● 摘要
随着Internet的发展和传输能力的提高，网络上的流媒体应用越来越广泛。人们使用网络的方式也逐渐从单向浏览和下载变化为大量的实时动态交互，从以前的单一文本到多媒体的趋势发展。这使得基于IP网络的实时多媒体交互系统成为目前Internet上一种关键应用，这类系统的典型应用包括视频会议系统、远程教学系统、内容发布系统等。 面对大规模用户以及大量需要实时传输的音视频数据，IP组播技术和覆盖网技术是实现互联网上大规模多媒体交互系统的两种主流关键技术。IP组播能够提供高稳定性和高性能的网络传输，使得上层系统不需要付出太多代价就可以方便的进行高效率的群组通讯。但是由于路由器需要为每个组播组保存状态、可扩展性差，需要路由器的升级，以及缺乏有效管理机制等原因，IP组播在Internet上的普及率较低，不适宜在Internet范围内大规模的使用。在这种条件下，覆盖网技术提供了一种在应用层实现群组通讯的一种技术，其最大的特点是只需改变应用层而不影响下层协议，可扩展性和灵活性好。ADMIRE系统是由北京航空航天大学软件开发环境国家重点实验室研发的一种大规模实时多媒体网络交互系统。该系统中面对目前互联网异构环境中的分布广、规模大的用户群时，其单一组播孤岛架构无法为系统提供足够的可扩展性和部署的灵活性，不同网络运营商用户间交互质量亟需改善，这是本论文需要解决的主要问题。针对多数据源实时流媒体传输的需求，本文设计并实现了一种基于覆盖网的传输结构：各IP组播孤岛内分布式部署多个媒体转发节点；邻居IP组播孤岛采用多网络接口方案或单播隧道方案与主组播孤岛数据互通，从而构成以主组播孤岛为中心、其他孤岛环绕的星形拓扑结构。结合相应的数据分发算法，该结构避免了传统覆盖网中组播分发树的构建与维护开销，有效限制了覆盖网直径。与原结构相比，该传输结构可在多个IP组播孤岛开展组播，将不同网络运营商用户之间传输延迟降低了40~50%，并明显降低了丢包率，可有效开展多用户实时交互应用。