多播机制性能分析及成本比较

本节主要从对于移动性和组动态的可测性和响应性的角度，简要讨论了多播机制性能，然后提供了广播、多单播、动态多播和MBMS的包发送和位置更新成本的数值结果。

为了减小多播路由状态以提高IP多播路由协议的可测量性，多播路由器只知道一个接口是否有多播组的接收机，但是不知道接收机个数和ID。因此多播路由器只知道它们的哪些直接相邻路由器参与了多播组。对比多播路由方法，共享树多播路由协议比最短路径多播树路由协议需要更少的多播路由状态，因此在广域网中可以实现良好覆盖（Deering etal.，1996）。

在移动网络中，由于需要移动性管理和用户管理（例如授权、鉴定、计费），UMTS节点保持每个用户的记录，这些记录是为了按照用户的要求在网络中建立一条虚拟连接时创建的。多播表只保持指向用户记录的指针，因此只需要很少的额外状态，增加了机制的可测量性。

一个多播协议不仅要允许用户通过无缝方式加入或离开多播树，还应该保证加入或离开事件不会给网络中的路由表带来较大的变化（Sahasrabuddhe和Mukher-jee，2000）。就对组动态的响应而言，组共享树通常要求多播组动态改变时重建多播树，而在最短路径多播树中则不然。

由于所提多播机制动态适应由组成员改变引起的多播树的改变，组动态仅受制于更新多播表的信令时延。更新多播表在网络节点间进行，且不需要多播树结构发生开销很大的改变。类似地，由于多播包通过查询单播路由记录来确定路由以发送给适当的下行链路节点，多播用户移动时不需要多播树的静态改变，通常根据位置变化进行更新。

考虑到网络中有固定主机，通过带宽消耗和终端主机的处理要求来评估由广播方式或多单播方式实现多播时各自的优势。然而在像UMTS这样的移动网络中，多种方法间的差异必须顾及UMTS中移动性管理的具体特性。在适当定义的包含一个或多个小区的具体服务区域（且在该区域中有一个网络运营者提供诸如视频或其他多媒体等的特殊业务）中广播的使用，是一种切实可行的技术，原因是：第一，对多播用户的位置跟踪（包括寻呼空闲的多播用户）在服务区域内不再是必要的；第二，中间节点的包转发可能会通过将包泛洪给下游节点来实现。另一方面，多单播不需要对现有协议做任何改动，可以提供空中接口优化的资源使用，且当假设UMTS核心网中的带宽充裕时，可以在绝大部分情况下提供令人满意的性能。(www.xing528.com)

为了进行性能分析，假设发送寻呼信号或包的成本和各节点的处理成本是可计算的。另外假设数据分组经过的跳数l（.）是固定的（Xie and Akyildiz，2002）。IP报头的TTL（生存时间）字段一般都被发送端初始化为32或者64。因此一个包能够经过的跳数上限是32或者64。根据这些，我们设置l_hg=5，l_gs=15，l_sr=10。RNC和Node B之间的链路包含一跳，因此l_rb=1。

表9.1列出了单位处理和传输成本，以及我们在性能评估时使用的加权因子。CN中的单位处理和传输成本一般都低于UTRAN中的成本。此外，我们发现无线链路的传输成本比有线链路的单位距离传输成本要高很多。

表9.1 性能分析参数

就像在Lin（2001）中提到的，我们考虑两类RA。i=1类的RA拥有θ₁=1/δ的多播用户数，i=2类的RA拥有θ₂=δ的多播用户数。若δ≫1，i=1类的RA拥有的多播用户数很少而i=2类的RA拥有的多播用户数很多。令α为i=1类的RA所占的比例，1-α是第二类RA所占的比例（Lin，2001）。这两类中的每一个RA按顺序被细分成N_R/R个RNC（对于同一类i）。类似地，i类的每一个RNC细分成N_U/R·N_B/U个Node B（对于同一类i）。对于网络的拓扑结构，我们考虑一个网络，其中，N_S/G=10，N_R/S=10，N_R/R=10，N_U/R=5，N_B/U=5。用λ_s表示数据会话的到达率，用N_p表示数据会话时的数据分组数目。