CN104580263B - 基于ip网络选择最优路径转发媒体流方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及基于IP网络选择最优路径转发媒体流方法，应用接入端接入服务端，地址分配服务器根据应用接入端的公网IP分配若干个目标中转服务器的IP地址给应用接入端；之后应用接入端分别探测应用接入端和目标中转服务器之间的延迟、丢包率从而得到探测信号；应用接入端将探测信号发送至服务端的选路服务器；同时服务端的各个中转服务器相互探测彼此之间的延迟和丢包率得到探测信号，并将该探测信号发送至服务端的选路服务器；选路服务器根据来自应用接入端的探测信号和来自中转服务器的探测信号，计算出一条两个应用接入端之间的最优转发路径，能保证媒体流在互联网上的传输低延迟、低丢包率、低抖动，保证通讯质量，提高用户体验。

Description

基于IP网络选择最优路径转发媒体流方法

技术领域

本发明涉及通信技术，尤其涉及基于IP网络选择最优路径转发媒体流的方法。

背景技术

移动互联网的高速发展，催生了各类基于移动互联网的应用，也产生了非常多带有媒体流通讯功能的应用。这类应用主要是基于互联网IP网络传输媒体流(音频流、视频流)实现人与人之间的沟通。互联网上的媒体通讯为了保证实时性一般都采用UDP(用户数据包协议)进行传输。由于互联网络的复杂性及移动端应用接入网络警察切换变化，在互联网上传输媒体流容易出现延迟、丢包、抖动等情况，而延迟、丢包、抖动又是影响媒体通讯效果的关键因素，因此需要有一种机制方法来保证媒体流在互联网上传输的低延迟、低丢包、低抖动，保证通讯质量，提高用户体验。

发明内容

针对现有技术的问题，本发明的目的在于提供一种基于IP网络选择最优路径转发媒体流方法，其能保证媒体流在互联网上的传输低延迟、低丢包率、低抖动，保证通讯质量，提高用户体验。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

基于IP网络选择最优路径转发媒体流方法，包括如下步骤：

步骤1：第一应用接入端和第二应用接入端分别接入服务端；

步骤2：服务端的地址分配服务器根据第一应用接入端的公网IP和第二应用接入端的公网IP，分配若干个同时适用于第一应用接入端和第二应用接入端的目标中转服务器的IP地址给第一应用接入端和第二应用接入端，服务端分配的若干个目标中转服务器定义为目标中转服务器集合；

步骤3：第一应用接入端和第二应用接入端获取来自地址分配服务器的IP地址后，分别探测第一应用接入端与目标中转服务器集合之间，以及第二应用接入端与目标中转服务器集合之间的延迟时间、丢包率从而得到第一探测信号；

步骤4：第一应用接入端和第二应用接入端将第一探测信号发送至服务端的选路服务器；

步骤5：服务端的目标中转服务器集合相互探测彼此之间的延迟时间和丢包率得到第二探测信号，并将该第二探测信号发送至服务端的选路服务器；

步骤6：选路服务器根据第一探测信号和第二探测信号，计算出一条第一应用接入端与第二应用接入端之间的最优转发路径。

优选的，步骤3包括如下子步骤：

步骤31：第一应用接入端和第二应用接入端获取来自地址分配服务器的IP地址；

步骤32：第一应用接入端和第二应用接入端分别连续向目标中转服务器集合发送多个带有序号的UDP探测包；

步骤33：目标中转服务器集合接收到来自第一应用接入端和第二应用接入端的UDP探测包之后立即对第一应用接入端和第二应用接入端发送应答包；

步骤34：第一应用接入端接收来自目标中转服务器集合的应答包后根据公式D₁₁＝t₁₁/2计算出第一应用接入端与目标中转服务器集合之间的单向延迟时间；第二应用接入端接收来自目标中转服务器集合的应答包后根据公式D₁₂＝t₁₂/2计算出第二应用接入端与目标中转服务器集合之间的单向延迟时间，其中，t₁₁为从第一应用接入端向目标中转服务器集合发出探测包至第一应用接入端接收到来自目标中转服务器集合的应答包所有的时间，t₁₂为从第二应用接入端向目标中转服务器集合发出探测包至第二应用接入端接收到来自目标中转服务器集合的应答包所有的时间，D₁₁为第一应用接入端与目标中转服务器集合之间的单向延迟时间，D₁₂为第二应用接入端与目标中转服务器集合之间的单向延迟时间；并且，第一应用接入端根据公式：L₁＝(M₁-N₁)/M₁计算第一应用接入端与目标中转服务器之间的丢包率，其中，L₁为第一应用接入端与目标中转服务器之间的丢包率，M₁为目标中转服务器向第一应用接入端发送的应答包的个数，N₁为第一应用接入端接收到的应答包的个数；第二应用接入端根据公式：L₂＝(M₂-N₂)/M₂计算第二应用接入端与目标中转服务器之间的丢包率，其中，L₂为第二应用接入端与目标中转服务器之间的丢包率，M₂为目标中转服务器向第二应用接入端发送的应答包的个数，N₂为第二应用接入端接收到的应答包的个数。

优选的，步骤5包括如下子步骤：

步骤51：目标中转服务器集合的任意一个目标中转服务器连续向其他目标中转服务器发送多个带有序号的UDP探测包；

步骤52：其他目标中转服务器接收到UDP探测包之后立即向发送UDP探测包的目标中转服务器发送应答包；

步骤53：发送UDP探测包的目标中转服务器接收到应答包后根据公式D₂＝t₂/2计算出其与其他中转服务器之间的单向延迟时间，其中，D₂为发送UDP探测包的目标中转服务器与其他目标中转服务器之间的单向延迟时间，t₂为发送UDP探测包的目标中转服务器发出探测包开始到接收到应答包的时间；并且，目标中转服务器根据公式：L₂＝(M₂-N₂)/M₂计算目标中转服务器与其他目标中转服务器之间的丢包率，其中，L₂为目标中转服务器与其他目标中转服务器之间的丢包率，M₂为其他目标中转服务器向目标中转服务器发送的应答包的个数，N₂为目标中转服务器接收到应答包的个数；目标中转服务器集合分别将探测到的丢包率和延迟时间为第二探测信号发送至选路服务器。

优选的，步骤6包括如下子步骤：

步骤61：选路服务器接收第一探测信号和第二探测信号；

步骤62：根据公式V＝D+(L*L)计算目标中转服务器集合中任意两个目标中转服务器之间的网络质量参数、第一应用接入端与目标中转服务器集合之间的网络质量参数或者第二应用接入端与目标中转服务器集合之间的网络质量参数，其中，V为网络质量参数，D为第一应用接入端与目标中转服务器集合之间的单向延迟时间、第二应用接入端与目标中转服务器集合之间的单向延迟时间或者目标中转服务器集合中任意两个目标中转服务器之间的单向延迟时间，单位为ms，L为第一应用接入端与目标中转服务器集合之间的丢包率乘以100所得的值、第二应用接入端与目标中转服务器集合之间的丢包率乘以100所得的值或者目标中转服务器集合中任意两个目标中转服务器之间的丢包率乘以100所得的值；

步骤63：以V作为两点之间的路径长度建模，并跟据Djikstra算法找出一条第一应用接入端与第二应用接入端之间的最优转发路径。

优选的，完成步骤6之后还包括如下步骤：

步骤7：选路服务器根据计算出的最优转发路径，分配出与最优转发路径的中转服务器的中转端口至第一应用接入端和第二应用接入端。

相比现有技术，本发明的有益效果在于：

从应用接入端和服务端的中转服务器两方面考虑，将两者的网络质量进行综合分析和考量，选出一条第一应用接入端与第二应用接入端之间最优转发路径，能够保证媒体流在互联网上传输的低延迟、低丢包率，保证通讯质量。

附图说明

图1为本发明的流程图。

具体实施方式

下面，结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述：

参见图1，本实施例的基于IP网络选择最优路径转发媒体流方法，包括如下步骤：

步骤s1：第一应用接入端和第二应用接入端分别接入服务端；

步骤s2：服务端的地址分配服务器根据第一应用接入端的公网IP和第二应用接入端的公网IP，分配若干个同时适用于第一应用接入端和第二应用接入端的目标中转服务器的IP地址给第一应用接入端和第二应用接入端，服务端分配的若干个目标中转服务器定义为目标中转服务器集合；服务端通过公网IP可以知道第一应用接入端和第二应用接入端的所属运营商、所在地区，根据这两个信息，服务端以运营商相同优先原则动态分配最多5个对应相同运营商和地区的中转服务器的IP地址，地区匹配以就近原则选择，再优选出来的几个中转服务器的IP地址建成一个IP列表发送至第一应用接入端和第二应用接入端；

步骤s3：第一应用接入端和第二应用接入端获取来自地址分配服务器的IP列表中的IP地址；

步骤s4：第一应用接入端和第二应用接入端根据IP地址，对目标中转服务器集合进行主动探测，分别连续向目标中转服务器集合发送多个带有序号的UDP探测包；UDP探测包的数量优选为10个；

步骤s5：目标中转服务器集合接收到来自第一应用接入端和第二应用接入端的UDP探测包之后立即对第一应用接入端和第二应用接入端发送应答包；

步骤s6：第一应用接入端在预设的时间内接收来自目标中转服务器集合的应答包后根据公式D₁₁＝t₁₁/2计算出第一应用接入端与目标中转服务器集合之间的单向延迟时间；第二应用接入端接收来自目标中转服务器集合的应答包后根据公式D₁₂＝t₁₂/2计算出第二应用接入端与目标中转服务器集合之间的单向延迟时间，其中，t₁₁为从第一应用接入端向中转服务器集合发出探测包至第一应用接入端接收到来自中转服务器集合的应答包所用的时间，t₁₂为从第二应用接入端向目标中转服务器集合发出探测包至第二应用接入端接收到来自目标中转服务器集合的应答包所有的时间，D₁₁为第一应用接入端与目标中转服务器集合之间的单向延迟时间，D₁₂为第二应用接入端与目标中转服务器集合之间的单向延迟时间；并且，第一应用接入端根据公式：L₁＝(M₁-N₁)/M₁计算第一应用接入端与目标中转服务器之间的丢包率，其中，L₁为第一应用接入端与目标中转服务器之间的丢包率，M₁为目标中转服务器向第一应用接入端发送的应答包的个数，N₁为第一应用接入端接收到的应答包的个数；第二应用接入端根据公式：L₂＝(M₂-N₂)/M₂计算第二应用接入端与目标中转服务器之间的丢包率，其中，L₂为第二应用接入端与目标中转服务器之间的丢包率，M₂为目标中转服务器向第二应用接入端发送的应答包的个数，N₂为第二应用接入端接收到的应答包的个数；例如，第一应用接入端预设接收应答包的时间为3秒，则在3秒内接收到全部应答包，则说明未丢包，若目标中转服务器发送的应答包为10个，而应用接入端在预设时间内接收到的应答包围9个，则丢包率为10％；

步骤s7：第一应用接入端和第二应用接入端将第一探测信号发送至服务端的选路服务器，由选路服务器进行保存；

步骤s8：目标中转服务器集合任意一个目标中转服务器连续向其他目标中转服务器发送多个(如10个)带有序号的UDP探测包，中转服务器部署在服务端成网状结构，各个目标中转服务器之间进行周期性的互相探测；实际上，所用服务端的中转服务器均是周期性进行彼此探测，例如，服务端有A、B、C三个中转服务器，则A对B进行探测，A对C进行探测，B对A进行探测，B对C进行探测，C对A进行探测，C对B进行探测，中转服务器彼此之间的探测可以与第一应用接入端、第二应用接入端与中转服务器之间的探测同步进行。

步骤s9：其他目标中转服务器接收到UDP探测包之后立即向发送UDP探测包的目标中转服务器发送应答包；

步骤s10：发送UDP探测包的目标中转服务器接收到应答包后根据公式D₂＝t₂/2计算出其与其他中转服务器之间的单向延迟时间，其中，D₂为发送UDP探测包的目标中转服务器与其他目标中转服务器之间的单向延迟时间，t₂为发送UDP探测包的目标中转服务器发出探测包开始到接收到应答包所用的时间；并且，目标中转服务器根据公式：L₂＝(M₂-N₂)/M₂计算目标中转服务器与其他目标中转服务器之间的丢包率，其中，L₂为目标中转服务器与其他目标中转服务器之间的丢包率，M₂为其他目标中转服务器向目标中转服务器发送的应答包的个数，N₂为目标中转服务器接收到应答包的个数；目标中转服务器集合分别将探测到的丢包率和延迟时间为第二探测信号发送至选路服务器；

步骤s11：选路服务器接收第一探测信号和第二探测信号；

步骤s12：选路服务器根据公式V＝D+(L*L)计算目标中转服务器集合中任意两个目标中转服务器之间的网络质量参数、第一应用接入端与目标中转服务器集合之间的网络质量参数或者第二应用接入端与目标中转服务器集合之间的网络质量参数，其中，V为网络质量参数，D为第一应用接入端与目标中转服务器集合之间的单向延迟时间、第二应用接入端与目标中转服务器集合之间的单向延迟时间或者目标中转服务器集合中任意两个目标中转服务器之间的单向延迟时间，单位为ms，L为第一应用接入端与目标中转服务器集合之间的丢包率乘以100所得的值、第二应用接入端与目标中转服务器集合之间的丢包率乘以100所得的值或者目标中转服务器集合中任意两个目标中转服务器之间的丢包率乘以100所得的值，即，若丢包率为10％，则L＝10；

步骤s13：以网络质量参数V作为两点之间的路径长度建模，并跟据Djikstra算法找出一条第一应用接入端与第二应用接入端之间的最优转发路径；Djikstra算法解决的是单源最短路径问题。

步骤s14：选路服务器根据计算出的最优转发路径，分配出与最优转发路径的中转服务器的中转端口至第一应用接入端和第二应用接入端。

本实施例中，第一应用接入端和第二应用对目标中转服务器集合的主动探测方式与各个中转服务器之间的探测方式一样，均是通过发送探测包来获取丢包率和延迟时间。本实施例在第一应用接入端、第二应用接入端和服务端两方面进行考量，将第一应用接入端、第二应用接入端与中转服务器之间的网络状况和中转服务器彼此之间的网络状况进行综合分析，选出一条第一应用接入端与第二应用接入端之间的最优媒体流转发路径，保证媒体流传输。

对本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其它各种相应的改变以及形变，而所有的这些改变以及形变都应该属于本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (5)

1.基于IP网络选择最优路径转发媒体流方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1：第一应用接入端和第二应用接入端分别接入服务端；

步骤2：服务端的地址分配服务器根据第一应用接入端的公网IP和第二应用接入端的公网IP，分配若干个同时适用于第一应用接入端和第二应用接入端的目标中转服务器的IP地址给第一应用接入端和第二应用接入端，服务端分配的若干个目标中转服务器定义为目标中转服务器集合；

步骤3：第一应用接入端和第二应用接入端获取来自地址分配服务器的IP地址后，分别探测第一应用接入端与目标中转服务器集合之间，以及第二应用接入端与目标中转服务器集合之间的延迟时间和丢包率从而得到第一探测信号；

步骤4：第一应用接入端和第二应用接入端将第一探测信号发送至服务端的选路服务器；

步骤5：服务端的目标中转服务器集合相互探测彼此之间的延迟时间和丢包率得到第二探测信号，并将该第二探测信号发送至服务端的选路服务器；

步骤6：选路服务器根据第一探测信号和第二探测信号，计算出一条第一应用接入端与第二应用接入端之间的最优转发路径。

2.如权利要求1所述的基于IP网络选择最优路径转发媒体流方法，其特征在于，步骤3包括如下子步骤：

步骤31：第一应用接入端和第二应用接入端获取来自地址分配服务器的IP地址；

步骤32：第一应用接入端和第二应用接入端分别连续向目标中转服务器集合发送多个带有序号的UDP探测包；

步骤33：目标中转服务器集合接收到来自第一应用接入端和第二应用接入端的UDP探测包之后立即对第一应用接入端和第二应用接入端发送应答包；

步骤34：第一应用接入端接收来自目标中转服务器集合的应答包后根据公式D₁₁＝t₁₁/2计算出第一应用接入端与目标中转服务器集合之间的单向延迟时间；第二应用接入端接收来自目标中转服务器集合的应答包后根据公式D₁₂＝t₁₂/2计算出第二应用接入端与目标中转服务器集合之间的单向延迟时间，其中，t₁₁为从第一应用接入端向目标中转服务器集合发出探测包至第一应用接入端接收到来自目标中转服务器集合的应答包所用的时间，t₁₂为从第二应用接入端向目标中转服务器集合发出探测包至第二应用接入端接收到来自目标中转服务器集合的应答包所有的时间，D₁₁为第一应用接入端与目标中转服务器集合之间的单向延迟时间，D₁₂为第二应用接入端与目标中转服务器集合之间的单向延迟时间；并且，第一应用接入端根据公式：L₁＝(M₁-N₁)/M₁计算第一应用接入端与目标中转服务器之间的丢包率，其中，L₁为第一应用接入端与目标中转服务器之间的丢包率，M₁为目标中转服务器向第一应用接入端发送的应答包的个数，N₁为第一应用接入端接收到的应答包的个数；第二应用接入端根据公式：L₂＝(M₂-N₂)/M₂计算第二应用接入端与目标中转服务器之间的丢包率，其中，L₂为第二应用接入端与目标中转服务器之间的丢包率，M₂为目标中转服务器向第二应用接入端发送的应答包的个数，N₂为第二应用接入端接收到的应答包的个数。

3.如权利要求1所述的基于IP网络选择最优路径转发媒体流方法，其特征在于，步骤5包括如下子步骤：

步骤51：目标中转服务器集合的任意一个目标中转服务器连续向其他目标中转服务器发送多个带有序号的UDP探测包；

步骤52：其他目标中转服务器接收到UDP探测包之后立即向发送UDP探测包的目标中转服务器发送应答包；

步骤53：发送UDP探测包的目标中转服务器接收到应答包后根据公式D₂＝t₂/2计算出其与其他中转服务器之间的单向延迟时间，其中，D₂为发送UDP探测包的目标中转服务器与其他目标中转服务器之间的单向延迟时间，t₂为发送UDP探测包的目标中转服务器发出探测包开始到接收到应答包的时间；并且，目标中转服务器根据公式：L₂＝(M₂-N₂)/M₂计算目标中转服务器与其他目标中转服务器之间的丢包率，其中，L₂为目标中转服务器与其他目标中转服务器之间的丢包率，M₂为其他目标中转服务器向目标中转服务器发送的应答包的个数，N₂为目标中转服务器接收到应答包的个数；目标中转服务器集合分别将探测到的丢包率和延迟时间为第二探测信号发送至选路服务器。

4.如权利要求1所述的基于IP网络选择最优路径转发媒体流方法，其特征在于，步骤6包括如下子步骤：

步骤61：选路服务器接收第一探测信号和第二探测信号；

步骤62：根据公式V＝D+(L*L)计算目标中转服务器集合中任意两个目标中转服务器之间的网络质量参数、第一应用接入端与目标中转服务器集合之间的网络质量参数或者第二应用接入端与目标中转服务器集合之间的网络质量参数，其中，V为网络质量参数，D为第一应用接入端与目标中转服务器集合之间的单向延迟时间、第二应用接入端与目标中转服务器集合之间的单向延迟时间或者目标中转服务器集合中任意两个目标中转服务器之间的单向延迟时间，单位为ms，L为第一应用接入端与目标中转服务器集合之间的丢包率乘以100所得的值、第二应用接入端与目标中转服务器集合之间的丢包率乘以100所得的值或者目标中转服务器集合中任意两个目标中转服务器之间的丢包率乘以100所得的值；

步骤63：以V作为两点之间的路径长度建模，并跟据Djikstra算法找出一条第一应用接入端与第二应用接入端之间的最优转发路径。

5.如权利要求1所述的基于IP网络选择最优路径转发媒体流方法，其特征在于，完成步骤6之后还包括如下步骤：

步骤7：选路服务器根据计算出的最优转发路径，分配出与最优转发路径的中转服务器的中转端口至第一应用接入端和第二应用接入端。