实时会话类业务是对网络双向传输性能敏感的业务,为了在互联网上取得满意的业务QoE,需要严格的端到端传输QoS保证。然而由于现有互联网大部分仍然采用分组转发及单径传输模式,端到端传输会受到随机的网络拥塞或故障的严重影响,并且无法充分利用承载网冗余的传输资源。由此多径传输被提出来优化传输性能,其优势是传输资源聚合以及健壮性,而直接影响多径传输性能的一个主要因素是承载网冗余传输资源的组织调度方法,相应的具体研究包括拓扑编排架构及多径生成方法,这是本文的研究重点,本文实现多径传输的方法是在应用层重叠网建立端到端多条中继路径,主要的研究内容及创新包括以下四个方面:（1）提出软件定义业务重叠网络架构来实现高效的重叠网传输资源管理和全局优化的转发控制。重叠网节点和链路是可控的传输资源,本文将软件定义网络思想用于重叠网传输资源的管控,提出软件定义业务重叠网络架构,将具有转发功能和控制功能的节点分别划分到转发平面和控制平面,定义平面间和平面内的接口。控制平面基于全网拓扑资源视图来实现全局管控,视图的生成由两步构成,首先控制平面构建了基于平衡二叉树的节点测量关系并下发到相关节点,然后根据测量结果利用MDS-MAP生成基于网络坐标的视图。仿真实验表明软件定义业务重叠网络架构能够有效工作,视图能够与实际测量相符,并且达到较小相对误差。（2）提出多维度拓扑感知方法来提高重叠网与承载网的拓扑匹配准确度。拓扑失配导致多径传输的性能退化,包括数据包的过度绕行而不满足时延约束,以及承载网环路导致无效的中继转发及传输资源浪费。网络定位是一种有效的拓扑感知方法,但是当前承载网中共存的自治系统之间相对独立封闭使得参考节点的偏差降低网络定位准确度。因此本文将承载网划分为两个维度,在水平维度为每个自治系统生成独立拓扑视图,在垂直维度将各个视图进行融合,借助地理信息及时延预测自治系统之间交换出口并嵌入到视图中。仿真实验表明多维视图能够有效提高网络定位准确度,并且出口预测具有较高的准确度。（3）提出多级分布式协同控制的控制平面架构来增强控制平面的规模伸缩性。软件定义业务重叠网络集中式的控制平面会因为无法高效处理激增的大规模请求而成为性能瓶颈。经过分析发现,转发控制过程相比拓扑管理是增加控制平面管控负载的主要原因。因此,本文将控制平面的管理职能和控制职能解耦合,分别赋予一级和二级控制平面,前者具有全局的管控权限,但主要负责全网拓扑管理,后者主要负责转发控制。将转发平面划分为分布式的管控子域,每个子域分配的二级控制器具有本域的管控权限,二级控制器构成了二级控制平面,通过协同控制机制实现全局的转发控制。本文利用改进的ISODATA划分管控子域,通过节点密度预测初始中心并添加了与控制器性能相关的约束。仿真实验表明管控子域的划分具有较好的聚类效果,两级分布式控制平面对激增请求具有高效的响应时间,一级控制平面消息量被有效分散到分布式的二级控制器。（4）提出基于多维视图的空间几何多径生成方法来增强端到端重叠网多路径的路径多样性。路径多样性是提高路径性能聚合及网络随机拥塞或故障容忍能力的重要因素。依据现有承载网的多自治系统共存的特征,将重叠网路径类型分为完全自治系统路径和混合路径,端到端并行多路径则是这两种类型路径的组合。为了将承载网的多样性转换为路径多样性,本文将承载网多样性划分为自治系统粒度和链路粒度多样性,在基于多维拓扑视图的端到端多径生成过程中,这两种不同粒度的路径生成过程交替进行,自治系统之间较高的独立性促使链路具有较低的相交程度,无法明确链路所属自治系统情况下,利用本文提出的空间几何机制来降低链路的相交程度,例如链路偏移角刻画了链路差异性,并约束多径生成过程来加快收敛速度,例如传输方向明确了重叠网传输收敛,传输包面约束可用节点及避免承载网环路。仿真实验表明多维空间几何方法能够达到较高的路径多样性,并且平稳的聚合速率间接的表明路径多样性有助于随机拥塞容忍能力。