專利名稱：混合對(duì)等與主從式的數(shù)據(jù)傳輸架構(gòu)與方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本公開(kāi)涉及一種混合(hybrid)對(duì)等(Peer-To-Peer，P2P)與主從式 (client-server)的數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)與方法。
背景技術(shù)：
對(duì)一個(gè)互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)，例如多媒體串流(streaming)、文件下載(f iledownload) 等而言，網(wǎng)絡(luò)頻寬的大小與分組的延遲時(shí)間(delay time)是影響服務(wù)品質(zhì) (Quality-of-Service, QoS)相當(dāng)重要的參數(shù)。采用主從式(client-server)的數(shù)據(jù)傳輸架構(gòu)可以減少不必要的傳輸時(shí)間延遲(propagation delay)，但在服務(wù)端需要有較大的上傳頻寬。而租用上傳頻寬愈大，營(yíng)運(yùn)成本也就愈高。采用P2P的數(shù)據(jù)傳輸架構(gòu)則在服務(wù)端不需要較大的上傳頻寬，但會(huì)造成較長(zhǎng)的傳輸時(shí)間延遲。對(duì)時(shí)間敏感的(time-sensitive) 應(yīng)用來(lái)說(shuō)，延遲會(huì)造成無(wú)法觀賞到即時(shí)的音視頻數(shù)據(jù)。對(duì)文件下載的應(yīng)用來(lái)說(shuō)，減少延遲會(huì)讓更多的文件能夠在期限(deadline)前到達(dá)或是可以減少租用的上傳頻寬。圖 1 是一種階層式(hierarchical)混合 P2P 與主從式(client-server)的數(shù)據(jù)傳輸架構(gòu)的一個(gè)范例示意圖，其中虛線代表串流數(shù)據(jù)(stream data)的傳輸方向。在圖1的范例中，第一層101從一中央服務(wù)器(central server)，如控制服務(wù)器 (control server) 110，到數(shù)個(gè)邊緣服務(wù)器(edge server)，如數(shù)個(gè)串流服務(wù)器(streaming server) 111 114，第一層101是主從式數(shù)據(jù)傳輸架構(gòu)；而第二層102從邊緣服務(wù)器到數(shù)個(gè)點(diǎn)(Peer)，是利用P2P數(shù)據(jù)傳輸，以串流服務(wù)器111為例，從串流服務(wù)器111到3個(gè)客戶端 121 123是利用P2P模式來(lái)傳輸數(shù)據(jù)。圖1的架構(gòu)需要中繼的邊緣服務(wù)器和通過(guò)訊息控制(signaling)來(lái)協(xié)助數(shù)據(jù)傳輸。圖2是一種混合式P2P的數(shù)據(jù)傳輸架構(gòu)的一個(gè)范例示意圖，可應(yīng)用于文件下載 (file download application)。在圖2的范例中，數(shù)個(gè)點(diǎn)(Peer)如標(biāo)號(hào)221 225與一中央服務(wù)器210間的訊息交換，如索引(index)或識(shí)別(identify)，屬于主從式架構(gòu)，而點(diǎn)與點(diǎn)(peer-to-peer)之間的數(shù)據(jù)傳輸(File transfer)則是利用P2P模式來(lái)傳輸數(shù)據(jù)。圖3是一種混合P2P網(wǎng)狀拉出(Mesh pull)和P2P樹(shù)狀推進(jìn)(Tree push)的數(shù)據(jù)傳輸架構(gòu)的一個(gè)范例示意圖。在圖3的混合樹(shù)狀-網(wǎng)狀(tree-mesh)P2P架構(gòu)300的范例中，六角形代表網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)(network node)，單箭頭代表樹(shù)狀覆蓋(Tree overlay)，有兩端點(diǎn)的線段代表網(wǎng)狀覆蓋(Mesh overlay)，單箭頭代表拉出數(shù)據(jù)(pull data)?；旌蠘?shù)狀-網(wǎng)狀(tree-mesh)P2P架構(gòu)300在數(shù)據(jù)傳輸部分，先采用樹(shù)狀推進(jìn)方式將點(diǎn)(Peer)的緩沖區(qū)(buffer)盡可能快速地填滿數(shù)據(jù)，之后如果檢查到有遺失的數(shù)據(jù)區(qū)塊(missing data block)，例如網(wǎng)狀拉出視窗(Mesh pull window) 314里的遺失數(shù)據(jù)區(qū)塊304，再利用網(wǎng)狀拉出(Mesh pull)方式取得剩余的數(shù)據(jù)區(qū)塊。串流數(shù)據(jù)302是利用P2P模式來(lái)傳輸。圖4是一范例示意圖，說(shuō)明在一混合式P2P數(shù)據(jù)傳輸架構(gòu)中客戶端(client)的雙接收模式。圖4的范例中，第一緩沖器412及第二緩沖器414分別自至少一 P2P網(wǎng)絡(luò)及至少一主從式服務(wù)器處接收數(shù)據(jù)。在此混合式P2P傳輸架構(gòu)中，點(diǎn)(Peer)的數(shù)據(jù)來(lái)源可以同時(shí)來(lái)自鄰近的點(diǎn)(Peers)和原始數(shù)據(jù)發(fā)布端(original source)，原始來(lái)源也可視為點(diǎn) (Peer)之一。Peer端根據(jù)目前自己的播放緩沖區(qū)(playback buffer) 416的狀態(tài)，來(lái)決定如何接收自第一緩沖器412及第二緩沖器414的數(shù)據(jù)流。

發(fā)明內(nèi)容
本公開(kāi)的實(shí)施范例可提供一種混合對(duì)等與主從式的數(shù)據(jù)傳輸架構(gòu)與方法。在一實(shí)施范例中，所公開(kāi)者是關(guān)于一種混合對(duì)等與主從式的數(shù)據(jù)傳輸架構(gòu)，應(yīng)用于一數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)。此架構(gòu)包含一原始數(shù)據(jù)發(fā)布端和多個(gè)與此原始數(shù)據(jù)發(fā)布端連線的數(shù)據(jù)傳送和/或接收的點(diǎn)(Peers)。其中，此原始數(shù)據(jù)發(fā)布端決定所連線的此多個(gè)點(diǎn)的數(shù)據(jù)傳輸方式為一對(duì)等(P2P)模式或是一主從式模式，進(jìn)而將所連線的該多個(gè)點(diǎn)分成一 P2P群組和一主從式群組，并且動(dòng)態(tài)決定此兩群組里各別的點(diǎn)(Peer)數(shù)目及調(diào)整此兩群組各別可用的上傳和/或下載頻寬。在另一實(shí)施范例中，所公開(kāi)者是關(guān)于一種混合對(duì)等與主從式的數(shù)據(jù)傳輸方法，應(yīng)用于一數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)。此方法包含利用一對(duì)等分群方法，由一原始數(shù)據(jù)發(fā)布端決定多個(gè)與其新連線的點(diǎn)(Peer)的數(shù)據(jù)傳輸方式為一對(duì)等(P2P)模式或是一主從式模式，進(jìn)而將所連線的此多個(gè)點(diǎn)歸類至一 P2P群組或至一主從式群組；以及當(dāng)在一數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程時(shí)，由此原始數(shù)據(jù)發(fā)布端通過(guò)一系統(tǒng)效能指標(biāo)的計(jì)算，動(dòng)態(tài)決定此兩群組里各別的點(diǎn)(Peer)數(shù)目并且調(diào)整此兩群組各別可用的上傳和/或下載頻寬，以取得此數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)效能上的一平衡點(diǎn)ο現(xiàn)在配合下列圖示、實(shí)施范例的詳細(xì)說(shuō)明及申請(qǐng)專利范圍，將上述及本發(fā)明的其他目的與優(yōu)點(diǎn)詳述于后。


圖1是一種階層式混合P2P與主從式的數(shù)據(jù)傳輸架構(gòu)的一個(gè)范例示意圖。圖2是一種混合式P2P的數(shù)據(jù)傳輸架構(gòu)的一個(gè)范例示意圖。圖3是一種混合P2P網(wǎng)狀拉出和P2P樹(shù)狀推進(jìn)的數(shù)據(jù)傳輸架構(gòu)的一個(gè)范例示意圖。圖4是一范例示意圖，說(shuō)明在混合式P2P數(shù)據(jù)傳輸架構(gòu)中的客戶端雙接收模式。圖5是一種混合對(duì)等與主從式的數(shù)據(jù)傳輸架構(gòu)的一個(gè)范例示意圖，與所公開(kāi)的某些實(shí)施范例一致。圖6是原始數(shù)據(jù)發(fā)布端為一嵌入式設(shè)備的一個(gè)范例示意圖，與所公開(kāi)的某些實(shí)施
范例一致。圖7說(shuō)明主從式群組與P2P群組中的點(diǎn)所擁有的數(shù)據(jù)片段的來(lái)源，與所公開(kāi)的某些實(shí)施范例一致。圖8A是在不同網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浼軜?gòu)下，系統(tǒng)負(fù)載隨點(diǎn)數(shù)目的增減而跟著影響的一個(gè)曲線圖，與所公開(kāi)的某些實(shí)施范例一致。圖8B是在不同網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浼軜?gòu)下，傳輸時(shí)間延遲隨點(diǎn)數(shù)目的增減而跟著影響的一個(gè)曲線圖，與所公開(kāi)的某些實(shí)施范例一致。圖8C是在不同網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浼軜?gòu)下，網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)能隨點(diǎn)數(shù)目的增減而跟著影響的一個(gè)曲線圖，與所公開(kāi)的某些實(shí)施范例一致。圖9是一范例流程圖，說(shuō)明對(duì)等分群方法的運(yùn)作，與所公開(kāi)的某些實(shí)施范例一致。圖10是一范例流程圖，說(shuō)明混合對(duì)等與主從式的數(shù)據(jù)傳輸方法的運(yùn)作，與所公開(kāi)的某些實(shí)施范例一致。主要元件符號(hào)說(shuō)明101 第一層110控制服務(wù)器121 123客戶端210中央服務(wù)器300混合樹(shù)狀-網(wǎng)狀P2P架構(gòu)304遺失的數(shù)據(jù)區(qū)塊412第一緩沖器416播放緩沖區(qū)500混合對(duì)等與主從式的數(shù)據(jù)傳輸架構(gòu)510原始數(shù)據(jù)發(fā)布端521主從式群組610存取點(diǎn)624 硬盤(pán)711 71η主從式群組的η個(gè)點(diǎn)730、740 數(shù)據(jù)片段Lc/s(x)主從式架構(gòu)的系統(tǒng)負(fù)載Dc/s(x)主從式架構(gòu)的傳輸時(shí)間延遲Dpp (χ) P2P架構(gòu)的傳輸時(shí)間延遲Tc/s(x)主從式架構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)能910對(duì)于每一新加入的點(diǎn)，將其上傳頻寬大于一預(yù)設(shè)參考頻寬值κ的此新加入的點(diǎn)歸類至P2P群組，否則將此新加入的點(diǎn)歸類至主從式群組，直到點(diǎn)的總數(shù)累加到一預(yù)定數(shù)目P為止920對(duì)于主從式群組和P2P群組所需的總上傳頻寬，通過(guò)一管理者分別給予初始值930通過(guò)一系統(tǒng)效能指標(biāo)I的計(jì)算，求出可以讓此系統(tǒng)效能指標(biāo)I為最大值時(shí)的η 值和Ul值932將一或數(shù)個(gè)在主從式群組的成員移至Ρ2Ρ群組934將一或數(shù)個(gè)在Ρ2Ρ群組的成員移至主從式群組940持續(xù)統(tǒng)計(jì)系統(tǒng)負(fù)載、傳輸時(shí)間延遲和網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)能信息，并計(jì)算出I值1010通過(guò)一對(duì)等分群方法，由原始數(shù)據(jù)發(fā)布端決定多個(gè)與其新連線的點(diǎn)的數(shù)據(jù)傳輸方式為一對(duì)等模式或是一主從式模式，進(jìn)而將所連線的此多個(gè)點(diǎn)歸類至Ρ2Ρ群組或至主從式群組1020當(dāng)在一數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程時(shí)，由原始數(shù)據(jù)發(fā)布端通過(guò)一系統(tǒng)效能指標(biāo)的計(jì)算，動(dòng)態(tài)決定此兩群組里各別的點(diǎn)數(shù)目并且調(diào)整此兩群組各別可用的上傳和/或下載頻寬，以取
102第二層
111 114串流服務(wù)器
221 225點(diǎn)
302串流數(shù)據(jù) 314網(wǎng)狀拉出視窗 414第二緩沖器
522 Ρ2Ρ群組 530數(shù)據(jù)來(lái)源端 622視頻會(huì)議攝像機(jī)
721 72m P2P群組的m個(gè)點(diǎn)
Lpp(x)P2P架構(gòu)的系統(tǒng)負(fù)載
Tpp (χ) P2P架構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)能得此數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的效能上的一平衡點(diǎn)
具體實(shí)施例方式本公開(kāi)的實(shí)施范例設(shè)計(jì)一種混合P2P與主從式的數(shù)據(jù)傳輸架構(gòu)，利用一種對(duì)等分群(Peer Grouping)的方法，由原始來(lái)源端來(lái)決定所連線的點(diǎn)(connected peers)的數(shù)據(jù)傳輸方式(P2P模式或是主從式模式)。依數(shù)據(jù)傳輸方式將點(diǎn)(Peers)分成兩個(gè)群組，并動(dòng)態(tài)決定兩個(gè)群組中各別適當(dāng)?shù)某蓡T(member)數(shù)目與調(diào)整分配的和/或下載頻寬，以取得一個(gè)效能上的平衡點(diǎn)。圖5是一種混合對(duì)等與主從式的數(shù)據(jù)傳輸架構(gòu)的一個(gè)范例示意圖，與所公開(kāi)的某些實(shí)施范例一致。圖5的范例中，混合對(duì)等與主從式的數(shù)據(jù)傳輸架構(gòu)500包含一個(gè)原始數(shù)據(jù)發(fā)布端510和多個(gè)與原始數(shù)據(jù)發(fā)布端510連線的數(shù)據(jù)傳送和/或接收的點(diǎn)(Peers)。并由原始數(shù)據(jù)發(fā)布端510決定所連線的點(diǎn)(Peers)的數(shù)據(jù)傳輸方式為P2P模式或是主從式模式，進(jìn)而將此所連線的多個(gè)點(diǎn)(Peers)分成一主從式群組521和一 P2P群組522，并且動(dòng)態(tài)決定此兩群組里各別的點(diǎn)數(shù)目及調(diào)整此兩群組各別可用的上傳和/或下載頻寬，其中箭頭代表數(shù)據(jù)傳輸(data transfer)，雙箭頭代表信號(hào)通知(signaling)。對(duì)等數(shù)據(jù)傳輸架構(gòu) 500可應(yīng)用于一數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)。此多個(gè)與原始數(shù)據(jù)發(fā)布端510連線的數(shù)據(jù)傳送和/或接收的點(diǎn)(Peers)例如可以是數(shù)個(gè)異質(zhì)的設(shè)備集結(jié)成P2P群組522和主從式群組521。原始數(shù)據(jù)發(fā)布端510可以是一臺(tái)嵌入式(embedded)計(jì)算設(shè)備 (computingdevice)，也可通過(guò)如通用串行總線(Universal Serial Bus, USB)或無(wú)線網(wǎng)絡(luò)連接至一備有數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)來(lái)源端(data source) 530，例如視頻會(huì)議攝像機(jī)(Web cam)或硬盤(pán)(hard disk)等，并從該數(shù)據(jù)來(lái)源端將數(shù)據(jù)經(jīng)由一或多個(gè)網(wǎng)絡(luò)接口(network interface) 傳輸至P2P群組522和主從式群組521。此數(shù)據(jù)的類型可以是多種媒體如視頻、音頻、圖像等的類型，并且可經(jīng)由一種媒體格式的轉(zhuǎn)換方式，將該數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成其它播放格式，例如從 MPEG-4 轉(zhuǎn)換成 H. 264ο例如，圖6的范例中，原始數(shù)據(jù)發(fā)布端510可以是一存取點(diǎn)(AccessPoint，AP) 610， 如Wi-Fi AP等嵌入式設(shè)備。而存取點(diǎn)610傳輸?shù)臄?shù)據(jù)內(nèi)容可用多種方式取得。例如通過(guò) USB接口外接一視頻會(huì)議攝像機(jī)622，可取得即時(shí)圖像(live image)數(shù)據(jù)，進(jìn)行即時(shí)音視頻服務(wù)；也可以從外接式硬盤(pán)擬4可取得影片文件，進(jìn)行隨選視頻(Video On Demand,V0D)服務(wù)。主從式群組521可包括η個(gè)點(diǎn)(Peers)，η彡0 ;Ρ2Ρ群組522可包括m個(gè)點(diǎn)， m彡0。當(dāng)η彡1時(shí)，如圖7的范例所示，主從式群組521包括的η點(diǎn)(Peers) 711 71η 中，每一點(diǎn)(Peer)直接跟原始數(shù)據(jù)發(fā)布端510下載(download)或串流(streaming)所需要的數(shù)據(jù)片段(data segment)，也就是說(shuō)，主從式群組521中的點(diǎn)(Peers)所擁有的數(shù)據(jù)片段(segments) 730都是來(lái)自原始數(shù)據(jù)發(fā)布端510。當(dāng)m彡1時(shí)，P2P群組522包括的m點(diǎn) (Peers) 721 7 !中，每一點(diǎn)(Peer)所擁有的數(shù)據(jù)片段740可來(lái)自鄰近不同的點(diǎn)(Peers)， 或是原始數(shù)據(jù)發(fā)布端510 (可視為Peers之一)。依此，與原始數(shù)據(jù)發(fā)布端510連線的數(shù)據(jù)傳送和/或接收的點(diǎn)數(shù)目(number of peers)為n+m。在不同網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浼軜?gòu)下，點(diǎn)(Peer)數(shù)目會(huì)隨系統(tǒng)負(fù)載、傳輸時(shí)間延遲或網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)能 (throughput)的增減而跟著影響。圖8A、圖8B、以及圖8C中，以主從式架構(gòu)與P2P架構(gòu)的網(wǎng)
7絡(luò)拓?fù)浼軜?gòu)為例，分別是系統(tǒng)負(fù)載、傳輸時(shí)間延遲與網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)能隨點(diǎn)數(shù)目(number of peers) 的增減而跟著影響的曲線圖，其中，橫軸代表點(diǎn)數(shù)目，以變數(shù)χ表示，縱軸分別是系統(tǒng)負(fù)載、 傳輸時(shí)間延遲與網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)能，虛線是主從式架構(gòu)的曲線圖，實(shí)線是Ρ2Ρ架構(gòu)的曲線圖。圖8Α 中，符號(hào)Lpp(X)與Lc/s(x)分別代表P2P架構(gòu)與主從式架構(gòu)的系統(tǒng)負(fù)載。圖8B中，符號(hào) Dpp(X)與Dc/s(x)與分別代表P2P架構(gòu)與主從式架構(gòu)的傳輸時(shí)間延遲。圖8C中，符號(hào) Tpp(X)與Tc/s(x)分別代表P2P架構(gòu)與主從式架構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)能。在圖8A、圖8B、以及圖8C的范例中，例如主從式架構(gòu)中，隨著連線對(duì)等數(shù)目的增加，系統(tǒng)負(fù)載(system loading)也會(huì)跟著增加，如圖8A的Lc/s (χ)所示；由于原始數(shù)據(jù)發(fā)布端510是直接傳輸至每一點(diǎn)(Peer)，如果只考慮網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋵?duì)傳輸時(shí)間延遲的影響下， 傳輸時(shí)間延遲大致會(huì)維持一個(gè)固定值，如圖8B的Dc/s(x)所示；此外由于采用頻寬共享 (share)機(jī)制，讓總的上傳頻寬固定，因此總的網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)能，也會(huì)維持一個(gè)固定值，如圖8C的 Tc/s(x)所示。在P2P架構(gòu)中，每一點(diǎn)(Peer)都能夠扮演數(shù)據(jù)來(lái)源提供者(sourc印rovider)的角色，因此隨著連線對(duì)等數(shù)目的增加，原始數(shù)據(jù)發(fā)布端的系統(tǒng)負(fù)載并不會(huì)跟著增加，如圖8A 的Lpp(X)所示；由于點(diǎn)(Peer)可能落在P2P拓?fù)渲械娜魏我粋€(gè)位置，平均傳輸時(shí)間延遲將會(huì)跟著增加，如圖8B&Dpp(x)所示；此外在總的上傳頻寬固定情況下，利用P2P數(shù)據(jù)傳輸， 可以使總的網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)能跟著增加，如圖8C的Tpp(X)所示。因此，在本公開(kāi)的技術(shù)中，同時(shí)考量P2P傳輸過(guò)程中的傳輸時(shí)間延遲、數(shù)據(jù)來(lái)源端上傳頻寬的限制、網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)能和系統(tǒng)負(fù)載，并且通過(guò)對(duì)等分群切換的方法，由原始數(shù)據(jù)發(fā)布端 510來(lái)決定所連線的點(diǎn)(Peers)的數(shù)據(jù)傳輸方式，進(jìn)而將所連線的點(diǎn)(Peers)分成P2P群組 522和主從式群組521，并且動(dòng)態(tài)決定P2P群組522和主從式群組521中各別適當(dāng)?shù)某蓡T數(shù)目與調(diào)整分配上傳和/或下載頻寬，以取得一個(gè)效能上的平衡點(diǎn)。以圖5的混合對(duì)等與主從式的數(shù)據(jù)傳輸架構(gòu)為例，來(lái)說(shuō)明網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)能。假設(shè)主從式群組521中有3個(gè)點(diǎn)(Peers)，并且分配給主從式群組521和P2P群組522所需的總上傳頻寬分別為Ul和U2。Ul和U2的初始值可由一管理者(administrator)給定，可在數(shù)據(jù)傳輸?shù)钠陂g動(dòng)態(tài)改變Ul和U2。假設(shè)被分配的總上傳頻寬Ul和U2的初始值均為600Kbps。則在主從式群組521中，通過(guò)頻寬共享機(jī)制，每一個(gè)點(diǎn)(Peer)可以收到比特率為200Kbps的數(shù)據(jù)，因此，主從式群組521的總的網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)能為200KbpsX3 = 600Kbps。而在P2P群組522 中，每一個(gè)點(diǎn)(Peer)以P2P模式來(lái)傳輸數(shù)據(jù)，因此都可以收到比特率為600Kbps的數(shù)據(jù)，所以P2P群組522的總的網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)能為600Kbps X 3 = 1800Kbps。接下來(lái)說(shuō)明統(tǒng)計(jì)Dc/s(x)與Dpp(x)的方法。在主從式群組521中，當(dāng)原始數(shù)據(jù)發(fā)布端510送出一分組時(shí)，會(huì)以當(dāng)時(shí)的時(shí)間tl作為時(shí)戳(time stamp)加在此分組中送出； 當(dāng)客戶端在時(shí)間t2收到分組時(shí)，取出分組中的時(shí)戳，即tl，計(jì)算出傳輸時(shí)間延遲值為t2-tl 后，直接回傳給原始數(shù)據(jù)發(fā)布端510做統(tǒng)計(jì)得到Dc/s(x)。而在P2P群組522中，當(dāng)原始數(shù)據(jù)發(fā)布端510送出一分組時(shí)，會(huì)以當(dāng)時(shí)的時(shí)間t3作為時(shí)戳(time stamp)加在此分組中送出，任一點(diǎn)(Peer)于時(shí)間t4收到分組時(shí)，取出分組中的時(shí)戳，即t3，計(jì)算出傳輸時(shí)間延遲值為t4-t3后，傳給P2P群組522中的一超級(jí)點(diǎn)(Super Peer)做統(tǒng)計(jì)得到Dpp (χ)，并直接回傳給原始數(shù)據(jù)發(fā)布端510做紀(jì)錄。也就是說(shuō)，在主從式群組521中，可以由點(diǎn)(Peer)端根據(jù)分組送出的時(shí)戳信息，參考收到的時(shí)戳信息，來(lái)計(jì)算出傳輸時(shí)間延遲值，并直接回傳給原始數(shù)據(jù)發(fā)布端510做統(tǒng)計(jì)得到Dc/s(x)。在P2P群組522中，可以由點(diǎn)(Peer)端根據(jù)分組送出的時(shí)戳信息，參考收到的時(shí)戳信息，來(lái)計(jì)算出傳輸時(shí)間延遲值，交由P2P群組522中的超級(jí)點(diǎn)做統(tǒng)計(jì)得到Dpp(X)， 并直接回傳給原始數(shù)據(jù)發(fā)布端510做紀(jì)錄。在P2P群組522中，計(jì)算能力較強(qiáng)或是上傳頻寬較大的點(diǎn)(Peer)，可以做為超級(jí)點(diǎn)，此超級(jí)點(diǎn)所擁有的數(shù)據(jù)片段可來(lái)自原始數(shù)據(jù)發(fā)布端510或是P2P群組522中其它的點(diǎn) (Peer)；超級(jí)點(diǎn)以外的其它點(diǎn)(Peers)所擁有的數(shù)據(jù)片段可來(lái)自P2P群組522中的任何一個(gè)點(diǎn)(Peer)。主從式群組521的平均傳輸時(shí)間延遲Dl或P2P群組522的平均傳輸時(shí)間延遲D2 和其成員數(shù)目，即該群組里與原始數(shù)據(jù)發(fā)布端510所連線的點(diǎn)(Peer)數(shù)目有關(guān)。也就是說(shuō)，主從式群組521的平均傳輸時(shí)間延遲Dl可以用函數(shù)式Dl =Dc/s (η)來(lái)表示；Ρ2Ρ群組 522的平均傳輸時(shí)間延遲D2可以用函數(shù)式D2 = Dpp (m)來(lái)表示。同樣地，主從式群組521 和P2P群組522中點(diǎn)(Peer)數(shù)目的多寡也與系統(tǒng)負(fù)載有關(guān)；也就是說(shuō)，主從式群組521的系統(tǒng)負(fù)載Ll可以用函數(shù)式Ll = Lc/s (η)來(lái)表示；Ρ2Ρ群組522的系統(tǒng)負(fù)載L2可以用函數(shù)式L2 = Lpp (m)來(lái)表示。此系統(tǒng)負(fù)載例如是原始數(shù)據(jù)發(fā)布端510中至少一中央處理單元 (Central Processing Unit,CPU)的使用率、至少一實(shí)體或虛擬存儲(chǔ)器的使用率、硬盤(pán)或網(wǎng)絡(luò)卡I/O讀取次數(shù)或傳輸量或是前述兩者或兩者以上相對(duì)應(yīng)的混合函數(shù)。圖9是一范例流程圖，說(shuō)明本公開(kāi)的實(shí)施范例中，對(duì)等分群(peergrouping)方法的運(yùn)作。在步驟910中，對(duì)于每一新加入的點(diǎn)(Peer)，將其上傳頻寬大于一預(yù)設(shè)參考頻寬值κ的此新加入的點(diǎn)(Peer)歸類至P2P群組522，否則將此新加入的點(diǎn)歸類至主從式群組 521，直到點(diǎn)的總數(shù)累加到一預(yù)定數(shù)目ρ為止。然后，對(duì)于主從式群組521和P2P群組522 所需的總上傳頻寬，即Ul和U2，通過(guò)一管理者分別給予初始值，如步驟920所示。依此，分配給主從式群組521中每一點(diǎn)(Peer)可用的上傳頻寬為Ul/p。最后的數(shù)據(jù)傳輸速率等于 minlUl/p，Di, u}，其中，Di是各個(gè)點(diǎn)(Peer)連線的下載頻寬，u是自訂在主從式群組521 中每一成員的保證上傳頻寬。如前面所述，主從式群組521和P2P群組522中點(diǎn)(Peer)數(shù)目的多寡會(huì)影響原始數(shù)據(jù)發(fā)布端510的系統(tǒng)負(fù)載、主從式群組521和P2P群組522的傳輸時(shí)間延遲和網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)能。 在步驟930中，通過(guò)一系統(tǒng)效能指標(biāo)(performanceindexn的計(jì)算，求出可以讓此系統(tǒng)效能指標(biāo)I為最大值時(shí)的η值和Ul值。此系統(tǒng)效能指標(biāo)I是在一個(gè)可接受的系統(tǒng)負(fù)載率的區(qū)間[a，b]中。此系統(tǒng)效能指標(biāo)I可考量原始數(shù)據(jù)發(fā)布端510的系統(tǒng)負(fù)載，主從式群組521和P2P 群組522的各別的網(wǎng)絡(luò)平均的傳輸時(shí)間延遲和總網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)能(total throughput)，以及各別與原始數(shù)據(jù)發(fā)布端510連線的點(diǎn)(Peer)數(shù)目η與m，而定義出。以下列范例式子來(lái)說(shuō)明。I =總網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)能/總延遲= [Tc/s (η) +Tpp (m) ] / [ (Dc/s (η)) /Ul+Dpp (m) /U2]其中，I必須滿足a < Lc/s (η)+Lpp (m) < b,m+n = T > 0, T為與原始數(shù)據(jù)發(fā)布端所連線的點(diǎn)數(shù)目，U1+U2 = B，Ul，U2 > 0，B為原始數(shù)據(jù)發(fā)布端的總頻寬。
因此，利用如多變數(shù)函數(shù)來(lái)求出極值的方法，就可以得到讓系統(tǒng)效能指標(biāo)I為最大值時(shí)的η值(即主從式群組521中的成員數(shù))和Ul值(即分配給主從式群組521的總上傳頻寬)。求出此η值后，當(dāng)目前的主從式群組521中成員數(shù)大于η值時(shí)，則如步驟932 所示，將一或數(shù)個(gè)在主從式群組521的成員移至Ρ2Ρ群組522，例如可依照此成員的可用上傳頻寬由大至小移至Ρ2Ρ群組522 ；相反的，則如步驟934所示，將一或數(shù)個(gè)在Ρ2Ρ群組的成員移至主從式群組521，例如可依照他們的可用上傳頻寬由小至大移至主從式群組521。 也就是說(shuō)，根據(jù)求出的η值，比較目前的主從式群組521的點(diǎn)(Peer)數(shù)目，來(lái)決定要移出點(diǎn) (Peer)至P2P群組522，或是從P2P群組522移入點(diǎn)(Peer)。主從式群組521和P2P群組522所需的總上傳和/或下載頻寬是可以動(dòng)態(tài)調(diào)整的。所以，在數(shù)據(jù)傳輸?shù)倪^(guò)程中，將持續(xù)統(tǒng)計(jì)前述的系統(tǒng)負(fù)載、傳輸時(shí)間延遲和網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)能信息，并計(jì)算出I值，如步驟940所示。當(dāng)點(diǎn)(Peer)總數(shù)累計(jì)到ρ (例如，ρ = 10，20，30...)， 或是I值下降一定比率(例如，下降比率大于百分之一)，或是到達(dá)一累計(jì)時(shí)間t時(shí)，則進(jìn)行更新η值和Ul值的程序，也就是步驟930 ；否則，在數(shù)據(jù)傳輸?shù)倪^(guò)程中，并進(jìn)行步驟940。以下的工作范例進(jìn)一步說(shuō)明圖9的運(yùn)作流程。令可接受的系統(tǒng)負(fù)載區(qū)間為
，因?yàn)樨?fù)載過(guò)高時(shí)，容易當(dāng)機(jī)；過(guò)低時(shí)，會(huì)造成系統(tǒng)資源浪費(fèi)。原始數(shù)據(jù)發(fā)布端的總頻寬 B = 10。假設(shè)在更新η值和Ul值之前，統(tǒng)計(jì)得到下列的函數(shù)與參數(shù)值Lc/s (η) = 0. 05 · η, Lpp (Τ_η) = 0. 1，Dc/s (η) = 10，Dpp (Τ-η) = (_0· 1 · (Τ_η)2+1· 5 · (Τ_η))，Tc/s (η) = Ul,Tpp (Τ-η) = (Τ-η) · (B—U1)。上述系統(tǒng)負(fù)載、傳輸時(shí)間延遲以及網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)能的式子，其相對(duì)應(yīng)的曲線圖類似于圖 8Α、圖8Β、以及圖8C的范例，此處不再重述。當(dāng)有20個(gè)點(diǎn)(Peer)時(shí)，即T = 20，啟動(dòng)更新η值和Ul值的程序，此時(shí)的系統(tǒng)效能指標(biāo)I等于
J _Ul+ (20-n)·(10-U1)!0 (-0.1. (20-η)2 +1.5.(20-η)) Ui+ Ρ ι其中，0·25 彡 0. 05η+0. 2 彡 0. 5，0 彡 η 彡 20，亦即 1 彡 η 彡 20。當(dāng)Ul = 7，η = 3時(shí)，I有最大值，因此主從式群組521里應(yīng)維持3個(gè)成員，頻寬分配為7Mbps。假設(shè)在調(diào)整前，主從式群組521里有7個(gè)成員，因此，可挑選計(jì)算能力佳的前4 個(gè)，移動(dòng)至P2P群組522里。承上述，圖10是一范例流程圖，說(shuō)明混合對(duì)等與主從式的數(shù)據(jù)傳輸方法的運(yùn)作， 與所公開(kāi)的某些實(shí)施范例一致。此混合對(duì)等與主從式的數(shù)據(jù)傳輸方法可應(yīng)用于一數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)。參考圖10的范例，首先，通過(guò)一對(duì)等分群方法，由原始數(shù)據(jù)發(fā)布端510決定多個(gè)與其新連線的點(diǎn)(Peer)的數(shù)據(jù)傳輸方式為一對(duì)等(P2P)模式或是一主從式模式，進(jìn)而將所連線的此多個(gè)點(diǎn)歸類至P2P群組522或至主從式群組521，如步驟1010所示。當(dāng)在一數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程時(shí)，由原始數(shù)據(jù)發(fā)布端510通過(guò)一系統(tǒng)效能指標(biāo)的計(jì)算，動(dòng)態(tài)決定此兩群組里各別的點(diǎn)(Peer)數(shù)目并且調(diào)整此兩群組各別可用的上傳和/或下載頻寬，以取得此數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的效能上的一平衡點(diǎn)，如步驟1020所示。綜上所述，本公開(kāi)的實(shí)施范例提供一種混合P2P-主從式的數(shù)據(jù)傳輸?shù)臋C(jī)制，應(yīng)用于一數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)中。通過(guò)對(duì)等分群的方法，將與一原始數(shù)據(jù)發(fā)布端連線的數(shù)據(jù)傳送和/ 或接收的點(diǎn)分成P2P群組與主從式群組。當(dāng)在一數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程時(shí)，通過(guò)一系統(tǒng)效能指標(biāo)的計(jì)算，動(dòng)態(tài)決定此兩群組里各別的點(diǎn)數(shù)目并且調(diào)整此兩群組各別可用的上傳頻寬，以取得此數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的效能上的一平衡點(diǎn)。 以上所述者僅為本公開(kāi)的實(shí)施范例，當(dāng)不能依此限定本公開(kāi)實(shí)施的范圍。即大凡根據(jù)本公開(kāi)申請(qǐng)權(quán)利要求書(shū)要求保護(hù)范圍所作的均等變化與修飾，皆應(yīng)仍屬本公開(kāi)權(quán)利要求書(shū)涵蓋的范圍。
權(quán)利要求
1.一種混合對(duì)等與主從式的數(shù)據(jù)傳輸架構(gòu)，應(yīng)用于一數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，該架構(gòu)包含一原始數(shù)據(jù)發(fā)布端；以及多個(gè)與該原始數(shù)據(jù)發(fā)布端連線的數(shù)據(jù)傳送和/或接收的點(diǎn)；其中，該原始數(shù)據(jù)發(fā)布端決定所連線的該多個(gè)點(diǎn)的數(shù)據(jù)傳輸方式為一對(duì)等模式或是一主從式模式，進(jìn)而將所連線的該多個(gè)點(diǎn)分成一對(duì)等群組和一主從式群組，并且動(dòng)態(tài)決定該兩群組里各別的點(diǎn)數(shù)目及調(diào)整該兩群組各別可用的上傳和/或下載頻寬。
2.如權(quán)利要求1所述的數(shù)據(jù)傳輸架構(gòu)，其中該原始數(shù)據(jù)發(fā)布端連接至一數(shù)據(jù)來(lái)源端， 并從該數(shù)據(jù)來(lái)源端將數(shù)據(jù)傳輸至該對(duì)等群組和該主從式群組。
3.如權(quán)利要求1所述的數(shù)據(jù)傳輸架構(gòu)，其中該主從式群組包括η個(gè)點(diǎn)，η> 0，當(dāng)η > 1 時(shí)，該η個(gè)點(diǎn)的每一點(diǎn)直接跟該原始數(shù)據(jù)發(fā)布端下載或串流所需要的數(shù)據(jù)片段。
4.如權(quán)利要求1所述的數(shù)據(jù)傳輸架構(gòu)，其中該對(duì)等群組包括m個(gè)點(diǎn)，m>0，當(dāng)1 時(shí)，該m個(gè)點(diǎn)的每一點(diǎn)所擁有的數(shù)據(jù)片段來(lái)自鄰近不同的點(diǎn)，或是來(lái)自該原始數(shù)據(jù)發(fā)布端。
5.如權(quán)利要求2所述的數(shù)據(jù)傳輸架構(gòu)，該架構(gòu)同時(shí)考量對(duì)等傳輸過(guò)程中的傳輸時(shí)間延遲、該數(shù)據(jù)來(lái)源端的上傳頻寬的限制、網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)能和系統(tǒng)負(fù)載，并且通過(guò)一對(duì)等分群的方法， 由該原始數(shù)據(jù)發(fā)布端來(lái)決定所連線的點(diǎn)的數(shù)據(jù)傳輸方式。
6.如權(quán)利要求1所述的數(shù)據(jù)傳輸架構(gòu)，其中該原始數(shù)據(jù)發(fā)布端動(dòng)態(tài)決定該對(duì)等群組和該主從式群組中各別的成員數(shù)目與調(diào)整分配上傳頻寬，來(lái)取得一個(gè)效能上的平衡點(diǎn)。
7.一種混合對(duì)等與主從式的數(shù)據(jù)傳輸架構(gòu)，應(yīng)用于一數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，該架構(gòu)包含一原始數(shù)據(jù)發(fā)布端，該原始數(shù)據(jù)發(fā)布端通過(guò)一通用串行總線或一無(wú)線網(wǎng)絡(luò)連接至一備有數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)來(lái)源端；以及多個(gè)與該原始數(shù)據(jù)發(fā)布端連線的數(shù)據(jù)傳送和/或接收的點(diǎn)，并且該多個(gè)點(diǎn)分成一對(duì)等群組和一主從式群組；其中，該原始數(shù)據(jù)發(fā)布端將該數(shù)據(jù)來(lái)源端中的數(shù)據(jù)經(jīng)由至少一網(wǎng)絡(luò)接口傳輸至該對(duì)等群組和該主從式群組。
8.如權(quán)利要求7所述的數(shù)據(jù)傳輸架構(gòu)，其中該原始數(shù)據(jù)發(fā)布端是一臺(tái)嵌入式計(jì)算設(shè)備，而該數(shù)據(jù)的類型選自視頻、音頻、圖像的前述三種媒體類型的任一組合，該原始數(shù)據(jù)發(fā)布端經(jīng)由一種媒體格式轉(zhuǎn)換方式，將該數(shù)據(jù)的類型轉(zhuǎn)換成另一播放格式。
9.一種混合對(duì)等與主從式的數(shù)據(jù)傳輸方法，應(yīng)用于一數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，該方法包含通過(guò)一對(duì)等分群方法，由一原始數(shù)據(jù)發(fā)布端決定多個(gè)與其新連線的點(diǎn)的數(shù)據(jù)傳輸方式為一對(duì)等模式或是一主從式模式，進(jìn)而將所連線的此多個(gè)點(diǎn)歸類至一對(duì)等群組或至一主從式群組；以及當(dāng)在一數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程時(shí)，由該原始數(shù)據(jù)發(fā)布端通過(guò)一系統(tǒng)效能指標(biāo)的計(jì)算，動(dòng)態(tài)決定該兩群組里各別的點(diǎn)數(shù)目并且調(diào)整該兩群組各別可用的上傳和/或下載頻寬，以取得該數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的效能上的一平衡點(diǎn)。
10.如權(quán)利要求9所述的數(shù)據(jù)傳輸方法，該方法考量該原始數(shù)據(jù)發(fā)布端的系統(tǒng)負(fù)載、該主從式群組和該對(duì)等群組的各別的網(wǎng)絡(luò)平均的傳輸時(shí)間延遲和總網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)能，以及各別與該原始數(shù)據(jù)發(fā)布端連線的點(diǎn)數(shù)目，而定義出該系統(tǒng)效能指標(biāo)。
11.如權(quán)利要求10所述的數(shù)據(jù)傳輸方法，其中該對(duì)等分群方法還包括在一系統(tǒng)負(fù)載的范圍內(nèi)，利用一種多變數(shù)求極值的方法，來(lái)求出讓該系統(tǒng)效能指標(biāo)為最大時(shí)的η值和Ul值，η為該主從式群組里的點(diǎn)數(shù)目，Ul為該主從式群組被分配到的一總上傳頻寬。
12.如權(quán)利要求11所述的數(shù)據(jù)傳輸方法，其中該對(duì)等分群方法還包括根據(jù)該求出的η值，比較目前的該主從式群組的點(diǎn)數(shù)目，來(lái)決定要移出點(diǎn)至該對(duì)等群組，或是從該對(duì)等群組移入點(diǎn)。
13.如權(quán)利要求11所述的數(shù)據(jù)傳輸方法，其中該系統(tǒng)負(fù)載是指該原始數(shù)據(jù)發(fā)布端中至少一中央處理單元的使用率、至少一實(shí)體或虛擬存儲(chǔ)器的使用率、至少一硬盤(pán)或網(wǎng)絡(luò)卡的輸入/輸出的讀取次數(shù)或傳輸量、或是前述兩者或兩者以上相對(duì)應(yīng)的混合函數(shù)。
14.如權(quán)利要求10所述的數(shù)據(jù)傳輸方法，其中在該主從式群組中，由點(diǎn)端根據(jù)分組送出的時(shí)戳信息，參考收到的時(shí)戳信息，來(lái)計(jì)算出傳輸時(shí)間延遲值，并直接回傳給該原始數(shù)據(jù)發(fā)布端做統(tǒng)計(jì)，得到該主從式群組的網(wǎng)絡(luò)平均的傳輸時(shí)間延遲。
15.如權(quán)利要求10所述的數(shù)據(jù)傳輸方法，其中在該對(duì)等群組中，由點(diǎn)端根據(jù)分組送出的時(shí)戳信息，參考收到的時(shí)戳信息，來(lái)計(jì)算出傳輸時(shí)間延遲值，再交由該對(duì)等群組中的一超級(jí)點(diǎn)做統(tǒng)計(jì)，得到該對(duì)等群組的網(wǎng)絡(luò)平均的傳輸時(shí)間延遲，并直接回傳給該原始數(shù)據(jù)發(fā)布端做紀(jì)錄。
16.如權(quán)利要求15所述的數(shù)據(jù)傳輸方法，其中該超級(jí)點(diǎn)是挑選自該對(duì)等群組中的前數(shù)個(gè)具有較大的上傳頻寬或較強(qiáng)的計(jì)算能力的點(diǎn)。
17.如權(quán)利要求9所述的數(shù)據(jù)傳輸方法，其中該主從式群組中的每一點(diǎn)直接跟該原始數(shù)據(jù)發(fā)布端下載或串流所需要的數(shù)據(jù)片段。
18.如權(quán)利要求9所述的數(shù)據(jù)傳輸方法，其中該對(duì)等群組包括m個(gè)點(diǎn)，m> 0，當(dāng)m > 1 時(shí)，該m個(gè)點(diǎn)的每一點(diǎn)所擁有的數(shù)據(jù)片段來(lái)自鄰近不同的點(diǎn)，或是來(lái)自該原始數(shù)據(jù)發(fā)布端。
19.如權(quán)利要求18所述的數(shù)據(jù)傳輸方法，其中該對(duì)等群組中的前i個(gè)計(jì)算能力較強(qiáng)或是上傳頻寬較大的點(diǎn)當(dāng)做超級(jí)點(diǎn)，0 < i < m，并且其所擁有的數(shù)據(jù)片段來(lái)自該原始數(shù)據(jù)發(fā)布端，而非超級(jí)點(diǎn)所擁有的數(shù)據(jù)片段來(lái)自該對(duì)等群組中的任何點(diǎn)。
全文摘要
一種混合對(duì)等與主從式的數(shù)據(jù)傳輸架構(gòu)與方法，利用一種對(duì)等分群的方法，由一原始來(lái)源端來(lái)決定所連線的點(diǎn)的數(shù)據(jù)傳輸方式是一對(duì)等模式或是一主從式模式，進(jìn)而將所連線的多個(gè)點(diǎn)分成一對(duì)等群組和一主從式群組。并且此原始來(lái)源端動(dòng)態(tài)決定此對(duì)等群組和此主從式群組中各別的成員數(shù)目與調(diào)整分配的上傳頻寬，以便能在數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程中，讓傳輸時(shí)間延遲、數(shù)據(jù)來(lái)源端上傳頻寬的限制、網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)能和系統(tǒng)負(fù)載間，取得一個(gè)效能上的平衡點(diǎn)。
文檔編號(hào)H04L29/08GK102404368SQ20101028475
公開(kāi)日2012年4月4日 申請(qǐng)日期2010年9月17日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月17日
發(fā)明者葉于榕, 林群惟, 溫仁孝, 郭倫嘉 申請(qǐng)人:財(cái)團(tuán)法人工業(yè)技術(shù)研究院