一種基于udp廣播的視頻流媒體數(shù)據(jù)分發(fā)與預(yù)緩存方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于無線移動自組網(wǎng)中的數(shù)據(jù)傳輸與緩存領(lǐng)域，尤其是一種無線移動自組網(wǎng)中的視頻流媒體數(shù)據(jù)分發(fā)與預(yù)緩存方法。
【背景技術(shù)】
[0002]移動流媒體業(yè)務(wù)的快速發(fā)展使得傳統(tǒng)基于B2D基站接入的流媒體架構(gòu)模式難以滿足日益增長的流媒體帶寬需求，制約著移動流媒體業(yè)務(wù)的大規(guī)模應(yīng)用推廣，并嚴(yán)重影響了移動流媒體業(yè)務(wù)的服務(wù)質(zhì)量與可靠性。
[0003]為此人們提出了利用智能手機無線網(wǎng)卡的ad-hoc模式組建移動自組網(wǎng)，并在網(wǎng)內(nèi)通過D2D方式分享流媒體數(shù)據(jù)的方法，來緩解基站的壓力。然而隨著手機數(shù)的增多，移動自組網(wǎng)內(nèi)的信道沖突將顯著提升，嚴(yán)重影響了移動自組網(wǎng)中的通信效率，這一問題急待解決。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]發(fā)明目的:針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問題，本發(fā)明提供了一種基于UDP廣播的視頻流媒體數(shù)據(jù)分發(fā)與預(yù)緩存方法，通過融合無線信道傳輸?shù)膹V播特征，有效降低智能手機移動自組網(wǎng)的本地數(shù)據(jù)傳輸開銷，以優(yōu)化提高移動自組網(wǎng)內(nèi)的通信效率。
[0005]技術(shù)方案:
[0006]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供的一種基于UDP廣播的視頻流媒體數(shù)據(jù)分發(fā)與預(yù)緩存方法，包括以下步驟:
[0007]I)為每一個待發(fā)送的視頻緩存數(shù)據(jù)包添加預(yù)設(shè)的包頭信息，生成待分發(fā)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)包；所述包頭信息包括路由信息和視頻索引信息；
[0008]2)使用基于UDP廣播的視頻流媒體數(shù)據(jù)分發(fā)方法傳輸數(shù)據(jù)包；
[0009]3)使用基于決策樹判斷的視頻數(shù)據(jù)預(yù)緩存方法對收到的數(shù)據(jù)包進(jìn)行預(yù)緩存處理。
[0010]優(yōu)選的，所述步驟I)中包頭信息中的路由信息至少包括如下字段:
[0011]源節(jié)點IP地址sourceAddress，用于表明最先廣播數(shù)據(jù)包的節(jié)點地址；
[0012]目的節(jié)點IP地址destinat1nAddress，用于表明一次完整的數(shù)據(jù)分發(fā)過程最終的目的節(jié)點地址；
[0013]轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點IP地址forwardAddress，用于表明在一次完整的數(shù)據(jù)分發(fā)過程中，需要進(jìn)行再次廣播以進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)的節(jié)點地址；
[0014]所述步驟I)中包頭信息中的視頻索引信息至少包括如下字段:
[0015]視頻編號ID，用于標(biāo)志所傳輸?shù)囊曨l緩存數(shù)據(jù)屬于哪一個視頻文件；
[0016]視頻片段偏移量offset，用于表明所傳輸?shù)囊曨l緩存數(shù)據(jù)在完整的視頻文件中所處的位置。
[0017]作為優(yōu)選的，所述步驟2)中使用基于UDP廣播的視頻流媒體數(shù)據(jù)分發(fā)方法傳輸數(shù)據(jù)包，包括如下步驟:
[0018]21)發(fā)送節(jié)點通過查詢路由表，得到將數(shù)據(jù)包傳給目的節(jié)點所需要經(jīng)過的下一跳節(jié)點的IP地址，并修改數(shù)據(jù)包中的forwardAddress字段為該地址；
[0019]22)發(fā)送節(jié)點將數(shù)據(jù)包以UDP廣播的方式發(fā)送出去；
[0020]23)周圍節(jié)點接收到廣播包后，解析包頭，并根據(jù)包頭中的相關(guān)字段判斷是接收數(shù)據(jù)包還是繼續(xù)轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包還是對數(shù)據(jù)包進(jìn)行預(yù)緩存；所述判斷步驟包括:
[0021]231)判斷destinat1nAddress與自身IP地址是否相同，如是則表明自身為目的節(jié)點，接收數(shù)據(jù)包，整個傳輸過程結(jié)束；如否則進(jìn)入步驟232);
[0022]232)判斷forwardAddress與自身IP地址是否相同，如是則表明自身為轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點，一方面將自身作為發(fā)送節(jié)點進(jìn)入步驟21)，另一方面進(jìn)入步驟3)對收到的數(shù)據(jù)包進(jìn)行預(yù)緩存處理，如否則表明自身是廣播監(jiān)聽節(jié)點，直接進(jìn)入步驟3)對數(shù)據(jù)包進(jìn)行預(yù)緩存處理。
[0023]作為優(yōu)選的，所述步驟3)中使用基于決策樹判斷的視頻數(shù)據(jù)預(yù)緩存方法對收到的數(shù)據(jù)包進(jìn)行預(yù)緩存處理，包括如下步驟:
[0024]31)取出數(shù)據(jù)包包頭信息中包含的視頻編號ID與視頻片段偏移量offset ;
[0025]32)根據(jù)ID與offset查詢本地是否有相同緩存片段，若有，則將本次廣播接收到的數(shù)據(jù)包丟棄；若無，則根據(jù)以下步驟進(jìn)一步判斷:
[0026]321)若ID與本節(jié)點正在觀看的視頻ID不同，則取出數(shù)據(jù)包中的視頻緩存數(shù)據(jù)，將其保存到本地磁盤緩存；
[0027]322)若ID與本節(jié)點正在觀看的視頻ID相同，則根據(jù)以下步驟進(jìn)一步判斷:
[0028]3221)若offset小于本節(jié)點正在播放的視頻播放點，則取出數(shù)據(jù)包中的視頻緩存數(shù)據(jù)，將其保存到本地磁盤緩存；
[0029]3222)若offset大于本節(jié)點正在播放的視頻播放點，則根據(jù)本地內(nèi)存緩存情況進(jìn)行如下判斷:
[0030]32221)若內(nèi)存緩存未滿，則取出數(shù)據(jù)包中的視頻緩存數(shù)據(jù)，將其保存到內(nèi)存緩存；
[0031]32222)若內(nèi)存緩存已滿，使用LRU替換算法替換緩存，將內(nèi)存緩存中最舊的視頻數(shù)據(jù)塊取出放入到磁盤緩存，然后將數(shù)據(jù)包中的視頻緩存數(shù)據(jù)取出，將其保存到內(nèi)存緩存。
[0032]有益效果:本發(fā)明提供的基于UDP廣播的視頻流媒體數(shù)據(jù)分發(fā)與預(yù)緩存方法，通過為每一個待發(fā)送的視頻緩存數(shù)據(jù)包添加預(yù)設(shè)的包頭信息，并融合無線信道傳輸?shù)膹V播特征，采用基于UDP廣播的方式進(jìn)行視頻流媒體數(shù)據(jù)的分發(fā)和傳輸，結(jié)合基于決策樹判斷的視頻數(shù)據(jù)預(yù)緩存方法對收到的數(shù)據(jù)包進(jìn)行預(yù)緩存處理，用于在由智能手機通過無線網(wǎng)卡的ad-hoc模式而構(gòu)建成的移動自組網(wǎng)中傳輸與緩存視頻流媒體數(shù)據(jù)。
[0033]在該類移動自組網(wǎng)中，源手機節(jié)點以UDP廣播的方式向目的手機節(jié)點發(fā)送視頻流媒體數(shù)據(jù)包，處于發(fā)送節(jié)點無線信號覆蓋范圍之內(nèi)的其他手機節(jié)點可以根據(jù)自身的緩存情況，以本發(fā)明提供的基于決策樹判斷的策略來決定是否對監(jiān)聽到的廣播數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)緩存處理，通過一次數(shù)據(jù)傳輸就不僅可以使得目的節(jié)點和中間轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點收到此數(shù)據(jù)，還可以使得處于發(fā)送節(jié)點和中間轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點信號范圍內(nèi)的節(jié)點也收到了此數(shù)據(jù)，從而有效降低了移動自組網(wǎng)中的數(shù)據(jù)傳輸次數(shù)。通過預(yù)緩存策略，節(jié)點在主動請求數(shù)據(jù)前就已經(jīng)獲得了此數(shù)據(jù)，從而大大提高了緩存命中率，減少了移動自組網(wǎng)內(nèi)數(shù)據(jù)請求的次數(shù)。綜上所述，本發(fā)明大幅降低了移動自組網(wǎng)中的數(shù)據(jù)傳輸頻次和數(shù)據(jù)傳輸量，減少了移動自組網(wǎng)中數(shù)據(jù)傳輸時的信道沖突次數(shù)，降低了移動自組網(wǎng)的本地數(shù)據(jù)傳輸開銷，提高了移動自組網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)容量和數(shù)據(jù)傳輸效率，有效提升了移動自組網(wǎng)內(nèi)的通信效率。
【附圖說明】
[0034]圖1是實施例中的應(yīng)用場景示意圖；
[0035]圖2是實施例中各手機節(jié)點上部署的數(shù)據(jù)傳輸模塊示意圖；
[0036]圖3是實施例中傳輸?shù)囊曨l緩存數(shù)據(jù)包格式示意圖；
[0037]圖4是實施例中基于決策樹判斷的預(yù)緩存處理流程示意圖。
【具體實施方式】
[0038]下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作更進(jìn)一步的說明。
[0039]圖1是本實施例的應(yīng)用場景示意圖，本實施例應(yīng)用場景為，在由智能手機通過無線網(wǎng)卡的ad-hoc模式而構(gòu)建成的移動自組網(wǎng)中，各手機節(jié)點通過D2D通信的方式互相分享各自擁有的視頻緩存數(shù)據(jù)。
[0040]圖2是各手機節(jié)點上部署的數(shù)據(jù)傳輸模塊示意圖，每部手機上都部署有發(fā)送器與接收器，分別維持一個發(fā)送隊列與接收隊列，本發(fā)明用于發(fā)送器中的廣播發(fā)送與接收隊列后的分析部分。
[0041]圖3是本實施例中傳輸?shù)囊曨l緩存數(shù)據(jù)包格式。
[0042]本實施例提供的一種基于UDP廣播的視頻流媒體數(shù)據(jù)分發(fā)與預(yù)緩存方法，包括以下步驟:
[0043]步驟I)為每一個待發(fā)送的視頻緩存數(shù)據(jù)包添加預(yù)設(shè)的包頭信息，生成待分發(fā)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)包；所述包頭信息包括路由信息和視頻索引信息。
[0044]即:每一個在移動自組網(wǎng)中進(jìn)行傳輸?shù)囊曨l緩存數(shù)據(jù)包，在首次發(fā)送前都為其添加預(yù)設(shè)的包頭信息，如圖3所示，所述包頭信息包括如下字段:
[0045]計數(shù)編號packetID，為每個數(shù)據(jù)包的計數(shù)編號，每產(chǎn)生一個新的數(shù)據(jù)包，計數(shù)編號自動加I ;
[0046]路由信息:
[0047]源節(jié)點IP地址sourceAddress，用于表明最先廣播數(shù)據(jù)包的節(jié)點地址；
[0048]目的節(jié)點IP地址destinat1nAddress，用于表明一次完整的數(shù)據(jù)分發(fā)過程最終的目的節(jié)點地址；
[0049]轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點IP地址forwardAddress，用于表明在一次完整的數(shù)據(jù)分發(fā)過程中，需要進(jìn)行再次廣播以進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)的節(jié)點地址；
[0050]視頻索引信息:
[0051]視頻編號ID，用于標(biāo)志所