网络的发展趋势是结合移动和流媒体、提供端到端的基于IP的解决方案。IP组播能够将相同的信息传递给多个接收者,在共享链路上只被传递一次,因此在将流媒体信息传递给大量的用户时能够有效节省带宽资源。随着无线接入和移动通信网络的飞速发展,很多移动用户也希望访问传统的Internet服务,包括流媒体应用。因此,人们已经做了大量的工作来提供有效的移动和组播支持,从而在下一代网络中提供基于IP的移动组播路由服务。移动IP是支持IP移动的标准,它提供了两种基本的移动组播路由方案:双向隧道和远程签署。双向隧道通过请求移动节点的家乡代理加入组播组来转发组播数据,家乡代理和移动节点之间采用封装的隧道传递方式进行通信。该方法违背了IP组播链路共享的本质,使用了非最优的路由方式。远程签署方法充分体现了IP组播所提倡的共享链路特性,通过移动节点当前所在链路上的组播路由器加入组播组,为节点提供最优的组播数据传递。但是,节点的移动会引发组播树的频繁重构,维护组播树的开销可能会抵消采用IP组播机制所能够节省的带宽资源。本文在移动IP路由协议发展思路的启发下,针对影响移动组播性能的关键技术进行了深入分析。本文的主要贡献和创新点如下:(1)针对层次移动管理模型处理单播路由表现出的灵活性,提出了一种自适应的层次型移动组播路由方法。组播代理是动态选择的,根据移动节点的切换频率,选择不同层次上的路由器作为组播代理,从而为长时间停留的节点提供最有效的路由,为频繁切换的节点提供移动透明性,尽量避免了组播树的重构。事实上,IETF移动IP所提出的远程签署、双向隧道以及单播机制是层次型移动组播方法的三种特例。在设计中针对节点跨越不同域的情况,提出了一种平滑的组播代理切换机制,该机制允许组播代理转发报文给域边界相邻的子网中的节点,这样,原来的组播代理就可以不间断地为移出域中的节点提供组播服务,从而降低了域间切换所引起的中断延迟。(2)根据节点的运动状态,提供了两种不同的签署方式:基于域根路由器的签署方式和基于外地代理的签署方式。如果节点快速切换,采取基于域根路由器的签署方式来尽量屏蔽节点的微移动,从而降低重构的频率;如果节点移动地很慢,采取基于外地代理的签署方式为节点提供最佳的组播数据传递服务。为了支持快速切换,在域根路由器上引入了一种软状态,在不需要为域内的节点提供组播服务时,域根路由器依然与父节点交换着路由信息。此时如果有节点发生切换,处于软状态的域根路由器可以迅速恢复为组播树节点,为移动的节点提供组播服务。(3)一般地,节点的移动会导致组播树的重构,重构组播树的目的是为了给组播数据的传递提供最短的路径,从而节省组播数据的传递开销。但是树重构操作会产生大量的处理和传递开销,同样会给网络带来沉重的负担。针对树重构操作的利弊,提出了一种区分节点状态的移动组播路由协议。根据组播代理是否在转发组播数据区分为活动和空闲状态:在空闲状态下由于没有转发组播数据,因此扩大组播代理的服务范围,尽量避免不必要的重构操作;在活动状态下要控制服务范围,以在组播数据传递开销和组播树重构开销之间取得很好的折中。为了减少切换过程中的中断延迟,采用前向签署机制借助先前的组播代理迅速恢复组播服务。(4)针对源特定的组播(source specific multicast, SSM)服务模型中组播源的移动会导致逆向转发检查错误、整个组播传递树都容易失效的问题,提出一种基于层次结构支持源移动的源特定组播路由协议。在设计中组播数据和单播数据的传递是基于一个统一的网络平台,这保证了与移动IP协议良好的兼容性。SSM通道由源节点当前的域外地代理的IP地址和组播组地址来标识,因此建立的是以域外地代理为根的最短路径树。而SSM会话是由源的家乡地址来标识,它独立于源节点的移动,保证了会话的连续性。源节点在域内移动时,SSM传递树不会受到影响;在域间切换时,需要借助原来的组播树一方面通知接收者订阅新的通道,另一方面传递组播数据直到没有倾听者存在。(5)针对移动环境中,无线链路易于出错,节点移动容易产生不同步问题,提出了一种基于域的组播传递方法来解决无线网络中的可靠性问题。借助层次结构,将无线网络中的错误检测和错误恢复工作控制在域内完成,最小化了对组播传递树的影响。域根路由器缓存到达的组播数据,直到被域内的所有移动节点接收。如果缓冲区将要溢出,域根路由器对最早没有被确认的报文请求确认来提高缓冲区的利用率。当很多节点几乎同时丢失报文后,采用聚集的方式避免应答爆炸。节点发生切换时,利用注册消息请求域根路由器重传丢失的报文解决了不同步问题。