[發明專利]移動應用層組播的快速重定向方法及系統

有效

• 申請號: 201410144152.9
• 申請日: 2014-04-11
• 公開（公告）號: CN103916822B
• 公開（公告）日: 2017-12-22
• 發明（設計）人: 崔建群;葉詠佳;倪敏;趙娟娟;常亞楠;高寬;黃楓;張文琳;馬亮;江波
• 申請（專利權）人: 華中師范大學
• 主分類號: H04L29/08
• 分類號: H04L29/08;H04W4/06;H04W24/04
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司42102
• 代理人: 喬宇,許美紅

技術領域

本發明涉及組播節點的重定向，尤其涉及一種移動應用層組播的快速重定向方法及系統。

背景技術

近年來，隨著移動通信技術以及智能手機的迅速發展，移動流媒體業務的需求與日驟增。國內一些致力于為用戶提供高清、流暢的專業視頻服務的網絡視頻公司如百度、搜狐、優酷等，紛紛擴展其流媒體服務到移動網絡中。與此同時，應用層組播作為一種減輕流媒體服務器負載壓力以及優化流媒體服務的P2P技術，在移動環境下的應用近年來一直是研究的熱點。

由于應用層組播相比IP組播具有先天的穩定性不足問題，而移動環境的高度動態性更加劇了這一問題，造成組播系統中組播節點頻繁的出現異常離開，并導致組播系統中其孩子節點出現組播服務中斷的問題，以至影響組播用戶的體驗。對于移動環境下組播系統穩定性的研究，以及組播系統出現故障后，故障節點的孩子節點快速重定向的研究一直是該研究領域的難點。

為了解決組播系統出現故障后，故障節點的孩子節點能夠進行快速重定向的問題，目前一個研究方向是通過將心跳檢測機制運用到組播系統中來檢測并恢復故障，同時保持組播節點之間的同步。其思想是通過定時發送心跳包來檢測是否有組播節點發生故障異常離開，在小規模以及相對穩定的組播系統中能夠解決重定向問題。但是在移動環境下，由于組播節點的頻繁斷開，以及心跳檢測機制本身受心跳檢測周期的影響，心跳檢測機制注定不能很好的解決快速重定向問題。另外一個研究方向是利用冗余鏈路方式，在故障發生后，利用冗余的鏈路進行快速重定向，但其局限于網絡級的組播樹故障，并沒有考慮到覆蓋網絡中節點的度限制，所以在移動環境下，組播節點即移動終端本身受限的情況下，利用冗余鏈路來解決故障節點的重定向問題，也是不可取的。

發明內容

本發明的主要目的在于提出一種移動環境下應用層組播系統故障恢復策略，解決移動環境下組播節點高度動態性所帶來組播服務中斷問題，并且保證在組播節點出現異常斷開時，能夠進行快速重定向，恢復組播服務，提升組播用戶體驗。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：

提供一種移動應用層組播中基于父節點備份機制的快速重定向方法，包括以下步驟：

S1、在組播節點加入組播系統后，為其設置備份父節點，并注冊到該組播節點的家族表中；

S2、對組播系統中的各個組播節點進行檢測，在其中一個組播節點將要發生故障時，通知其孩子節點，以使孩子節點通過備份父節點進行快速重定向；

S3、重定向完成后，對受影響的組播節點進行家族表的更新，以保證組播節點備份父節點的有效性。

本發明所述的方法中，步驟S1在選取備份父節點時，主要根據組播節點加入過程中的時延和度約束，在其父節點的兄弟節點或者其祖父節點中擇優選取，具體包括：

S11、根據父節點的家族表，獲取節點最近的祖先節點及家族表；

S12、根據所獲取的祖先節點的家族表，向其祖先節點和父節點的兄弟節點發送Pin_g消息來獲取時間戳；

S13、根據所獲取的時間戳，取時延最小的節點作為節點的備份父節點。

本發明所述的方法中，步驟S2中，將要發生故障的組播節點在通知其孩子節點后，其孩子節點向子節點發送抑制告警消息，并通過家族表查找備份父節點并發送重定向消息；當孩子節點的備份父節點收到重定向消息時，如果連接的孩子節點個數未達到其度約束限制，則分擔數據的轉發任務，否則交付給其父節點或者其他孩子節點完成重定向。

本發明所述的方法中，該方法還包括步驟：

S4、對組播系統的快速重定向策略進行評價。

5、根據權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟S4具體包括：

S41、在組播系統發生故障前，對組播樹的拓撲結構進行向量化，節點的出度數作為該節點向量化后的維度；

S42、在節點完成重定向后，再次對整個組播樹的拓撲結構進行向量化；

S43、根據相似度計算公式計算故障前后，組播樹的拓撲結構的相似度，從而判斷重定向策略的好壞。

本發明還提供一種移動應用層組播中基于父節點備份機制的快速重定向系統，包括：

備份父節點選取模塊，用于在組播節點加入組播系統后，為該組播節點設置備份父節點，并注冊到該組播節點的家族表中；

備份父節點重定向模塊，用于對組播系統中的各個組播節點進行檢測，在其中一個組播節點將要發生故障時，通知其孩子節點，以使孩子節點通過備份父節點進行快速重定向；在重定向完成后，對受影響的組播節點進行家族表的更新，以保證組播節點備份父節點的有效性。