一種動態(tài)自適應(yīng)的p2p直播流媒體子流調(diào)度方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種對網(wǎng)絡(luò)中對等方資源調(diào)度和利用的方法，具體的說是一種動態(tài)自適應(yīng)的P2P直播流媒體子流調(diào)度方法，屬于網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)通信技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]采用P2P技術(shù)將直播視頻數(shù)據(jù)傳輸給因特網(wǎng)中的大量用戶是一種經(jīng)濟和便捷的方法，它能夠有效利用網(wǎng)絡(luò)邊緣普通接入用戶的帶寬資源從而極大降低視頻源服務(wù)器的壓力，具有較好的可擴展性，當(dāng)前實現(xiàn)大規(guī)模部署的直播流系統(tǒng)，如PPLive、UUSee等，都采用了這種方法。然而，普通終端主機相對于服務(wù)器來說，具有較大的動態(tài)性，會隨時加入和退出系統(tǒng)，因此P2P直播流系統(tǒng)目前主要面臨的挑戰(zhàn)就是如何在動態(tài)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下滿足用戶流暢收看直播節(jié)目的服務(wù)質(zhì)量需求。
[0003]一般而言，在設(shè)計P2P直播流系統(tǒng)時，需要重點考慮的兩個方面是對等方構(gòu)建的覆蓋網(wǎng)結(jié)構(gòu)以及視頻數(shù)據(jù)的調(diào)度和分發(fā)機制。覆蓋網(wǎng)結(jié)構(gòu)是P2P直播流系統(tǒng)的基礎(chǔ)，視頻數(shù)據(jù)傳輸都是在覆蓋網(wǎng)之上進行，典型的覆蓋網(wǎng)結(jié)構(gòu)包括單樹結(jié)構(gòu)、多樹結(jié)構(gòu)和網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。樹狀覆蓋網(wǎng)的優(yōu)點是與數(shù)據(jù)的分發(fā)過程具有相同的結(jié)構(gòu)，利于數(shù)據(jù)的擴散，但是具有特定結(jié)構(gòu)的覆蓋網(wǎng)在高動態(tài)性的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中較難維護，因此它的健壯性不強，而且也無法利用葉子節(jié)點的帶寬資源。網(wǎng)狀覆蓋網(wǎng)采用數(shù)據(jù)驅(qū)動的方式進行構(gòu)建，也被稱為無結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)，它會隨著對等方的加入和退出不斷調(diào)整，這種覆蓋網(wǎng)能有效應(yīng)對節(jié)點擾動給系統(tǒng)帶來的影響。
[0004]視頻數(shù)據(jù)調(diào)度和分發(fā)機制則在覆蓋網(wǎng)的基礎(chǔ)上對將視頻數(shù)據(jù)多播傳輸給各個對等方，而在對視頻流進行調(diào)度和分發(fā)時，目標(biāo)對象可以是整個視頻流[1]、劃分后的子流[2]或者單個數(shù)據(jù)塊[3]。直接對整個視頻流進行調(diào)度時，采用的方式是單樹結(jié)構(gòu)的覆蓋網(wǎng)，系統(tǒng)健壯性差、對等網(wǎng)絡(luò)資源利用率低，而將視頻流劃分為細粒度的數(shù)據(jù)塊進行分發(fā)時，可以在對等網(wǎng)絡(luò)中有效利用對等方的上傳能力進行并發(fā)傳輸，但這種細粒度的調(diào)度方式無法同時兼顧系統(tǒng)開銷和數(shù)據(jù)分發(fā)時延方面的性能，一種折衷的方案是將視頻流劃分為更粗粒度的單元，也即子流，進行傳輸，然而這種方法也存在著劃分方式不靈活、對等方帶寬利用率不高、難以應(yīng)對高動態(tài)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的問題。
[0005]參考文獻
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【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]發(fā)明目的:針對目前基于P2P的直播流媒體系統(tǒng)存在缺乏高效的資源調(diào)度機制、用戶體驗質(zhì)量難以得到保證等問題，提出一種以靈活調(diào)度對等網(wǎng)絡(luò)資源為目標(biāo)的動態(tài)自適應(yīng)子流調(diào)度方法。
[0007]技術(shù)方案:一種動態(tài)自適應(yīng)的P2P直播流媒體子流調(diào)度方法，該方法著重描述了對等方在劃分子流和進行子流調(diào)度時所采用的方法，包括以下步驟:
A.視頻流服務(wù)器對原始的視頻流進行初始化處理，所有的視頻數(shù)據(jù)都按照16KB大小劃分為數(shù)據(jù)塊，每個數(shù)據(jù)塊都附加報頭信息，標(biāo)識數(shù)據(jù)塊的序號，然后轉(zhuǎn)入步驟B ;
B.對等方按照視頻數(shù)據(jù)塊的序號將所有數(shù)據(jù)塊劃分到16條子流中，其中數(shù)據(jù)塊序號可轉(zhuǎn)換為16N+K (其中N為自然數(shù)，K為小于16的自然數(shù))模式的數(shù)據(jù)塊，屬于第K+1條子流，然后對每條子流采用二元組(G，K)標(biāo)識，其中G表示子流數(shù)目，這里為16，K表示子流序號，此外，子流數(shù)目相同且K/2的值取整后相等的兩條子流稱為相鄰子流，然后轉(zhuǎn)入步驟C；
C.對等方與其他對等方交互緩存映射表，并從中選擇部分對等方作為鄰居集合NeighborSet，然后從NeighborSet中選擇16個包含較新數(shù)據(jù)塊(也即數(shù)據(jù)塊的序號更大)的對等方作為父結(jié)點，并向這些父結(jié)點發(fā)送子流請求，每個父結(jié)點請求一條子流，然后轉(zhuǎn)入步驟D ；
D.對等方在接收父結(jié)點發(fā)送過來的子流同時，對各條子流的傳輸速率進行監(jiān)視，如果某條子流的下載速率持續(xù)10秒都低于子流的碼率，轉(zhuǎn)入步驟E，如果某條子流中各個數(shù)據(jù)塊的平均傳輸速率在20秒內(nèi)都高于子流碼率的2倍，轉(zhuǎn)入步驟F，否則繼續(xù)對各條子流的傳輸速率進行監(jiān)視；
E.對等方從NeighborSet中找到另一個已獲得該條子流的對等方作為一個新的父結(jié)點，然后對該條傳輸速率較低的子流進行分裂，其中K為偶數(shù)的數(shù)據(jù)塊仍從原來的父結(jié)點下載，K為奇數(shù)的數(shù)據(jù)塊從新的父結(jié)點下載，兩條子流的子流數(shù)目G值都修改為原來的2倍，同時對K值進行更新，然后返回步驟D ;
F.對等方將該子流與其相鄰子流進行合并，如果相鄰子流已經(jīng)經(jīng)過分裂，則同時中斷所有被分裂出來的子流的傳輸，從而形成一條新的子流，并繼續(xù)向該父節(jié)點請求新的子流，新子流的子流數(shù)目G值改為原來的一半，同時對K值進行更新，然后返回步驟D。
[0008]有益效果:與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明相對現(xiàn)有技術(shù)具有以下優(yōu)點:
1.避免了木桶效應(yīng):較之當(dāng)前已有的子流調(diào)度方法，本方法增強了對等方對子流進行靈活劃分的能力，從而提高特定子流的傳輸速率，避免了當(dāng)某條子流傳輸速率較低時帶來的整個直播節(jié)目無法連貫播放問題。
[0009]2.實現(xiàn)了系統(tǒng)性能和健壯性的統(tǒng)一:子流粒度劃分過粗會導(dǎo)致不少對等方的資源難以利用，而且難以應(yīng)對高動態(tài)的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，而如果子流粒度劃分過細又會產(chǎn)生不少額外的調(diào)度開銷，降低視頻分發(fā)速率，對系統(tǒng)性能產(chǎn)生影響。本方法能夠根據(jù)父結(jié)點的可用帶寬和網(wǎng)絡(luò)狀況動態(tài)調(diào)整子流的粒度，從而實現(xiàn)系統(tǒng)性能和健壯性同時達到較高水平。
【附圖說明】
[0010]圖1為本發(fā)明實施例子流初始化、分裂及合并過程；
圖2為本發(fā)明實施例對等方緩存映射表的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)；
圖3為本發(fā)明實施例進行子流調(diào)度處理的流程圖。
【具體實施方式】
[0011]下面結(jié)合具體實施例，進一步闡明本發(fā)明，應(yīng)理解這些實施例僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍，在閱讀了本發(fā)明之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員對本發(fā)明的各種等價形式的修改均落于本申請所附權(quán)利要求所限定的范圍。