混合组播在流媒体直播系统中的设计实现

在混合组播概念的基础上给出了一个流媒体直播系统的设计和实现。主要特点是以频道组织数据流，每一个频道同时包含客户端加入应用层组播和网络层组播所需要的信息，主机根据频道信息可选择采用应用层组播还是网络层组播来接收流媒体数据。该系统既可以大规模部署，又可以提高带宽利用率。
关键词 网络层组播；应用层组播；混合组播；流媒体
随着互连网技术的飞速发展，网络上的多媒体应用日益丰富。作为其中的代表，流媒体
直播系统被广泛应用于视频会议系统、远程教育系统等。现有的流媒体直播系统中数据传输方式分为单播，网络层组播和应用层组播。采用单播的流媒体直播系统，服务器端需要对连接的每个客户端传送同样的内容，这种方式消耗服务器的带宽，浪费服务器的资源，每台服务器最多支持几百个用户，只能满足小规模应用。采用网络层组播的流媒体直播系统，源IP 主机只需要发送一份数据，一个或多个接收者可接收相同数据的拷贝。不同用户如果接收同一个组播流，服务器只需发送一份数据，网络只需在用户的分支点进行复制，在分支点以上的网络只需传送一个数据流。但是网络层组播的缺点是需要路由器等硬件的支持，在互联网上大规模部署很困难。采用应用层组播的流媒体直播系统，将路由器的组播功能提升至端主机的应用层实现，即组成员主机在接收报文的同时，还将报文复制并传递给其它组成员主机，实现了应用层的数据组播（而报文在网络层实际是用单播机制传送的）。由于主机和路由器之间的迂回转发使得同一物理链路上可能存在报文的多个副本。因此，应用层组播对带宽的利用率不及网络层组播。
鉴于现有的流媒体直播系统中数据传输方式存在的问题，参考文献[5]提出了一种混合
组播的思想，结合了网络层组播和应用层组播的优势。其核心思想是在域间使用单播通信，域内使用组播通信，域间数据通过应用层组播技术构造的转发树进行转发，域内数据使用网络层组播技术进行数据分发，以满足大规模用户的实时数据分发要求。本文在混合组播思想的基础上给出了一个流媒体直播系统的设计和实现，既能够大规模部署，又能够提高带宽利用率。