一种群组通信中覆盖网络度无关多播树重排路由方法技术

本发明专利技术涉及群组多媒体网络通信技术领域，尤其涉及一种群组通信中覆盖网络度无关多播树重排路由方法。本发明专利技术提供的方法采用子树路径排序交换策略代替剩余度迁移策略，使规模较大的子树经过若干次交换能够有效转移到低延迟的分发路径上，降低整体时延。本发明专利技术能够适用于无剩余度但有优化空间的多播树，提高了延迟优化比例，应用于实时群组多媒体业务的分发系统维护，能够对长时用户提供可持续的服务质量，有助于多媒体群组通信应用中的服务优化策略，适用于解决大规模网络直播服务应用中的服务质量优化问题。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及群组多媒体网络通信
，尤其涉及一种群组通信中覆盖网络度无关多播树重排路由方法。
技术介绍
一组节点通过某种生成树方法成为组播树的分发群组成员，在群组内成员的自身能力变化或者链路吞吐量变化随即引起树的节点与链路的性能参数发生变化，这时的组播树并不能保持生成树的分发效率，如果没有及时的维护措施，组播树的整体延迟将越来越大，组播树分发效率降低。针对这一问题，覆盖组播树重排路由方法(参见文献1)通过设定重排激活条件模型进行迭代优化的方法，自适应调节树路径结构。重排激活模型的基本原理是设定一组必要条件，当组播树中检测到某些节点符合这组必要条件，则激活节点置换，通过节点间的连续迭代置换达到重排优化的目的。目前覆盖组播树重排路由方法(参见文献2-5)的重排激活模型设定重排必须满足两个条件：1)需要优化的树区域内存在剩余度付指多播树上的节点向其子节点转发数据后所剩余的转发连接数目)，2)基于剩余度调整能够降低局部树分发延迟。该方法将节点剩余度作为必要条件之一，使得只有具有剩余度的节点可以进行重排优化，这种重排优化适用于剩余度较多的组播树，而对于剩余度分布比较稀少或者没有剩余度的组播树，当局部子树内没有剩余度时将不能激活重排优化。同时从生成树的构造原理来看，越靠近根节点的成员节点绝大部分处于饱和或接近于饱和状态，剩余度低或者没有剩余度，因此这种重排优化比例较低，分发延迟优化效果不明显。因此，在剩余度分布稀疏的环境下，如何提高延迟优化比例，从而提高整体分发延迟质量，是一个亟待解决的技术难题。文献1：Banerjee S，Kommareddy C，Kar BBK，Khuller S.，“Construction of an efficientoverlay multicast infrastructure for real-time applications”，In：Proceedings of the INFOCOM2003，Vol.2，2003：pp.1521-1531.文献2：Michael K.Reiter，Asad Samar，Chenxi Wang，“Self-Adjusting Distributed Trees”，Technical Report，School of Computer Science，Carnegie Mellon University，CMU-CS-05-171，2005：pp.5-24.文献3：M.Gruber，J.van Hemert，and G.R.Raidl，“Neighbourhood searches for the boundeddiameter minimum spanning tree problem embedded in a VNS，EA，and ACO”，In：Proceedings ofthe 8th Annual Conference on Genetic and Evolutionary Computation，2006：pp.1187-1194.文献4：Papaemmanouil，O.，Ahmad，Y.，Cetintemel，U，Jannotti，J，“Application-awareOverlay Networks for Data Dissemination”，In：Proceedings of the International Workshop onSemantics enabled Networks and Services，Atlanta，April 2006：pp.76-76.文献5：Baoliu Ye，Minyi Guo，Daoxu Chen，Sanglu Lu，“A degree-constrained--> QoS-awarerouting algorithm for application layer multicast”，InformationSciences，Vol.177，2007：pp.3613-3626.
技术实现思路
针对上述存在的技术问题，本专利技术的目的是提供一种群组通信中覆盖网络度无关多播树重排路由方法，该方法去掉剩余度必要条件，采用子树路径排序交换策略代替剩余度迁移策略，使规模较大的子树经过若干次交换能够有效转移到低延迟的分发路径上，降低多播树整体时延。为达到上述目的，本专利技术采用如下的技术方案：①设定多播树T的某一子树T′需要优化，其根节点为S，S的孩子节点为P1，P2……，Pn，称之为为P层节点，S的孙子节点(其子节点的孩子节点，称之为C层节点)为C1，C2……，Cm，每一个C层节点都可能是一棵子树的根节点，S，P层节点，C层节点构成了一棵三层的局部子树；②设定以属于C层节点的某个节点Ci，则以Ci为根节点的子树Tci规模可表示为Nci(T′)，计算每个以C层节点为根节点的子树规模大小，并按照规模从大到小的顺序进行排列，得到规模队列QUEUE：Nk(1)(T′)，Nk(2)(T′)，……，Nk(m)(T′)，该队列决定了子树置换优化的顺序；③从子树规模队列QUEUE中选取具有最大规模的子树Tci，其根节点为Ci，则重新选择Ci的父节点，对该子树进行重新挂载；④由Ci向所有可连通的P层节点发送ping探测消息，获取Ci根据所有P层节点的response回复消息，如果P层中的某个节点剩余度已为0则不会回复任何消息。根据返回的response时戳信息，可计算所有可连通P层节点到Ci节点的分发延迟delay(Pj→Ci)，Pj是P层中的任意节点；⑤设P层中任意节点Pj的分发延迟距离(即源节点发送数据到达Pj的延迟时间)为Delay(Pj)，则选择具有最小延迟Min(Delay(Pj)+delay(Pj→Ci))的节点为节点Ci的挂载父节点；⑥从子树队列QUEUE删除节点Ci，返回步骤③进行下一个子树的选择操作，直到QUEUE＝NULL，完成所有的路由选择，重构形态计算结束，获得新的优化子树T″；⑦计算新子树T″延迟增益，判断是否降低了树T′的整体分发延迟，如果Delay(T′)＞Delay(T″)，即原子树的分发总延迟大于现子树的分发总延迟，则优化成功；如果Delay(T′)＜Delay(T″)，即原子树的分发总延迟小于现子树的分发总延迟，则优化失败，放弃重排操作；⑧当步骤⑦中的置换判决条件成立的时候，将能够进行树路径的局部重排。步骤⑦中的Delay(T′)将按以下公式进行计算：Delay(T′)=Σi=1mNCi(T′)×(Delay(Pi′)+delay(Pi′→Ci))]]>Nci(T′)是子树T′中以其节点Ci为根节点的子树Tci规模，Delay(P′i)是节点Ci的父节点P′i在树T中的分发延时，delay(P′i→Ci)是P′i发送数据到Ci的延迟时间。-->步骤⑦中的Delay(T″)将按以下公式进行计算：Delay(T′′)=Σi=1mNCi(T′′)×(Delay(Pi′′)+delay(Pi本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种群组通信中覆盖网络度无关多播树重排路由方法，其特征在于，包括以下步骤：①设定多播树Ｔ的某一子树Ｔ′需要优化，其根节点为Ｓ，Ｓ的孩子节点为Ｐ↓［１］，Ｐ↓［２］……，Ｐ↓［ｎ］，称之为为Ｐ层节点，Ｓ的孙子节点（其子节点的孩子节点，称之为Ｃ层节点）为Ｃ↓［１］，Ｃ↓［２］……，Ｃ↓［ｍ］，每一个Ｃ层节点都可能是一棵子树的根节点，Ｓ，Ｐ层节点，Ｃ层节点构成了一棵三层的局部子树；②设定以属于Ｃ层节点的某个节点Ｃ↓［ｉ］，则以Ｃ↓［ｉ］为根节点的子树Ｔ↓［ｃｉ］规模可表示为Ｎ↓［ｃｉ］（Ｔ′），计算每个以Ｃ层节点为根节点的子树规模大小，并按照规模从大到小的顺序进行排列，得到规模队列ＱＵＥＵＥ：Ｎ↓［ｋ（１）］（Ｔ′），Ｎ↓［ｋ（２）］（Ｔ′），……，Ｎ↓［ｋ（ｍ）］（Ｔ′），该队列决定了子树置换优化的顺序；③从子树规模队列ＱＵＥＵＥ中选取具有最大规模的子树Ｔ↓［ｃｉ］，其根节点为Ｃ↓［ｉ］，则重新选择Ｃ↓［ｉ］的父节点，对该子树进行重新挂载；④由Ｃ↓［ｉ］向所有可连通的Ｐ层节点发送ｐｉｎｇ探测消息，获取Ｃ↓［ｉ］根据所有Ｐ层节点的ｒｅｓｐｏｎｓｅ回复消息，如果Ｐ层中的某个节点剩余度已为０则不会回复任何消息，根据返回的ｒｅｓｐｏｎｓｅ时戳信息，计算所有可连通Ｐ层节点到Ｃ↓［ｉ］节点的分发延迟ｄｅｌａｙ（Ｐ↓［ｊ］→Ｃ↓［ｉ］），Ｐ↓［ｊ］是Ｐ层中的任意节点；⑤设Ｐ层中任意节点Ｐ↓［ｊ］的分发延迟距离为Ｄｅｌａｙ（Ｐ↓［ｊ］），则选择具有最小延迟Ｍｉｎ（Ｄｅｌａｙ（Ｐ↓［ｊ］）＋ｄｅｌａｙ（Ｐ↓［ｊ］　→Ｃ↓［ｉ］））的节点为节点Ｃ↓［ｉ］的挂载父节点；⑥从子树队列ＱＵＥＵＥ删除节点Ｃ↓［ｉ］，返回步骤③进行下一个子树的选择操作，直到ＱＵＥＵＥ＝ＮＵＬＬ，完成所有的路由选择，重构形态计算结束，获得新的优化子树Ｔ″；⑦计算新子树Ｔ″延迟增益，判断是否降低了树Ｔ′的整体分发延迟，如果Ｄｅｌａｙ（Ｔ′）＞Ｄｅｌａｙ（Ｔ″），即原子树的分发总延迟大于现子树的分发总延迟，则优化成功；如果Ｄｅｌａｙ（Ｔ′）＜Ｄｅｌａｙ（Ｔ″），即原子树的分发总延迟小于现子树的分发总延迟，则优化失败，放弃重排操作；⑧当步骤⑦中的置换判决条件成立的时候，将能够进行树路径的局部重排。...

【技术特征摘要】
1.一种群组通信中覆盖网络度无关多播树重排路由方法，其特征在于，包括以下步骤：①设定多播树T的某一子树T′需要优化，其根节点为S，S的孩子节点为P1，P2……，Pn，称之为为P层节点，S的孙子节点(其子节点的孩子节点，称之为C层节点)为C1，C2……，Cm，每一个C层节点都可能是一棵子树的根节点，S，P层节点，C层节点构成了一棵三层的局部子树；②设定以属于C层节点的某个节点Ci，则以Ci为根节点的子树Tci规模可表示为Nci(T′)，计算每个以C层节点为根节点的子树规模大小，并按照规模从大到小的顺序进行排列，得到规模队列QUEUE：Nk(1)(T′)，Nk(2)(T′)，……，Nk(m)(T′)，该队列决定了子树置换优化的顺序；③从子树规模队列QUEUE中选取具有最大规模的子树Tci，其根节点为Ci，则重新选择Ci的父节点，对该子树进行重新挂载；④由Ci向所有可连通的P层节点发送ping探测消息，获取Ci根据所有P层节点的response回复消息，如果P层中的某个节点剩余度已为0则不会回复任何消息，根据返回的response时戳信息，计算所有可连通P层节点到Ci节点的分发延迟delay(Pj→Ci)，Pj是P层中的任意节点；⑤设P层中任意节点Pj的分发延迟距离为Delay(Pj)，则选择具有最小延迟Min(Delay(Pj)+delay(Pj →Ci))的节点为节点Ci的挂载父节点；⑥从子树队列QUEUE删除节点Ci，返回步骤③进行下一个子树的选择操作，直到QUEUE＝NULL，完成所有的路由选择，重构形态计算结束，获得新的优化子树T″；⑦计算新子树T″延迟增益，判断是否降低了树T′的整体分发延迟，如果De...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡瑞敏，王朝萍，曹雪松，谭小琼，
申请(专利权)人：武汉大学，
类型：发明
国别省市：83[中国|武汉]