[發明專利]P2P直播流媒體系統中的加權隨機數據塊選擇方法

有效

• 申請號: 201410495196.6
• 申請日: 2014-09-24
• 公開（公告）號: CN104506897B
• 公開（公告）日: 2017-12-19
• 發明（設計）人: 胡超;陳鳴;邢長友;李兵;余沛毅
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍理工大學
• 主分類號: H04N21/262
• 分類號: H04N21/262;H04N21/238;H04N21/643
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙)32204
• 代理人: 李玉平

技術領域

本發明涉及一種對基于P2P直播流媒體系統資源調度的方法，一種對對等網絡資源進行高效利用的方法，具體地說是一種P2P直播流媒體系統中的加權隨機數據塊選擇方法，加權隨機化數據塊選擇算法，即Weighted Randomized Chunk Selection Algorithm, WRCS，屬于網絡數據通信技術領域。

背景技術

基于因特網傳輸直播電視節目已經成為一種流行的多媒體服務。為了取得更好的性能，服務提供商在直播多媒體流系統中使用了內容分發網(Content Delivery Network, CDN)和P2P(Peer-to-Peer)技術。特別是，P2P技術根據應用層的連接關系將用戶構建為一個覆蓋網絡，進行了一定程度的組織和管理，從而能夠利用了這些用戶的帶寬資源和數據資源，極大地降低了服務器所承擔的數據上傳負載。當前在因特網中大規模部署的直播多媒體流系統，如Coolstreaming^[1]、PPLive^[2]等，都采用了P2P技術。

從技術上看，P2P技術能夠為服務器分擔大量數據傳輸任務的前提是對等網絡中存在足夠多的對等方感興趣的內容資源。為此，對等方通過向對等方發送連接請求，建立鄰居關系，從而能從對等方而不是從服務器得到所需的內容。一般而言，對等方之間數據的差異性越大，對等方之間彼此感興趣數據塊的數量越多，從P2P網絡并行下載的潛力也就越大。例如，Cohen首次提出并成功地運用于BitTorrent中的最稀優先(rarest first, RF)算法^[3]，促進了稀缺資源在對等方之間的擴散，有效增加了對等方之間數據塊的差異，加快了內容分發的速度。

盡管基于P2P的直播流系統的數據塊分發方式與BitTorrent有相似之處，但由于直播流數據塊對時延敏感，所有數據塊都必須在被播放之前到達對等方處，導致兩者在數據塊分發方式上存在著實質性差異，簡單地照搬現有的相關算法將導致直播流系統的效率低下。因為一旦某個數據塊出現超時，直播流對等方只能丟棄數據塊轉而播放后續的視頻數據，降低了用戶收看節目的體驗質量。直播流的實時性使新產生的數據塊最為稀缺，從而導致對等方都會集中優先請求新產生的數據塊，無法顧及數據塊播放的緊迫程度，導致丟包率增加。然而，如果僅根據數據塊的播放期限來選擇數據塊，又會降低對等方之間數據塊差異，無法發揮P2P機制應有的作用。此外，突發訪問是直播流系統中需要解決的一個重要問題。當某些熱門節目開始播放的時候，會有大量用戶在非常短的時間內訪問該頻道。如果系統不能很好處理這些用戶的數據塊請求，將會出現嚴重的性能問題。

為此，通過設計合理的數據塊選擇算法對于提高對等網絡資源的利用率，改善用戶體驗質量具有非常重要的作用。

參考文獻

[1]X. Zhang, J. Liu, B. Li, et al. Coolstreaming/DONet: a data-driven overlay network for efficient live media streaming. IEEE INFOCOM, Miami, USA, 2005: 2102-2111.

[2]PPLive. http://www.pptv.com.

[3]B. Cohen. Incentives build robustness in BitTorrent [C]. In Workshop on Economics of Peer-to-Peer Systems, Berkeley, CA, USA, June 2003。

發明內容

發明目的：針對目前基于P2P直播流媒體系統中的數據塊選擇算法難以高效利用對等網絡資源問題，提出一種以提高端系統帶寬利用，改善系統服務質量為目標的數據塊選擇方法。

技術方案：一種P2P直播流媒體系統中的加權隨機數據塊選擇方法，著重描述了對等方在選擇要請求的數據塊時所采用的方法，該方法包括以下步驟：

A.對等方對視頻數據緩存空間大小進行初始化設置，并根據各個數據塊存儲區距離流媒體播放器的距離設置權重大小，其中距離播放器第i個數據塊分配的權重為i，之后建立三個數據塊集合，其中RequestSet集合表明目前已請求但尚未得到的數據塊，DerivedSet集合表明已經得到的數據塊集合，WaitSet集合表明尚未請求的數據塊，并將緩存中所有數據塊加入到WaitSet集合中，而其他兩個集合置為空，然后轉入步驟B；