專利名稱：一種基于覆蓋網(wǎng)絡(luò)組播系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)節(jié)點(diǎn)高效管理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及覆蓋網(wǎng)絡(luò)組播系統(tǒng)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于覆蓋網(wǎng)絡(luò)組播系統(tǒng)的動(dòng)態(tài) 節(jié)點(diǎn)高效管理方法。
背景技術(shù)：
隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的革新，以視頻會(huì)議、視頻監(jiān)控與視頻點(diǎn)播為代表的覆蓋網(wǎng)絡(luò)組播 系統(tǒng)得到快速發(fā)展。覆蓋網(wǎng)絡(luò)組播由于其在可部署性等方面的重要優(yōu)勢，逐漸替代IP組 播，成為在互聯(lián)網(wǎng)上開展組播業(yè)務(wù)的優(yōu)先方案。而如何構(gòu)造滿足實(shí)時(shí)多媒體應(yīng)用需求的覆 蓋網(wǎng)絡(luò)組播方法，是當(dāng)前的重要問題。許多新的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用都需要優(yōu)化組播的延時(shí)性能，以及 底層鏈路的帶寬利用率，同時(shí)適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的動(dòng)態(tài)變化。針對這一類應(yīng)用設(shè)計(jì)基于動(dòng)態(tài)節(jié) 點(diǎn)的覆蓋網(wǎng)絡(luò)組播方法，具有十分廣闊的應(yīng)用前景。然而，現(xiàn)有覆蓋網(wǎng)絡(luò)組播系統(tǒng)中，基于動(dòng)態(tài)節(jié)點(diǎn)的組播方法為實(shí)現(xiàn)節(jié)點(diǎn)動(dòng)態(tài)加入 時(shí)搜尋最優(yōu)的父節(jié)點(diǎn)時(shí)，存在對QoS支持不夠、或較高的方法開銷的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種基于覆蓋網(wǎng)絡(luò)組播系統(tǒng)的動(dòng)態(tài) 節(jié)點(diǎn)高效管理方法。本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的一種基于覆蓋網(wǎng)絡(luò)組播系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)節(jié)點(diǎn)高效管理方法，包括以下步驟(1)覆蓋網(wǎng)絡(luò)組播系統(tǒng)初始化覆蓋網(wǎng)絡(luò)是構(gòu)建在底層網(wǎng)絡(luò)之上的虛擬網(wǎng)絡(luò)；假 設(shè)底層IP網(wǎng)絡(luò)能夠提供透明的端到端單播路由，網(wǎng)絡(luò)鏈路是對稱的，那么覆蓋網(wǎng)絡(luò)組播的 網(wǎng)絡(luò)模型可以用一個(gè)完全無向圖G(V，Ε)來描述，其中V是節(jié)點(diǎn)的集合，表示覆蓋網(wǎng)節(jié)點(diǎn)， E = VXV是邊的集合，表示覆蓋網(wǎng)虛擬鏈路，每一條虛擬鏈路對應(yīng)于一條底層的單播路徑， 包含一條或者多條物理鏈路；對于節(jié)點(diǎn)ν e V，定義如下參數(shù)節(jié)點(diǎn)的帶寬Bv(V) e R+，表示 節(jié)點(diǎn)的最大帶寬容量；節(jié)點(diǎn)的代價(jià)Cv(V) e R+，表示節(jié)點(diǎn)的費(fèi)用開銷等；對于邊e e E，定義 如下參數(shù)邊的帶寬禮(e) e R+，表示虛擬鏈路的帶寬容量；邊的延時(shí)De (e) e R+，表示虛擬 鏈路的端到端延時(shí)；邊的代價(jià)Ce (e) e R+，表示虛擬鏈路占用的網(wǎng)絡(luò)資源等；(2)動(dòng)態(tài)節(jié)點(diǎn)加入覆蓋網(wǎng)絡(luò)組播系統(tǒng)假設(shè)節(jié)點(diǎn)可以通過第三方機(jī)制獲得組播 樹根節(jié)點(diǎn)r的信息；當(dāng)一個(gè)新的節(jié)點(diǎn)ν要加入組播組時(shí)，它首先將根節(jié)點(diǎn)r作為當(dāng)前父節(jié) 點(diǎn)，記為P·；然后節(jié)點(diǎn)ν向Pcot發(fā)送查詢請求，節(jié)點(diǎn)Pcot收到請求后，發(fā)送響應(yīng)，并將自身 節(jié)點(diǎn)信息以及當(dāng)前子節(jié)點(diǎn)列表V。返回給ν ；ν在獲得上述信息后，將V。作為其潛在父節(jié)點(diǎn) 列表，記為Vp。，計(jì)算其當(dāng)前到根節(jié)點(diǎn)的延時(shí)，記為Dcm(V)，探測其到各個(gè)潛在的父節(jié)點(diǎn)ρ的 往返延時(shí)隊(duì)(~ p)，其中ρ e Vp。；根據(jù)探測到得延時(shí)信息，計(jì)算ν通過ρ節(jié)點(diǎn)可以預(yù)計(jì)的 到根節(jié)點(diǎn)r的延時(shí)Dtey (v，p，r) = De (ν, ρ)+Deur (ρ)，其中ρ e Vpo ；判斷是否存在滿足條件
(5^0；’/7’"")_￡。)/￡>"""<1的潛在節(jié)點(diǎn)？，即節(jié)點(diǎn)^通過節(jié)點(diǎn)？預(yù)計(jì)獲得的到根節(jié)點(diǎn)的延時(shí)
4與當(dāng)前延時(shí)Dcm(V)之差的歸一化值是否小于K，K為閾值；將這個(gè)節(jié)點(diǎn)ρ壓入棧，繼續(xù)查詢 是否存在其他滿足條件的潛在父節(jié)點(diǎn)，并將符合的節(jié)點(diǎn)壓入堆棧直到棧的規(guī)模達(dá)到閾值M
或者查詢完成，然后從中取出使得&(V’ 最小的節(jié)點(diǎn)Pb ，將其設(shè)為當(dāng)前父節(jié)點(diǎn)P。m = Pb，
重新發(fā)送查詢請求；重復(fù)上面的加入查詢和探測過程；若不存在滿足條件的潛在父節(jié)點(diǎn)， 則向Pcm發(fā)送加入請求報(bào)文，Pcur接納其為子節(jié)點(diǎn)，發(fā)送確認(rèn)報(bào)文，并更新其子節(jié)點(diǎn)列表信 息；(3)覆蓋網(wǎng)絡(luò)組播系統(tǒng)進(jìn)行節(jié)點(diǎn)優(yōu)化節(jié)點(diǎn)ν周期性與父節(jié)點(diǎn)ρ交換信息節(jié)點(diǎn)ν 向父節(jié)點(diǎn)P報(bào)告自己的更新信息，父節(jié)P點(diǎn)發(fā)送其子節(jié)點(diǎn)列表V。信息和其父節(jié)點(diǎn)Pg的信 息；與節(jié)點(diǎn)加入的過程類似，節(jié)點(diǎn)V將這些節(jié)點(diǎn)作為潛在的可優(yōu)化節(jié)點(diǎn)，記為集合v。p，探測 通過這些節(jié)點(diǎn)可以獲得到根節(jié)點(diǎn)的預(yù)計(jì)延時(shí)信息Dtey (v, p0P, r)，若(Dcot (v) -Dtry (v,pop, r)) / Dcur(v) > δ，其中參數(shù)δ >0，則更新ρ。ρ作為其當(dāng)前父節(jié)點(diǎn)，向當(dāng)前父節(jié)點(diǎn)ρ發(fā)送離開報(bào) 文，收到確認(rèn)后，向Ρ。ρ發(fā)送加入報(bào)文，更新節(jié)點(diǎn)信息；(4)組播節(jié)點(diǎn)的離開和失效當(dāng)組播成員節(jié)點(diǎn)ν正常離開時(shí)，節(jié)點(diǎn)需要發(fā)送離開報(bào) 文給它的父節(jié)點(diǎn)和各個(gè)子節(jié)點(diǎn)；父節(jié)點(diǎn)在收到報(bào)文后更新子節(jié)點(diǎn)列表信息；各個(gè)子節(jié)點(diǎn)在 收到報(bào)文后以ν的父節(jié)點(diǎn)，即自身的祖父節(jié)點(diǎn)作為新的當(dāng)前父節(jié)點(diǎn)，然后重新運(yùn)行節(jié)點(diǎn)加 入的過程；當(dāng)組播成員節(jié)點(diǎn)ν非正常離開或者失效時(shí)，由于父節(jié)點(diǎn)和子節(jié)點(diǎn)之間會(huì)周期性 的交換信息，V的父節(jié)點(diǎn)會(huì)在周期內(nèi)檢測到子節(jié)點(diǎn)失效，更新其子節(jié)點(diǎn)列表；節(jié)點(diǎn)V的子節(jié) 點(diǎn)同樣會(huì)周期內(nèi)檢測到父節(jié)點(diǎn)的失效，然后以祖父節(jié)點(diǎn)作為當(dāng)前節(jié)點(diǎn)，重新運(yùn)行節(jié)點(diǎn)的加 入過程；(5)覆蓋網(wǎng)絡(luò)組播組信息管理FQMP采用分布式的方法構(gòu)造組播路由，每個(gè)節(jié)點(diǎn) 都只需要維護(hù)局部的信息，而不是整個(gè)組播樹的信息，這大大增強(qiáng)了組播的拓展性；由以上 的節(jié)點(diǎn)加入，離開和動(dòng)態(tài)優(yōu)化過程可知，節(jié)點(diǎn)需要維護(hù)以下信息(A)自身節(jié)點(diǎn)信息，包括 到根節(jié)點(diǎn)的延時(shí)Dcot等；(B)組播樹上的鄰居節(jié)點(diǎn)信息，包括子節(jié)點(diǎn)列表V。，父節(jié)點(diǎn)信息； (C)在動(dòng)態(tài)優(yōu)化和節(jié)點(diǎn)失效處理過程中，節(jié)點(diǎn)還需要維護(hù)一部分的潛在優(yōu)化節(jié)點(diǎn)列表V。p， 該列表包括祖父節(jié)點(diǎn)和其父節(jié)點(diǎn)的兄弟節(jié)點(diǎn)，也稱為叔節(jié)點(diǎn)；假設(shè)當(dāng)前節(jié)點(diǎn)的度為dT(v)， 當(dāng)前父節(jié)點(diǎn)的度為dT(p)，則節(jié)點(diǎn)維護(hù)的信息量為o(dT(v)+dT(p))。本發(fā)明的有益效果是，本發(fā)明的方法采用快速靈活的節(jié)點(diǎn)加入和優(yōu)化機(jī)制。當(dāng)節(jié) 點(diǎn)加入時(shí)，從組播樹的根節(jié)點(diǎn)開始，在滿足一定的QoS性能的條件下，往遠(yuǎn)離根節(jié)點(diǎn)的方向 偏移；當(dāng)完成加入后，周期性地利用局部信息進(jìn)行動(dòng)態(tài)優(yōu)化。組播方法可以快速的構(gòu)建組播 路由，具有較好的QoS性能，同時(shí)通過節(jié)點(diǎn)的帶約束條件的偏移和動(dòng)態(tài)優(yōu)化，既保證了延時(shí) 特性，又在一定程度上優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)資源利用率，并可以適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)動(dòng)態(tài)變化。


圖1是覆蓋網(wǎng)絡(luò)組播系統(tǒng)拓?fù)鋱D，其中，(a)為底層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，(b)為覆蓋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)；圖2是動(dòng)態(tài)節(jié)點(diǎn)加入覆蓋網(wǎng)絡(luò)組播系統(tǒng)拓?fù)鋱D。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明基于覆蓋網(wǎng)絡(luò)組播系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)節(jié)點(diǎn)高效管理方法，包括以下步驟
1覆蓋網(wǎng)絡(luò)組播系統(tǒng)初始化覆蓋網(wǎng)絡(luò)是構(gòu)建在底層網(wǎng)絡(luò)之上的虛擬網(wǎng)絡(luò)。假設(shè)底層IP網(wǎng)絡(luò)能夠提供透明的 端到端單播路由，網(wǎng)絡(luò)鏈路是對稱的，那么覆蓋網(wǎng)絡(luò)組播的網(wǎng)絡(luò)模型可以用一個(gè)完全無向 圖G(V，E)來描述，其中V是節(jié)點(diǎn)的集合，表示覆蓋網(wǎng)節(jié)點(diǎn)，E = VXV是邊的集合，表示覆蓋 網(wǎng)虛擬鏈路，每一條虛擬鏈路對應(yīng)于一條底層的單播路徑，包含一條或者多條物理鏈路。對 于節(jié)點(diǎn)ν e V，定義如下參數(shù)節(jié)點(diǎn)的帶寬Bv(V) e R+，表示節(jié)點(diǎn)的最大帶寬容量；節(jié)點(diǎn)的代 價(jià)Cv(V) e R+，表示節(jié)點(diǎn)的費(fèi)用開銷等。對于邊e e E，定義如下參數(shù)邊的帶寬禮&) e R+， 表示虛擬鏈路的帶寬容量；邊的延時(shí)De(e) e R+，表示虛擬鏈路的端到端延時(shí)；邊的代價(jià) Ce(e) e R+，表示虛擬鏈路占用的網(wǎng)絡(luò)資源等。圖1給出了一個(gè)覆蓋網(wǎng)絡(luò)組播的網(wǎng)絡(luò)模型。圖1(a)表示底層的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)；圖 1(b)表示對應(yīng)的覆蓋網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。虛擬鏈路對應(yīng)于底層的一條單播路徑，包含一個(gè)或者 多個(gè)物理鏈路。對于覆蓋網(wǎng)節(jié)點(diǎn)和虛擬鏈路都定義了相應(yīng)的參數(shù)。由于覆蓋網(wǎng)的虛擬鏈路 會(huì)共享底層網(wǎng)絡(luò)的物理鏈路，這使得覆蓋網(wǎng)絡(luò)組播的帶寬控制變得十分復(fù)雜。一種簡化的 方式是，假設(shè)覆蓋網(wǎng)絡(luò)組播的帶寬瓶頸在于節(jié)點(diǎn)的帶寬能力，虛擬鏈路的帶寬能力BJe)由 節(jié)點(diǎn)的帶寬容量決定。對于節(jié)點(diǎn)的帶寬能力，可以對各個(gè)節(jié)點(diǎn)設(shè)置度約束dmax(ν)表示節(jié)點(diǎn) 最多能夠向下游節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)分組的數(shù)目。dmax(V)由節(jié)點(diǎn)的容量和組播服務(wù)的媒體流帶寬共同 決定。因此，覆蓋網(wǎng)絡(luò)組播的可以簡化為如下問題給定一個(gè)完全無向圖G(V，E)，一個(gè) 數(shù)據(jù)源節(jié)點(diǎn)s e V，一組目的節(jié)點(diǎn)CZ^r。給點(diǎn)一個(gè)或者多個(gè)約束條件C，對于一個(gè)優(yōu)化目標(biāo) 0，構(gòu)造一個(gè)圖G的最優(yōu)生成樹，使其滿足C。2動(dòng)態(tài)節(jié)點(diǎn)加入覆蓋網(wǎng)絡(luò)組播系統(tǒng)假設(shè)節(jié)點(diǎn)可以通過第三方機(jī)制(如匯聚節(jié)點(diǎn)RP)獲得組播樹根節(jié)點(diǎn)r的信息。當(dāng) 一個(gè)新的節(jié)點(diǎn)ν要加入組播組時(shí)，它首先將根節(jié)點(diǎn)r作為當(dāng)前父節(jié)點(diǎn)(記為p。J。然后節(jié) 點(diǎn)ν向Pcot發(fā)送查詢請求，節(jié)點(diǎn)Pcm收到請求后，發(fā)送響應(yīng)，并將自身節(jié)點(diǎn)信息以及當(dāng)前子節(jié) 點(diǎn)列表V。返回給ν ；ν在獲得上述信息后，將V。作為其潛在父節(jié)點(diǎn)列表(記為Vp。)，計(jì)算其 當(dāng)前到根節(jié)點(diǎn)的延時(shí)(記為Dcot (ν))，探測其到各個(gè)潛在的父節(jié)點(diǎn)ρ的往返延時(shí)De (ν, ρ)，其 中P e Vp。；根據(jù)探測到得延時(shí)信息，計(jì)算ν通過ρ節(jié)點(diǎn)可以預(yù)計(jì)的到根節(jié)點(diǎn)r的延時(shí)Dtey(v，
p，r) = De (v，ρ)+Deur (ρ)，其中 ρ e Vpo0 判斷是否存在滿足條件^0^’")-1^)71^^^
的潛在節(jié)點(diǎn)P，即節(jié)點(diǎn)ν通過節(jié)點(diǎn)P預(yù)計(jì)獲得的到根節(jié)點(diǎn)的延時(shí)與當(dāng)前延時(shí)Dcot(V)之差的 歸一化值是否小于K (K為閾值)。將這個(gè)節(jié)點(diǎn)ρ壓入棧，繼續(xù)查詢是否存在其他滿足條件的潛在父節(jié)點(diǎn)，并將符合 的節(jié)點(diǎn)壓入堆棧直到棧的規(guī)模達(dá)到閾值M(例如M = 2)或者查詢完成，然后從中取出使得
最小的節(jié)點(diǎn)Pb，將其設(shè)為當(dāng)前父節(jié)點(diǎn)p. = pb，重新發(fā)送查詢請求。重復(fù)上面的
加入查詢和探測過程。若不存在滿足條件的潛在父節(jié)點(diǎn)，則向Pcot發(fā)送加入請求報(bào)文，Pcur 接納其為子節(jié)點(diǎn)，發(fā)送確認(rèn)報(bào)文，并更新其子節(jié)點(diǎn)列表信息。FQMP方法中，節(jié)點(diǎn)ν加入組播組group (r)過程的詳細(xì)方法步驟如下1)找到組播樹的根節(jié)點(diǎn)r，設(shè)其為當(dāng)前父節(jié)點(diǎn)p。m = r。2)向ρ·發(fā)送查詢，等待響應(yīng)。
3)如果收到響應(yīng)，則Dcm = De(v,pcur)+Dcur(pcJ ；令p。m的當(dāng)前子節(jié)點(diǎn)列表為其潛 在父節(jié)點(diǎn)列表Vp。；初始化有效的潛在父節(jié)點(diǎn)表S。pjf于每個(gè)ρ e Vp。，探測De (v，p)，獲取 Dp(p, r)。令Dtry(v，p，r) = De(ν,ρ)+Dcur(ρ)；如果(》(V，外^一乃-^凡,尤，則< Dtry，ρ >
堆棧S。p ；如果S。p. size O==M,則停止；如果S。p非空，則令p。m為S。p中Dtey最小的項(xiàng)對 應(yīng)的節(jié)點(diǎn)；轉(zhuǎn)到步驟2。4)發(fā)送加入請求到p。m，等待響應(yīng)。5)如果收到響應(yīng)，則加入成功；否則加入失敗，方法結(jié)束。FQMP節(jié)點(diǎn)加入方法從現(xiàn)有組播樹的根節(jié)點(diǎn)開始查詢，因?yàn)橹苯咏尤敫?jié)點(diǎn)可以獲 得最優(yōu)的延時(shí)性能。然后再延時(shí)退化滿足條件(即預(yù)計(jì)的額外延時(shí)歸一化值小于K)時(shí)，為 了優(yōu)化底層的鏈路利用率，節(jié)點(diǎn)選擇在組播樹上遠(yuǎn)離根節(jié)點(diǎn)。直到現(xiàn)有的父節(jié)點(diǎn)沒有符合 條件的子節(jié)點(diǎn)為止。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是在保證延時(shí)性能的基礎(chǔ)上，快速有效的地增加鏈路 的利用率。只需要探測樹上的局部信息，即可獲得較優(yōu)的接入點(diǎn)。3覆蓋網(wǎng)絡(luò)組播系統(tǒng)進(jìn)行節(jié)點(diǎn)優(yōu)化由于節(jié)點(diǎn)加入采用局部優(yōu)化方法，節(jié)點(diǎn)的加入位置并不是性能最優(yōu)的，同時(shí)，由于 網(wǎng)絡(luò)的動(dòng)態(tài)特性，節(jié)點(diǎn)之間的鏈路延時(shí)特性都會(huì)發(fā)生變化。為了適應(yīng)這種動(dòng)態(tài)環(huán)境，F(xiàn)QMP采 用一種有效的動(dòng)態(tài)優(yōu)化方法，保證節(jié)點(diǎn)能夠始終獲得較好的路由性能。具體方法如下節(jié)點(diǎn)ν周期性與父節(jié)點(diǎn)ρ交換信息節(jié)點(diǎn)ν向父節(jié)點(diǎn)ρ報(bào)告自己的 更新信息，父節(jié)P點(diǎn)發(fā)送其子節(jié)點(diǎn)列表V。信息和其父節(jié)點(diǎn)Pg的信息。與節(jié)點(diǎn)加入的過程類 似，節(jié)點(diǎn)V將這些節(jié)點(diǎn)作為潛在的可優(yōu)化節(jié)點(diǎn)(記為集合v。p)，探測通過這些節(jié)點(diǎn)可以獲得 到根節(jié)點(diǎn)的預(yù)計(jì)延時(shí)信息Dtey(v，p。p，r)，若(D。m(V)-Dtey(V，p。p，r))/Dcm(V) > δ，其中參數(shù) δ >0,則更新ρ。ρ作為其當(dāng)前父節(jié)點(diǎn)，向當(dāng)前父節(jié)點(diǎn)P發(fā)送離開報(bào)文，收到確認(rèn)后，向Ρ。ρ發(fā) 送加入報(bào)文，更新節(jié)點(diǎn)信息。參數(shù)δ的選擇對優(yōu)化的頻率有直接影響。若δ較小，則節(jié)點(diǎn)的優(yōu)化頻率高，反正 δ較大，則優(yōu)化頻率低。節(jié)點(diǎn)更新其在組播樹上的位置，會(huì)造成一定的網(wǎng)絡(luò)開銷，還會(huì)影響 組播樹的穩(wěn)定性，因此需要合理選擇參數(shù)S。這種動(dòng)態(tài)優(yōu)化的好處在于(1)可以優(yōu)化節(jié)點(diǎn)在組播樹中的位置，特別是在底層 網(wǎng)絡(luò)動(dòng)態(tài)的環(huán)境下，優(yōu)化組播路由的性能；(2)當(dāng)父節(jié)點(diǎn)異常時(shí)，可以根據(jù)之前保存的節(jié)點(diǎn) 集合V。p，快速地找到新的父節(jié)點(diǎn)。4組播節(jié)點(diǎn)的離開和失效當(dāng)組播成員節(jié)點(diǎn)ν正常離開時(shí)，節(jié)點(diǎn)需要發(fā)送離開報(bào)文給它的父節(jié)點(diǎn)和各個(gè)子節(jié) 點(diǎn)。父節(jié)點(diǎn)在收到報(bào)文后更新子節(jié)點(diǎn)列表信息；各個(gè)子節(jié)點(diǎn)在收到報(bào)文后以ν的父節(jié)點(diǎn)，即 自身的祖父節(jié)點(diǎn)作為新的當(dāng)前父節(jié)點(diǎn)，然后重新運(yùn)行節(jié)點(diǎn)加入的過程。當(dāng)組播成員節(jié)點(diǎn)ν非正常離開或者失效時(shí)，由于父節(jié)點(diǎn)和子節(jié)點(diǎn)之間會(huì)周期性的 交換信息，ν的父節(jié)點(diǎn)會(huì)在周期內(nèi)檢測到子節(jié)點(diǎn)失效，更新其子節(jié)點(diǎn)列表。節(jié)點(diǎn)ν的子節(jié)點(diǎn) 同樣會(huì)周期內(nèi)檢測到父節(jié)點(diǎn)的失效，然后以祖父節(jié)點(diǎn)作為當(dāng)前節(jié)點(diǎn)，重新運(yùn)行節(jié)點(diǎn)的加入 過程。5覆蓋網(wǎng)絡(luò)組播組信息管理FQMP采用分布式的方法構(gòu)造組播路由，每個(gè)節(jié)點(diǎn)都只需要維護(hù)局部的信息，而不是整個(gè)組播樹的信息，這大大增強(qiáng)了組播的拓展性。由以上的節(jié)點(diǎn)加入，離開和動(dòng)態(tài)優(yōu)化過 程可知，節(jié)點(diǎn)需要維護(hù)以下信息(1)自身節(jié)點(diǎn)信息，包括到根節(jié)點(diǎn)的延時(shí)Dcot等；(2)組播 樹上的鄰居節(jié)點(diǎn)信息，包括子節(jié)點(diǎn)列表V。，父節(jié)點(diǎn)信息；(3)在動(dòng)態(tài)優(yōu)化和節(jié)點(diǎn)失效處理過 程中，節(jié)點(diǎn)還需要維護(hù)一部分的潛在優(yōu)化節(jié)點(diǎn)列表V。p，該列表包括祖父節(jié)點(diǎn)和其父節(jié)點(diǎn)的 兄弟節(jié)點(diǎn)(也稱為叔節(jié)點(diǎn))。假設(shè)當(dāng)前節(jié)點(diǎn)的度為dT(v)，當(dāng)前父節(jié)點(diǎn)的度為dT(p)，則節(jié)點(diǎn) 維護(hù)的信息量為o(dT(v)+dT(p))。
8
權(quán)利要求
一種基于覆蓋網(wǎng)絡(luò)組播系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)節(jié)點(diǎn)高效管理方法，其特征在于，包括以下步驟(1)覆蓋網(wǎng)絡(luò)組播系統(tǒng)初始化覆蓋網(wǎng)絡(luò)是構(gòu)建在底層網(wǎng)絡(luò)之上的虛擬網(wǎng)絡(luò)。假設(shè)底層IP網(wǎng)絡(luò)能夠提供透明的端到端單播路由，網(wǎng)絡(luò)鏈路是對稱的，那么覆蓋網(wǎng)絡(luò)組播的網(wǎng)絡(luò)模型可以用一個(gè)完全無向圖G(V，E)來描述，其中V是節(jié)點(diǎn)的集合，表示覆蓋網(wǎng)節(jié)點(diǎn)，E＝V×V是邊的集合，表示覆蓋網(wǎng)虛擬鏈路，每一條虛擬鏈路對應(yīng)于一條底層的單播路徑，包含一條或者多條物理鏈路。對于節(jié)點(diǎn)v∈V，定義如下參數(shù)節(jié)點(diǎn)的帶寬Bv(v)∈R+，表示節(jié)點(diǎn)的最大帶寬容量；節(jié)點(diǎn)的代價(jià)Cv(v)∈R+，表示節(jié)點(diǎn)的費(fèi)用開銷等。對于邊e∈E，定義如下參數(shù)邊的帶寬Be(e)∈R+，表示虛擬鏈路的帶寬容量；邊的延時(shí)De(e)∈R+，表示虛擬鏈路的端到端延時(shí)；邊的代價(jià)Ce(e)∈R+，表示虛擬鏈路占用的網(wǎng)絡(luò)資源等。(2)動(dòng)態(tài)節(jié)點(diǎn)加入覆蓋網(wǎng)絡(luò)組播系統(tǒng)假設(shè)節(jié)點(diǎn)可以通過第三方機(jī)制獲得組播樹根節(jié)點(diǎn)r的信息。當(dāng)一個(gè)新的節(jié)點(diǎn)v要加入組播組時(shí)，它首先將根節(jié)點(diǎn)r作為當(dāng)前父節(jié)點(diǎn)，記為pcur。然后節(jié)點(diǎn)v向pcur發(fā)送查詢請求，節(jié)點(diǎn)pcur收到請求后，發(fā)送響應(yīng)，并將自身節(jié)點(diǎn)信息以及當(dāng)前子節(jié)點(diǎn)列表Vc返回給v；v在獲得上述信息后，將Vc作為其潛在父節(jié)點(diǎn)列表，記為Vpo，計(jì)算其當(dāng)前到根節(jié)點(diǎn)的延時(shí)，記為Dcur(v)，探測其到各個(gè)潛在的父節(jié)點(diǎn)p的往返延時(shí)De(v，p)，其中p∈Vpo；根據(jù)探測到得延時(shí)信息，計(jì)算v通過p節(jié)點(diǎn)可以預(yù)計(jì)的到根節(jié)點(diǎn)r的延時(shí)Dtry(v，p，r)＝De(v，p)+Dcur(p)，其中p∈Vpo。判斷是否存在滿足條件的潛在節(jié)點(diǎn)p，即節(jié)點(diǎn)v通過節(jié)點(diǎn)p預(yù)計(jì)獲得的到根節(jié)點(diǎn)的延時(shí)與當(dāng)前延時(shí)Dcur(v)之差的歸一化值是否小于K，K為閾值。將這個(gè)節(jié)點(diǎn)p壓入棧，繼續(xù)查詢是否存在其他滿足條件的潛在父節(jié)點(diǎn)，并將符合的節(jié)點(diǎn)壓入堆棧直到棧的規(guī)模達(dá)到閾值M或者查詢完成，然后從中取出使得最小的節(jié)點(diǎn)pb，將其設(shè)為當(dāng)前父節(jié)點(diǎn)pcur＝pb，重新發(fā)送查詢請求。重復(fù)上面的加入查詢和探測過程。若不存在滿足條件的潛在父節(jié)點(diǎn)，則向pcur發(fā)送加入請求報(bào)文，pcur接納其為子節(jié)點(diǎn)，發(fā)送確認(rèn)報(bào)文，并更新其子節(jié)點(diǎn)列表信息。(3)覆蓋網(wǎng)絡(luò)組播系統(tǒng)進(jìn)行節(jié)點(diǎn)優(yōu)化節(jié)點(diǎn)v周期性與父節(jié)點(diǎn)p交換信息節(jié)點(diǎn)v向父節(jié)點(diǎn)p報(bào)告自己的更新信息，父節(jié)p點(diǎn)發(fā)送其子節(jié)點(diǎn)列表Vc信息和其父節(jié)點(diǎn)pg的信息。與節(jié)點(diǎn)加入的過程類似，節(jié)點(diǎn)v將這些節(jié)點(diǎn)作為潛在的可優(yōu)化節(jié)點(diǎn)，記為集合Vop，探測通過這些節(jié)點(diǎn)可以獲得到根節(jié)點(diǎn)的預(yù)計(jì)延時(shí)信息Dtry(v，pop，r)，若(Dcur(v) Dtry(v，pop，r))/Dcur(v)＞δ，其中參數(shù)δ＞0，則更新pop作為其當(dāng)前父節(jié)點(diǎn)，向當(dāng)前父節(jié)點(diǎn)p發(fā)送離開報(bào)文，收到確認(rèn)后，向pop發(fā)送加入報(bào)文，更新節(jié)點(diǎn)信息。(4)組播節(jié)點(diǎn)的離開和失效當(dāng)組播成員節(jié)點(diǎn)v正常離開時(shí)，節(jié)點(diǎn)需要發(fā)送離開報(bào)文給它的父節(jié)點(diǎn)和各個(gè)子節(jié)點(diǎn)。父節(jié)點(diǎn)在收到報(bào)文后更新子節(jié)點(diǎn)列表信息；各個(gè)子節(jié)點(diǎn)在收到報(bào)文后以v的父節(jié)點(diǎn)，即自身的祖父節(jié)點(diǎn)作為新的當(dāng)前父節(jié)點(diǎn)，然后重新運(yùn)行節(jié)點(diǎn)加入的過程。當(dāng)組播成員節(jié)點(diǎn)v非正常離開或者失效時(shí)，由于父節(jié)點(diǎn)和子節(jié)點(diǎn)之間會(huì)周期性的交換信息，v的父節(jié)點(diǎn)會(huì)在周期內(nèi)檢測到子節(jié)點(diǎn)失效，更新其子節(jié)點(diǎn)列表。節(jié)點(diǎn)v的子節(jié)點(diǎn)同樣會(huì)周期內(nèi)檢測到父節(jié)點(diǎn)的失效，然后以祖父節(jié)點(diǎn)作為當(dāng)前節(jié)點(diǎn)，重新運(yùn)行節(jié)點(diǎn)的加入過程。(5)覆蓋網(wǎng)絡(luò)組播組信息管理FQMP采用分布式的方法構(gòu)造組播路由，每個(gè)節(jié)點(diǎn)都只需要維護(hù)局部的信息，而不是整個(gè)組播樹的信息，這大大增強(qiáng)了組播的拓展性。由以上的節(jié)點(diǎn)加入，離開和動(dòng)態(tài)優(yōu)化過程可知，節(jié)點(diǎn)需要維護(hù)以下信息(A)自身節(jié)點(diǎn)信息，包括到根節(jié)點(diǎn)的延時(shí)Dcur等；(B)組播樹上的鄰居節(jié)點(diǎn)信息，包括子節(jié)點(diǎn)列表Vc，父節(jié)點(diǎn)信息；(C)在動(dòng)態(tài)優(yōu)化和節(jié)點(diǎn)失效處理過程中，節(jié)點(diǎn)還需要維護(hù)一部分的潛在優(yōu)化節(jié)點(diǎn)列表Vop，該列表包括祖父節(jié)點(diǎn)和其父節(jié)點(diǎn)的兄弟節(jié)點(diǎn)，也稱為叔節(jié)點(diǎn)。假設(shè)當(dāng)前節(jié)點(diǎn)的度為dT(v)，當(dāng)前父節(jié)點(diǎn)的度為dT(p)，則節(jié)點(diǎn)維護(hù)的信息量為o(dT(v)+dT(p))。FSA00000256565900011.tif,FSA00000256565900012.tif
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述基于覆蓋網(wǎng)絡(luò)組播系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)節(jié)點(diǎn)高效管理方法，其特征在 于，所述第三方機(jī)制為匯聚節(jié)點(diǎn)RP。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于覆蓋網(wǎng)絡(luò)組播系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)節(jié)點(diǎn)高效管理方法，該方法采用快速靈活的節(jié)點(diǎn)加入和優(yōu)化機(jī)制；當(dāng)節(jié)點(diǎn)加入時(shí)，從組播樹的根節(jié)點(diǎn)開始，在滿足一定的QoS性能的條件下，往遠(yuǎn)離根節(jié)點(diǎn)的方向偏移；當(dāng)完成加入后，周期性地利用局部信息進(jìn)行動(dòng)態(tài)優(yōu)化。組播方法可以快速的構(gòu)建組播路由，具有較好的QoS性能，同時(shí)通過節(jié)點(diǎn)的帶約束條件的偏移和動(dòng)態(tài)優(yōu)化，既保證了延時(shí)特性，又在一定程度上優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)資源利用率，并可以適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)動(dòng)態(tài)變化。
文檔編號(hào)H04L12/18GK101931543SQ201010272200
公開日2010年12月29日 申請日期2010年9月3日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月3日
發(fā)明者劉奇, 華能威, 趙問道 申請人:浙江大學(xué)