網(wǎng)絡(luò)組播的抖動測量技術(shù)的分析與實現(xiàn)

網(wǎng)絡(luò)組播的延遲抖動極大的影響了其應(yīng)用的整體性能,確定其延遲抖動的原因和位置至關(guān)重要,在R..Caceres[1]等人提出的端到端基于組播的網(wǎng)絡(luò)性能測試與分析法的基礎(chǔ)上,對網(wǎng)絡(luò)組播的延遲抖動從控制測試分組數(shù)和解決時間同步兩個方面對測試算法進(jìn)行了改進(jìn),從而使測試數(shù)據(jù)更準(zhǔn)確、算法更加高效、適用。
關(guān)鍵詞: 組播;延遲抖動;復(fù)雜度;端到端測試;性能分析;
隨著Internet 技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)的飛速發(fā)展，尤其是IP 組播技術(shù)的產(chǎn)生和發(fā)展，用戶利用多媒體視頻流的需求空前增長，導(dǎo)致組播IP 網(wǎng)絡(luò)負(fù)擔(dān)沉重，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備超負(fù)荷運轉(zhuǎn)，從而引起組播IP 網(wǎng)絡(luò)性能下降。
這就需要對組播IP 網(wǎng)絡(luò)的性能指標(biāo)進(jìn)行提取與分析，對網(wǎng)絡(luò)性能進(jìn)行改善和提高。因此對網(wǎng)絡(luò)組播性能測量尤其是對網(wǎng)絡(luò)延遲抖動的測量至關(guān)重要，因為網(wǎng)絡(luò)延遲抖動在多媒體視頻流比較敏感，它會影響到數(shù)據(jù)的完整性、建立時間和保持時間，如傳輸?shù)囊曨l信號與音頻信號必須同步等。因此，在組播IP 網(wǎng)絡(luò)性能測量中網(wǎng)絡(luò)延遲抖動是必須考慮的一個因素。
最常見的IP 網(wǎng)絡(luò)性能測量方法有兩類:被動測量和主動測量。被動測量直接獲取分組延遲、丟失等信息. 主動測量通過獲取端到端的分組延遲、丟失等信息來確定網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部的延遲、抖動、丟失、擁塞狀況等.被動測量有許多不足之處, 基本上是基于對單個設(shè)備的監(jiān)測，很難對網(wǎng)絡(luò)端到端的性能進(jìn)行分析，并且可能實時采集的數(shù)據(jù)量過大，容易加重網(wǎng)絡(luò)負(fù)載、可擴展性不好、不同的網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品難于協(xié)調(diào)一致，另外還存在用戶數(shù)據(jù)泄漏等安全性和隱私問題。而主動測量對測量過程的可控性比較高，靈活、機動，不需要網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部各個結(jié)點協(xié)調(diào)一致, 只需要邊界端點處的延遲、丟失等信息。在使用主動測量的測試與分析技術(shù)中,文獻(xiàn)[2，3，4] 對clink, netperf,pathchar, pathrate 等多種工具的準(zhǔn)確性、可靠性以及對網(wǎng)絡(luò)的影響作了相關(guān)分析，但是對組播IP 網(wǎng)絡(luò)的測量支持很少。文獻(xiàn)[5～ 7 ]基于單播的方法來測試與分析, 擴展性不好, 在N 個結(jié)點的的網(wǎng)絡(luò)上，最壞時帶給網(wǎng)絡(luò)的負(fù)載為O (N2) ;雖然mtrace[8]是一種支持組播IP 網(wǎng)絡(luò)的測試工具, 最壞時帶給網(wǎng)絡(luò)的負(fù)載為O (N ) , 但它要求所有的路由器對其提出的要求作出響應(yīng)。Iperf[9]是一個端到端的組播IP 網(wǎng)絡(luò)性能的測量工具，能夠提供網(wǎng)絡(luò)吞吐率信息，以及延遲抖動、最大段和最大傳輸單元大小等統(tǒng)計信息；從而能夠幫助我們測試網(wǎng)絡(luò)性能，定位網(wǎng)絡(luò)瓶頸；它具有可擴展性好、不需網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部結(jié)點上的信息等優(yōu)點。但有兩個不足之處: (1)不能確定最接近真實值的最佳發(fā)送分組個數(shù); (2)未能解決時鐘不同步而產(chǎn)生測量誤差的問題。
本文解決了該方法的以上兩個不足之處。實驗結(jié)果表明, 本文提出的改進(jìn)的測試分析法不僅使時間復(fù)雜度大為降低, 從而既減輕了帶給網(wǎng)絡(luò)的負(fù)載, 又能測量出更加接近真實的延遲抖動。