[發明專利]一種協同的基于P2P的VoD的節點選擇方法

在審

• 申請號: 201710387876.X
• 申請日: 2017-05-27
• 公開（公告）號: CN107276993A
• 公開（公告）日: 2017-10-20
• 發明（設計）人: 黃鴻基;陳健;張慶隆;孫宛悠;徐悅歡
• 申請（專利權）人: 南京郵電大學
• 主分類號: H04L29/06
• 分類號: H04L29/06;H04L29/08;H04N21/442;H04N21/472;H04N21/647
• 代理公司: 南京知識律師事務所32207
• 代理人: 李吉寬

技術領域

本發明屬于信號處理與多媒體通信領域，具體涉及一種協同的基于P2P的VoD的節點選擇策略。

背景技術

近年來，隨著多媒體通信的發展，VoD(Video on Demand，視頻點播)為用戶提供了豐富的使用體驗。基于用戶對QoS(Quality of Service，服務質量)要求的提高以及用戶量的增加，傳統C/S(Client/Server)模式的VoD系統已經遠遠無法滿足現在的需求。P2P(Peer-to-Peer)技術的興起，為VoD系統的大規模應用提供了可行的解決方案。

盡管如此，P2P VoD系統的研究仍然有很多問題亟待解決，如何提高系統的均衡性、節點選擇的公平性和提高頻譜資源的利用率都是重要的技術問題。發明CN102984279A提出了一種CDN預先主動選擇優質節點開展優化內容分發服務的方法，該方案通過在覆蓋網中加入了一個放大層，使CDN服務器通過從對等節點得到的信息選擇一定數量優質的節點作為放大層節點，從而把流媒體數據進行更高效的傳播，一定程度上提高了啟動延時、播放質量以及播放延時的性能。發明CN103220553A公布了一種基于IPQAM、P2P和IPTV的視頻播送優化系統，它將所有緩存器上的資源由區域資源映射模塊統一管理。發明CN103368903A提出了一種候選節點選取方法，它根據生存時間為請求節點列表的Peer選擇相應的群中的Peer作為候選節點，提高了P2P VoD業務的播放質量，降低Peer的消息開銷少。發明CN103297861A提出了一種基于PeerSim的P2P視頻點播仿真系統，它以開源P2P仿真引擎PeerSim為基礎，設計開發了P2P VoD網絡拓撲模型、P2P VoD協議模型、仿真數據測算模型，并將最終的仿真實驗數據通過圖形化工具進行可視化輸出。發明CN104616171A公開了一種歧視性第二價格拍賣在P2P VoD激勵機制中的應用方法，通過該策略，節點同時擔任兩種角色，既接受鄰居節點的競標，同時可以向其他節點提出競標。

但是以上專利文獻都沒有綜合考慮節點的節點能力、網絡距離、節點誠實度和傳輸時延等因素，無法實現多個指標性能的權衡，同時無法實現最優的節點選擇策略，提高P2P VoD系統的性能。

發明內容

本發明針對傳統的基于P2P VoD系統的節點選擇策略無法實現用戶期望的QoS的缺點進行改進，考慮到影響系統QoS的因素較為復雜，提出一種兩階段的基于P2P的VoD的節點選擇策略。在第一階段，考慮提高頻譜利用率的因素，采用“注水法”的思想對節點進行初步的篩選；第二階段，采用模糊數學理論進行最終的篩選，從而提高系統的QoS。

為實現上述目的，本發明提出的技術方案為一種協同的基于P2P的VoD的節點選擇方法，包括以下兩個階段：

第一階段、針對視頻利用率的因素，進入目標函數進行尋優，采用注水法的思想，并通過Lagrangian算法進行求解，具體過程如下：

Step 11.定義網絡中有n個節點，構成節點集Ν，同時，第i個節點所對應的權重為w_i，這里，w_i為選擇因子，每一個節點都有其相對應的網絡繁忙指數ξ_i，即所謂的節點頻譜利用系數，它可定義如下：

這里，B_i代表第i個節點所能提供的上行帶寬，，B_max表示系統的最大帶寬，其為固定值，顯然，ξ_i越大，說明該節點的頻譜利用率越高，視頻利用率越高；

Step 12.定義l_i為第i個節點所對應的系統視頻速率，目標是要根據ξ_i進行視頻利用率排序，進行初步的節點選擇策略，可得到優化問題如下：

Step 13.引入注水法，采用Lagrangian算法優化以上所述的目標函數，

其中，λ為Lagrangian算子，結合下列約束條件進行尋優，

得到初步節點選擇的優化策略；

第二階段、采用模糊綜合評判體系進行節點選擇，其過程可描述如下：

Step 21.對所有指標進行標準化處理：

這里，每隔固定時間進行采樣，得到相應指標，x_ij代表第i個指標在第j次采樣的樣本值，μ_j，s_j分別代表所有樣值的均值和標準差；

Step 22.得到因子矩陣：