[發明專利]一種流媒體數據的路由流量控制方法及系統

在審

• 申請號: 202210154844.6
• 申請日: 2022-02-21
• 公開（公告）號: CN114401226A
• 公開（公告）日: 2022-04-26
• 發明（設計）人: 李超;高永;馬明珠
• 申請（專利權）人: 李超
• 主分類號: H04L47/215
• 分類號: H04L47/215;H04L45/302;H04L45/30
• 代理公司: 北京挺立專利事務所(普通合伙) 11265
• 代理人: 韓暢;孫雅博

本發明涉及一種流媒體數據的路由轉發控制方法及系統，通過在網絡中的各路由器節點按設定的優先級規則對接收到的流媒體數據進行分類，并放入各類對應的緩存隊列；為路由器的緩存隊列設置令牌桶和溢出桶，以生成的溢出桶在預設觀察窗內統計得到的計數值，能夠確定本地路由器節點在當前一段時間內帶寬資源的使用狀態，對于由不同鄰居節點發來的、具有相同目的地址和最短距離的路由表項，以溢出桶計數最高的鄰居節點作為強連接節點，該強連接節點在路由選擇過程中的優先級高于其他非強連接的普通節點，能夠在路由路徑選擇過程中將更多的數據流分配到帶寬利用率較低的強連接節點，實現流媒體數據的有效分流，降低擁塞問題。

技術領域

本發明涉及互聯網流媒體服務領域，具體涉及一種流媒體數據的路由流量控制方法及系統。

背景技術

流媒體是指采用流式傳輸的方式在互聯網進行播放的媒體格式，如音頻、視頻或多媒體文件。流媒體實現的關鍵技術就是流式傳輸，流式傳輸主要指將整個音頻和視頻及三維媒體等多媒體文件經過特定的壓縮方式解析成一個個壓縮包，以流的方式在網絡中分段傳送，可以實現客戶終端邊下邊播的服務，避免采用傳統傳輸方式需要將整個媒體文件下載到本地后才能播放所帶來的較長延遲。

隨著寬帶網絡技術的飛速發展，流媒體應用日益廣泛，實時播放和高帶寬要求使得流媒體分發面臨巨大挑戰。流媒體傳輸本身具有實時性、連續性特點。實時性要求網絡中傳輸的各視頻幀數據必須在特定的播放時限之前到達接收方；連續性要求各視頻幀數據必須按照一定的順序進行播放，而為滿足這些特性則給網絡帶來了更大的挑戰。

為了保證流媒體的服務質量(簡稱QoS)要求，在有限的網絡資源條件下，如何有效地控制網絡流量是滿足QoS需求的主要因素之一，以提供“盡最大努力交付”的服務，減少擁塞發生的頻次。目前常用的更平滑的限流算法有兩種：漏桶算法(Leaky Bucket)和令牌桶算法(Token Bucket)。因為漏桶的漏出速率是固定的參數，其對于存在突發特性的流量來說缺乏效率。而對于很多應用場景來說，如實時流式傳輸在不同時段的通信量并不能始終保持一致，特別是在網絡狀態不穩定的情況下更是如此，對于突發特性的流量在所難免。相比于漏桶算法，令牌桶算法恰恰能夠解決此問題。

令牌桶算法的原理是系統會以一個恒定的速度往桶里放入令牌，而如果請求需要被處理時，則需要先從桶里獲取一個令牌，當桶里沒有令牌可取時，則拒絕服務。如果請求服務的流量是突發的，可以一次取走桶內存留的所有令牌，從而有效地解決了突發事件。令牌桶的另外一個好處是可以方便的改變速度，一旦需要提高速率，則按需提高放入桶中的令牌的速率。一般會定時往桶中增加一定數量的令牌，有些變種算法則實時的計算應該增加的令牌的數量。

但是，令牌桶算法并未考慮局部網絡資源閑時等待的情況。網絡中部分路由轉發節點長期處于空閑狀態，即某段時間內沒有或只有少量流量通過，使得這些網絡節點的帶寬資源被浪費，而另一部分路由轉發節點長時間處于繁忙狀態，導致資源利用不不均衡。令牌桶只能在某節點發生擁塞時控制其數據流量，但無法將數據傳輸任務分派到網絡中閑時狀態的網絡節點，且對數據限流是以降低服務質量為代價來緩解局域網絡中的載荷負擔，故不屬于較為理想的流媒體數據傳輸策略。

發明內容

為了解決上述存在的技術問題，本發明改變了傳統采用單一的數據限流方式，以改進的路由選擇協議為流媒體數據的轉發提供服務，同時實現數據流量控制與路由轉發控制的雙重功能，在極大程度上降低擁塞程度，滿足各級別媒體數據的服務質量。本發明提供的一種流媒體數據的路由轉發控制方法，該方法具體包括：

在網絡中的各路由器節點按設定的優先級規則對接收到的流媒體數據進行分類，并放入各類對應的緩存隊列；

為每個緩存隊列設置令牌桶和溢出桶，根據緩存隊列的優先級設置令牌桶可裝入令牌的上限值和令牌注入速率，將從令牌桶溢出的令牌注入溢出桶，并在前一個溢出桶注滿后生成空的溢出桶繼續注入令牌；

在預設的時段內統計路由器節點中各級流媒體數據溢出桶的計數，將各級計數值隨待轉發的本地路由表數據向外廣播；