[发明专利]流媒体数据调度方法、装置与节点设备

说明书

技术领域

本发明涉及流媒体技术，尤其涉及一种基于P2P技术的流媒体数据调度 方法、装置与节点设备。

背景技术

点对点(Peer-to-Peer；简称为：P2P)技术主要指由硬件形成网络连接 后的信息控制技术，主要代表形式是在应用层上基于P2P网络协议的应用。 普遍认为，P2P系统由若干互联协作的计算机构成，依存于边缘化(非中央式 服务器)设备的主动协作，每个成员直接从其他成员而不是从服务器的参与中 受益，系统中各成员同时扮演服务器与客户端的角色，能够意识到彼此的存 在，构成一个虚拟或实际的群体。

随着计算技术的发展和宽带网络的普及，当今个人用户的桌面计算机不 仅早已具备了足够强大的处理能力，而且具有相对过去好的多的接入质量， 近年来P2P被引入到了流媒体领域，以期通过Peer节点之间的互联，在合 理的组织和调度方式下，使流媒体数据在广大参与节点之间进行传输。将P2P 技术应用于流媒体传输领域，其实质也就是把组播的功能从网络层移到应用 层，使得每个流媒体用户同时也是一个P2P系统中的一个节点，用户可以根 据他们的网络状态和设备能力与一个或多个用户建立连接来分享数据，这种 连接能减少服务器的负担并能有效的提升用户的连接质量。P2P技术因为其 多用户分享数据的特性，可以有效地解决流媒体应用中的可扩展性问题，即 使在大量的用户同时访问流媒体服务器的情况下，也不会造成服务器因负载 过重而瘫痪，从而可有效提升流媒体系统的鲁棒性。

流媒体传输具有实时性、连续性和数据依赖性等特点。实时性要求网络 中传输的各视频帧数据必须在特定的播放时限之前到达接收方；连续性要求 各视频帧数据必须按照一定的顺序进行播放。压缩的视频数据具有两种类型 的数据依赖性：一是帧间依赖，要求接收方在解码一个优先级较低的视频帧 之前必须已解码它所依赖的其它优先级较高的视频帧；二是帧内依赖，要求 接收方在全部接收到组成一帧的所有数据包之后再进行解码，否则会引起解 码错误，从而导致显示画面图像破碎等现象，甚至引起解码器程序崩溃而中 止播放。

在P2P流媒体系统中，由于网络的异构性(节点之间带宽的不对称等)、 网络带宽的抖动、网络结构的动态性(节点频繁的加入或退出)等原因，对 流媒体提供服务质量保证成为流媒体技术领域的一个关键问题。为了在互联 网上开展大规模的P2P直播/点播流媒体服务，确保整体P2P流媒体服务QoS 的可靠性，P2P流媒体相关算法与协议必须针对流媒体而设计，不同于以往 的P2P文件共享式数据组织与调度方法。特别是对于一个普通的用户节点而 言，播放质量需要从网络结构和数据调度的高度予以保证。在大范围应用的 情况下，由于数据调度的差异，不同节点之间、甚至单个节点在不同时刻的 用户体验相差很大，所谓数据调度，就是每个节点定期地向它的伙伴节点请 求自己没有的数据，当一个节点向它的伙伴节点请求自己没有的数据时，需 要由调度算法确定向哪个伙伴节点请求数据。

现行技术常采用的一些数据调度算法主要包括：随机调度、循环调度和 最少数据优先调度等方式。其中，随机调度算法通过随机的选择P2P网络中 的节点，向该节点调度所需的流媒体数据；循环调度算法，通过某一标准， 例如节点能力或者路由信息，将所有节点进行排序，以循环方式向排序后的 节点调度流媒体数据；最少数据优先调度算法，以数据资源为标准，首先调 度P2P网络中较少的流媒体数据，确保能够获取资源稀少的流媒体数据。

理想的数据调度算法应该在满足各种网络条件的限制下，使播放启动延 时最小，同时使播放过程尽可能流畅。上述现有技术中，随机调度算法并未 考虑网络状态和节点自身的能力，循环调度算法虽然考虑了节点自身的能力， 但仍未考虑网络状态，而最少数据优先调度算法虽然能够获取资源稀少的流 媒体数据，却不能保证将要播出的数据及时到达，容易造成播放的不顺畅， 影响服务质量。且由上面分析可知，上述算法均未考虑网络状态，例如网络 异构性、带宽波动和节点频繁加入或退出，因此，对网络状态的适应性不好， 尤其是网络带宽波动时效率很低，无法确保流媒体数据调度的顺利进行，影 响播放质量。

发明内容

本发明实施例的目的是提供一种流媒体数据调度方法、装置与节点设备， 基于网络状态选择调度节点，以实现对流媒体数据的调度，同时实现了节点 间的负载均衡。

为实现上述目的，本发明提供了一种流媒体数据调度方法，包括：