一种基于节点聚类的网络坐标系统的设计与应用研究

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P2P流媒体直播系统在互联网中已得到广泛应用。在直播系统中,节点选择机制直接影响系统的拓扑结构,是系统中的核心问题。目前主流的节点选择机制是将系统作为一个整体考虑,注重于选择机制对网络整体的影响。该机制根据网络距离反映的实际地理位置来分配节点,从而减少骨干网的穿越,减少了节点的传输时延,提高传输效率。然而在大规模的网络应用中,测量每对节点间的网络距离会产生巨大的开销。网络坐标的产生解决了上述问题,它通过对少数几个点的测量,根据一定的算法来预测端到端的网络距离。目前已经出现的一些网络坐标系统能够通过较少的开销,准确的预测节点间的距离,因此具有广泛的前景。   目前的网络坐标系统尚处于理论阶段,本文根据P2P流媒体直播系统的特点,提出了一种两层的网络坐标系统,将混合式P2P流媒体直播系统的超级节点设置为GNP方法中的路标节点,利用GNP方法首先计算出节点的全局坐标,利用该坐标将节点以路标节点为中心就近聚类,然后利用PCoord方法计算出节点的局部坐标,样本节点利用聚类进行选择,包括近距离节点和远距离节点。在该系统中,每个节点有两个坐标,如果两点在同一簇内,可用两点的局部坐标之间的距离表示两点间的网络距离;如果两点在不同簇,可用两点的全局坐标之间的距离来表示两点间的网络距离。通过实验表明,该系统利用两层式的结构降低了近距离时的网络坐标的相对误差,提高了采用PCoord方法时的网络坐标精度。同时本文根据混合式P2P流媒体直播系统的特点提出了一种基于网络坐标的节点选择和节点异常退出策略。节点选择时根据由网络坐标计算出的两点的距离,将视频直播系统中的节点以簇首(超级节点)为中心结成簇,该策略使播放同一频道的位置相近的节点聚合在同一簇内,提高了数据传输效率。根据每个节点到簇首的距离不同,利用网络坐标计算出距离后,动态设定每个节点的异常退出检测时间,提高了系统检测的效率。
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