(71)申请人华光影像科技合肥有限公司地址100044北京市西城区新华里16号院观缘小区10号楼1单元805
本公开提供一种多媒体信号流调度均衡与切换方法及装置。所述方法包括,获取包括节点和节点之间的链路的赋权无向图,根据节点和链路,确定任意节点之间的代价函数,根据链路,确定任意节点之间的链路复用函数,根据代价函数和链路复用函数,确定根节点到任意节点的多媒体信号流传输的组播树模型。根据本公开,能够通过确定任意节点之间的代价函数,以及任意节点之间的链路复用函数,从而基于约束条件来确定多媒体信号流传输的最优路径,即,组播树模型,可使得网络的多个链路的负载均衡,各个链路的负载最小化,且均不超过复用上限,从而提升整体传输效率。
获取包括节点和节点之间的链路的赋权无向图,其中,所述节点包括光交换机、服务器和终端设备,
根据所述代价函数和所述链路复用函数,确定损失赋权无向图中的根节点到任意节点的多媒体信号流传输的组播树模型。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,根据所述节点和所述链路,确定任意节点之间的代价函数,包括,
3.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,任意两个节点之间的多媒体信号流传输代价C(x,y)由任意两个节点之间的传输成本、传输时间、带宽、等待时间、资源占用中的至少一种确定。
4.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,根据所述链路,确定任意节点之间的链路复用函数,包括,
5.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,根据所述代价函数和所述链路复用函数,确定损失赋权无向图中的根节点到任意节点的多媒体信号流传输的组播树模型,包括,
6.根据权利要求5所述的方法,其特征在于,在优化过程中,所述约束条件还包括公式Cost(v),Cost(u,v)Multi(u)+Cost(u,v),其中,Cost(v)为根节点到节点v的代价函数,Multi(u)为根节点到节点u的链路复用函数。
7.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,多媒体信号流由监控前端获取,光交换机节点还包括光收发器和路由器,所述多媒体信号流通过光纤,按照所述组播树模型在所述节点之间传输。
赋权无向图获取模块,用于获取包括节点和节点之间的链路的赋权无向图,其中,所述节点包括光交换机、服务器和终端设备,
代价函数确定模块,用于根据所述节点和所述链路,确定任意节点之间的代价函数,
链路复用函数确定模块,用于根据所述链路,确定任意节点之间的链路复用函数,
组播树模型获得模块,用于根据所述代价函数和所述链路复用函数,确定损失赋权无
其中,所述处理器被配置为调用所述存储器存储的指令,以执行权利要求1至7中任意一项所述的方法。
10.一种计算机可读存储介质,其上存储有计算机程序指令,其特征在于,所述计算机程序指令被处理器执行时实现权利要求1至7中任意一项所述的方法。
[0001]本公开涉及计算机技术领域,尤其涉及一种多媒体信号流调度均衡与切换方法及装置。
[0002]单脊多叶架构适用于大部分电视台的要求。系统可扩展性好,可通过扩充Leaf节点增加网络的接入能力。Spine节点的转发容量和表项容量决定整个网络的规模,Spine节点应采用100GE/400GE高密度板卡,支持8槽位以上的扩展性,以满足千路规模的4K无压缩信号承载,以及未来向8K无压缩信号承载演进。Spine节点采用高性能设备,网络可承载2048条4K业务信号。
[0003]IP矩阵调度平台采用核心管控调度方案实现“转控分离”,矩阵控制器结合上层ISV媒体控制器下发的4K/8K信号信息,控制器下发的“流特征‑规划路径”给spine‑leaf组网的IP矩阵路由器集群。
[0005]上层媒体控制器将业务需求流表下发给矩阵控制器,控制器根据用户业务需求,会定义出出信号组1、组2、组3三个信号,leaf1输入信号,leaf2、leaf3、leaf4输出信号,前期控制方案就要求输入信号所在的Leaf1在叶脊之间的链路复制3份信号,依次发到出leaf2端口1、leaf3端口2、leaf4端口3。
[0007]浪费带宽、容易造成网络拥塞,每组信号中的视频流是一样的,只有音频流组合不同,但由于属于不同的信号组,所以有三个业务流,占用了三倍带宽,在Leaf和Spine之间,对一份流量需要下发多份流表到不同的输出leaf节点。
[0008]公开于本申请背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本申请的一般背景技术的理解,而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。
[0009] 本公开实施例提供一种多媒体信号流调度均衡与切换方法及装置,能够通过确定任意节点之间的代价函数,以及任意节点之间的链路复用函数,从而基于约束条件来确定多媒体信号流传输的最优路径,即,组播树模型,可使得网络的多个链路的负载均衡,各个链路的负载最小化,且均不超过复用上限,从而提升整体传输效率。
[0010] 本公开实施例的第一方面,提供一种多媒体信号流调度均衡与切换方法,包括,获取包括节点和节点之间的链路的赋权无向图,其中,所述节点包括光交换机、服务器和终端设备,根据所述节点和所述链路,确定任意节点之间的代价函数,根据所述链路,确定任意节点之间的链路复用函数,根据所述代价函数和所述链路复用函数,确定损失赋权无向图中的根节点到任意节点的多媒体信号流传输的组播树模型。
[001 1] 根据本公开的实施例,根据所述节点和所述链路,确定任意节点之间的代价函数,包括,根据公式Cost(u,v),∑x,y∈P(u,v)C(x,y) ,确定所述代价函数Cost(u,v) ,其中, (u,v)为任意两个节点,P(u,v)为(u,v)节点之间的链路上包括的节点的集合, (x,y)为P(u,v)中的任意两个节点,其中,C(x,y)为任意两个节点之间的多媒体信号流传输代价。
[0012] 根据本公开的实施例,任意两个节点之间的多媒体信号流传输代价C(x,y)由任意两个节点之间的传输成本、传输时间、带宽、等待时间、资源占用中的至少一种确定。
[0013] 根据本公开的实施例,根据所述链路,确定任意节点之间的链路复用函数,包括,根据公式Multi (u,v),∑x,y∈P(u,v)M(x,y) ,确定所述链路复用函数Multi (u,v) ,其中, (u,v)为任意两个节点,P(u,v)为(u,v)节点之间的链路上包括的节点的集合, (x,y)为P(u,v)中的任意两个节点,其中,M(x,y)为任意两个节点之间的链路复用通道数。
[0014] 根据本公开的实施例,根据所述代价函数和所述链路复用函数,确定损失赋权无向图中的根节点到任意节点的多媒体信号流传输的组播树模型,包括,根据以下约束条件进行优化,获得所述组播树模型, 以及∑e∈P(u,v)M(e)≤Δ,其中,e为根节点s到任意节点之间的链路中,任意两个节点之间的链路,Δ为链路复用上限,ET为根节点至任意节点的链路的集合。
[0016] 根据本公开的实施例,多媒体信号流由监控前端获取,光交换机节点还包括光收发器和路由器,所述多媒体信号流通过光纤,按照所述组播树模型在所述节点之间传输。
[0017] 本公开实施例的第二方面,提供一种多媒体信号流调度均衡与切换装置,包括,赋权无向图获取模块,用于获取包括节点和节点之间的链路的赋权无向图,其中,所述节点包括光交换机、服务器和终端设备,代价函数确定模块,用于根据所述节点和所述链路,确定任意节点之间的代价函数,链路复用函数确定模块,用于根据所述链路,确定任意节点之间的链路复用函数,组播树模型获得模块,用于根据所述代价函数和所述链路复用函数,确定损失赋权无向图中的根节点到任意节点的多媒体信号流传输的组播树模型。
[0018] 根据本公开的实施例,所述代价函数确定模块进一步配置为,根据公式Cost(u,v),∑x,y∈P(u,v)C(x,y) ,确定所述代价函数Cost(u,v) ,其中, (u,v)为任意两个节点,P(u,v)为(u,v)节点之间的链路上包括的节点的集合, (x,y)为P(u,v)中的任意两个节点,其中,C(x,y)为任意两个节点之间的多媒体信号流传输代价。
[0019] 根据本公开的实施例,任意两个节点之间的多媒体信号流传输代价C(x,y)由任意两个节点之间的传输成本、传输时间、带宽、等待时间、资源占用中的至少一种确定。
[0020] 根据本公开的实施例,所述链路复用函数确定模块进一步配置为,根据公式Multi (u,v),∑x,y∈P(u,v)M(x,y) ,确定所述链路复用函数Multi (u,v) ,其中, (u,v)为任意两个节点,P(u,v)为(u,v)节点之间的链路上包括的节点的集合, (x,y)为P(u,v)中的任意两个节点,其中,M(x,y)为任意两个节点之间的链路复用通道数。
[0021] 根据本公开的实施例,所述组播树模型获得模块进一步配置为,根据以下约束条件进行优化,获得所述组播树模型, 以及∑e∈P(u,v)M(e)≤Δ,其中,e为
根节点s到任意节点之间的链路中,任意两个节点之间的链路,Δ为链路复用上限,ET为根节点至任意节点的链路的集合。
[0023] 根据本公开的实施例,多媒体信号流由监控前端获取,光交换机节点还包括光收发器和路由器,所述多媒体信号流通过光纤,按照所述组播树模型在所述节点之间传输。
[0024] 本公开实施例的第三方面,提供一种设备,包括,处理器,用于存储处理器可执行指令的存储器,其中,所述处理器被配置为调用所述存储器存储的指令,以执行所述方法。
[0025] 本公开实施例的第四方面,提供一种计算机可读存储介质,其上存储有计算机程序指令,其特征在于,所述计算机程序指令被处理器执行时实现所述方法。
[0026] 图1示例性地示出本公开实施例多媒体信号流调度均衡与切换方法的流程图,
[0027] 图2示例性地示出本公开实施例多媒体信号流调度均衡与切换方法的案例示意图,
[0028] 图3示例性地示出本公开实施例多媒体信号流调度均衡与切换装置的框图,
[0029] 图4是根据一示例性实施例示出的一种多媒体信号流调度均衡与切换设备的框图,
[0030] 图5是根据一示例性实施例示出的一种多媒体信号流调度均衡与切换电子设备的框图。
[0031] 为使本公开实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本公开实施例中的附图,对本公开实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本公开一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本公开中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本公开保护的范围。
[0032] 本公开的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三” “第
四”等(如果存在)是用于区别类似的对象,而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换,以便这里描述的本公开的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。
[0033] 应当理解,在本公开的各种实施例中,各过程的序号的大小并不意味着执行顺序的先后,各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定,而不应对本公开实施例的实施过程构成任何限定。
[0034] 应当理解,在本公开中, “包括”和“具有”以及他们的任何变形,意图在于覆盖不排他的包含,例如,包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元,而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
[0035] 应当理解,在本公开中, “多个”是指两个或两个以上。“和/或”仅仅是一种描述关
联对象的关联关系,表示可以存在三种关系,例如,和/或B,可以表示,单独存在A,同时存在A和B,单独存在B这三种情况。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。“包含A、B 和C”、“包含A、B、C”是指A、B、C三者都包含, “包含A、B或C”是指包含A、B、C三者之一, “包含A、B和/或C”是指包含A、B、C三者中任1个或任2个或3个。
[0036] 应当理解,在本公开中, “与A对应的B”、“与A相对应的B”、“A与B相对应”或者“B与A 相对应”,表示B与A相关联,根据A可以确定B。根据A确定B并不意味着仅仅根据A确定B,还可以根据A和/或其他信息确定B。A与B的匹配,是A与B的相似度大于或等于预设的阈值。
[0037] 取决于语境,如在此所使用的“若”可以被解释成为“在……时”或“当……时”或“响应于确定”或“响应于检测”。
[0038] 下面以具体地实施例对本公开的技术方案进行详细说明。下面这几个具体的实施例可以相互结合,对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例不再赘述。
[0039] 未来的IP化制播网支持信号无损和无压缩传输是基本要求,无阻塞调度是实现多媒体信号流无损和无压缩传输的关键。在调度过程中,可通过负载均衡算法获取最佳的调度方式,相关技术中,常见的负载均衡算法如下,
[0041] 轮循法会将收到的流下发请求循环分配到spine‑leaf之间的每一条物理链路。如果使用这种方式,所有流组进入IP矩阵中每一条物理链路应该有相近的资源容量以及负载相近的承载。轮循调度是一个简单而有效的分配请求的方式。然而轮循过程要应对于不同的流组类型,不同流组类型意味着不同的网络带宽占用,因此,此方式不满足IP矩阵内部网络链路负载均衡的要求。
[0043] 这种算法解决了简单轮循调度算法的缺点,传入的流组下发请求按顺序被分配到IP矩阵中集中的几条链路,但是会考虑提前为每条物理链路分配的权重。管理员只是简单的通过物理链路来定义链路权重。链路A给的权重是100,同时链路B的权重是50。这意味着在链路B接收到第一个请求之前,链路A会连续的接受到2个请求,以此类推。但物理链路本质是同质量的,因此没有必要用到加权轮循的方法。
[0045] 最少连接数算法可避免,传入的请求是根据每条物理链路所承载的带宽来分配的。即承载带宽最少的链路会自动接收下一个传入的请求。IP矩阵控制器会计算IP矩阵内部所有链路的带宽。本公开可基于此算法,开发多媒体信号流调度均衡与切换方法,使得网络链路负载均衡。
[0046] 图1示例性地示出本公开实施例多媒体信号流调度均衡与切换方法的流程图,如图1所示,所述方法包括,
[0047] 步骤S1 ,获取包括节点和节点之间的链路的赋权无向图,其中,所述节点包括光交换机、服务器和终端设备,
[0048] 步骤S2,根据所述节点和所述链路,确定任意节点之间的代价函数,
[0050] 步骤S4,根据所述代价函数和所述链路复用函数,确定损失赋权无向图中的根节点到任意节点的多媒体信号流传输的组播树模型。
[0051] 根据本公开的实施例,在步骤S1中,可获取赋权无向图G,(V,E) , ,赋权无向图可以是多媒体信号流传输过程中所经过的节点(例如,光交换机、服务器、终端设备等)以及链路抽象而成的图,即,V是赋权无向图中节点的集合(V){V1 ,V2…Vn} ,E为节点之间的链路的集合(E){e1 ,e2…em} 。因此,在赋权无向图中,可包括节点以及节点之间的链路,所述链路可以是单向链路,也可以是双向链路,本公开对此不做限制。
[0052] 根据本公开的实施例,多媒体信号流由监控前端获取,光交换机节点还包括光收发器和路由器,所述多媒体信号流通过光纤,按照所述组播树模型在所述节点之间传输。所述监控前端可包括摄像头以及前端的图像处理装置,可将获取的视频流转换为多媒体信号流,从而可在链路中进行传输,例如,传输至光交换机或其他节点。
[0053] 根据本公开的实施例,所述节点包括光交换机节点,在光交换机节点中,还可包括光收发器,用于接收或发送多媒体信号流。在光交换机节点中,还可包括路由器,可用于查找多媒体信号流的地址,并通过光收发器链路进行发送。在链路中,可包括光缆,所述光缆由多根光纤组成,可用于高效传输多媒体信号流。并且,由于光缆存在传输上限,因此,链路也存在传输代价以及复用上限。
[0054] 根据本公开的实施例,所述组播树模型可通过上述多媒体信号流传输方法获得,可用于确定使得整个网络链路的负载均衡的最优多媒体信号流传输路线] 在示例中,多媒体信号流由监控前端获取后,可通过多种链路传输至不同的节点,例如,传输至不同的光交换机,并由光交换机传输至不同的终端设备或服务器,并且,服务器还可接受终端设备的访问,以获取多媒体信号流,因此,多媒体信号流的传输链路网络较为复杂,且容易出现各个链路之间负载不均衡,导致整体传输效率降低的情况。因此,可通过所述多媒体信号流传输方法来获得组播树模型,并基于此来确定多媒体信号流的最优传输路径,使得各个网络链路的负载均衡,提升整体传输效率,满足多媒体信号流无损和无压缩传输的需求。
[0056] 根据本公开的实施例,在步骤S2中,可根据所述节点和所述链路,确定任意节点之间的代价函数。所述代价函数为某个节点向另一节点传输多媒体信号流时,所经过的传输链路的传输代价。如上所述,由于光缆存在传输上限,因此,链路存在传输代价。此外,传输代价还可由其他因素来确定,例如,传输成本、传输时间、带宽、等待时间、资源占用等,本公开对传输代价的确定因素不做限制。
[0057] 根据本公开的实施例,步骤S2可包括,根据公式(1)确定所述代价函数Cost(u,v) ,
[0059] 其中, (u,v)为任意两个节点,P(u,v)为(u,v)节点之间的链路上包括的节点的集合, (x,y)为P(u,v)中的任意两个节点,其中,C(x,y)为任意两个节点之间的多媒体信号流传输代价。其中,任意两个节点之间的多媒体信号流传输代价C(x,y)由任意两个节点之间的传输成本、传输时间、带宽、等待时间、资源占用中的至少一种确定。
[0060] 根据本公开的实施例, (u,v)为任意两个节点,这两个节点可以是相邻节点,也可以是不相邻的节点,如果这两个节点为不相邻的节点,则这两个节点之间的链路上,还可存在多个节点,其中,两个节点之间的链路上的节点,以及这两个节点,均可作为(x,y)两个节点。 (x,y)两个节点之间的链路均为(u,v)两个节点之间的链路的子集。
[0061] 根据本公开的实施例,可基于公式(1)确定任意两个节点之间的链路的代价函数,
从而可在组播树模型中,确定多媒体信号流从根节点传输至任意节点的代价函数,并使得代价函数最小化,使得各个链路的代价均最小且均衡,从而实现使得各个网络链路的负载均衡,提升整体传输效率的目的。
[0062] 根据本公开的实施例,在步骤S3中,可根据所述链路,确定任意节点之间的链路复用函数。所述链路复用函数为链路被复用的通道数,如上所述,由于光缆存在传输上限,因此,链路也存在复用上限。即,链路可被多个数据流复用,即,多个数据流通过同一个链路进行传输。在多媒体信号流传输的过程中,也可能存在监控前端获取的多媒体信号流传输至多个节点时,在某些节点之间使用了相同的链路,即,进行了链路的复用,但链路存在复用上限,因此,在确定组播树模型时,可在多路多媒体信号流复用同一链路时,多媒体信号流的通道数不超过该链路的复用上限。
[0065] 其中, (u,v)为任意两个节点,P(u,v)为(u,v)节点之间的链路上包括的节点的集合, (x,y)为P(u,v)中的任意两个节点,其中,M(x,y)为任意两个节点之间的链路复用通道数。
[0066] 根据本公开的实施例,可基于公式(2)确定任意两个节点(u,v)之间的链路复用函数Multi (u,v) ,其中, (u,v)为任意两个节点,这两个节点可以是相邻节点,也可以是不相邻的节点,如果这两个节点为不相邻的节点,则这两个节点之间的链路上,还可存在多个节点,其中,两个节点之间的链路上的节点,以及这两个节点,均可作为(x,y)两个节点。 (x,y)两个节点之间的链路均为(u,v)两个节点之间的链路的子集。因此, (x,y)两个节点之间链路复用通道数M(x,y)为两个节点(u,v)之间的链路复用函数Multi (u,v)的子集,可对M(x,y)进行求和,获得Multi (u,v) 。
[0067] 根据本公开的实施例,可在组播树模型中,确定多媒体信号流从根节点传输至任意节点的链路复用函数,并使得根节点与任意节点之间的链路复用函数均不超过复用上限,使得链路可顺利通畅的传输多媒体信号,减少传输等待时间,减少整体的传输负载,使得传输网络的负载均衡,提升整体传输效率。
