可交互流媒体服务中的应用层组播技术研究.pdf

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可交互流媒体服务中的应用层组播技术研究兰QQ!生!旦鱼Q翌巳望!宝!墨!i竺翌曼兰』垒望：；QQ!第36卷第1期计算机科学陈建忠李文中司春峰陆桑璐陈道蓄(南京大学计算机系计算机软件新技术国家重点实验室南京210093)引言V01．36摘要在开放、动态的网络环境中，网络构件致力于如何有效地整合和共享多样化资源。近年来，流媒体应用在In—temet上日趋流行，由此带来了资源共享和节约带宽消耗等一系列挑战性的问题。应用层组播被认为是解决大规模流媒体应用网络拥塞的一种有效技术。然而，流媒体交互操作会引起组播树的频繁重构，从而降低系统性能。提出了一种支持可交互操作的应用层组播树构建协议ISMT(InteractiveTree)，可以降低用户响应延时和改善系统的扩展性。通过仿真实验验证了ISMT协议的有效性。关键词可交互，流媒体，IP组播，应用层组播MulticastStreamingMediaWen-zhongsharingtheintroducedchallengingandreducingmultimediaWeproposed1SMT(InteractiveresponseISMT1组播是Interact上支持流媒体传输的有效途径，诸如文献[12，z31都提供了基于组播的流媒体解决方案，但它们都是在假设流媒体服务请求相对同步和稳定的前提下，最大可能地降低服务器端带宽占用、网络资源利用率以及请求响应时延。网络带宽的可使用量和个人计算机处理性能的持续提高，普通客户的流媒体服务需求已不再局限于被动地接受服务器提供的数据流，类似于直播和VoD(Video的方式，各种VCR交互操作(如暂停、快进、跳转、后退等)的流媒体运用应运而生。用户VCR操作的异构性(操作类型不同)和异步性(用户在不同的时间段内提出的两个同类型操作)使服务器对数据流的调度和维护变得异常复杂，很多实际系统都采用单播的方式提供服务。服务器端的带宽消耗随着接入用户的数量呈线性增长，很容易成为系统性能瓶颈。当用户数量剧增时，流数据消耗的带宽急剧增长，网络拥塞和端到端时延会急剧恶化。为降低服务器和网络负载，一个不彻底的解决方案就是分散服务，通过多个副本服务器或是一系列存放了部分源服务器文件副本的代理来提供服务，这并没有降低全局的网络资源使用量。而且其中任意一个副本服务器或是代理仍有可能成为系统瓶颈。所以，基于单播的系统缺乏可扩展性，只能部署于小型网络。目前，组播策略的利用有效地降低了服务器和网络负载。针对流媒体应用，一些研究采用客户端缓存技术或应急通道技术与基本组播技术的结合，提出了支持交互操作的算法。文献Ez43采用客户端缓存技术，试图在不增加服务器带宽消耗的条件下支持交互功能。文献Ez53在系统中引入了应急通道技术。前者受限于缓存的尺寸，一般只能支持小范围的跳转等操作，后者因为是在服务器端开辟临时传输通道，则会减少服务器可用带宽，降低系统整体性能。基本组播技术包括1P组播[1卫]和应用层组播。p组播应该是降低服务器和网络负载的最有效手段，但其部署仍受No．1ResearchApplicationLayerinInteractiveJian-zhongChun-fengLUSang-luUniversity，Nanjingtendsresolveofkindsopen，dynamicenvironment．Inyears。streamingmediabecomesmorepopularsuchbandwidthmulticasthasshownnetworkforlarge-scalefrequentlytrees，whichwillperfonnanceprotocolcalledMuhicastTree)toaimssystemscalability．Thebysimulations．Interactive，Streamingmuhicast，ApplicationDemand)到稿日期：2008—01—30本文受国家高技术研究发展计划863项目(No．2006AAOlZl99)，国家重点基础研究发展计划973项目(No．2006CB303000)，国家自然科学基金(No．90718031，No．60721002，No．60573106)资助。陈建忠硕士研究生，研究方向为并行处理和分布式计算，E-mail：deryehen@gmaiLcorn；李文中讲师．研究方向为并行处理和分布式计算I司春蜂硕士研究生．研究方向为并行处理和分布式计算；陆桑璐教授．博士生导师。研究方向为并行处理和分布式计算；陈道蓄教授，博士生导师，研究方向为并行处理和分布式计算。·105·CHENLISIDao-xu(StateKeyLaboratoryNovelSoftwareTechnolo