多播路由选择系统和方法
【专利说明】多播路由选择系统和方法
[0001] 本发明涉及多播路由选择领域，并且在【具体实施方式】中涉及用于多播树生长的系 统和方法。
[0002] 在很多网络中，一些最终用户终端或者主机希望在同时接收相同的数据。该数据 可包括从视频内容或音频内容到软件更新到关于网络本身的信息的任何事情。虽然有可能 在网络中同时且独立地将此信息发送到每个主机，但这将涉及在整个网络中传输大量重复 数据。另选方法将是通过用数据淹没整个网络并使得任何有意接收数据的主机能够接收到 这些数据，而其它主机仅忽略不相关的数据包来广播数据。但是，可能有不包括任何有兴趣 接收该数据的主机的很多网络分支。因此，广播方法也存在在网络中生成大量不需要的数 据的风险。
[0003] 因此，已经开发多播数据的方法，其中数据经由网络仅传输至通过加入用于该数 据的多播组而已经表明期望接收该数据的那些目的地或者主机。但是，多播数据在网络中 只在到两个目的地主机的路线分叉处重复。因此，只有一个数据的拷贝经由网络发送，直至 到目的地主机的路线分叉。因此数据在多播树中经由网络被发出，由于到各个目的地的路 线分叉，所以从该多播树形成分支。
[0004] 如下文更详细地描述，多播路由选择协议管理如何形成这样的多播树，但通常从 主机向上游向多播源发送请求，并且该主机从其发现已经是多播树的一部分的第一上游路 由器处从所述的树形成新的分支。
[0005] Khuller 等人的 "Balancing Minimum Spanning and shortest path trees'，， XP055078016是一篇示出了针对每个具有加权边缘（链路成本）的图（graph)(或网络）存 在将多个叶节点连接到根节点以及在最小生成树（即，链路成本的和）和最短路径树（其 中从根到叶的每条路径都是可能的最短路径）之间进行平衡的树的理论文献。该文献提出 了一种算法来找到这样的树，并表明它是最佳的。该算法找到一个树，并且该树不随着时间 发生改变或者演进。
[0006] Ben-Shimol 等人的''SPLAST :a novel approach for multicasting in mobile wireless adhoc networks，PIMRC 2004,15th IEEEInternational Symposium，Barcelona， vol.2，September 2004，pp 1011-1015,提供了一种在移动自组网中构建多播树的算法。该 树使链路成本的总和以及从根起的路径的长度最小化。该算法还示出了如何从失效的链 路、链路成本改变以及边缘节点的消失和再现中恢复。两个节点之间的链路的成本被定义 为建立两个节点之间的连接所需的功率传输水平的函数。树仅在链路或节点改变时才改 变，而不随着多播的使用而演变。
[0007] 根据一个方面，提供了一种管理内容传输网络中的路由选择路径的方法，该方法 包括以下步骤：
[0008] 根据单播路由选择协议确定针对第一路由选择路径的第一链路成本；
[0009] 确定针对第二路由选择路径的第二链路成本，所述第二路由选择路径包括第一分 量和第二分量，所述第一分量包含到作为多播组的一部分的路由器的链路成本，所述第二 分量包含针对从所述路由器起的多播树的链路成本；
[0010] 基于从所述内容传输网络接收的信息确定调整因数；
[0011] 将所述调整因数应用于所述第二链路成本；
[0012] 分析调整后的第二链路成本和第一链路成本以确定所述内容传输网络中调整后 的最低成本路径；以及
[0013] 将所述调整后的第二链路成本选择性地输出到路由选择数据库以影响所述内容 传输网络中的路由选择。
[0014] 该方法可以使系统能够选择与使用标准单播路由选择协议构建的多播路由选择 路径不同的路由选择路径。使用另选的路由选择路径的决定可以是基于从网络获取的信 息，如下面所详细描述的。第二路由选择路径包括第一区段，该第一区段将请求目的地连 接到已经是多播组的一部分但是不是标准单播创建的向源返回的路径的一部分的路由器。 第二路由选择路径还包括第二区段，该第二区段包括从路由器返回到多播流的源、汇聚点 (RP)或者源指定路由器（S-DR)的现有的多播路由选择路径。
[0015] 所述第一路由选择路径和/或第二路由选择路径可以是多播路由选择路径。
[0016] 在一些实施方式中，基于每个链路应用调整因数，并且整个路由的调整后的链路 成本通过将调整后的每链路的值相结合来确定。在其它实施方式中，确定整个路线的链路 成本，确定调整因数并将该调整因数应用于整个路线的链路成本。
[0017] 在【具体实施方式】中，基于预测模型来计算调整因数。
[0018] 分析步骤可以基于调整后的链路成本值来确定是第一多播路由选择路径还是第 二多播路由选择路径提供可以沿其传输流的优选路径。可选地，具有较低关联链路成本值 的路径是该优选路径。如果第一路径被确定为该优选路径，则允许网络根据返回到源的短 路径建立多播树。如果第二路径被确定为该优选路径，则调整后的链路成本被输出到路由 选择数据库，这使路由器建立多播路径并沿该第二路径引导多播流。
[0019] 在【具体实施方式】中，第二链路成本的第一分量包括针对到被所述多播树的分支穿 过的路由器的单播路径的链路成本。可选地，该路由器不是将使用单播路由选择协议创建 的直接返回到源、RP或S-DR的路径上的路由器。
[0020] 在【具体实施方式】中，第一分量包括到多播树中最靠近的路由器的路径的单播链路 成本。可选地，最靠近的路由器可以被直接连接到主机指定路由器（H-DR)。可选地，最靠近 的路由器包括针对至少一个其它主机的H-DR。
[0021 ] 在一些实施方式中，第二分量包括针对从分支到汇聚点、源指定路由器或者源的 多播树的链路成本。因此，该链路成本可以基于用来加入多播树的最近的现有分支的链路 成本和从该点返回到多播流的RP、S-DR或源的树的链路成本来计算。
[0022] 在【具体实施方式】中，第一多播路由选择路径包括根据单播路由选择协议所确定的 到RP、S-DR或源的最短路径。如果不实施本多播管理方法，则这是构建多播树所沿着的路 径。
[0023] 在一些实施方式中，所述方法进一步包括基于调整后的最低成本路径选择用于多 播路由流的路径，并且沿所选择的路径引导多播路由流。
[0024] 在【具体实施方式】中，所述方法进一步包括基于从内容传输网络接收的信息确定针 对第一链路成本的调整因数；以及将该调整因数应用于该第一链路成本。因此，该第一链路 成本也可以是基于诸如下文所描述的那些因数调整的值。这可以能够对沿第一路径和第二 路径的链路成本进行更准确的比较。
[0025] 在一些实施方式中，从内容传输网络接收的信息包括针对第二多播路由选择路径 的可用性和/或容量信息。
[0026] 可选地，从内容传输网络接收的信息包括针对第一多播路由选择路径的可用性和 /或容量信息。
[0027] 在【具体实施方式】中，从内容传输网络接收的信息包括针对第一多播路由选择路径 和第二多播路由选择路径中的一个或二者的预测的可用性和/或容量信息。也就是，所述 信息可包括路径的期望容量或可用性的指示，可选地基于预期网络使用的模型。
[0028] 可选地，从内容传输网络接收的信息包括拥塞信息、可用性信息、服务质量信息、 拥塞预测信息、可用性预测信息、流量性能数据以及流量性能数据预测中的至少一种。
[0029] 在一个实施方式中，该方法在网络中的路由器中实施。例如，在网络中的每个P頂 路由器可接收必要的信息以根据本文所述的方法管理多播路由选择路径。
[0030] 在另一个实施方式中，该方法在中央网络部件处实施并被传输到一个或更多个路 由器。因此，该中央网络部件可以计算针对网络中的路径的调整后的链路成本值，并将这些 信息推送到在网络中的P頂路由器。
[0031] 在一个实施方式中，将调整后的第二链路成本输出到路由选择数据库的步骤包括 将调整后的第二链路成本存储到多播路由选择信息库（MRIB)。调整后的成本可选地替换并 重写MRIB中的第一链路成本。
[0032] 在另选实施方式中，将调整后的第二链路成本输出到路由选择数据库的步骤包括 将调整后的第二链路成本传输到网络中的至少一个路由器。接收调整后的链路成本的路由 器可以然后将该信息添加到它们的MRIB中。
[0033] 在【具体实施方式】中，该方法进一步包括确定及调整针对至少一个其它多播路由选 择路径的链路成本，并且分析针对其它多播路由选择路径的调整后的链路成本以确定内容 传输网络中的最低成本路径。因此，可以根据本文所描述的方法利用针对多播流所选择的 最佳路径对三条或更多条路径进行分析。例如，如果存在靠近已经是多播树成员的请求目 的地的多个路由器，则这可以是有帮助的。
[0034] 可选地，从内容传输网络接收的信息包括每链路可用的流量参数。所述方法可进 一步包括每个链路收集流量参数。
[0035] 在一些实施方式中，连续地或周期性地测量流量参数。
[0036] 所述方法可进一步包括收集到相邻路由器的链路的流量参数。
[0037] 可选地，该流量信息包括带宽、延迟（delay)、抖动（jitter)以及传输速率中的至 少一种。
[0038] 在一些实施方式中，该流量信息进一步包括链路的显式拥塞通知（ECN)的变化速 率。
[0039] 可选地，该流量信息被输入到由预测模型使用的训练数据库中。
[0040] 在【具体实施方式】中，针对整个路线的流量性能通过将针对单个链路所确定的值相 结合来确定。具体地说，针对路线的整体带宽可通过最小带宽链路的带宽来确定，整体延迟 可通过每链路的延迟值的总和来确定，整体抖动可通过每链路的抖动值的总和来确定，以 及整体传输速率可通过最小速率链路的传输速率来确定。
[0041] 在一些实施方式中，预测模型包括预测在链路上能够确保针对多播会话的服务等 级协定多长时间。
[0042] 可选地，所述方法进一步包括在路由选择表中设置标志来指示所存储的链路成本 是调整后的链路成本。
[0043] 可选地，所述方法进一步包括在加入/剪枝消息中设置至少一个比特以指示路线 已经根据上述方法被确定。
[0044] 因此，在一些实施方式中，提供了用于基于流量考虑和网络性能自主生长多播树 的方法。当支持PIM-SM的路由器能够从其支持IGMP的主机中的一个接收成员资格报告时， 支持P頂-SM的路由器可执行一组预测数据分析评估来决定最佳路线以创建其返回源或RP 的树。本文描述的系统的实施方式作为映射单播路由选择度量而存在，以考虑一组多播树 以及单播相关的加权因数来改变MRIB(多播路由选择信息库）中的多播路由度量。这种改 变反映在其逆