专利名称：一种基于调度期限和带宽感知的数据调度方法
一种基于调度期限和带宽感知的数据调度方法技术领域
本发明属于P2P流媒体技术领域，尤其涉及一种数据调度方法。
技术背景
P2P流媒体包括覆盖网络拓扑构建和数据调度两个部分。覆盖网络拓扑构建是指 寻找邻居节点从而使一个应用层网络被组织起来；而数据调度是指在已经构建好的覆盖网 络之上进行流媒体传输，包括决定从哪些邻居节点得到哪些数据、向哪些邻居节点转发哪 些数据。基于树型覆盖拓扑的有结构P2P流媒体系统因具有确定的调度策略，所以易于获 得最优的分发延迟性能，但是由于对节点动态性的鲁棒性差以及很难管理，实际中很少使 用。基于网状(mesh)覆盖拓扑的无结构P2P流媒体(简称为网状无结构P2P流媒体)系 统由于具有良好的可扩展性和鲁棒性使得其更适合于异构、动态的互联网环境，在实际中 被广泛采用。但是网状无结构P2P流媒体系统的性能难以预测，且由于节点之间邻居关系 的动态性以及数据分发的实时性，使得数据调度问题成为网状无结构P2P流媒体领域的一 个重要问题，而合理组织数据和调度策略设计成为数据调度的关键。
目前，在网状无结构P2P流媒体中，数据调度策略是采用类似Bittorrent(BT)文 件共享软件的分片机制，源节点将媒体流分成被称为数据块(segment、chunk或block)的 小片段后在参与流分发会话的对等节点之间进行转发。数据调度策略就是拥有某数据块集 的节点向哪些邻居节点发送哪些数据块所依据的调度策略，因此数据调度策略设计的关键 是任意两个节点之间进行数据传输的节点/块选择算法，即数据调度算法。数据调度方法 根据是由发送方还是由接收方做出选择决定被分为基于推(push)的方法、基于拉(pull) 的方法和推拉混合(hybridpull/push)的方法。
基于推的方法主要由发送方根据邻居节点缓存数据状态主动选择数据块，并向目 标节点推送的方法，该方法具有延迟小、控制开销小的优点，但是由于节点之间缺乏协作， 因此可能存在同时有多个节点向同一个邻居节点发送相同数据的情况，造成数据分发的冗 余而浪费了网络带宽资源。目前有文献[1_2]证明在基于推的数据调度方法中LU(Latest Useful Chunk kheduling，最近有用块数据调度)方法是最优的。Τ. Bonald等人[1]将LU/ RP (最近有用块/随机节点)的调度策略用在全连接网状拓扑结构中，并能够获取优异的数 据块分发速率和分发延迟性能。文献[2]考虑到上行带宽能力高的节点在块分发过程中贡 献更多，提出了利用节点上行带宽的异构性的最近有用块/带宽感知的节点选择(LU/BA) 方法，在全网状拓扑结构中、节点带宽异构的情况下LU/BA方法较LU/RP方法能够获得80% 的块分发延迟性能的提升。但是上述数据调度方法都是假设覆盖网络中节点之间拓扑是 全连接的，即节点与覆盖网络中其它所有节点都是连接的，并能通过周期性缓存信息交换 知道其它所有节点拥有数据块的信息。而在实际网络中，特别是在Ρ2Ρ流媒体系统往往具 有百万级用户的情况下是不可能实现节点间拓扑的全连接的，这将会影响到数据块在整个 系统中的传输速度，当播放延迟一定，在节点只与系统中部分节点建立邻居关系的情况下， LU/BA方法的数据丢包率较高。
文献 1 :T. Bonald, L. Massoulie, F. Mathieu, D. Perino, Andrew Twigg, "Epidemic Live Streaming Optimal Performance Trade-OffsACM Sigmetrics 08,Annapolis,MD, June 2008.
JC K 2 A. Couto da Silva, E.Leonardi, et a 1. , " Chunk Distribution inMesh—Based Large Scale P2P Streaming Systems :a Fluid Approach. " IEEETransactions on Parallel and Distributed Systems (99) 1-1.发明内容
针对上述存在的技术问题，本发明提出一种用于网状无结构P2P流媒体中的、基 于调度期限和带宽感知的数据调度方法，该方法主要采取由发送方做出选择的推(push) 方法，充分考虑了数据块播放期限和节点带宽的异构性，优先向高带宽节点转发离播放期 限最近的数据块，降低了数据块由于超过播放期限而丢弃的概率，提升了网络资源的利用率。
为达到上述目的，本发明采用如下技术方案
一种基于调度期限和带宽感知的数据调度方法，包括以下步骤
Si、目标数据块的选择，该步骤进一步包括以下子步骤
S1-1、源节点计算产生的新数据块的调度期限d的初始值Cltl = r+2Ts后将数据块 直接发送给调度节点，其中，r为数据块产生的时刻，Ts为分发数据块所用的时间；
S1-2、调度节点将接收的数据块存入缓存区，然后比较缓存区中未超过 播放期限的数据块的相对价值^;并选择K最大的数据块作为目标数据块，其中，数
权利要求
1.一种基于调度期限和带宽感知的数据调度方法，其特征在于，包括以下步骤 Si、目标数据块的选择，该步骤进一步包括以下子步骤S1-1、源节点计算产生的新数据块的调度期限d的初始值Cltl = r+2Ts后将数据块直接 发送给调度节点，其中，r为数据块产生的时刻，Ts为分发数据块所用的时间；S1-2、调度节点将接收的数据块存入缓存区，然后比较缓存区中未超过播 放期限的数据块的相对价值K并选择K最大的数据块作为目标数据块，其中，数撤的相膽斷=111111111;‘ 数据块的调度期限值51-3、调度节点按公式dk= Clk^1+ δ *TS重新计算并修改目标数据块的调度期限值dk，其 中，Cllri是目标数据块当前的调度期限，Ts为分发目标数据块所用的时间，δ为延迟因子；S2目标节点的选择，该步骤进一步包括以下子步骤52-1、调度节点从邻居节点集中选出不含有上述目标数据块的邻居节点子集B，计算邻W居节点子集B中每个节点的概率
2.根据权利要求1所述的基于调度期限和带宽感知的数据调度方法，其特征在于 所述的步骤Sl-I中的源节点将数据块直接发送给调度节点是采用轮询的方式。
3.根据权利要求1或2所述的基于调度期限和带宽感知的数据调度方法，其特征在于所述的步骤S1-3中的延迟因子δ的取值方法为当节点邻居节点个数小于10时，δ为5;当节点邻居节点个数不小于10时，δ为2。
4.根据权利要求1或2所述的基于调度期限和带宽感知的数据调度方法，其特征在于所述的步骤S2-1中的Wq与节点q上行带宽U,的函数为
5.根据权利要求1或2所述的基于调度期限和带宽感知的数据调度方法，其特征在于所述的步骤S2-1中的\与节点q上行带宽U,的函数为％ = U,。
全文摘要
本发明提出了一种基于调度期限和带宽感知的数据调度方法，包括步骤1、选择目标数据块源节点计算新数据块的调度期限初始值后将其发给调度节点；调度节点将接收的数据块存入缓存区后比较缓存区中未超过播放期限的数据块的相对价值并选最大的数据块为目标数据块；调度节点计算并修改目标数据块的调度期限值。2、选择目标节点调度节点计算邻居节点中不含目标数据块的节点的概率；调度节点选出概率大于设定值的任一个节点为目标节点；3、调度节点向目标节点发送目标数据块，接收邻居节点或源节点转发的数据块，循环执行至流分发会话结束。本发明使系统获得了较优的分发延迟性能、降低了数据丢包率、减轻了节点的分发冗余。
文档编号H04L29/08GK102035888SQ20101058906
公开日2011年4月27日 申请日期2010年12月15日 优先权日2010年12月15日
发明者朱永琼, 杨红云, 胡瑞敏, 陈军, 陈铙 申请人:武汉大学