This thesis presents different Internet Protocol (IP) multicasting design models and together with their implementation methods in OPNET Modeler 14.5. The models presented in this report are designed for handling various types of advanced multimedia applications and services when using the multicast communication paradigm. The architectural models presented in this thesis are independent of the routing protocols used as well as of the underlying networking environment. Several exiting challenges related to high bandwidth requirements, low network delay, and jitter are discussed together with these design models, and are simulated using the OPNET Modeler. The emerging demands for new multicast capable applications, for both real-time and non real-time traffic are considered together in this report in order to better evaluate multicast traffic requirements. Efficient routing methods, group management policies, and shortest path algorithms are also discussed in the proposed models. The pros and cons of IP multicasting are described using the Protocol Independent Multicast Sparse Mode (PIM-SM) method, in the highlight of the proposed design models. Several results related to link utilization, end-to-end delay, packet loss, PIM control traffic, Internet Group Management Protocol (IGMP), and network convergence are obtained by using already available statistical methods and modules from OPNET Modeler. Our major contribution with this thesis work relates to components associated with network convergence, routing delay, and processing delay. These components are illustrated in this thesis using various OPNET metrics. Moreover, several issues related to protocol scalability, supportability, performance optimization and efficiency are also presented by using OPNET’s build in reports, i.e., executive flow and survivability analysis reports. / 0735609277

Multicast traffic is common in today's networks. We need to simulate multicast architecture to be familiarized with its functionality in all situations. This thesis describes modelling and simulation of multicast routing using OMNeT++ tool. The text introduces protocol PIM and its particular modes (DM, SM, SSM, and BiDir) with emphasis on PIM-DM. The thesis focuses especially on design and implementation of OMNeT++ extension by multicast routing protocol PIM-DM. Correctness of implementation is verified by comparison of simulation and real network on example.

La première partie de cette thèse est consacrée au problème de partage de ressources réseaux entre les flux multicast. Tout d'abord, nous proposons MFQ (Multicast Fair Queuing), un mécanisme simple de gestion active de files d'attente qui passe à l'échelle et permettant le partage équitable de la bande passante entre les flux multicast et ceci en utilisant une fonction d'équité configurée à l'avance. Ensuite, nous décrivons SBQ (Service Based Queuing), un ordonnanceur simple utilisant deux files d'attentes afin d'améliorer le partage de ressources entre les flux unicast et multicast. Une nouvelle méthode de re-marquage de paquets multicast dans un réseau DiffServ en se basant sur le nombre de membres est également proposée. Les performances de tous ces mécanismes sont évalués pour plusieurs configurations et trafics réels. Les résultats montrent que MFQ permet d'obtenir le partage de la bande passante entre les flux multicast attendu et que SBQ garantie une allocation équitable de ressources réseaux entre les flux unicast et multicast. Enfin, nous décrivons une extension du service multicast permettant le comptage de nombre de membres dans un groupe multicast aussi bien au niveau de la source multicast qu'au niveau des routeurs intermédiaires. La deuxième partie de cette thèse examine le problème de support de l'IP multicast dans les réseaux intégrant des supports de transmission hétérogènes. Dans une première étape, nous considérons les satellites GEO transparent et nous déterminons les adaptations qui doivent être ajoutées aux différents protocoles de routage multicast. Dans une deuxième étape, nous nous focalisons sur le déploiement de l'IP multicast dans la nouvelle génération de satellites GEO supportant les technologies des multiples sopt-beams et de la commutation à bord. Nous proposons une nouvelle méthode d'encapsulation optimisée pour l'IP multicast et nous développons deux approches permettant la commutation des paquets à bord du satellite: l'approche self-routing et l'approche label switching. Nous présentons le protocole SMRP (Satellite Multicast Routing Protocol) qui traite les messages PIM-SM messages reçus par le entités du système. À la fin de cette thèse, nous présentons et nous montrons les avantages d'un nouveau mécanisme de commutation entre les deux modes du protocole PIM-SM. Ce mécanisme utilise une coordination entre les membres concernés par la commutation. De plus, il prend en compte les contraintes réseaux et les besoins de membres.

With rapid expansion of interest in multimedia and distributed computing applications across the Internet increases importance of optimized delivery of group traffic. According to current situation the best practice to achieve this goal is multicasting. This masters thesis summarizes multicasting methods and facts. Also it draws conclusions from practical application of presented information on commercial project.