Multicast Routing for High-quality Interactive Multimedia
Pavel Troubil · 2015
Pro interaktivni vzdalenou spolupraci prostřednictvim pocitacových siti je zasadni kvalita přenasených multimedii. Interaktivni prostředi pro spolupraci soucasně vyžaduji vicebodovou distribuci dat z vice zdrojů. Jsou-li přenasena natolik kvalitni multimedia, jejichž datový tok je řadově srovnatelný s kapacitou sitě, standardni mechanismy směrovani nedostacuji. Potom je nutno řesit problem kombinatoricke optimalizace, v teto oblasti zvaný směrovani multicastu. Tato dizertacni prace se zabýva pravě problemy směrovani multicastu, a to se zaměřenim na realisticke aspekty typicke pro distribuci dat v prostředich pro interaktivni vzdalenou spolupraci. Směrovani pro tato prostředi ma řadu charakteristických rysů. Zaprve, obvykle jsou spoustěna a řizena koncovými uživateli bez administratorských prav a přime kontroly nad výpocetni a přenosovou infrastrukturou. Toho je důsledkem nepřesnost ci přimo absence znalosti sitě na jejich nižsich urovnich, obzvlastě topologie a kapacit linek podkladove sitě. Druhou vlastnosti je požadavek na soucasne přenosy dat z několika zdrojů, přicemž tyto multicastove skupiny sdileji zdroje dostupne v pocitacove siti a na připojených uzlech. Zatřeti, přenosove kapacity linek, kterými jsou připojeni koncovi uživatele, se mohou významně lisit. Aby každý z nich přijimal data v pokud možno nejvyssi možne kvalitě, museji jim být dorucovana v různých formatech. Distribuce dat v překryvových sitich, ktere emuluji multicast na aplikacni vrstvě sitě, umožňuje jejich překodovani během přenosu. Výsledkem je možnost přizpůsobovat kvalitu a siřku pasma dorucovaných dat jak individualnim uživatelům, tak celkove kapacitě sitě. Konecně, uživatele při praci s interaktivnimi prostředimi ocekavaji okamžitou odezvu, a problem směrovani tedy musi být vyřesen nejlepe během jedne sekundy. Přisna omezeni na dobu běhu castecně kompenzuji nižsi požadavky na skalovatelnost, jelikož prakticka velikost řesených problemů je zaroveň omezena poctem uživatelů, kteři jsou schopni se do interaktivni komunikace plnohodnotně zapojit. Prace se věnuje postupnemu vývoji a rozsiřovani problemu směrovani viceskupinoveho multicastu, a v každem kroku navrhuje řeseni. Pocatecni varianta pracuje s přenosy pevne siřky pasma, znalosti pouze překryvove sitě, a omezenou kapacitou linek, přicemž se snaži o minimalizaci zpožděni přenosů. V dalsim kroku rozsiřujeme popis siťove topologie o znalost struktury a kapacit podkladove sitě, a to uplnou ci castecnou. Dale přinasime podporu překodovani multimedii mezi jednotlivými formaty v siti, přicemž k optimalizaci přenosoveho zpožděni přidavame druhe kriterium, maximalizaci kvality obsahu dorucovaneho přijemcům. Nasleduje rozsiřeni o neurcitou znalost kapacit siťových linek. Tu přinasi experimentalni a nepřesne nastroje pro detekci přenosových kapacit a siťove topologie, kterými mohou koncovi uživatele zjisťovat informace o siti jinak dostupne pouze jejich spravcům. Poslednim krokem je podpora dynamicke rekonfigurace již nasazených řeseni problemu. Ta je potřebna za běhu komunikace, pokud se nějakým způsobem změni požadavky nebo vstupni data, např. výpadkem na siti nebo připojenim noveho uživatele. V takových situacich je nutno stavajici řeseni změnit v minimalni možne miře, aby nedochazelo k nadbytecnemu přerusovani komunikace. Pokud je to možne, hledame globalně optimalni řeseni problemu metodami celociselneho linearniho programovani. Zavedeni nejistoty v kapacitě linek a reprezentace kapacity kumulativni distribucni funkci ale cini problem natolik slo