CN108632066B - 一种构建视频多播虚拟网的方法和装置 - Google Patents

一种构建视频多播虚拟网的方法和装置 Download PDF

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Abstract

本发明提出了一种构建视频多播虚拟网的方法和装置，该方法包括：根据虚拟网络中的各个网络节点对视频描述数量的需求以及各个网络节点之间的网络距离，将所述虚拟网络中的所有网络节点划分为多个视频集群中；分别从每个视频集群的网络节点中确定出一个代理节点，所述代理节点用于接收从视频服务器传输来的视频描述；其中，所述视频服务器用于存储视频描述；分别在每个视频集群中构建代理节点到其它网络节点之间的多播路由树，所述多播路由树用于将代理节点接收到的视频描述下发到其它网络节点中。本发明可以提高视频多播请求的满足率，提高网络资源的利用率，节约视频多播虚拟网的构建成本。

Description

一种构建视频多播虚拟网的方法和装置
技术领域
本发明涉及计算机网络领域，尤其涉及一种构建视频多播虚拟网的方法和装置。
背景技术
多描述编码技术(Multiple Description Coding，MDC)广泛应用于在线视频应用，MDC可以有效的应对突发的包丢失和比特错误。同时，软件定义网络(Software DefinedNetwork，SDN)构建能够提供可靠的流级别质量保证和灵活的网络虚拟化框架，使得MDC视频服务成为SDN的一项极具潜力的应用。MDC多播虚拟网络映射算法成为在SDN中部署MDC视频多播的关键。然而，现有的用于虚拟网映射的两阶段算法无法充分利用物理网络设施的路径冗余性。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，提供一种构建视频多播虚拟网的方法和装置，提高视频多播请求的满足率，提高网络资源的利用率，节约视频多播虚拟网的构建成本。
本发明采用的技术方案是，所述构建视频多播虚拟网的方法，包括：
根据虚拟网络中的各个网络节点对视频描述数量的需求以及各个网络节点之间的网络距离，将所述虚拟网络中的所有网络节点划分为多个视频集群中；
分别从每个视频集群的网络节点中确定出一个代理节点，所述代理节点用于接收从视频服务器传输来的视频描述；其中，所述视频服务器用于存储视频描述；
分别在每个视频集群中构建代理节点到其它网络节点之间的多播路由树，所述多播路由树用于将代理节点接收到的视频描述下发到其它网络节点中。
可选的，所述根据虚拟网络中的各个网络节点对视频描述数量的需求以及各个网络节点之间的网络距离，将所述虚拟网络中的所有网络节点划分为多个视频集群中，包括：
将需要相同视频描述数量的网络节点划分到一个服务集合中；
针对任一服务集合，从所述任一服务集合中随机选取一个网络节点作为对比节点；
在所述任一服务集合中，将所述对比节点，以及到所述对比节点的网络距离小于预设距离值的网络节点划分到一个视频集群中；
将所述任一服务集合中的剩余网络节点重复执行上述操作，直至所述任一服务集合中没有网络节点为止。
可选的，在分别从每个视频集群的网络节点中确定出一个代理节点之前，所述方法还包括：
分别计算出视频服务器与每个视频集群之间的视频传输通道的数量；其中，所述视频描述通过所述视频传输通道传输至所述视频集群。
可选的，所述分别计算出视频服务器与每个视频集群之间的视频传输通道的数量，包括：
根据任一视频集群对视频描述数量的需求，计算出所述任一视频集群接收视频描述所需要的总传输带宽；
根据所述任一视频集群的总传输带宽，以及每个视频传输通道的数据传输带宽，计算出所述视频服务器与所述任一视频集群之间的视频传输通道的数量。
可选的，所述分别从每个视频集群的网络节点中确定出一个代理节点，包括：
计算任一视频集群中的每个网络节点的计算资源，并将具有最多计算资源的网络节点设置为所述任一视频集群的代理节点。
可选的，所述分别在每个视频集群中构建代理节点到其它网络节点之间的多播路由树，包括：
根据任一视频集群中的各个网络节点之间的链路带宽，按照Kou-Markowsky-Berman算法，得到所述任一视频集群中的多播路由树。
本发明还提供一种构建视频多播虚拟网的装置，包括：
节点划分模块，用于根据虚拟网络中的各个网络节点对视频描述数量的需求以及各个网络节点之间的网络距离，将所述虚拟网络中的所有网络节点划分为多个视频集群中；
节点确定模块，用于分别从每个视频集群的网络节点中确定出一个代理节点，所述代理节点用于接收从视频服务器传输来的视频描述；其中，所述视频服务器用于存储视频描述；
路径构建模块，用于分别在每个视频集群中构建代理节点到其它网络节点之间的多播路由树，所述多播路由树用于将代理节点接收到的视频描述下发到其它网络节点中。
可选的，所述节点划分模块，具体用于：
将需要相同视频描述数量的网络节点划分到一个服务集合中；针对任一服务集合，从所述任一服务集合中随机选取一个网络节点作为对比节点；在所述任一服务集合中，将所述对比节点，以及到所述对比节点的网络距离小于预设距离值的网络节点划分到一个视频集群中；将所述任一服务集合中的剩余网络节点重复执行上述操作，直至所述任一服务集合中没有网络节点为止。
可选的，所述装置还包括：
通道计算模块，用于在分别从每个视频集群的网络节点中确定出一个代理节点之前，分别计算出视频服务器与每个视频集群之间的视频传输通道的数量；其中，所述视频描述通过所述视频传输通道传输至所述视频集群。
可选的，所述通道计算模块，具体用于：
根据任一视频集群对视频描述数量的需求，计算出所述任一视频集群接收视频描述所需要的总传输带宽；根据所述任一视频集群的总传输带宽，以及每个视频传输通道的数据传输带宽，计算出所述视频服务器与所述任一视频集群之间的视频传输通道的数量。
可选的，所述节点确定模块，具体用于：
计算任一视频集群中的每个网络节点的计算资源，并将具有最多计算资源的网络节点设置为所述任一视频集群的代理节点。
可选的，所述路径构建模块，具体用于：
根据任一视频集群中的各个网络节点之间的链路带宽，按照Kou-Markowsky-Berman算法，得到所述任一视频集群中的多播路由树。
采用上述技术方案，本发明至少具有下列优点：
本发明所述的构建视频多播虚拟网的方法和装置，针对现有视频多播虚拟网构建算法的不足，在网络资源利用率和多播虚拟网请求的满足率之间取得平衡。可以提高视频多播请求的满足率，提高网络资源的利用率，尤其是链路的宽带资源和网络节点的计算资源的利用率，节约视频多播虚拟网的构建成本。本发明采用了一种中心式的分层算法，可以根据网络的拓扑结构，充分利用冗余链路和冗余带宽。
附图说明
图1为本发明第一实施例的构建视频多播虚拟网的方法的流程图；
图2为本发明第二实施例的构建视频多播虚拟网的方法的流程图；
图3为本发明第三实施例的构建视频多播虚拟网的装置的组成结构示意图。
具体实施方式
为更进一步阐述本发明为达成预定目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对本发明进行详细说明如后。
本发明第一实施例，一种构建视频多播虚拟网的方法，如图1所示，包括以下具体步骤：
步骤S101：根据虚拟网络中的各个网络节点对视频描述数量的需求以及各个网络节点之间的网络距离，将所述虚拟网络中的所有网络节点划分为多个视频集群中。
具体的，步骤S101，包括：
步骤A1：将需要相同视频描述数量的网络节点划分到一个服务集合中。
步骤A2：针对任一服务集合，从所述任一服务集合中随机选取一个网络节点作为对比节点。
步骤A3：在所述任一服务集合中，将所述对比节点，以及到所述对比节点的网络距离小于预设距离值的网络节点划分到一个视频集群中。
优选的，使用Dijkstra算法计算对比节点与其它网络节点之间的网络距离。
步骤A4：重复执行步骤A2至步骤A3，直至所述任一服务集合中没有网络节点为止。
进一步的，在本实施例中，利用多描述编码技术(Multiple Description Coding，MDC)将任一视频编码为若干个视频描述，且每个视频描述都可以解码为相同视频质量的视频。用户接收到的视频描述越多，其获得的视频质量越高。用户根据自身对视频质量的需求，请求相应数量的视频描述。
步骤S102：分别从每个视频集群的网络节点中确定出一个代理节点，所述代理节点用于接收从视频服务器传输来的视频描述；其中，所述视频服务器用于存储视频描述。
具体的，在步骤A102之前，所述方法还包括：
分别计算出视频服务器与每个视频集群之间的视频传输通道的数量；其中，所述视频描述通过所述视频传输通道传输至所述视频集群。优选的，视频服务器与任一视频集群之间的视频传输通道的数量等于所述任一视频集群需要视频描述的数量。
进一步的，所述分别计算出视频服务器与每个视频集群之间的视频传输通道的数量，包括：
根据任一视频集群对视频描述数量的需求，计算出所述任一视频集群接收视频描述所需要的总传输带宽；
根据所述任一视频集群的总传输带宽，以及每个视频传输通道的数据传输带宽，计算出所述视频服务器与所述任一视频集群之间的视频传输通道的数量。
更进一步的，所述分别从每个视频集群的网络节点中确定出一个代理节点，包括：
计算任一视频集群中的每个网络节点的计算资源，并将具有最多计算资源的网络节点设置为所述任一视频集群的代理节点。
步骤S103：分别在每个视频集群中构建代理节点到其它网络节点之间的多播路由树，所述多播路由树用于将代理节点接收到的视频描述下发到其它网络节点中。
具体的，所述分别在每个视频集群中构建代理节点到其它网络节点之间的多播路由树，包括：
根据任一视频集群中的各个网络节点之间的链路带宽，按照Kou-Markowsky-Berman算法，得到所述任一视频集群中的多播路由树。
在本实施例中，存储于视频服务器中的视频描述通过一定数量的视频传输通道，传输到任一视频集群。所述任一视频集群中包括一个或多个网络节点，且所述任一视频集群中的每个网络节点对视频描述的需求数量一致。所述视频服务器与所述任一视频集群之间的视频传输通道的数量的等于所述任一视频集群中的每个网络节点对视频描述的需求数量。具体的，视频描述通过视频传输通道传输到所述任一视频集群中的代理节点，代理节点再通过所述传输到任一视频集群中的多播路由树发送到所述任一视频集群中的其它各个网络节点中。
本发明第二实施例，一种构建视频多播虚拟网的方法，如图2所示，包括以下具体步骤：
步骤S201：将原视频通过多描述编码MDC技术编码为多个视频描述，并将视频描述存储于视频服务器中。
每个视频描述都被存储于视频服务器中。每个视频描述都可以独立的解码为具有基准视频质量的视频。用户接收到的视频描述越多，其获得的视频质量越高。用户根据自身对视频质量的需求，请求相应数量的视频描述。
步骤S202：将虚拟网络中的所有网络节点划分为多个视频集群。每个网络节点只能存在于一个视频集群中。
具体的，步骤S202，包括：
根据网络拓扑结构和网络节点对视频质量的需求对网络节点进行划分。一个视频集群中的所有网络节点都需要相同数量的视频描述，且一个视频集群中的各个网络节点之间的网络距离都在设定距离范围值内。这种划分方式有利于视频描述在单个视频集群中的路由。
进一步的，步骤S202，包括：
步骤B1：将需要相同视频描述数量的网络节点划分到一个服务集合中。
步骤B2：针对任一服务集合，从所述任一服务集合中随机选取一个网络节点作为对比节点。
步骤B3：在所述任一服务集合中，将所述对比节点，以及到所述对比节点的网络距离小于预设距离值的网络节点划分到一个视频集群中。
优选的，使用Dijkstra算法计算对比节点与其它网络节点之间的网络距离。
步骤B4：重复执行步骤B2至步骤B3，直至所述任一服务集合中没有网络节点为止。
步骤S203：分别在每个视频集群中选择一个网络节点作为代理节点。
具体的，步骤S203，包括：
计算任一视频集群中的每个网络节点的计算资源，并将具有最多计算资源的网络节点设置为所述任一视频集群的代理节点。
步骤S204：视频服务器通过不相交路径与各个视频集群进行通信，将视频描述通过不相交路径发送给每个视频集群中的代理节点。
即视频服务器将一定数量的视频描述通过不相交路径发送给视频集群。视频服务器与任一视频集群之间的不相交路径的数量等于所述任一视频集群所需要的视频描述的数量。
使用不相交路径进行视频分发可以充分利用底层物理网络的路径冗余性。
步骤S205：分别在每个视频集群中构建以代理节点为根的多播路由树，在任一视频集群中代理节点通过多播路由树将视频描述传输到其它网络节点中。
任一视频集群中代理节点通过多播路由树，将从视频服务器接收到的视频描述传输到所述任一视频集群中的其它网络节点中。
具体的，按照如下方式建立任一视频集群中的多播路由树：
根据所述任一视频集群中的各个网络节点之间的链路带宽，按照Kou-Markowsky-Berman算法，得到所述任一视频集群中的多播路由树。
本发明第三实施例，一种构建视频多播虚拟网的装置，如图3所示，具体包括以下组成部分：
节点划分模块301，用于根据虚拟网络中的各个网络节点对视频描述数量的需求以及各个网络节点之间的网络距离，将所述虚拟网络中的所有网络节点划分为多个视频集群中。
具体的，节点划分模块301，具体用于：
将需要相同视频描述数量的网络节点划分到一个服务集合中；针对任一服务集合，从所述任一服务集合中随机选取一个网络节点作为对比节点；在所述任一服务集合中，将所述对比节点，以及到所述对比节点的网络距离小于预设距离值的网络节点划分到一个视频集群中；将所述任一服务集合中的剩余网络节点重复执行上述操作，直至所述任一服务集合中没有网络节点为止。
进一步的，在本实施例中，利用多描述编码技术(Multiple Description Coding，MDC)将任一视频编码为若干个视频描述，且每个视频描述都可以解码为相同视频质量的视频。用户接收到的视频描述越多，其获得的视频质量越高。用户根据自身对视频质量的需求，请求相应数量的视频描述。
节点确定模块302，用于分别从每个视频集群的网络节点中确定出一个代理节点，所述代理节点用于接收从视频服务器传输来的视频描述；其中，所述视频服务器用于存储视频描述。
具体的，所述装置还包括：
通道计算模块，用于在分别从每个视频集群的网络节点中确定出一个代理节点之前，分别计算出视频服务器与每个视频集群之间的视频传输通道的数量；其中，所述视频描述通过所述视频传输通道传输至所述视频集群。优选的，视频服务器与任一视频集群之间的视频传输通道的数量等于所述任一视频集群需要视频描述的数量。
进一步的，所述通道计算模块，具体用于：
根据任一视频集群对视频描述数量的需求，计算出所述任一视频集群接收视频描述所需要的总传输带宽；
根据所述任一视频集群的总传输带宽，以及每个视频传输通道的数据传输带宽，计算出所述视频服务器与所述任一视频集群之间的视频传输通道的数量。
更进一步的，所述节点确定模块302，具体用于：
计算任一视频集群中的每个网络节点的计算资源，并将具有最多计算资源的网络节点设置为所述任一视频集群的代理节点。
路径构建模块303，用于分别在每个视频集群中构建代理节点到其它网络节点之间的多播路由树，所述多播路由树用于将代理节点接收到的视频描述下发到其它网络节点中。
具体的，路径构建模块303，用于：
根据任一视频集群中的各个网络节点之间的链路带宽，按照Kou-Markowsky-Berman算法，得到所述任一视频集群中的多播路由树。
在本实施例中，存储于视频服务器中的视频描述通过一定数量的视频传输通道，传输到任一视频集群。所述任一视频集群中包括一个或多个网络节点，且所述任一视频集群中的每个网络节点对视频描述的需求数量一致。所述视频服务器与所述任一视频集群之间的视频传输通道的数量的等于所述任一视频集群中的每个网络节点对视频描述的需求数量。具体的，视频描述通过视频传输通道传输到所述任一视频集群中的代理节点，代理节点再通过所述传输到任一视频集群中的多播路由树发送到所述任一视频集群中的其它各个网络节点中。
本发明实施例中介绍的构建视频多播虚拟网的方法和装置，针对现有视频多播虚拟网构建算法的不足，在网络资源利用率和多播虚拟网请求的满足率之间取得平衡。可以提高视频多播请求的满足率，提高网络资源的利用率，尤其是链路的宽带资源和网络节点的计算资源的利用率，节约视频多播虚拟网的构建成本。本发明采用了一种中心式的分层算法，可以根据网络的拓扑结构，充分利用冗余链路和冗余带宽。
通过具体实施方式的说明，应当可对本发明为达成预定目的所采取的技术手段及功效得以更加深入且具体的了解，然而所附图示仅是提供参考与说明之用，并非用来对本发明加以限制。

Claims (10)

1.一种构建视频多播虚拟网的方法，其特征在于，包括：
根据虚拟网络中的各个网络节点对视频描述数量的需求以及各个网络节点之间的网络距离，将所述虚拟网络中的所有网络节点划分为多个视频集群中；
分别从每个视频集群的网络节点中确定出一个代理节点，所述代理节点用于接收从视频服务器传输来的视频描述；其中，所述视频服务器用于存储视频描述；
分别在每个视频集群中构建代理节点到其它网络节点之间的多播路由树，所述多播路由树用于将代理节点接收到的视频描述下发到其它网络节点中；
所述根据虚拟网络中的各个网络节点对视频描述数量的需求以及各个网络节点之间的网络距离，将所述虚拟网络中的所有网络节点划分为多个视频集群中，包括：
将需要相同视频描述数量的网络节点划分到一个服务集合中；
针对任一服务集合，从所述任一服务集合中随机选取一个网络节点作为对比节点；
在所述任一服务集合中，将所述对比节点，以及到所述对比节点的网络距离小于预设距离值的网络节点划分到一个视频集群中；
将所述任一服务集合中的剩余网络节点重复执行上述操作，直至所述任一服务集合中没有网络节点为止。
2.根据权利要求1所述的构建视频多播虚拟网的方法，其特征在于，在分别从每个视频集群的网络节点中确定出一个代理节点之前，所述方法还包括：
分别计算出视频服务器与每个视频集群之间的视频传输通道的数量；其中，所述视频描述通过所述视频传输通道传输至所述视频集群。
3.根据权利要求2所述的构建视频多播虚拟网的方法，其特征在于，所述分别计算出视频服务器与每个视频集群之间的视频传输通道的数量，包括：
根据任一视频集群对视频描述数量的需求，计算出所述任一视频集群接收视频描述所需要的总传输带宽；
根据所述任一视频集群的总传输带宽，以及每个视频传输通道的数据传输带宽，计算出所述视频服务器与所述任一视频集群之间的视频传输通道的数量。
4.根据权利要求1所述的构建视频多播虚拟网的方法，其特征在于，所述分别从每个视频集群的网络节点中确定出一个代理节点，包括：
计算任一视频集群中的每个网络节点的计算资源，并将具有最多计算资源的网络节点设置为所述任一视频集群的代理节点。
5.根据权利要求1所述的构建视频多播虚拟网的方法，其特征在于，所述分别在每个视频集群中构建代理节点到其它网络节点之间的多播路由树，包括：
根据任一视频集群中的各个网络节点之间的链路带宽，按照Kou-Markowsky-Berman算法，得到所述任一视频集群中的多播路由树。
6.一种构建视频多播虚拟网的装置，其特征在于，包括：
节点划分模块，用于根据虚拟网络中的各个网络节点对视频描述数量的需求以及各个网络节点之间的网络距离，将所述虚拟网络中的所有网络节点划分为多个视频集群中；
节点确定模块，用于分别从每个视频集群的网络节点中确定出一个代理节点，所述代理节点用于接收从视频服务器传输来的视频描述；其中，所述视频服务器用于存储视频描述；
路径构建模块，用于分别在每个视频集群中构建代理节点到其它网络节点之间的多播路由树，所述多播路由树用于将代理节点接收到的视频描述下发到其它网络节点中；
所述节点划分模块，具体用于：
将需要相同视频描述数量的网络节点划分到一个服务集合中；针对任一服务集合，从所述任一服务集合中随机选取一个网络节点作为对比节点；在所述任一服务集合中，将所述对比节点，以及到所述对比节点的网络距离小于预设距离值的网络节点划分到一个视频集群中；将所述任一服务集合中的剩余网络节点重复执行上述操作，直至所述任一服务集合中没有网络节点为止。
7.根据权利要求6所述的构建视频多播虚拟网的装置，其特征在于，所述装置还包括：
通道计算模块，用于在分别从每个视频集群的网络节点中确定出一个代理节点之前，分别计算出视频服务器与每个视频集群之间的视频传输通道的数量；其中，所述视频描述通过所述视频传输通道传输至所述视频集群。
8.根据权利要求7所述的构建视频多播虚拟网的装置，其特征在于，所述通道计算模块，具体用于：
根据任一视频集群对视频描述数量的需求，计算出所述任一视频集群接收视频描述所需要的总传输带宽；根据所述任一视频集群的总传输带宽，以及每个视频传输通道的数据传输带宽，计算出所述视频服务器与所述任一视频集群之间的视频传输通道的数量。
9.根据权利要求6所述的构建视频多播虚拟网的装置，其特征在于，所述节点确定模块，具体用于：
计算任一视频集群中的每个网络节点的计算资源，并将具有最多计算资源的网络节点设置为所述任一视频集群的代理节点。
10.根据权利要求6所述的构建视频多播虚拟网的装置，其特征在于，所述路径构建模块，具体用于：
根据任一视频集群中的各个网络节点之间的链路带宽，按照Kou-Markowsky-Berman算法，得到所述任一视频集群中的多播路由树。
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