[发明专利]一种基于线性规划和强化学习的P2P视频点播节点选择方法

说明书

本发明提供了一种基于线性规划和强化学习的P2P视频点播节点选择方法,属于P2P流媒体技术领域。该方法在非结构化的P2P网络中采用一个两层的节点选择方法，第一层在媒体服务器上运用线性规划从而为请求资源的节点规划一组拥有该资源的节点集，从中选择满足条件的节点为请求资源的节点提供资源，若找到了满足条件的节点，则视频可以播放成功，反之，则进入第二层；第二层在对等网络中运用强化学习从邻居节点处请求资源，若找到了拥有被请求的资源的节点，则视频可以播放成功，反之，则播放不成功。两层节点选择方法相辅相成，最终提高资源查找的效率，达到减少带宽使用、计算消耗的目的，从而使得视频播放流畅。

技术领域

本发明属于P2P流媒体技术领域，具体涉及一种基于线性规划和强化学习的P2P视频点播节点选择方法。

背景技术

基于P2P的VoD系统可以分为两类，一类是基于树的系统，另一类是基于网格的系统。在基于树的P2P VoD系统中，网络节点接收来自父节点的分组，并形成覆盖树拓扑，将接收到的分组推送给子节点。在基于网格的P2P VoD系统中，每个节点连接到邻居节点以形成覆盖网格，以将数据包拉向连接的邻居。对于较大的覆盖和更高的流速率而言，基于网格的系统的效果要比基于树的系统要好。本发明采用基于网格的拓扑来使分组遍历网络中的节点。

P2P VoD系统中最重要的设计问题之一是在搜索和传输视频时在网络节点之间分配媒体服务器的负载负担的方式。在动态网络条件下在网络节点之间实现均匀的负载分配更困难。为了减轻服务器负担，并且能够在节点之间平滑地观看视频，现阶段较先进的技术已经提出了以下几种设计；

一、提出了一种缓存技术，其中当观看其他节点的视频块时，视频块被缓存在节点中用于下一次传输。在W.P.K.Yiu,X.Jin,and S.H.G.Chan描述的VMesh(Verticesinterconnect Mesh)结构中(W.P.K.Yiu,X.Jin,and S.H.G.Chan.2007.VMesh:Distributed Segment Storage for Peer-to-Peer Interactive Video Streaming.IEEEJournal on Selected Areas in Communications 25,9(2007),1717–1731.)，提出了基于流行度的块高速缓存方案来保持整个网络上的块的供应和需求之间的平衡。

二、提出了一种预取技术，在这项技术中，节点从其他节点预取了几个后续视频块，以供将来观看。Y.F.He,G.B.Shen,Y.G.Xiong,and L.Guan提出了一种指导性方法(Y.F.He,G.B.Shen,Y.G.Xiong,and L.Guan.2009.Optimal Prefetching Scheme in P2PVoD Applications With Guided Seeks.IEEE Transactions on Multimedia 11,1(2009),138–151.)，指导是从集体统计数据中获得的。在此指导下视频预先获取，以减少寻求延迟。

三、复制策略已经在一些研究中得到应用，这是一个使用节点中的视频块的k次复制的子类，用于紧固节点之间的视频传输。W.J.Wu,and J.C.S.Lui提出了一种复制方法(W.J.Wu,and J.C.S.Lui.2011.Exploring the optimal replication strategy in P2PVoD system s:Characterization and evaluation.In INFOCOM.1206–1214.)，通过存储当前观看的视频以及先前观看的视频，每个对等体提供具有较高优先级的上传服务，达到同时观看同一视频的目的。