CN100459701C - 视频点播系统的基于测量的自适应接纳控制方法 - Google Patents

Abstract

视频点播系统VOD的基于测量的自适应接纳控制方法：(A)首先根据解码速率将访问分为不同的服务类别；(B)每类访问提前或预先计算出，其单个流，正常平均带宽，及该类服务的概率分位点；(C)当业务流到达系统时，若是已存在的正在服务的流，转(F)；(D)一个新的服务请求到达，计算所有类别的当前概率分位点，以及该类的期望概率分位点(根据当前信息及预设概率分位点值换算)；(E)若每类服务的当前概率分位点均大于期望概率分位点，则接纳，否则表明服务器过载，拒绝接纳。本发明适用于视频点播(VoD)多媒体系统中灵活适应后台服务器容量的变化，能自适应的控制接纳方法，它能够有效的提高接入率。

Description

视频点播系统的基于测量的自适应接纳控制方法

技术领域

本发明涉及在线视频点播系统(Video on Demand，VoD)，特别涉及一种基于测量的自适应的控制接纳的服务数量防止系统过载，确保服务质量的接纳控制方法。

背景技术

视频点播(VoD)是一种分布式的多媒体系统，它是一种媒体服务器和网络交换机的多层次结构，在此系统中，多媒体数据要经过压缩、存储、检索，并通过网络传送到目的地，然后解压缩，并在接收设备上同步演播。视频点播系统接纳过多的用户会导致整体服务质量的下降。现有的接纳控制技术分为两种：(1)确定型方法：该方法预先确定了能服务的数量，它的缺陷为：预先确定的数量不准确，当组合编码速率访问时，误差超过20％。(2)统计型：目前的统计型方法过于复杂，并且通常假定瓶颈带宽为固定值，事实上瓶颈带宽随访问模式，多编码速率组合访问时变化很大。同时，这两种方法都不能灵活适应后台服务器容量的变化(所谓多编码速率组合访问是指：系统同时提供多种编码速率的文件)。

发明内容

本发明的主要目地是针对目前的视频点播系统接纳控制技术的缺点，提供一种基于测量的自适应的控制接纳方法，它能够有效的提高接入率，自适应容量的变化。

为了实现本发明所述目地，本发明提供一种基于测量的适应的控制接纳方法，该方法包括以下步骤：(A)首先根据解码速率将访问分为不同的服务类别；(B)每类访问提前或预先计算出，其单个流，正常平均带宽，及该类服务的概率分位点；(C)当业务流到达系统时，若是已存在的正在服务的流，转(F)，否则转(D)；(D)一个新的服务请求到达，计算所有类别的当前概率分位点，以及该类的期望概率分位点(根据当前信息及预设概率分位点值换算)；(E)若每类服务的当前概率分位点均大于期望概率分位点，则接纳，否则表明服务器过载，拒绝接纳；(F)判断该流所属的服务类别；(G)更新该服务类别的窗口数据集；返回步骤(C)。

本发明的特点是：本发明克服了视频点播系统接纳控制技术的缺点，适用于视频点播(VoD)多媒体系统中灵活适应后台服务器容量的变化，能自适应的控制接纳方法，它能够有效的提高接入率。

下面将结合附图对该接纳控制方法进行详细说明

附图说明

图1基于测量的接纳控制整体结构图

图2基于测量的接纳控制的工作流程图

具体实施方式

关键概念、定义及符号说明：

服务/会话/播放文件：这三个概念是一致的，VoD系统中，一个服务就是指播放某个视频文件，它的具体形态就是会话(由控制流和数据流组成)。

服务类：每个服务(播放影片)都有其固有的解码速率，所有相同解码速率的文件归类为同一类服务，即服务类内部解码速率一致，不同类之间不相同。

每类服务的在线监测状态称为窗口数据集，实时监测的时间长度称为窗口T，T通常在30～60秒之间，本发明采用T＝30，窗口内由等长的间隔组成，称为时间槽，其长度为S，通常取为1秒，窗口内总时间槽数量为n＝T/S。当前时刻为t，则时间槽Si监测的时段为[t-T+(i-1)×S，t-T+i×S]。每个服务在一个时间槽上的网络流量称为槽信息，则在时间窗口内，每个服务有n个槽信息。若该服务类由m个服务组成，则这m个服务的所有槽信息组成的集合称为窗口数据集(共有m×n个槽数据)

概率分位点：随机变量X，对于概率ζ，若存在P_i，P{X＞＝P_i}＝ζ，则称P_i为随机变量X的ζ概率分位点，即大于P_i的概率为ζ，本发明ζ取值为0.8。

服务类SV_i，(解码速率Code_i)，它的经验平均带宽B_i，定义为长期未过载测量中，单个流的平均槽信息量，它的经验ζ概率分位点定义为P_i。

如图1所示，整个接纳控制结构由3部分组成：会话管理、测量、接纳控制算法。会话管理的功能是判断是已有的服务(正在提供的)还是新的服务请求，如果是新的服务请求转交接纳控制处理，已有的服务则分离出其所属的会话，完成流的映射转发。测量模块的功能是通过测量现存服务的通信流量，来维护每类服务的窗口数据集。接纳控制算法则根据每类服务的窗口数据集，判断是否过载产生，来做出接纳、拒绝决策。

本发明接纳控制的具体工作流程如图2所示。系统在正式运行前，必须经过步骤20，预先计算每类服务SV_i，的平均经验带宽B_i，经验ζ概率分位点P_i(上述B步骤)。系统运行状态下，步骤10为初始点，系统监测到有业务到达(分组流，上述C步骤)。此时判断该业务是否为系统正在提供的服务，如果是转步骤11(上述F步骤)，否则转步骤15(上述D步骤)。步骤11，首先，分离出业务流所属的会话，将该会话的缓冲计数器值更新为原缓冲计数器值+当前测量流量；步骤12，如果需要新的时间槽需要启动，则转13，否则转14；步骤13，更新窗口数据集(上述G步骤)。方法：对于服务类SV_i，设当前共为m个会话，则将每个会话的缓冲计数器的值(共m个)纳入的服务类SV_i窗口数据集，同时将该数据集中时间超出窗口范围(当前时刻T秒以前)的槽信息除去。同时，该m个会话的缓冲计数器清零；步骤14，等待下一事件发生。

步骤15，D步骤，有新的服务请求到达，此时计算所有现存(正在提供服务)的所有服务类的期望概率分位点。计算方法如下，对于任一现存服务类SV_i，首先计算出其当前计算窗口数据集的平均带宽B_i’、ζ概率分位点P_i’。其经验平均带宽B_i、ζ概率分位点P_i。

当B_i’＞＝B_i时，期望概率分位点为P_i-(B_i’-B_i)×K

当B_i’＜B_i时，期望概率分位点为 $P_i-e^{(K\×\left(\frac{B_i-B_i^{\′}}{B_i}\right))}\×(B_i^{\′}-B_i)\×K$

其中K为移动系数，它的取值取决于概率ζ，当本发明实施例取ζ＝0.8时，K＝0.842

步骤16(上述E步骤)，判断是否当前所有的服务类的期望概率分位点大于经验概率分位点，如果是，则转17，否则转18。步骤17，接纳该请求，建立该会话的数据结构，同时将该会话的缓冲计数器清零，同时转11。步骤18，拒绝该服务请求，等待下一消息。

Claims (3)

1、视频点播系统VOD的基于测量的自适应接纳控制方法，其特征是包括以下步骤：(A)首先根据解码速率将访问分为不同的服务类别；(B)每类访问提前或预先计算出其单个流，正常平均带宽，及每类服务的概率分位点；(C)当业务流到达系统时，若是已存在的正在服务的流，转(F)，否则转(D)；(D)一个新的服务请求到达，计算所有类别的当前概率分位点，以及所有类别的期望概率分位点，期望概率分位点根据当前信息及预设概率分位点值换算所得；(E)若每类服务的当前概率分位点均大于期望概率分位点，则接纳，否则表明服务器过载，拒绝接纳；(F)判断业务流所属的服务类别；分离出业务流所属的会话，将该会话的缓冲计数器值更新为原缓冲计数器值+当前测量流量；(G)更新该服务类别的窗口数据集；返回步骤(C)。

2、由权利要求1所述的视频点播系统VOD的基于测量的自适应接纳控制方法，其特征是所述更新该服务类别的窗口数据集的方法是：对于服务类解码速率SV_i，设当前共为m个控制流和数据流组成的会话，则将每个会话的缓冲计数器的共m个值纳入服务类SV_i窗口数据集，同时将该数据集中时间超出窗口范围，即当前时刻T秒以前的槽信息除去，同时，该m个由控制流和数据流组成会话的缓冲计数器清零。

3、由权利要求1所述的视频点播系统VOD的基于测量的自适应接纳控制方法，其特征是所述新的服务请求到达时，计算所有现存的所有服务类的期望概率分位点的方法如下，对于任一现存服务类SV_i，首先计算出其当前计算窗口数据集的平均带宽B_i’、ζ概率分位点P_i’；其经验平均带宽是B_i、ζ概率分位点是P_i：

当B_i’＞＝B_i时，期望概率分位点为P_i-(B′_i-B_i)×K

当B_i’＜B_i时，期望概率分位点为 $P_i-e^{(K\×\left(\frac{B_i-B_i^{\′}}{B_i}\right))}\×(B_i^{\′}-B_i)\×K$

其中K为移动系数，它的取值取决于概率ζ，并取ζ＝0.8时，K＝0.842。

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