网络组播的抖动测量技术的分析与实现

网络组播的延迟抖动极大的影响了其应用的整体性能,确定其延迟抖动的原因和位置至关重要,在R..Caceres[1]等人提出的端到端基于组播的网络性能测试与分析法的基础上,对网络组播的延迟抖动从控制测试分组数和解决时间同步两个方面对测试算法进行了改进,从而使测试数据更准确、算法更加高效、适用。
关键词: 组播;延迟抖动;复杂度;端到端测试;性能分析;
随着Internet 技术和网络业务的飞速发展，尤其是IP 组播技术的产生和发展，用户利用多媒体视频流的需求空前增长，导致组播IP 网络负担沉重，网络设备超负荷运转，从而引起组播IP 网络性能下降。
这就需要对组播IP 网络的性能指标进行提取与分析，对网络性能进行改善和提高。因此对网络组播性能测量尤其是对网络延迟抖动的测量至关重要，因为网络延迟抖动在多媒体视频流比较敏感，它会影响到数据的完整性、建立时间和保持时间，如传输的视频信号与音频信号必须同步等。因此，在组播IP 网络性能测量中网络延迟抖动是必须考虑的一个因素。
最常见的IP 网络性能测量方法有两类:被动测量和主动测量。被动测量直接获取分组延迟、丢失等信息. 主动测量通过获取端到端的分组延迟、丢失等信息来确定网络内部的延迟、抖动、丢失、拥塞状况等.被动测量有许多不足之处, 基本上是基于对单个设备的监测，很难对网络端到端的性能进行分析，并且可能实时采集的数据量过大，容易加重网络负载、可扩展性不好、不同的网络产品难于协调一致，另外还存在用户数据泄漏等安全性和隐私问题。而主动测量对测量过程的可控性比较高，灵活、机动，不需要网络内部各个结点协调一致, 只需要边界端点处的延迟、丢失等信息。在使用主动测量的测试与分析技术中,文献[2，3，4] 对clink, netperf,pathchar, pathrate 等多种工具的准确性、可靠性以及对网络的影响作了相关分析，但是对组播IP 网络的测量支持很少。文献[5～ 7 ]基于单播的方法来测试与分析, 扩展性不好, 在N 个结点的的网络上，最坏时带给网络的负载为O (N2) ;虽然mtrace[8]是一种支持组播IP 网络的测试工具, 最坏时带给网络的负载为O (N ) , 但它要求所有的路由器对其提出的要求作出响应。Iperf[9]是一个端到端的组播IP 网络性能的测量工具，能够提供网络吞吐率信息，以及延迟抖动、最大段和最大传输单元大小等统计信息；从而能够帮助我们测试网络性能，定位网络瓶颈；它具有可扩展性好、不需网络内部结点上的信息等优点。但有两个不足之处: (1)不能确定最接近真实值的最佳发送分组个数; (2)未能解决时钟不同步而产生测量误差的问题。
本文解决了该方法的以上两个不足之处。实验结果表明, 本文提出的改进的测试分析法不仅使时间复杂度大为降低, 从而既减轻了带给网络的负载, 又能测量出更加接近真实的延迟抖动。