[發明專利]一種P2P流媒體系統覆蓋網拓撲優化方法

有效

• 申請號: 201110258299.7
• 申請日: 2011-09-02
• 公開（公告）號: CN102546230A
• 公開（公告）日: 2012-07-04
• 發明（設計）人: 王勁林;馮偵探;尤佳麗;蘇杭
• 申請（專利權）人: 中國科學院聲學研究所
• 主分類號: H04L12/24
• 分類號: H04L12/24;H04L29/08
• 代理公司: 北京法思騰知識產權代理有限公司 11318
• 代理人: 楊小蓉;高宇

技術領域

本發明屬于流媒體系統技術領域，具體涉及一種P2P流媒體系統覆蓋網拓撲優化方法。

背景技術

近年來，隨著寬帶通信和多媒體技術的迅猛發展，在線直播，視頻點播等流媒體業務應用也應運而生，對傳統的客戶端/服務器(C/S)模式的服務系統提出了新的挑戰，隨著用戶規模的增大，傳統的客戶端/服務器(C/S)模式的服務系統需要消耗更多的軟硬件資源，已經不能滿足大規模用戶的需求，因此基于P2P的服務系統迅速發展并逐漸成為相對成熟的應用。

從功能上看，P2P流媒體系統一般主要有2類邏輯層構成：1)覆蓋網層(Overlay?Layer)，該層主要是描述P2P服務系統中節點之間如何組織，為進一步選擇合作節點和數據交互打下基礎；2)數據調度層(Data?Schedule?Layer)，該層主要負責合作節點之間如何進行數據調度，滿足節點正常服務需求的同時最大化節點服務能力，從而提高系統整體性能。

現實網絡環境中，由于網絡延時，上行帶寬，節點處理器能力，內存等因素，造成網絡中的節點特性也有很大不同，這些節點互相連接構成了復雜的異構網絡。目前，大多數傳統的P2P流媒體系統在選擇合作節點時沒有采用有效的方法來根據節點的異構性來選擇節點，并且沒有詳細說明如何組織和生成穩定的效率較高的流媒體系統覆蓋網拓撲。目前的流媒體系統，一般采用樹形或者網狀拓撲來構造覆蓋網層，當新節點加入系統時，根據網絡中其他節點的服務能力，新節點采用某種方法加入到已有的網絡，節點之間是依靠服務能力松散的連接在一起的，而且需要全局信息，或者復雜的計算開銷。

發明內容

本發明的目的在于，為克服現有技術的P2P流媒體系統覆蓋網層在選擇合作節點時沒有采用有效的方法來根據節點的異構性來選擇節點，并且沒有如何組織和生成穩定的效率較高的流媒體系統覆蓋網拓撲的相關研究，導致的合作節點之間依靠服務能力松散的連接在一起的，而且需要全局信息，或者復雜的計算開銷等問題，從而提供一種P2P流媒體系統覆蓋網層節點拓撲結構的優化方法。

為實現上述目的，本發明提供一種P2P流媒體系統中覆蓋網拓撲優化方法，該方法基于節點的服務能力等級為所有節點選擇服務能力較高的節點作為鄰居節點，具體步驟包括：

步驟1，首先加入節點獲得m個初始節點，從m個節點中選擇k個服務能力級別較高的作為其鄰居節點。

同時從m個節點中選擇個節點作為隨機行走的起始節點，所述個節點以周期T開始步長為TTL的隨機行走。

步驟2，隨機行走結束時，所停留的節點向隨機行走起始節點(步驟1的加入節點)發送報文，請求起始節點將自身加為鄰居節點，如果起始節點達到平均播放比率閾值則采用更新策略將隨機行走停留的節點加入到該起始節點的備份鄰居節點集合中，如果發起節點未達到平均播放比率閾值，將該停留節點添加到起始節點的鄰居節點表中。

其中，步驟1和步驟2中所述服務能力級別與節點的帶寬、鄰居節點的數目和平均播放比率三個因素或三個因素中任意因素的組合相關；所述隨機行走的轉移矩陣采用Metropolis-Hastings算法并以節點的服務能力級別為參數，用于保證隨機行走的結束節點具有較高的服務能力級別。

優化的，所述的方法還包含任意節點退出的步驟，該步驟具體為：

步驟2-1，各個節點的鄰居節點在數據交互過程中以周期T′交換鄰居節點與備份節點信息，當某節點退出時該退出節點向其鄰居節點發送離開消息，收到離開消息的鄰居節點將要退出的節點從其鄰居節點表中刪除，并更新自己的服務能力級別。

步驟2-2，所述要退出的節點將其自身的鄰居節點集和備份節點集發送給其他鄰居節點。

進一步優化的，所述方法還包含隨時交換鄰居節點信息的步驟，該步驟具體為：

任意節點在數據調度過程中采用捎帶的方式與其鄰居節點交換各自的鄰居節點及備份鄰居節點集信息，用于當某節點退出系統時該退出節點的鄰居節點能從其鄰居集合中重新選擇鄰居。

上述技術方案中，所述服務能力級別對于P2P流媒體直播系統的計算公式如下：