專利名稱：基于網(wǎng)絡(luò)編碼分級(jí)流媒體多播的資源調(diào)度方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明設(shè)計(jì)可伸縮多媒體的通信網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域，特別是不均勻網(wǎng)絡(luò)中的通信中的一種 基于網(wǎng)絡(luò)編碼和可擴(kuò)展流媒體的多播方法。
背景技術(shù)：
在網(wǎng)絡(luò)編碼應(yīng)用中，由于網(wǎng)絡(luò)異構(gòu)，帶寬資源不均勻，而通常的多播是按照多信宿 中最低帶寬多播，會(huì)造成網(wǎng)絡(luò)資源利用率不高的問(wèn)題。網(wǎng)絡(luò)編碼多用于多播應(yīng)用中，在通常 的多播應(yīng)用中，網(wǎng)絡(luò)編碼的使用方式為，信源收集信宿到信源的路徑集合信息并計(jì)算信源 到每個(gè)信宿的最大帶寬，然后按照其中最小的帶寬來(lái)設(shè)定多播最大流量帶寬，隨后根據(jù)設(shè) 定的多播最大流量帶寬來(lái)優(yōu)化每個(gè)信宿的路徑集合。具體有選擇重用度高的路徑，刪除重 用度低的路徑，將每個(gè)信宿到源的總帶寬裁剪到多播最大流量帶寬，以減少路徑開(kāi)銷。在這 種情況下，每個(gè)信宿獲得相同的多播帶寬，但是都受到多播最大流帶寬的影響，因此并沒(méi)有 充分利用到多于帶寬。帶寬較大的信宿可以利用更大的傳輸帶寬，此時(shí)為了低帶寬信宿只 能裁剪傳輸能力?？煞旨?jí)編碼技術(shù)是與本發(fā)明相關(guān)的技術(shù)。H. 264 SVC(H.264可分級(jí)編碼)作為 H. 264標(biāo)準(zhǔn)的一個(gè)擴(kuò)展最初由JVT在2004年開(kāi)始制定，并于2007年7月獲得ITU批準(zhǔn)。 H. 264 SVC以H. 264 AVC視頻編解碼器標(biāo)準(zhǔn)為基礎(chǔ)，利用了 AVC編解碼器的各種高效算法工 具，在編碼產(chǎn)生的編碼視頻時(shí)間上(幀率)、空間上(分辨率)可擴(kuò)展，并且是在視頻質(zhì)量方 面可擴(kuò)展的，可產(chǎn)生不同幀速率、分辨率或質(zhì)量等級(jí)的解碼視頻。H. 264 SVC通過(guò)在GOP(編 碼圖像組)中設(shè)置可丟棄的參考幀實(shí)現(xiàn)時(shí)間上的可分級(jí)。0-16視頻幀構(gòu)成全幀率視頻，除 T3標(biāo)志外的所有視頻幀構(gòu)成了半幀率視頻，所有TO標(biāo)志和T2標(biāo)志的視頻幀構(gòu)成了 1/3幀 率視頻，所有只是TO標(biāo)志的視頻幀構(gòu)成了 1/4幀率視頻。在針對(duì)SVC視頻的傳輸中，已有的技術(shù)是將分層的數(shù)據(jù)按優(yōu)先順序進(jìn)行不同程度 的糾錯(cuò)和交錯(cuò)，然后采用常規(guī)的多播技術(shù)進(jìn)行傳輸，使得信宿能夠以更大幾率解碼基本層 數(shù)據(jù)，但是仍然沒(méi)有最大化利用帶寬。

發(fā)明內(nèi)容
本文所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種集中式資源分配策略，使得信源可以根據(jù)網(wǎng) 絡(luò)拓?fù)洮F(xiàn)狀和網(wǎng)絡(luò)信宿的請(qǐng)求，設(shè)計(jì)多播拓?fù)洳⒎峙鋷挘瑥亩ＷC用戶收到盡可能高的 視頻質(zhì)量，同時(shí)還可以最大限度地利用網(wǎng)絡(luò)空閑帶寬。為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明給出一種基于網(wǎng)絡(luò)編碼分級(jí)流媒體多播的資源調(diào)度 方法，其基本技術(shù)構(gòu)思是通過(guò)分布式方式收集信宿到信源的請(qǐng)求信息和路徑信息；信源 根據(jù)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)滟Y源，為最小的請(qǐng)求層數(shù)設(shè)計(jì)多播拓?fù)?，隨后為下一請(qǐng)求層數(shù)設(shè)計(jì)多播拓?fù)洌?直至網(wǎng)絡(luò)資源無(wú)法使用或者請(qǐng)求完全滿足為止。基于上述構(gòu)思，本發(fā)明的特征在于包括以下步驟步驟1、信宿通過(guò)廣播的形式發(fā)送請(qǐng)求數(shù)據(jù)包，所述請(qǐng)求數(shù)據(jù)包中包含的信息包含網(wǎng)絡(luò)id，鏈路容量值，中間節(jié)點(diǎn)將自身的網(wǎng)絡(luò)id和鏈路容量添加到請(qǐng)求數(shù)據(jù)包后轉(zhuǎn)發(fā)，就 這樣，請(qǐng)求數(shù)據(jù)包以分布式的方式匯聚到信源；步驟2、信源根據(jù)信宿的請(qǐng)求信息，將信宿按照請(qǐng)求層數(shù)分組，按照所述組的層數(shù) 從低到高順序，依次設(shè)計(jì)每個(gè)分組的多播拓?fù)?，預(yù)留鏈路容量；步驟3、信源按照開(kāi)銷最小的原則，采用啟發(fā)式刪減的方法，尋找整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的最佳 多播拓?fù)?；步驟4、信源將每組要發(fā)送的各層數(shù)據(jù)采用所述最佳多播拓?fù)淇鐚泳幋a發(fā)送，組間 數(shù)據(jù)獨(dú)立發(fā)送。數(shù)據(jù)的優(yōu)先性體現(xiàn)在拓?fù)滟Y源的優(yōu)先預(yù)留上，因此數(shù)據(jù)中的冗余不需要特 別設(shè)計(jì)。在步驟2中，所述信源根據(jù)信宿的最大接收帶寬來(lái)分配信宿的請(qǐng)求層數(shù)。因此分 組后可以讓不同信宿的接受能充分使用重合鏈路，每組多播的拓?fù)湓O(shè)計(jì)時(shí)，只要保證信源 到每個(gè)單個(gè)信宿都是k連接即可。進(jìn)一步的，在步驟2中，所述信源依次設(shè)計(jì)每個(gè)分組的多播拓?fù)浒?，?duì)每個(gè)多 播，使用基于網(wǎng)絡(luò)編碼的最小開(kāi)銷多播算法分配路徑和容量。所述步驟3具體包括以下步驟步驟3-1、選擇計(jì)數(shù)參數(shù)t = 0，并且選E為當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渲兴泻蜻x的可刪除鏈 路；步驟3-2、檢查是否t大于tmax = [N 4/2]，是則返回當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)拓?fù)錇槎嗖ネ負(fù)洌琋 為信宿檢測(cè)到的節(jié)點(diǎn)數(shù)，k為當(dāng)前多播需要的容量；步驟3-3、從E中選擇有效率權(quán)值最大的邊1，臨時(shí)刪除1得到一個(gè)臨時(shí)的配置拓 撲，檢測(cè)是否為k-點(diǎn)連接的，若不是則放棄此配置，t自增1，并從E中除去1，返回步驟3-2。步驟3-4、如果多播路由經(jīng)過(guò)1，則重新根據(jù)最小開(kāi)銷多播算法分配路由；步驟3-5、計(jì)算所有鏈路的總開(kāi)銷，如果拓?fù)溟_(kāi)銷更低，則接受此拓?fù)洌祷夭襟E 3-2。否則放棄臨時(shí)配置，t自增1，從E中刪除1并且返回步驟3-2。在所述最佳多播拓?fù)渲?，選擇任意兩條相鄰鏈路進(jìn)行鏈路互換，例如{A，B} {C，D}， 互相交換，得到{A，C} {B, D}或者{A，D} {B, C}，如果得到的新鏈路可以減小拓?fù)溟_(kāi)銷，則更 新當(dāng)前最佳多播拓?fù)?，依此遍歷網(wǎng)絡(luò)中所有鏈路，即可得到最佳拓?fù)?。更加?yōu)化的的，對(duì)于所述最佳多播拓?fù)涞奶幚砭唧w包括以下步驟步驟6-1、設(shè)置計(jì)數(shù)器t，用來(lái)計(jì)數(shù)連續(xù)失敗次數(shù)，初值0，按照每段鏈路的特征排 序鏈路；首先將鏈路編號(hào)為1到1，編號(hào)規(guī)則為，若鏈路i、j，滿足i < j則，i的有效率權(quán)值 大于j鏈路，然后將鏈路對(duì)按照鏈路編號(hào)之和的大小排序，鏈路編號(hào)之和相同時(shí)，按鏈路對(duì) 中較小鏈路編號(hào)的優(yōu)先排序。 步驟6-2、檢查t值是否大于
權(quán)利要求
1.一種基于網(wǎng)絡(luò)編碼分級(jí)流媒體多播的資源調(diào)度方法，其特征在于，包括以下步驟 步驟1、信宿通過(guò)廣播的形式發(fā)送請(qǐng)求數(shù)據(jù)包，所述請(qǐng)求數(shù)據(jù)包中包含的信息包含網(wǎng)絡(luò)id，鏈路容量值，中間節(jié)點(diǎn)將自身的網(wǎng)絡(luò)id和鏈路容量添加到請(qǐng)求數(shù)據(jù)包后轉(zhuǎn)發(fā)，就這樣， 請(qǐng)求數(shù)據(jù)包以分布式的方式匯聚到信源；步驟2、信源根據(jù)信宿的請(qǐng)求信息，將信宿按照請(qǐng)求層數(shù)分組，按照所述組的層數(shù)從低 到高順序，依次設(shè)計(jì)每個(gè)分組的多播拓?fù)?，預(yù)留鏈路容量；步驟3、信源按照開(kāi)銷最小的原則，采用啟發(fā)式刪減的方法，尋找整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的最佳多播 拓?fù)?；步驟4、信源將每組要發(fā)送的各層數(shù)據(jù)采用所述最佳多播拓?fù)淇鐚泳幋a發(fā)送，組間數(shù)據(jù) 獨(dú)立發(fā)送。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于網(wǎng)絡(luò)編碼分級(jí)流媒體多播的資源調(diào)度方法，其特征在 于，在步驟2中，所述信源根據(jù)信宿的最大接收帶寬來(lái)分配信宿的請(qǐng)求層數(shù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于網(wǎng)絡(luò)編碼分級(jí)流媒體多播的資源調(diào)度方法，其特征在 于，在步驟2中，所述信源依次設(shè)計(jì)每個(gè)分組的多播拓?fù)浒?，?duì)每個(gè)多播，使用基于網(wǎng)絡(luò) 編碼的最小開(kāi)銷多播算法分配路徑和容量。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于網(wǎng)絡(luò)編碼分級(jí)流媒體多播的資源調(diào)度方法，其特征在 于，所述步驟3具體包括以下步驟步驟3-1、選擇計(jì)數(shù)參數(shù)t=0，并且選E為當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渲兴泻蜻x的可刪除鏈路； 步 驟 3-2、 檢 查 是 否 t 大 于‘ =[//^/2],是則返回當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)拓?fù)錇槎嗖ネ負(fù)?，N為信宿檢測(cè)到的節(jié)點(diǎn)數(shù)，k為當(dāng)前多播需要的容量；步驟3-3、從E中選擇有效率權(quán)值最大的邊1，臨時(shí)刪除1得到一個(gè)臨時(shí)的配置拓?fù)?，檢 測(cè)是否為k-點(diǎn)連接的，若不是則放棄此配置，t自增1，并從E中除去1，返回步驟3-2 ； 步驟3-4、如果多播路由經(jīng)過(guò)1，則重新根據(jù)最小開(kāi)銷多播算法分配路由； 步驟3-5、計(jì)算所有鏈路的總開(kāi)銷，如果拓?fù)溟_(kāi)銷更低，則接受此拓?fù)洌祷夭襟E3-2 ； 否則放棄臨時(shí)配置，t自增1，從E中刪除1并且返回步驟3-2。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于網(wǎng)絡(luò)編碼分級(jí)流媒體多播的資源調(diào)度方法，其特征在 于，在所述最佳多播拓?fù)渲?，選擇任意兩條相鄰鏈路進(jìn)行鏈路互換，如果得到的新鏈路可以 減小拓?fù)溟_(kāi)銷，則更新當(dāng)前最佳多播拓?fù)洌来吮闅v網(wǎng)絡(luò)中所有鏈路，即可得到最佳拓?fù)洹?br> 6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于網(wǎng)絡(luò)編碼分級(jí)流媒體多播的資源調(diào)度方法，其特征在 于，具體包括以下步驟步驟6-1、設(shè)置計(jì)數(shù)器t，用來(lái)計(jì)數(shù)連續(xù)失敗次數(shù)，初值0，按照每段鏈路的特征排序鏈 路；首先將鏈路編號(hào)為1到1，編號(hào)規(guī)則為，若鏈路i、j，滿足i<j則，i的有效率權(quán)值大于j 鏈路，然后將鏈路對(duì)按照鏈路編號(hào)之和的大小排序，鏈路編號(hào)之和相同時(shí)，按鏈路對(duì)中較小 鏈路編號(hào)的優(yōu)先排序；步驟6-2、檢查t值是否大于
全文摘要
本發(fā)明給出了一種基于網(wǎng)絡(luò)編碼分級(jí)流媒體多播的資源調(diào)度方法，包括如下步驟信宿向信源發(fā)送分層數(shù)據(jù)請(qǐng)求；信源收到請(qǐng)求，同時(shí)收到網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋽?shù)據(jù)，根據(jù)所有信宿請(qǐng)求的層數(shù)，將多播分為多個(gè)多播，按照開(kāi)銷最小的原則，采用啟發(fā)式刪減的方法，尋找整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的最佳多播拓?fù)?。該系統(tǒng)針對(duì)分層流媒體在異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用，利用用戶網(wǎng)絡(luò)帶寬資源的差異性，根據(jù)用戶可用的帶寬，設(shè)計(jì)分級(jí)流媒體的多個(gè)多播拓?fù)?，為用戶提供可分層的視頻傳輸服務(wù)，提高用戶接收數(shù)據(jù)的層數(shù)。
文檔編號(hào)H04L29/06GK102118310SQ20111002171
公開(kāi)日2011年7月6日 申請(qǐng)日期2011年1月19日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月19日
發(fā)明者徐冠, 戴彬, 楊軍, 秦鵬, 黃本雄 申請(qǐng)人:華中科技大學(xué)