基于分组对的分层组播拥塞控制机制

分析了现有分层组播拥塞控制协议的基本原理，提出了一种基于分组对推测网络可用带宽的分层组播拥塞控制机制PLMCC。其中间节点和接收者利用逐级向下的分组对来推测本地可用带宽，实现对本地可用带宽的准确、快速推测。接收者只需向其父节点发送反馈报文，就可以在最短的时间内获得其允许的最佳接收速率。仿真试验证明，PLMCC不仅具有快速的收敛速度，同时具有良好的协议间公平性和可伸缩性。
关 键 词 分层组播; 分组对; 拥塞控制; 带宽推测

组播技术是一种为节约网络带宽而提出的网络技术，通常应用在一对多(One-to-Many)工作模式的网络应用中。设计组播传输协议面临的根本问题是拥塞控制，分层组播拥塞控制协议将多媒体数据分割成多个层次并发送到不同的接收者。由于充分考虑接收者异构性，提高了网络带宽的利用率，故分层组播协议深受重视。
文献[1]提出了接收者驱动的累加分层组播拥塞控制RLM，将视频数据按其自然属性分割成多个累加层次，并通过不同的组播组发送到接收者。由于不同的接收者可根据其接收链路带宽状况不同而预定不同的层次数，以获取其“最佳”收视效果，因此具有较高的带宽利用率。但由于RLM采用定时器触发其状态的转移，因此RLM收敛到优化速率较慢。另外，RLM的协议间公平性较差，并且RLM的预定操作可能导致大量的分组丢失。文献[2]在RLM的基础上提出了一种新的累加分层组播拥塞控制协议RLC。由于RLC采用了按指数分布层次来分割媒体数据(这种方式模拟了TCP的行为)，因此在一定程度上达到了TCP友好。但RLC仍然没有解决收敛速度慢的缺陷，同时，周期性地加入试验可导致大量数据丢失。文献[3]提出了一种基于分组对(Packet-pair)的分层组播拥塞控制策略PLM。PLM采用分组对推测链路带宽，接收者依据各自的推测带宽决定加入或离开某一层。因此PLM具有较快的收敛速度，并且公平性也较好，同时不会出现由于盲目的加入试验而导致分组丢失的情况。但由于端到端的分组对传输易出现丢失的情况，使带宽推测不及时和不准确，从而导致收敛速度较慢和错误的层次加入和离开操作。
下面将提出一种新的基于分组对推测带宽的分层组播拥塞控制机制PLMCC。PLMCC利用逐级(Hop-by-Hop)分组对来推测本地可用带宽，并与直接下游可用带宽汇聚，实现对可用带宽的准确、快速测量。不同的接收者根据其测量的可用带宽，快速、准确逐级向上加入或离开相应组播层次。仿真试验证明，PLMCC不仅具有比PLM更为快速的收敛速度，同时，接收者的吞吐量也更为稳定，不会出现由于误测而导致的错误加入或离开操作。另外，PLMCC还具有良好的协议内公平性和协议间公平性。