体获得较好的服务质量传输。
(6)提出一种可扩展叠加组播拥塞控制模型与基于该模型的流媒体叠加组播拥塞控制机制。针对组播拥塞控制可扩展性需求与流媒体Qos传输特点,可扩展叠加组播拥塞控制模型对现有模型进行速率、反馈与数据转发三方面可扩展性的功能扩展;在提出模型基础上,针对协同工作流媒体传输,实现一种支持流媒体传输的可扩展叠加组播拥塞控制机制,将叠加网络hop-by-hop特性与组播拥塞控制有效结合,通过速率控制与反馈抑制的可扩展性设计以及条件存储-适宜转发策略,有效实现协同工作流媒体可扩展叠加组播拥塞控制。
(7)提出一种协同工作叠加组播服务QAMcast模型。在已有叠加组播模型基础上,针对协同工作具体应用Qos传输需求,提出QAMcast模型。模型研究目的是在协同工作信息(包括协同组成员信息,网络分布信息与网络状态信息)已知条件下,更有效实现协同工作中交互协同实时数据类基于叠加组播的Qos保证的数据传输与控制。
应用层组播研究作为IP组播应用扩展,独立研究时间较短,其中算法与理论模型都有待完善,因此具有较高的学术价值与实用价值。本论文所做应用层叠加组播相关研究试图解决协同工作中存在的一些问题,实现应用层组播研究向实用化进展。