[发明专利]一种带延迟约束的直播覆盖网成本优化方法

说明书

本发明公开了一种带延迟约束的直播覆盖网成本优化方法。针对当前覆盖网优化方法未能考虑服务器节点的调度延迟，从而难以应用到实际生产环境中的问题，本方法将链路的传播延迟和节点的调度延迟纳入约束条件进行成本优化。方法步骤具体包括有参数初始化、完全图生成、多流模型联合建模、变量松弛与凹规划、最优解取整和带宽微调。方法可使覆盖网系统在规定延迟约束内大大降低带宽成本，具有良好的可应用性。

技术领域

本发明属于计算机网络领域，涉及一种带延迟约束的直播覆盖网成本优化方法，更为具体的说，是涉及一种将链路带宽价格、链路传播延迟和节点调度延迟纳入约束条件的覆盖网构造方法。

背景技术

当下直播视频通过覆盖网系统进行数据的传输和分发。覆盖网由不同地区的节点服务器和源节点服务器组成。为下文描述方便，称节点服务器为节点，称源节点服务器为源节点。源节点将直播视频流数据分发到不同地区的节点，然后不同地区节点再将数据分发给相应地区的用户终端。相比于用户直接从源节点拉取直播视频流数据，通过覆盖网进行数据的分发能有效降低源节点的分发压力和视频流数据的传输延迟。

部署一个覆盖网系统的成本主要来自不同节点之间的链路带宽成本。当链路带宽越大时，节点之间的数据传输延迟就越低，但相应地系统的带宽成本也越高。如何在一定的延迟约束内尽可能地降低带宽成本是一个业界热点问题。近年来，有不少研究人员针对覆盖网的资源分配优化问题进行了大量的研究，在一些特定应用领域取得了长足的进展。然而大部分工作为了简化问题，在数据传输延迟方面只考虑了传输链路的传播延迟，而忽略了节点的调度延迟。这一简化与实际生活中的情况相违背，使得算法可执行性降低，无法被真正应用到实际生产环境中。

综上可知，当下的覆盖网成本优化算法依然存在一定不足和改进空间。

发明内容

为解决以上问题，本发明提出了一种带延迟约束的直播覆盖网成本优化方法。本方法创新地将链路的传播延迟和节点的调度延迟同时纳入约束考虑进行覆盖网的构造。

本发明提供的成本优化方法，首先先对覆盖网参数进行初始化；随后对不可行路径做赋值最大化处理，此时覆盖网拓扑图变为一有向完全图；随后综合考虑传输延迟和调度延迟，对覆盖网进行联合建模；当模型构建完毕后，模型变量为链路的流变量以及带宽数值。其中，流变量为0-1整数变量，而带宽数值为非负实数变量；使用变量松弛法和序列二次规划法对模型进行求解，求出的流变量解和带宽数值解均为分数解，此时解尚不存在可行性；为使解具备可行性，需要对流变量的分数解进行取整处理；最后由于流变量解进行了取整，原带宽数值解不一定满足约束条件，需要对带宽数值解进行迭代处理直到延迟约束得到满足。

附图说明

图1是本发明一种带延迟约束的直播覆盖网成本优化方法流程图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

具体步骤如下：

A、参数初始化，生成拓扑图。

具体地，初始化覆盖网节点集为V，边集为E。E中链路均为节点之间的可行链路，每个节点i带有的参数为：节点订阅的直播频道集合N_i，节点的调度延迟每段可行链路<i,j>带有的参数为：传播延迟链路码率τ_ij,链路带宽b_ij和成本函数C_ij(b_ij)，C_ij(b_ij)为凹函数。部署在覆盖网上的直播频道集合为N。每个直播频道n带有参数为：频道码率τ⁽ⁿ⁾。覆盖网的最大总延迟约束为D。链路<i,j>的第n个频道第k个流变量为的目的节点为节点k。链路<i,j>的第n个频道的总流变量为