基于分組對的分層組播擁塞控制機制

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推測網(wǎng)絡可用帶寬的分層組播擁塞控制機制PLMCC。其中間節(jié)點和接收者利用逐級向下的分組對來推測本地可用帶寬，實現(xiàn)對本地可用帶寬的準確、快速推測。接收者只需向其父節(jié)點發(fā)送反饋報文，就可以在最短的時間內(nèi)獲得其允許的最佳接收速率。仿真試驗證明，PLMCC不僅具有快速的收斂速度，同時具有良好的協(xié)議間公平性和可伸縮性。
關 鍵 詞 分層組播; 分組對; 擁塞控制; 帶寬推測

組播技術是一種為節(jié)約網(wǎng)絡帶寬而提出的網(wǎng)絡技術，通常應用在一對多(One-to-Many)工作模式的網(wǎng)絡應用中。設計組播傳輸協(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)分割成多個層次并發(fā)送到不同的接收者。由于充分考慮接收者異構性，提高了網(wǎng)絡帶寬的利用率，故分層組播協(xié)議深受重視。
文獻[1]提出了接收者驅動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采用定時器觸發(fā)其狀態(tài)的轉移，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的預定操作可能導致大量的分組丟失。文獻[2]在RLM的基礎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到了TCP友好。但RLC仍然沒有解決收斂速度慢的缺陷，同時，周期性地加入試驗可導致大量數(shù)據(jù)丟失。文獻[3]提出了一種基于分組對(Packet-pair)的分層組播擁塞控制策略PLM。PLM采用分組對推測鏈路帶寬，接收者依據(jù)各自的推測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，同時不會出現(xiàn)由于盲目的加入試驗而導致分組丟失的情況。但由于端到端的分組對傳輸易出現(xiàn)丟失的情況，使帶寬推測不及時和不準確，從而導致收斂速度較慢和錯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推測帶寬的分層組播擁塞控制機制PLMCC。PLMCC利用逐級(Hop-by-Hop)分組對來推測本地可用帶寬，并與直接下游可用帶寬匯聚，實現(xiàn)對可用帶寬的準確、快速測量。不同的接收者根據(jù)其測量的可用帶寬，快速、準確逐級向上加入或離開相應組播層次。仿真試驗證明，PLMCC不僅具有比PLM更為快速的收斂速度，同時，接收者的吞吐量也更為穩(wěn)定，不會出現(xiàn)由于誤測而導致的錯誤加入或離開操作。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。