基于网络编码分级流媒体多播的资源调度方法

文档序号:7691319阅读:120来源:国知局
专利名称:基于网络编码分级流媒体多播的资源调度方法
技术领域
本发明设计可伸缩多媒体的通信网络领域,特别是不均勻网络中的通信中的一种 基于网络编码和可扩展流媒体的多播方法。
背景技术
在网络编码应用中,由于网络异构,带宽资源不均勻,而通常的多播是按照多信宿 中最低带宽多播,会造成网络资源利用率不高的问题。网络编码多用于多播应用中,在通常 的多播应用中,网络编码的使用方式为,信源收集信宿到信源的路径集合信息并计算信源 到每个信宿的最大带宽,然后按照其中最小的带宽来设定多播最大流量带宽,随后根据设 定的多播最大流量带宽来优化每个信宿的路径集合。具体有选择重用度高的路径,删除重 用度低的路径,将每个信宿到源的总带宽裁剪到多播最大流量带宽,以减少路径开销。在这 种情况下,每个信宿获得相同的多播带宽,但是都受到多播最大流带宽的影响,因此并没有 充分利用到多于带宽。带宽较大的信宿可以利用更大的传输带宽,此时为了低带宽信宿只 能裁剪传输能力。可分级编码技术是与本发明相关的技术。H. 264 SVC(H.264可分级编码)作为 H. 264标准的一个扩展最初由JVT在2004年开始制定,并于2007年7月获得ITU批准。 H. 264 SVC以H. 264 AVC视频编解码器标准为基础,利用了 AVC编解码器的各种高效算法工 具,在编码产生的编码视频时间上(帧率)、空间上(分辨率)可扩展,并且是在视频质量方 面可扩展的,可产生不同帧速率、分辨率或质量等级的解码视频。H. 264 SVC通过在GOP(编 码图像组)中设置可丢弃的参考帧实现时间上的可分级。0-16视频帧构成全帧率视频,除 T3标志外的所有视频帧构成了半帧率视频,所有TO标志和T2标志的视频帧构成了 1/3帧 率视频,所有只是TO标志的视频帧构成了 1/4帧率视频。在针对SVC视频的传输中,已有的技术是将分层的数据按优先顺序进行不同程度 的纠错和交错,然后采用常规的多播技术进行传输,使得信宿能够以更大几率解码基本层 数据,但是仍然没有最大化利用带宽。

发明内容
本文所要解决的技术问题是提供一种集中式资源分配策略,使得信源可以根据网 络拓扑现状和网络信宿的请求,设计多播拓扑并分配带宽,从而保证用户收到尽可能高的 视频质量,同时还可以最大限度地利用网络空闲带宽。为解决上述技术问题,本发明给出一种基于网络编码分级流媒体多播的资源调度 方法,其基本技术构思是通过分布式方式收集信宿到信源的请求信息和路径信息;信源 根据网络拓扑资源,为最小的请求层数设计多播拓扑,随后为下一请求层数设计多播拓扑, 直至网络资源无法使用或者请求完全满足为止。基于上述构思,本发明的特征在于包括以下步骤步骤1、信宿通过广播的形式发送请求数据包,所述请求数据包中包含的信息包含网络id,链路容量值,中间节点将自身的网络id和链路容量添加到请求数据包后转发,就 这样,请求数据包以分布式的方式汇聚到信源;步骤2、信源根据信宿的请求信息,将信宿按照请求层数分组,按照所述组的层数 从低到高顺序,依次设计每个分组的多播拓扑,预留链路容量;步骤3、信源按照开销最小的原则,采用启发式删减的方法,寻找整个网络的最佳 多播拓扑;步骤4、信源将每组要发送的各层数据采用所述最佳多播拓扑跨层编码发送,组间 数据独立发送。数据的优先性体现在拓扑资源的优先预留上,因此数据中的冗余不需要特 别设计。在步骤2中,所述信源根据信宿的最大接收带宽来分配信宿的请求层数。因此分 组后可以让不同信宿的接受能充分使用重合链路,每组多播的拓扑设计时,只要保证信源 到每个单个信宿都是k连接即可。进一步的,在步骤2中,所述信源依次设计每个分组的多播拓扑包括,对每个多 播,使用基于网络编码的最小开销多播算法分配路径和容量。所述步骤3具体包括以下步骤步骤3-1、选择计数参数t = 0,并且选E为当前网络拓扑中所有候选的可删除链 路;步骤3-2、检查是否t大于tmax = [N 4/2],是则返回当前网络拓扑为多播拓扑,N 为信宿检测到的节点数,k为当前多播需要的容量;步骤3-3、从E中选择有效率权值最大的边1,临时删除1得到一个临时的配置拓 扑,检测是否为k-点连接的,若不是则放弃此配置,t自增1,并从E中除去1,返回步骤3-2。步骤3-4、如果多播路由经过1,则重新根据最小开销多播算法分配路由;步骤3-5、计算所有链路的总开销,如果拓扑开销更低,则接受此拓扑,返回步骤 3-2。否则放弃临时配置,t自增1,从E中删除1并且返回步骤3-2。在所述最佳多播拓扑中,选择任意两条相邻链路进行链路互换,例如{A,B} {C,D}, 互相交换,得到{A,C} {B, D}或者{A,D} {B, C},如果得到的新链路可以减小拓扑开销,则更 新当前最佳多播拓扑,依此遍历网络中所有链路,即可得到最佳拓扑。更加优化的的,对于所述最佳多播拓扑的处理具体包括以下步骤步骤6-1、设置计数器t,用来计数连续失败次数,初值0,按照每段链路的特征排 序链路;首先将链路编号为1到1,编号规则为,若链路i、j,满足i < j则,i的有效率权值 大于j链路,然后将链路对按照链路编号之和的大小排序,链路编号之和相同时,按链路对 中较小链路编号的优先排序。 步骤6-2、检查t值是否大于
权利要求
1.一种基于网络编码分级流媒体多播的资源调度方法,其特征在于,包括以下步骤 步骤1、信宿通过广播的形式发送请求数据包,所述请求数据包中包含的信息包含网络id,链路容量值,中间节点将自身的网络id和链路容量添加到请求数据包后转发,就这样, 请求数据包以分布式的方式汇聚到信源;步骤2、信源根据信宿的请求信息,将信宿按照请求层数分组,按照所述组的层数从低 到高顺序,依次设计每个分组的多播拓扑,预留链路容量;步骤3、信源按照开销最小的原则,采用启发式删减的方法,寻找整个网络的最佳多播 拓扑;步骤4、信源将每组要发送的各层数据采用所述最佳多播拓扑跨层编码发送,组间数据 独立发送。
2.根据权利要求1所述的基于网络编码分级流媒体多播的资源调度方法,其特征在 于,在步骤2中,所述信源根据信宿的最大接收带宽来分配信宿的请求层数。
3.根据权利要求2所述的基于网络编码分级流媒体多播的资源调度方法,其特征在 于,在步骤2中,所述信源依次设计每个分组的多播拓扑包括,对每个多播,使用基于网络 编码的最小开销多播算法分配路径和容量。
4.根据权利要求3所述的基于网络编码分级流媒体多播的资源调度方法,其特征在 于,所述步骤3具体包括以下步骤步骤3-1、选择计数参数t=0,并且选E为当前网络拓扑中所有候选的可删除链路; 步 骤 3-2、 检 查 是 否 t 大 于‘ =[//^/2],是则返回当前网络拓扑为多播拓扑,N为信宿检测到的节点数,k为当前多播需要的容量;步骤3-3、从E中选择有效率权值最大的边1,临时删除1得到一个临时的配置拓扑,检 测是否为k-点连接的,若不是则放弃此配置,t自增1,并从E中除去1,返回步骤3-2 ; 步骤3-4、如果多播路由经过1,则重新根据最小开销多播算法分配路由; 步骤3-5、计算所有链路的总开销,如果拓扑开销更低,则接受此拓扑,返回步骤3-2 ; 否则放弃临时配置,t自增1,从E中删除1并且返回步骤3-2。
5.根据权利要求4所述的基于网络编码分级流媒体多播的资源调度方法,其特征在 于,在所述最佳多播拓扑中,选择任意两条相邻链路进行链路互换,如果得到的新链路可以 减小拓扑开销,则更新当前最佳多播拓扑,依此遍历网络中所有链路,即可得到最佳拓扑。
6.根据权利要求5所述的基于网络编码分级流媒体多播的资源调度方法,其特征在 于,具体包括以下步骤步骤6-1、设置计数器t,用来计数连续失败次数,初值0,按照每段链路的特征排序链 路;首先将链路编号为1到1,编号规则为,若链路i、j,满足i<j则,i的有效率权值大于j 链路,然后将链路对按照链路编号之和的大小排序,链路编号之和相同时,按链路对中较小 链路编号的优先排序;步骤6-2、检查t值是否大于
全文摘要
本发明给出了一种基于网络编码分级流媒体多播的资源调度方法,包括如下步骤信宿向信源发送分层数据请求;信源收到请求,同时收到网络拓扑数据,根据所有信宿请求的层数,将多播分为多个多播,按照开销最小的原则,采用启发式删减的方法,寻找整个网络的最佳多播拓扑。该系统针对分层流媒体在异构网络中的应用,利用用户网络带宽资源的差异性,根据用户可用的带宽,设计分级流媒体的多个多播拓扑,为用户提供可分层的视频传输服务,提高用户接收数据的层数。
文档编号H04L29/06GK102118310SQ20111002171
公开日2011年7月6日 申请日期2011年1月19日 优先权日2011年1月19日
发明者徐冠, 戴彬, 杨军, 秦鹏, 黄本雄 申请人:华中科技大学
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