基于分組對(duì)的分層組播擁塞控制機(jī)制

分析了現(xiàn)有分層組播擁塞控制協(xié)議的基本原理，提出了一種基于分組對(duì)推測(cè)網(wǎng)絡(luò)可用帶寬的分層組播擁塞控制機(jī)制PLMCC。其中間節(jié)點(diǎn)和接收者利用逐級(jí)向下的分組對(duì)來推測(cè)本地可用帶寬，實(shí)現(xiàn)對(duì)本地可用帶寬的準(zhǔn)確、快速推測(cè)。接收者只需向其父節(jié)點(diǎn)發(fā)送反饋報(bào)文，就可以在最短的時(shí)間內(nèi)獲得其允許的最佳接收速率。仿真試驗(yàn)證明，PLMCC不僅具有快速的收斂速度，同時(shí)具有良好的協(xié)議間公平性和可伸縮性。
關(guān) 鍵 詞 分層組播; 分組對(duì); 擁塞控制; 帶寬推測(cè)

組播技術(shù)是一種為節(jié)約網(wǎng)絡(luò)帶寬而提出的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，通常應(yīng)用在一對(duì)多(One-to-Many)工作模式的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用中。設(shè)計(jì)組播傳輸協(xié)議面臨的根本問題是擁塞控制，分層組播擁塞控制協(xié)議將多媒體數(shù)據(jù)分割成多個(gè)層次并發(fā)送到不同的接收者。由于充分考慮接收者異構(gòu)性，提高了網(wǎng)絡(luò)帶寬的利用率，故分層組播協(xié)議深受重視。
文獻(xiàn)[1]提出了接收者驅(qū)動(dòng)的累加分層組播擁塞控制RLM，將視頻數(shù)據(jù)按其自然屬性分割成多個(gè)累加層次，并通過不同的組播組發(fā)送到接收者。由于不同的接收者可根據(jù)其接收鏈路帶寬狀況不同而預(yù)定不同的層次數(shù)，以獲取其“最佳”收視效果，因此具有較高的帶寬利用率。但由于RLM采用定時(shí)器觸發(fā)其狀態(tài)的轉(zhuǎn)移，因此RLM收斂到優(yōu)化速率較慢。另外，RLM的協(xié)議間公平性較差，并且RLM的預(yù)定操作可能導(dǎo)致大量的分組丟失。文獻(xiàn)[2]在RLM的基礎(chǔ)上提出了一種新的累加分層組播擁塞控制協(xié)議RLC。由于RLC采用了按指數(shù)分布層次來分割媒體數(shù)據(jù)(這種方式模擬了TCP的行為)，因此在一定程度上達(dá)到了TCP友好。但RLC仍然沒有解決收斂速度慢的缺陷，同時(shí)，周期性地加入試驗(yàn)可導(dǎo)致大量數(shù)據(jù)丟失。文獻(xiàn)[3]提出了一種基于分組對(duì)(Packet-pair)的分層組播擁塞控制策略PLM。PLM采用分組對(duì)推測(cè)鏈路帶寬，接收者依據(jù)各自的推測(cè)帶寬決定加入或離開某一層。因此PLM具有較快的收斂速度，并且公平性也較好，同時(shí)不會(huì)出現(xiàn)由于盲目的加入試驗(yàn)而導(dǎo)致分組丟失的情況。但由于端到端的分組對(duì)傳輸易出現(xiàn)丟失的情況，使帶寬推測(cè)不及時(shí)和不準(zhǔn)確，從而導(dǎo)致收斂速度較慢和錯(cuò)誤的層次加入和離開操作。
下面將提出一種新的基于分組對(duì)推測(cè)帶寬的分層組播擁塞控制機(jī)制PLMCC。PLMCC利用逐級(jí)(Hop-by-Hop)分組對(duì)來推測(cè)本地可用帶寬，并與直接下游可用帶寬匯聚，實(shí)現(xiàn)對(duì)可用帶寬的準(zhǔn)確、快速測(cè)量。不同的接收者根據(jù)其測(cè)量的可用帶寬，快速、準(zhǔn)確逐級(jí)向上加入或離開相應(yīng)組播層次。仿真試驗(yàn)證明，PLMCC不僅具有比PLM更為快速的收斂速度，同時(shí)，接收者的吞吐量也更為穩(wěn)定，不會(huì)出現(xiàn)由于誤測(cè)而導(dǎo)致的錯(cuò)誤加入或離開操作。另外，PLMCC還具有良好的協(xié)議內(nèi)公平性和協(xié)議間公平性。