一種基于網(wǎng)絡(luò)編碼的p2p模式推送調(diào)度方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于網(wǎng)絡(luò)編碼的P2P模式推送調(diào)度方法，特征在于，包含模式推送分配過程和網(wǎng)絡(luò)編碼包的分配過程。本發(fā)明在網(wǎng)狀拓撲上實現(xiàn)推送機制，通過預(yù)估節(jié)點的可用數(shù)據(jù)包的到達時間，為節(jié)點分配合理的數(shù)據(jù)包發(fā)送序列；結(jié)合網(wǎng)絡(luò)編碼，利用節(jié)點的剩余帶寬傳輸網(wǎng)絡(luò)編碼包，充分利用了節(jié)點帶寬，并且降低丟包率，降低了系統(tǒng)的播放時延。
【專利說明】—種基于網(wǎng)絡(luò)編碼的P2P模式推送調(diào)度方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及數(shù)字家庭【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種基于網(wǎng)絡(luò)編碼的P2P模式推送調(diào)度方法。
【背景技術(shù)】
[0002]P2P技術(shù)的迅速發(fā)展為流媒體應(yīng)用提供了新的方向，深刻地變革著人們的生活娛樂體驗。但是流媒體應(yīng)用具有傳輸數(shù)據(jù)量大、傳輸持續(xù)時間長等特點，對P2P技術(shù)提出了新的挑戰(zhàn):如何克服自身的動態(tài)性、異構(gòu)性問題，在有限的時間、有閑的帶寬內(nèi)為用戶更優(yōu)質(zhì)的服務(wù)？考慮節(jié)點的可用帶寬、可用內(nèi)容，從不同的節(jié)點獲取不同的內(nèi)容即調(diào)度問題，這是P2P流媒體技術(shù)的關(guān)鍵。
[0003]目前，比較成熟的流媒體應(yīng)用大多采用Pull數(shù)據(jù)傳輸機制，這種設(shè)計實現(xiàn)簡單，但是節(jié)點之間需要定期地交換緩存映像和明確的請求應(yīng)答，浪費了帶寬，耗費了時間。這對實時性要求非常高的流媒體直播而言，是不可接受的。而Push機制按照既定規(guī)則主動地向鄰居節(jié)點推送數(shù)據(jù)，減少數(shù)據(jù)包的等待時間，有效地降低了播放時延。本方法是構(gòu)建在Push機制的基礎(chǔ)上，通過估算父節(jié)點的預(yù)到達數(shù)據(jù)包，為父節(jié)點分配最優(yōu)的推送模式，有效地降低了調(diào)度時延。
[0004]但是良好的調(diào)度設(shè)計是遠遠不夠的。在流媒體數(shù)據(jù)包調(diào)度過程中，各種不穩(wěn)定因素如網(wǎng)絡(luò)的動態(tài)性、鏈路的差異性等，帶寬的不足、數(shù)據(jù)包的丟失等問題依然困擾P2P流媒體的發(fā)展。為此，本方法引入網(wǎng)絡(luò)編碼的方法，利用模式推送的計算過程中剩余的帶寬來傳輸網(wǎng)絡(luò)編碼包，既提高了帶寬的利用率，又降低了丟包修復(fù)時延。
[0005]目前P2P流媒體調(diào)度方法大致可以分為四類:基于樹的推方法、基于網(wǎng)的拉方法、混合推拉方法。
[0006]基于樹的推方法的典型代表有SplitStream，加入網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點組建成一棵或者多棵多播樹，作為根節(jié)點的源服務(wù)器把數(shù)據(jù)分豁成流，并將其沿著樹干推送給下游子節(jié)點。
[0007]典型的基于網(wǎng)的拉方法有Chainsaw方法和DONet方法等，網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點均是隨機地組成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，每個節(jié)點都有一個鄰居節(jié)點集。Chainsaw方法隨機地從鄰居節(jié)點中選擇一個作為父節(jié)點，并向它發(fā)送數(shù)據(jù)請求，父節(jié)點收到請求后作出應(yīng)答，傳送子節(jié)點所需要的數(shù)據(jù)。與Chainsaw不同的是，DONet則采用最少優(yōu)先的原則，它優(yōu)先選擇剩余帶寬最大的節(jié)點作為父節(jié)點。
[0008]鑒于推和拉的缺點，有些學(xué)者提出了推拉相結(jié)合的數(shù)據(jù)調(diào)度方法?；旌贤评惴ɡ^承了推和拉算法的優(yōu)點，在網(wǎng)絡(luò)中有計劃地使用推送調(diào)度和拉取調(diào)度，從而更加充分利用各自的優(yōu)勢，實現(xiàn)更高效的調(diào)度，其代表微軟研究院的mTreebone方案和清華大學(xué)的GridMedia 方案等。
[0009]R2方法在網(wǎng)狀拓撲上推送數(shù)據(jù)包，它首先使用隨機網(wǎng)絡(luò)編碼對原始數(shù)據(jù)包編碼，將編碼數(shù)據(jù)包隨機地推送給下游節(jié)點。
[0010]基于樹的推方法由于不需要頻繁的緩存交換，在靜態(tài)的環(huán)境下數(shù)據(jù)的傳輸非常高效，但是動態(tài)環(huán)境下樹形拓撲的維護成本較高，下游節(jié)點的資源利用率相對偏低，整個網(wǎng)絡(luò)的負載不均衡?；诰W(wǎng)的拉方法簡單高效，為目前大多數(shù)主流應(yīng)用所采用，但是其頻繁的控制消息互換導(dǎo)致其時延開銷大，而且Chainsaw和DONet都可能無法有效地修復(fù)丟失的數(shù)據(jù)包，在視頻直播中性能提升有限?；旌稀巴评狈椒ㄔO(shè)計非常復(fù)雜，不易部署。R2算法的隨機策略帶來一些數(shù)據(jù)冗余，并且R2不提供有效的丟包修復(fù)機制。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]針對現(xiàn)有P2P流媒體調(diào)度方案的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種基于網(wǎng)絡(luò)編碼的P2P模式推送調(diào)度方法，從而提高系統(tǒng)吞吐率和帶寬利用率，降低播放時延，改善用戶播放體驗。
[0012]本發(fā)明實施例提供了一種基于網(wǎng)絡(luò)編碼的P2P模式推送調(diào)度方法，包含模式推送分配過程和網(wǎng)絡(luò)編碼包的分配過程。
[0013]所述模式推送分配過程具體為:
[0014]計算父節(jié)點的推送模式的長度；
[0015]估算父節(jié)點在傳輸周期T內(nèi)發(fā)送的數(shù)據(jù)包達到時間；
[0016]根據(jù)父節(jié)點數(shù)據(jù)包的預(yù)達到時間進行排序，生成數(shù)據(jù)包調(diào)度序列；
[0017]為父節(jié)點生成推送模式。
[0018]所述網(wǎng)絡(luò)編碼包的分配過程具體為:
[0019]父節(jié)點根據(jù)子節(jié)點分配的模式，采用隨機網(wǎng)絡(luò)編碼對模式段內(nèi)的數(shù)據(jù)包進行線性組合處理，生成足夠的編碼包。
[0020]所述網(wǎng)絡(luò)編碼包的分配過程還包括:判斷網(wǎng)絡(luò)變動是否超過閾值，若網(wǎng)絡(luò)變動超過閾值，則子節(jié)點會重新計算模式，保證數(shù)據(jù)包的正常調(diào)度。
[0021]本發(fā)明具有如下有益效果，在網(wǎng)狀拓撲上實現(xiàn)推送機制，通過預(yù)估節(jié)點的可用數(shù)據(jù)包的到達時間，為節(jié)點分配合理的數(shù)據(jù)包發(fā)送序列；結(jié)合網(wǎng)絡(luò)編碼，利用節(jié)點的剩余帶寬傳輸網(wǎng)絡(luò)編碼包，充分利用了節(jié)點帶寬，并且降低丟包率，降低了系統(tǒng)的播放時延。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0022]為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其它的附圖。
[0023]圖1是本發(fā)明實施例中的父節(jié)點與子節(jié)點之間數(shù)據(jù)包和模式的傳輸過程圖；
[0024]圖2示出了本發(fā)明實施例中的基于網(wǎng)絡(luò)編碼的P2P模式推送調(diào)度方法流程圖。
【具體實施方式】
[0025]下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其它實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。[0026]圖1描繪父節(jié)點與子節(jié)點之間數(shù)據(jù)包和模式的傳輸過程，本發(fā)明基于網(wǎng)絡(luò)編碼的P2P模式推送調(diào)度方法包含兩個過程，模式分配過程和網(wǎng)絡(luò)編碼包分配過程。
[0027]其中模式分配過程如下。
[0028](1)計算推送模式的長度L。
[0029]對于任意節(jié)點，其父節(jié)點i e P的帶寬Bi存在差異性，為了計算的需要，我們將其量化為標(biāo)準(zhǔn)帶寬Bi,最大公約數(shù)為η,令I(lǐng)^i = BiAi代表父節(jié)點在一個模式內(nèi)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)包
比例，那么模式的總長度為
【權(quán)利要求】
1.一種基于網(wǎng)絡(luò)編碼的P2P模式推送調(diào)度方法，特征在于，包含模式推送分配過程和網(wǎng)絡(luò)編碼包的分配過程。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于網(wǎng)絡(luò)編碼的P2P模式推送調(diào)度方法，特征在于:所述模式推送分配過程具體為: 計算父節(jié)點的推送模式的長度； 估算父節(jié)點在傳輸周期T內(nèi)發(fā)送的數(shù)據(jù)包達到時間； 根據(jù)父節(jié)點數(shù)據(jù)包的預(yù)達到時間進行排序，生成數(shù)據(jù)包調(diào)度序列； 為父節(jié)點生成推送模式。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于網(wǎng)絡(luò)編碼的P2P模式推送調(diào)度方法，特征在于，所述網(wǎng)絡(luò)編碼包的分配過程具體為: 父節(jié)點根據(jù)子節(jié)點分配的模式，采用隨機網(wǎng)絡(luò)編碼對模式段內(nèi)的數(shù)據(jù)包進行線性組合處理，生成足夠的編碼包。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于網(wǎng)絡(luò)編碼的P2P模式推送調(diào)度方法，特征在于，所述網(wǎng)絡(luò)編碼包的分配過程還包括:判斷網(wǎng)絡(luò)變動是否超過閾值，若網(wǎng)絡(luò)變動超過閾值，則子節(jié)點會重新計算模式，保證數(shù)據(jù)包的正常調(diào)度。
【文檔編號】H04L1/00GK103873561SQ201410056851
【公開日】2014年6月18日 申請日期:2014年2月19日 優(yōu)先權(quán)日:2014年2月19日
【發(fā)明者】羅笑南, 馮玉財, 鄭貴鋒, 薛凱軍, 羅微曉 申請人:東莞中山大學(xué)研究院, 中山大學(xué)