[发明专利]一种动态自适应的P2P直播流媒体子流调度方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种对网络中对等方资源调度和利用的方法，具体的说是一种动态自适应的P2P直播流媒体子流调度方法，属于网络数据通信技术领域。

背景技术

采用P2P技术将直播视频数据传输给因特网中的大量用户是一种经济和便捷的方法，它能够有效利用网络边缘普通接入用户的带宽资源从而极大降低视频源服务器的压力，具有较好的可扩展性，当前实现大规模部署的直播流系统，如PPLive、UUSee等，都采用了这种方法。然而，普通终端主机相对于服务器来说，具有较大的动态性，会随时加入和退出系统，因此P2P直播流系统目前主要面临的挑战就是如何在动态网络环境下满足用户流畅收看直播节目的服务质量需求。

一般而言，在设计P2P直播流系统时，需要重点考虑的两个方面是对等方构建的覆盖网结构以及视频数据的调度和分发机制。覆盖网结构是P2P直播流系统的基础，视频数据传输都是在覆盖网之上进行，典型的覆盖网结构包括单树结构、多树结构和网状结构。树状覆盖网的优点是与数据的分发过程具有相同的结构，利于数据的扩散，但是具有特定结构的覆盖网在高动态性的网络环境中较难维护，因此它的健壮性不强，而且也无法利用叶子节点的带宽资源。网状覆盖网采用数据驱动的方式进行构建，也被称为无结构的网络，它会随着对等方的加入和退出不断调整，这种覆盖网能有效应对节点扰动给系统带来的影响。

视频数据调度和分发机制则在覆盖网的基础上对将视频数据多播传输给各个对等方，而在对视频流进行调度和分发时，目标对象可以是整个视频流^[1]、划分后的子流^[2]或者单个数据块^[3]。直接对整个视频流进行调度时，采用的方式是单树结构的覆盖网，系统健壮性差、对等网络资源利用率低，而将视频流划分为细粒度的数据块进行分发时，可以在对等网络中有效利用对等方的上传能力进行并发传输，但这种细粒度的调度方式无法同时兼顾系统开销和数据分发时延方面的性能，一种折衷的方案是将视频流划分为更粗粒度的单元，也即子流，进行传输，然而这种方法也存在着划分方式不灵活、对等方带宽利用率不高、难以应对高动态网络环境的问题。

参考文献

[1] Y-H Chu, S. G. Rao, S. Seshan, et al. A case for end system multicast [J]. IEEE Journal on Selected Area in Communications, 2002, 20(8): 1456-1471.

[2] C. Hu, M. Chen, C. Xing, et al. Exploring the Optimal Substream Scheduling and Distribution Mechanism for Data-Driven P2P Media Streaming [J]. Computer Communications, 2014, 44:14-25.

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

发明内容

发明目的：针对目前基于P2P的直播流媒体系统存在缺乏高效的资源调度机制、用户体验质量难以得到保证等问题，提出一种以灵活调度对等网络资源为目标的动态自适应子流调度方法。

技术方案：一种动态自适应的P2P直播流媒体子流调度方法，该方法着重描述了对等方在划分子流和进行子流调度时所采用的方法，包括以下步骤：

A.视频流服务器对原始的视频流进行初始化处理，所有的视频数据都按照16KB大小划分为数据块，每个数据块都附加报头信息，标识数据块的序号，然后转入步骤B；

B.对等方按照视频数据块的序号将所有数据块划分到16条子流中，其中数据块序号可转换为16N+K（其中N为自然数，K为小于16的自然数）模式的数据块，属于第K+1条子流，然后对每条子流采用二元组(G, K)标识，其中G表示子流数目，这里为16，K表示子流序号，此外，子流数目相同且K/2的值取整后相等的两条子流称为相邻子流，然后转入步骤C；