基于对等互连的多点视频会议系统的应用层组播方法

具体实施方式

以下结合附图对本发明的实施方式进一步的详细描述。具体如下：

A、从即时消息软件中激活“对等互连多点视频会议”插件，选择参加会议的人；

B、在会议的参与者中使用分布式选举算法选举会议的“对等体协调者”，来协调视频会议的组织和视音频数据的处理/控制；

C、使用基于分布式哈希表和区域聚类的算法来得到转发候选者的列表；

D、使用基于好友列表的算法来构造转发候选者列表；

E、由步骤A选举产生的“对等体协调者”把步骤C和D得到的候选者插入到多棵应用层组播树里面，一棵应用层组播树负责分发一路描述编码的视音频编码流。

●所述步骤A，包括下列步骤：

A1、用户在即时消息软件中激活“对等互连多点视频会议”插件，在插件的在线好友名单里面，选择期望的人，邀请其加入；

A2、被邀请人如果也装了“对等互连多点视频会议”插件，则插件会弹出提示，被邀请人选择接受邀请或者拒绝邀请；

A3、被邀请人如果没有装“对等互连多点视频会议”插件，则自动为拒绝邀请；

A4、可以反复执行步骤A1到A3，来邀请多个人加入会议。

所述步骤C算法流程如图2所示，当“对等体协调者”产生后，它包括下列步骤：

C1、把所有的对等体利用分布式哈希表算法连成一个分布式哈希表覆盖网络；

C2、每个对等体查本地的IP地址和网络区域信息的数据库，得到区域代码；

C3、每个对等体把区域代码通过分布式哈希算法转换成哈希值；

C4、通过分布式哈希表覆盖网络把IP发送到哈希值所对应的对等体保存，从而把属于相同网络区域的对等体聚类在一起；

C5、通过分布式哈希表算法查询得到同一网络区域的对等体的IP列表。

举例说明如下：

(1)假设通过分布式哈希表构造了一个具有10000个节点的覆盖网络。给定一个对等体Peer_1，假设它的IP是202.120.8.34，通过查询“IP与网络区域匹配数据库”，(它包括“IP范围起始”，“IP范围中止”，“国家”，“网络提供商”和“网络区域代码”)，知道它的网络区域代码是“上海交大校园网”，然后把这个代码通过分布式哈希算法处理得到哈希值K1。在分布式哈希表覆盖网络中由节点P1来对应这个哈希值K1，因此Peer_1发送给覆盖网络的消息“JOIN 202.120.8.34 TO K1”被路由给了P1。

(2)对于第二个对等体Peer_2，假设它的IP是202.120.34.8，可以得到“IP与网络区域匹配数据库”，从而知道它的网络区域代码是“上海交大校园网”，然后把这个代码通过分布式哈希算法处理得到哈希值K1。Peer_2使用lookup(K1)函数，得到同一个网络区域的对等体列表，这个例子中lookup(K1)返回的是Peer_1的IP地址202.120.8.34。执行lookup(K1)函数最多花费log10000＝5个对等体应用层路由跳转。

(3)对于第三个对等体Peer_3，假设它的IP是202.120.69.8，可以得到“IP与网络区域匹配数据库”，从而知道它的网络区域代码是“上海医科大学校园网”，然后把这个代码通过分布式哈希算法处理得到哈希值K2。Peer_3使用lookup(K1)函数，得到同一个网络区域的对等体列表，这个例子中lookup(K1)返回的是空。因此它查询同一个网络服务提供商的其他网络区域，例如“上海交大校园网”，然后把这个代码通过分布式哈希算法处理得到哈希值K1。Peer_3使用lookup(K1)函数，得到同一个网络区域的对等体列表，这个例子中lookup(K1)返回的是Peer_1的IP地址202.120.8.34和Peer_2的IP地址202.120.34.8。执行lookup(K2)和lookup(K1)函数最多花费2*log10000＝10个对等体应用层路由跳转。

●所述步骤D的算法流程如图3所示，当“对等体协调者”产生后，它包括下列步骤：

D1、把会议中有外部IP的参与者放入整个会议的好友列表中；

D2、对于整个会议的好友列表，把其中的每一个元素的好友列表加入到整个会议的好友列表中；

D3、如果这样得到的整个会议的好友列表少于某个数值(例如为5*N，N是整个会议参与者的人数)，反复执行步骤D2三次，直到获得足够的好友数目或者退出。

●所述步骤E的算法流程如图4所示，在得到候选者列表后，它包括下列步骤：

E1、当有新的节点加入，在每个应用层组播树里找到其父节点，建立其和父节点的双向链接；

E2、当有节点主动离开时，在每个应用层组播树里把这个节点和其原有的父节点以及子节点脱离关系，然后把这个节点的所有子节点置为新加入的节点，按照步骤E1处理；

E3、当有节点发生故障时，“对等体协调者”每隔30秒检查一次所有节点的状况，如果连续三次不响应，则视为主动离开，按照步骤E2处理。

如图5所示，多描述编码对同一视频内容采用多种方式进行描述，把原始的视频序列压缩成多位流，每个流对应一种描述，每一种描述都可以获得可接受的视频质量，多种描述方式结合起来可以使视频质量得到增强；该方法的优点是实现了对数据丢失的健壮性和增强的质量，提供了实时视音频数据的冗余。它的结构如图5所示，包含了一个编码器、两路描述流和三个解码器，多描述编码器把视音频源编码为两路描述流，三个解码器分别可以收到部分或者全部的描述流。其中解码器1(D1)只收到第一路描述编码流，解码器O(DO)收到全部两路描述编码流，解码器2(D2)只接收到第二路描述编码流。虽然D1和D2解码器各自丢失了一路描述编码流，但都可以独立解码出视音频，DO解码器收到了全部描述编码流，所以能解码出比D1和D2更高质量的视音频。

多棵应用层组播树实时分发视音频数据流如图1所示，传统的单棵应用层组播树的中间节点负载了所有的组播数据转发流量。在一棵平衡f叉树中的第k层，中间节点的数目是叶结点的数目是f^k，因此叶节点的数目是中间节点的f倍。对于平衡16叉树，超过90％的节点是叶节点，所有的组播数据转发流量由不到1O％的中间节点来承受。如果所有的节点拥有相同的输入带宽，中间节点需要的输出带宽是输入带宽的16倍。为了解决这种网络带宽负载不平衡的问题和提高网络传输的质量，结合多描述编码提出了基于多描述编码的多棵应用层组播树来实时分发视音频数据流。它使用不同的组播树分发不同描述的视音频流，克服了单棵应用层组播树分发的单点故障的问题，提供了网络分发的冗余，通过把所有的组播数据转发流量平均分摊到所有的节点减轻了网络负载的不平衡。一个视音频源被编码为k路不同的描述编码流，由k棵不同的应用层组播树分发，每个对等体根据自己的带宽选择在m棵组播树中接收m路编码流(m＜＝k)。图1是k＝2的情况下的示意图，节点1把视音频源分为第一路视音频描述编码流和第二路视音频描述编码流。第一棵组播树在图1中用实线表示，节点1是节点8的父节点，节点8又是节点7和节点4的父节点等等。第二棵组播树在图1中用虚线表示，节点1是节点2的父节点，节点2又是节点6和节点3的父节点等等。假设每路描述编码流的带宽是B/2，由图1可以看出，每个节点的最多流入带宽是B，最多流出带宽也是B。而单棵平衡二叉组播树的最大流出带宽是2B。