ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ BÙI THỊ LAN HƯƠNG PHƯƠNG PHÁP MULTICAST TẦNG ỨNG DỤNG DỰA TRÊN CƠ CHẾ KÉO-ĐẨY CHO TRUYỀN VIDEO THỜI GIAN THỰC TRÊN MẠNG P2P LUẬN VĂN THẠC SĨ Hanoi – 2011 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ BÙI THỊ LAN HƯƠNG A PUSH-PULL BASED APPLICATION LAYER MULTICAST FOR P2P LIVE VIDEO STREAMING Chuyên ngành: Mã: Khoa học máy tính 60 48 01 LUẬN VĂN THẠC SĨ Giáo viên hướng dẫn: TS Nguyễn Hoài Sơn Publication: Huong BUI Thi Lan, Hoai Son NGUYEN(2011) A low-delay push-pull based application layer multicast for P2P live video streaming The third International Conference on Knowledge and System Engineering, 2011 (to appear) Hanoi – 2011 Tóm tắt Cùng với phát triển ứng dụng đa phương tiện mạng Internet, streaming video qua Internet ngày thu quan tâm nhiều người, đặc biệt ứng dụng streaming video thời gian thực IP Multicast giải pháp hiệu cho yêu cầu Tuy nhiên, việc triển khai IP Multicast mạng thực gặp nhiều vấn đề thực tế Do vậy, nhiều nghiên cứu chuyển sang hướng nghiên cứu ứng dụng multicast tầng ứng dụng Nhiều giải pháp multicast tầng ứng dụng đưa Tuy chúng có ưu điểm riêng, xong chưa đáp ứng hết yêu cầu P2P streaming thời gian thực ví dụ vào nút, độ trễ lớn Hơn nữa, giải pháp chưa xét đến vấn đề nút không đóng góp Luận văn trình bày phương pháp multicast tầng ứng đụng dựa push-pull cho ứng dụng streaming video mạng P2P Mục tiêu tối ưu việc truyền liệu mạng P2P cách đảm bảo buộc thời gian streaming video thời gian thực Chúng đạt mục tiêu cách khởi tạo cân cho việc đẩy liệu tối ưu việc kéo liệu nút việc làm giảm thời gian truyền đẩy liệu kéo liệu Kết phương pháp làm giảm độ trễ nút Chúng đề xuất chế tit-for-tat để khuyến khích nút đóng góp nhiều Để đánh giá hiệu suất hoạt động phương pháp đề xuất, xây dựng chương trình thử nghiệm dựa lập lịch SMPL Chúng so sánh hiệu suất hoạt động phương pháp đề xuất với phương pháp khác Các kết thử nghiệm chứng minh tính hiệu giải pháp Chương 1: Giới thiệu Cùng với phát triển ứng dụng đa phương tiện Internet, streaming video thời gian thực Internet ngày trở nên hấp dẫn người dùng Các ứng dụng streaming video thời gian thực thường yêu cầu truyền liệu tới lượng lớn người sử dụng IP Multicast [5] giải pháp hữu hiệu cho yêu cầu Tuy nhiên, việc triển khai IP Multicast gặp nhiều vấn đề thực tế[6] Nhiều nhà nghiên cứu chuyển sang nghiên cứu phương pháp multicast tầng ứng dụng (ALM) ALM tận dụng khả thiết bị cuối thiết bị cuối lúc đóng vai trò người gửi lẫn người nhật Tuy nhiên, giải pháp lại phải đối mặt với vấn đề vào nút mạng, tồn nút không đóng góp, nút có băng thông không đồng nhất, ràng buộc thời gian ứng dụng thời gian thực Gần đây, phương pháp tiếp cận dựa lưới [4,9,11-12,14,16,23-25] thu hút nhiều ý giảm thiểu tác động việc nút vào nút hàng xóm có băng thông thấp cách kéo liệu cần thiết từ tập nút láng giềng thích hợp Mỗi nút độc lập lựa chọn tập nút hàng xóm kéo liệu từ họ dựa giả định nút hàng xóm có liệu video cần thiết Tuy nhiên, có cân đối việc làm giảm độ trễn cách gửi yêu cầu pull định kỳ với tải toàn hệ thống [12,14] Bên cạnh đó, phương pháp gặp phải vấn đề nút cổ chai liệu PRIME [4] cải thiện vấn đề nút cổ chai băng thông nút cổ chai liệu cách kết hợp phương pháp truyền liệu qua nhiều phương pháp kéo liệu từ nút khác Tuy nhiên, PRIME không giải số vấn đề thời gian trễ lớn, vào nút, nút không đóng góp cho mạng Luận văn trình bày chế P2P streaming phân tán có khả mở rộng cao Phương pháp kết hợp push pull giống PRIME Các nút tổ chức vào con, nút (ngoại trừ nguồn) thuộc Mỗi nút đồng thời có liên kết tới nút khác Dữ liệu từ nguồn chia thành nhiều luồng nhỏ, luồng truyền thông qua dựa vào chế push Sau đó, nút kéo luồng khác từ nút nằm khác Các đóng góp bao gồm:  Tối ưu việc truyền gói tin để giảm thời gian trễ nút Chúng phát thời gian trễ nút tùy thuộc vào thời gian đến gói tin cuối segment Do vậy, phương pháp chúng tôi, nút cố gắng thiết lập liên kết pull với nút level level Ở đây, level nút định nghĩa số bước từ nguồn tới nút Do vậy, khoảng cách thời gian đến gói khác giảm  Đảm bảo tính công nút khuyến khích nút đóng góp nhiều cho mạng Chúng đề xuất chế tit-for-tat Trong đó, nút đóng góp nhiều có xác xuất nhận nhiều liệu Do vậy, chúng nhận chất lượng video tốt Để đạt điều này, xây dựng cân để chắn nút khác cung cấp liệu cho  Khắc phục lỗi có nút gặp cố: cố gắng trì số lượng nút bị ảnh hưởng nút lỗi nhỏ tối thiểu hóa thời gian khắc phục lỗi  Đảm bảo khả mở rộng: phương pháp hoàn toàn phân tán, có khả mở rộng cao Chúng xây dựng chương trình mô để đánh giá hoạt động hệ thống đề xuất Kết mô phương pháp cải thiện thời gian trễ kiểm soát vào nút đảm bảo chất lượng video Chương Các nghiên cứu liên quan Nhiều giao thức multicast tầng ứng dụng đề xuất Dựa topology, phương pháp multicast tầng ứng dụng chia vào làm hai loại: tiếp cận dựa theo cấu trúc tiếp cận dựa theo cấu trúc lưới Các phương pháp tiếp cận dựa thường tổ chức nút vào multicast [8-9,15,24] Đối với phương pháp đơn, có hai vấn đề bất công nút nút ảnh hưởng việc vào nút Để đối phó với vấn đề trên, SplitStream [3], nút tổ chức vào nhiều cho nút nút tất lại Luồng video chia thành luồng sử dụng Multiple Description Coding [7] layered video [16] chuyển luồng Tuy nhiên, Splitstream yêu cầu tất nút có băng thông Một vài nghiên cứu [21-22] giải vấn đề cách đưa vào giải pháp tối xây dựng nút băng thông Tuy vậy, phương pháp gặp phải vấn đề thời gian trễ lớn khoảng cách thời gian đến luồng khác lớn Một vấn đề chi phí trì khắc phục lỗi cao Trong phương pháp tiếp cận dựa cấu trúc lưới [4,9,11-12,14,16,23-25], nút độc lập lựa chọn số nút hàng xóm kéo liệu từ chúng dựa giả định nút hàng xóm có liệu cần thiết Cơ chế kéo liệu điểm khác biệt lớn phương pháp tiếp cận dựa lưới dựa Các phương pháp dựa lưới giảm thiểu ảnh hưởng vào nút nút hàng xóm có băng thông thấp cách kéo liệu từ tập nút hàng xóm Tuy nhiên, có cân thời gian trễ tải toàn hệ thống [12,14] Hơn nữa, phương pháp gặp phải vấn đề việc thiếu liệu nút nhận yêu cầu pull Vấn đề gọi nút cổ chai liệu gây thời gian trễ lớn PRIME [6và phương pháp [23,24,25] xây dựng lưới để truyền liệu thông qua hai pha: pha phân tán pha kéo Trong pha phân tán, luồng liệu chia thành nhiều luồng luồng truyền qua Trong pha kéo, nút kéo liệu thiếu từ nút khác Do vậy, phương pháp cải thiện nút cổ chai băng thông nút cổ chai liệu Tuy nhiên, PRIME không rõ cách họ xây dựng lưới mà thỏa mãn buộc bậc băng thông mà họ đề [23,25] đề xuất nheiefu chiến thuật để xây dựng lưới khác nút bootstrap phải lưu liệu toàn mạng khả mở rộng phương pháp hạn chế [27] phương pháp xây dựng lưới hoàn toàn phân tán lại phức tạp triển khai Thêm vào đó, phương pháp dựa lưới chưa đưa cách giải giải chưa hiệu cho vấn đề độ trễ liệu lớn (do khoảng cách thời gian gói tin push pull), vấn đề nút không đóng góp vào nút Chương Giải pháp cho P2P streaming video thời gian thực 3.1 Khái quát Phương pháp phương pháp tiếp cận dựa push-pull Chúng xây dựng k riêng biệt nút ngoại trừ nút nguồn thuộc Các có chung gốc nút nguồn Mỗi nút có liên kết tới khác Luồng video từ nút nguồn chia thành k luồng sử dụng MDC [7] Cứ sau Δ giây, nút nguồn lại tạo segment liệu Segment mã hóa thành k phần nhỏ dùng MDC phần thuộc luồng K luồng truyền thông qua k riêng biệt pha đẩy Kết thúc pha đẩy, nút có phần liệu để hiển thị Để cải thiện chất lượng video, nút kéo liệu thieus từ nút khác thông qua pha kéo Nút kéo nhiều liệu có chất lượng tốt Như vậy, pha đẩy kéo thực đồng thời lúc Vấn đề làm để xây dựng mạng lưới bên dưới, làm nút chọn nút để kéo liệu làm để đối phó với việc nút lỗi Những vấn đề cần xem xét Bên cạnh đó, xem xét việc nút ích kỷ muốn nhận liệu không muốn đóng góp băng thông cho mạng Vì vậy, thiết kế sách hợp lý để đảm bảo nút đóng góp nhiều nhận nhiều liệu có thời gian trễ nhỏ 3.2 Xây dựng mạng lưới Trong giải pháp chúng tôi, nút trì hai loại kết nối, kết nối (tức kết nối đến nút cha số nút con) kết nối đến nút khác Mỗi nút trì thông tin danh sách nút nó, số lượng level cao nút hậu duệ Thông tin sử dụng để giữ cho xây dựng cân Sau khoảng thời gian, nút level i cập nhật giá chị cho nút cha Mạng lưới xây dựng cách xây dựng cân với gốc nút nguồn cho số nút bậc tương đồng với Tính chất quan trọng nút khác trao đổi liệu với Hình ví dụ mạng lưới với 15 nút tham gia Khi nút muốn tham gia vào mạng nhận liệu, gửi yêu cầu tới nút nguồn Nút nguồn lựa chọn nút level dựa ưu tiên sau:  Chọn nút có số lượng nút hậu duệ nhỏ  Chọn nút cho giá trị level nút hậu duệ nhỏ Sau đó, nút nguồn gửi thông tin nút tới nút tham gia Khi nút nhận yêu cầu tham gia, kiểm tra xem đủ băng thông để chấp nhận thêm kết nối không Nếu có, trả lời chấp nhận Nếu không, tìm nút thích hợp gửi thông tin cho nút yêu cầu tham gia Điều lặp lại nút muốn tham gia tìm vị trí thích hợp Và kết là, cân Hiển nhiên người dùng muốn giữ lại lượng băng thông để trì chất lượng video họ trước đóng góp cho mạng Giả sử băng thông luồng bwpf Nếu băng thông nút b*bwpf số lượng is k (k ≤ b) Mỗi nút sử dụng băng thông (k-1)*bwpf để gửi liệu kéo với nút khác theo chế tit-for-tat Do vậy, nút sử dụng tối đa băng thông (b – (k – 1))*bwpf để đẩy liệu nút pha phân tán Như vậy, nút có tối đa b – (k – 1) nút Nếu nút có băng thông nhỏ k*bwpf, nút đủ băng thông để trao đổi liệu với nút khác Do theo chế tit-for- tat, nút có chất lượng video thấp Sau tham gia con, nút thiết lập liên kết kéo với k-1 nút k-1 khác để kéo liệu pha kéo Để làm điều đó, nút liên hệ với nút cha để lấy danh sách k-1 nút liên kết với nút cha pha kéo Sau gửi yêu cầu kéo tới nút Một nút nhận yêu cầu kéo từ nút khác kiểm tra xem có trả lời yêu cầu không theo chế tit-for-tat mà mô tả rõ phần sau Nếu không chấp nhận, gửi tới cho nút yêu cầu tập nút thích hợp Và việc gửi yêu cầu lại tiếp tục Mỗi nút trì k-1 liên kết tới nút thuộc k-1 khác Hình Cơ chế kéo đẩy hệ thống Hình Ví dụ việc thay đổi vị trí nút Chúng đề xuất chế để thay nút có băng thông thấp nút có level cao có băng thông lớn Mục tiêu chế làm giảm độ sau Rõ ràng độ sâu định thời gian truyền tin Do vậy, nút có level thấp nhận liệu sớm Cơ chế thực sau Sau nút có băng thông cao, giả sử nh, tham gia vào mạng, kiểm tra nút tổ tiên để tìm nút không cung cấp đủ băng thông Nếu tìm nút vậy, giả sử nl, nút nh gửi yêu cầu thay đổi vị trí tới nút nl Nếu yêu cầu chấp nhận, hai nút trao đổi danh sách liên kết chúng Cơ chế bao gồm việc liệu không bị gián đoạn truyền Hình miêu tả ví dụ việc thay nút Nút có level thấp lại có băng thông thấp bị thay nút có băng thông cao Kết từ vị trí cháu trở thành tổ tiên nút 3.3 Phân bổ liệu Trong pha phân tán, nút nguồn gửi luồng tới Mỗi nút nhận liệu từ nguồn tiếp tục đẩy liệu tới nút có level cao thông qua multicast Cuối cùng, thông qua pha kéo, nút có lượng liệu tối thiểu để hiển thị ( substream) Hình 10 ví dụ pha phân tán với k = Luồng liệu chia thành luồng nút nguồn gửi luồng tớ nút 1, 21 48 Các nút tiếp tục chuyển liệu tới hậu duệ Trong pha kéo, nút kéo liệu từ nút khác Chúng gửi yêu cầu kéo thông qua liên kết kéo Nếu nút có liệu, trả lời liệu tới cho nút kéo Figure 11 Ví dụ pha kéo k =3 Hình 10 Ví dụ pha đẩy với k = Hình 11 ví dụ pha kéo, nút kéo liệu thiếu từ nút khác Nút kéo luồng thư s2 từ nút 23 luồng từ nút 52 Do trì cân bằng, nút kéo liệu từ nút khác mà có level level thấp với xác suất cao Điều có nghĩa phương pháp làm giảm chênh lệch thời gian đến luồng liệu khác ( cụ thể xuống bước) Kết là, phương pháp giảm thời gian buffer mà thời gian hiển thị segment phụ thuộc vào thời gian đến phần cuối segment 3.4 Chính sách cân Chúng thiết kế chế đảm bảo công nút để khuyến khích nút đóng góp nhiều cho mạng Cơ chế đảm bảo nút đóng góp nhiều cho mạng ( cung cấp nhiều liệu streaming cho nút khác) nhận chất lượng video tốt Đầu tiên, dựa vào chế thay đổi vị trí nút có level thấp băng thông thấp nút có level cao băng thông cao Các nút có băng thông thấp có đóng góp cho hệ thống bị đẩy xuống level cao Nút có băng thông cao đóng góp nhiều cho mạng đẩy lên level thấp Như vậy, nút có băng thông cao nhận liệu sớm thời gian buffer nhỏ Thứ hai, nhận nhiều yêu cầu kéo, nút sử dụng chế tit-for-tat để lựa chọn nút mà đáp ứng yêu cầu Việc lựa chọn diễn định kỳ, khoảng thời gian, gọi round Mỗi round tính thời gian truyền vài gói Cơ chế thực sau Tại round r-1, nút kéo liệu từ nút n danh sách nó, cập nhật bảng ưu tiên nút tại round r theo công thức sau: Pri rn = Pri rn-1 +  d rn-1 với  Prirn độ ưu tiên nút n round thứ r  Prirn-1 độ ưu tiên nút n round thứ r -1 d r -1 n lượng liệu kéo từ nút n round thứ r -1   α tham số độ ưu tiên hệ thống Trong trường hợp nút có băng thông trống đủ rộng, nút đáp ứng yêu cầu Nếu số lượng nút yêu cầu vượt khả nút, nút lựa chọn nút để đáp ứng yêu cầu dựa theo thứ tự yêu tiên để đáp ứng Trong trường hợp hai nút có độ ưu tiên, nút đáp ứng yêu cầu nút có level thấp Bởi vì, nút cung cấp liệu cho nút có level thấp hơn, round sau nút nhận liệu với độ trễ nhỏ với xác suất cao Các nút không cung cấp liệu cho nút khác, xác suất mà nhận liệu nhỏ Do vậy, nút không đóng góp cho mạng có chất lượng thấp 3.5 Khôi phục lỗi Khi nút gặp lỗi rời khỏi hệ thống mà báo trước, nút hậu duệ bị ảnh hưởng nút kéo liệu từ gặp vấn đề gián đoạn liệu Chúng đề xuất chế khắc phục lỗi nhanh chóng Đầu tiên, nút trì danh sách tổ tiên con, nguồn Để làm điều này, gửi thông điệp thông báo tới theo chu kỳ Nút thêm thông tin vào nhận thông điệp thông báo tiếp tục gửi thông điệp thông báo tới Quá trình tiếp tục nút nhận thông điệp thông báo Sau đó, nút trì danh sách nút mà ứng cử viên thay nút nó, trường hợp nút có lỗi Các nút lựa chọn dựa vào băng thông chúng thời gian sống Theo lý thuyết [30-31], nút tham gia vào mạng lâu có xu hướng mạng lâu Quá trình lựa chọn danh sách thực ngược lại so với trình Hình Ví dụ việc khắc phục lỗi Một nút coi nút cha bị lỗi mà sau khoảng thời gian timeout không nhận thêm thông tin từ cha Trong trường hợp này, kiểm tra nút cha sống hay chết Nếu cha sống chờ tổ tiên sửa lỗi phía Nếu nút cha không sống, gửi thông điệp yêu cầu khôi phục lỗi lên nút tổ tiên phía (ví dụ nút ông, nút cha cha) Nút tổ tiên lựa chọn nút số nút nằm danh sách để thay cho nút bị lỗi Phương pháp cho phép giảm thời gian khắc phục lỗi trước cần thiết phải tổ chức lại Figure 12 ví dụ việc khắc phục lỗi Nút rời mạng, sau thời gian timeout nút phát nút bị lỗi Nút gửi yêu cầu khắc phục lỗi lên nút Nút khắc phục lỗi việc chuyển nút lên thay vị trí nút Một nút không nhận liệu pull sau thời gian timeout kiểm tra xem nút mà pull sống hay không Nếu không nhận message phản hồi, coi nút mà pull liệu lỗi tự thiết lập kết nối pull khác Chương Thực nghiệm kết 4.1 Experimental setup Chúng xây dựng chương trình mô hướng kiện dựa lập lịch SMPL [2] Chúng lựa chọn triển khai phương pháp chương trình mô thay triển khai hệ thống thực ví dụ Planet Lab chúng cho phép theo dõi đánh giá hoạt động hệ thống dễ dàng Đồng thời, đánh giá hoạt động hệ thống môi trường rộng Các hoạt động hệ thống biểu diễn dạng kiện sau:  NODE_CHURN: mô tả kiện vào nút có nút rời tham gia vào mạng  MESSAGE_SENT: kiện gửi thông điệp nút  MESSAGE_RECEIVED: kiện nút nhận thông điệp Để đánh giá hiệu hoạt động hệ thống, xây dựng chương trình mô PRIME[4] để so sánh hiệu hai hệ thống với Các tham số thuật toán thiết lập cho PRIME, lựa chọn từ kết tốt [4] Chúng sử dụng GT-ITM Generator [1] để sinh topology mạng với 1500 nút theo đồ thị transit-stub Trong có transit nút, transit nút kết nối với trung bình stub-domain Mỗi stub-domain bao gồm trung bình khoảng 50 nút Xác suất cạnh nút transit Chúng sử dụng hàm random để sinh độ trễ nút Thời gian trễ transit nút từ 100ms tới 200ms Thời gian trễ transit nút stub-domain từ 50ms tới 100ms Thời gian trễ nút stub-domain từ 1ms tới 30ms Nút nguồn có băng thông 400Kbps Luồng video chia làm mảnh nhỏ có tốc độ 100Kbps Nguồn tạo segment sau khoảng thời gian ∆s suốt thời gian quan sát 3000s, với ∆ có giá trị 2s kỉnh Chúng mô hệ thống với 1000 nút tham gia lựa chọn ngẫu nhiên từ 1500 nút mạng Chúng so sánh kết thực nghiệm giá trị sau:  Tỷ lệ mát gói: tỷ lệ số gói bị mát tổng số gói mà nút nên nhận suốt thời gian sống Nếu nút nhận đủ số lượng gói, nút hiển thị 100% chất lượng video tỷ lệ  Độ chênh lệch thời gian gói khác segment: để thỉ video tốt nhất, nút phải đợi đến nhận hết tất gói segment với gói thuộc luồng Do vậy, giá trị độ chênh lệch cao dẫn thới thời gian buffer dài  Thời gian trễ trung bình gói từ nguồn tới nút thời gian trễ trung bình segment từ nguồn tới nút: hai giá trị thể thời gian buffer cần thiết để nút hiển thị chất lượng video tốt 4.2 Kết Chúng tập trung vào kịch mà băng thông nguồn bị giới hạn (chỉ 400Kbps) Cụ thể, thực thí nghiệm kịch sau:  Không có nút vào suốt thời gian mô  Có vào nút suốt thời gian mô  Băng thông nút mạng không đồng 10 Chúng so sánh hoạt động hệ thống với PRIME kịch đầu Bởi lẽ PRIME hỗ trợ kịch này, PRIME chưa giải việc vào nút Trong kịch đàu tiên, nút có băng thông 700Kbps Các nút hai phương pháp nhận 100% gói khoảng thời gian timeout 3s Do vậy, không so sánh tỷ lệ mát gói tin trường hợp Độ chênh lệch thời gian gói kịch hình 14 Chúng ta thấy giá trị phương pháp nhỏ so với PRIME Trong phương pháp 80% nút có độ chênh lệch thời gian nhỏ 0.5s 100% nút có độ chênh lệch thời gian giwuax gói 0.7s Trong đó, với PRIME có khoảng 30% nút có độ chênh lệch nhỏ 0.5s, khoảng chưa đến 80% nút thời gian chênh lệch nhỏ 0.7s Hình 14 Đồ thị biến thiên chênh lệch thời Hình 15 Đồ thị biến thiên độ trễ phần gian phần khác segment trung bình từ nguồn tới nút PRIME trong PRIME phương pháp phương pháp Hình 15 thời gian trễ trung bình part thời gian trễ trung bình segment phương pháp PRIME 100% nút tham gia hệ thống nhận gói sau 1s, giá trị 20% PRIME 100% nút hệ thống nhận đầy đủ gói sau 1,2s giá trị 40% PRIME Trong kịch thứ 2, đánh giá hoạt động hệ thống có vào nnuts Chúng sử dụng phân bố Pareto[17] để sinh giá trị vào nút Hình 16 80% nút có tỷ lệ mát gói nhỏ 10%, gần 100% nút có tỷ lệ mát gói nhỏ 30% Điều chất lượng video nút trì mức chấp nhận hệ thống có vào nút Độ chênh lệch thời gian đến gói tất nút giữ 0.7s có vào nút (được hình 17) Hình 18 thời gian trễ trung bình nút nhận gói thời gian trễ trung bình nút nhận đầy đủ gói segment Gần 100% nút có thời gian trễ trung bình nhận gói nhỏ 0.8s thời gian trễ trung bình nhận đầy đủ gói segment 1.2s 11 Hình 16 Tỷ lệ mát gói nút hệ thống có vào nút Hình 17 Độ biễn thiên thời gian thời gian đến phần khác hệ thống có vào nút 12 Hình 18 Trung bình độ trễ phần trung bình độ trễ segment từ nguồn tới nút hệ thống có vào nút Hình 19 Tỉ lệ mát gói trường hợp băng thông nút không đồng Trong thí nghiệm cuối cùng, đánh giá hoạt động hệ thống mà băng thông nút tham gia không đồng Có khoảng 35% nút có băng thông cao với băng thông 700Kbps, 45% nút có băng thông trung bình với băng thông 300Kbps, 20% nút nút ích kỷ, đóng góp băng thông nhỏ 100Kbps Trong kịch này, so sánh tỉ lệ chất lượng video, độ trễ khả đóng góp nút để kiểm tra tính công Hình 19 tỉ mát gói nút chia thành nhóm 100% nút có băng thông cao có độ mát nhỏ 5% Khoảng 90% nút có băng thông trung bình có độ mát nhỏ 50% Trong đó, có 60% nút không đóng góp có tỷ lệ lỗi nhỏ 50% Như nút đóng góp băng thông nhận liệu với xác suất cao với độ trễ nhỏ Hình 20 hình 21 độ trễ nhận gói trung bình độ trễ nhận đầy đủ segment trung bình từ nguồn tới nút Các nút có băng thông cao có độ trễ nhỏ nhiều so với nút có băng thông thấp đảm bảo độ trễ chấp nhận (độ trễ segment nút tất nhỏ 1.3s) Như vậy, kết thực nghiệm chứng tỏ hiệu chế đảm bảo tính công Các nút đóng góp nhiều có chất lượng video tốt thời gian trễ nhỏ 13 Figure 20 CDF of average parts delay from source Figure 21 CDF of average segment to node when participated nodes have different delay from source to node when bandwidth participated nodes have different bandwidth 14 Chương Conclusion Luận văn trình bày chế multicast phân tán có tính mở rộng cao cho ứng dụng streaming video thời gian thực P2P Trong hệ thống chúng tôi, nút tổ chức vào riêng biệt cụ thể mà ngoại trừ nút nguồn nút thuộc Mỗi nút có liên kết với nút khác Mỗi luồng truyền thông qua dựa chế đẩy Mỗi nút ddwuwowjc nhận từ cha luồng dựa chế đẩy để đảm bảo lượng liệu tối thiểu Sau đó, nút kéo luồng khác từ nút khác để tăng chất lượng video Chúng tạo chế để tạo cho phép nút level gần khác trao đổi liệu với Do vậy, phương pháp làm giảng khoảng cách thời gian hai luồng liệu đẩy kéo Bên cạnh đó, đề xuất phương pháp khôi phục lỗi hệt thống cách nhanh chống sách cân để khuyến khích nút đóng góp nhiều cho mạng chế tit-for-tat Các kết thực nghiệm chứng minh ưu điểm vượt trội phương pháp đề xuất bao gồm: giảm độ trễ hay thời gian buffer cần thiết nút tham gia khả khôi phục lỗi Ngoài ra, kết thực nghiệm phương pháp hoạt động hiệu môi trường băng thông nút không đồng Trong kế hoạch tới, cải tiến phương pháp thêm giải pháp làm giảm thời giant ham gia nút, giải pháp để tối ưu toàn mạng… Sau cố gắng triên rkhai giải pahsp môi trường kiểm tra thực ví dụ Planet Lab để chứng minh tính hiệu giải pháp đưa 15 Publications Huong BUI Thi Lan, Hoai Son NGUYEN(2011) A low-delay push-pull based application layer multicast for P2P live video streaming The third International Conference on Knowledge and System Engineering, 2011 (to appear) 16 [...]... trình bày một cơ chế multicast phân tán và có tính mở rộng cao cho các ứng dụng streaming video thời gian thực trên P2P Trong hệ thống của chúng tôi, các nút được tổ chức vào các cây con riêng biệt cụ thể mà trong đó ngoại trừ nút nguồn thì mỗi nút chỉ thuộc về một cây con Mỗi nút còn có liên kết với các nút của các cây con khác Mỗi luồng con được truyền thông qua một cây con dựa trên cơ chế đẩy Mỗi... phương pháp của chúng tôi cũng hoạt động hiệu quả ngay cả trên môi trường băng thông của các nút không đồng nhất Trong kế hoạch sắp tới, chúng tôi sẽ cải tiến phương pháp bằng thêm và các giải pháp làm giảm thời giant ham gia của một nút, giải pháp để tối ưu cây trên toàn mạng Sau đó chúng tôi sẽ cố gắng triên rkhai giải pahsp của chúng tôi trên môi trường kiểm tra thực ví dụ như Planet Lab để chứng... xuất được phương pháp có thể khôi phục lỗi của hệt thống một cách nhanh chống và chính sách cân bằng để khuyến khích các nút đóng góp nhiều hơn cho mạng bằng một cơ chế tit-for-tat Các kết quả thực nghiệm đã chứng minh được các ưu điểm vượt trội của phương pháp được đề xuất bao gồm: giảm độ trễ hay thời gian buffer cần thiết ở các nút tham gia và khả năng khôi phục lỗi Ngoài ra, kết quả thực nghiệm... ra thời gian trễ trung bình của nút nhận được gói và thời gian trễ trung bình khi nút nhận được đầy đủ các gói của một segment Gần 100% nút có thời gian trễ trung bình nhận được gói nhỏ hơn 0.8s và thời gian trễ trung bình khi nhận được đầy đủ các gói của một segment là 1.2s 11 Hình 16 Tỷ lệ mất mát gói của các nút khi hệ thống có sự ra vào của các nút Hình 17 Độ biễn thiên thời gian giữa thời gian. .. của nó ít nhất một luồng dựa trên cơ chế đẩy để đảm bảo lượng dữ liệu tối thiểu Sau đó, nút sẽ kéo các luồng con khác từ các nút khác để tăng chất lượng video Chúng tôi tạo ra cơ chế để tạo ra các cây con cây bằng cho phép các nút ở các level gần nhau trong các cây con khác nhau có thể trao đổi dữ liệu với nhau Do vậy, phương pháp của chúng tôi có thể làm giảng khoảng cách thời gian giữa hai luồng dữ... chênh lệch thời Hình 15 Đồ thị biến thiên của độ trễ của các phần gian của các phần khác nhau của cùng segment trung bình từ nguồn tới nút trong PRIME và trong trong PRIME và phương pháp của chúng tôi phương pháp của chúng tôi Hình 15 chỉ ra thời gian trễ trung bình của các part và thời gian trễ trung bình của các segment giữa phương pháp của chúng tôi và PRIME 100% các nút tham gia hệ thống của chúng... trị này trong phương pháp của chúng tôi nhỏ hơn so với PRIME Trong phương pháp của chúng tôi 80% nút có độ chênh lệch thời gian nhỏ hơn 0.5s và 100% các nút có độ chênh lệch thời gian giwuax các gói là 0.7s Trong khi đó, với PRIME chỉ có khoảng 30% nút có độ chênh lệch nhỏ hơn 0.5s, và khoảng chưa đến 80% nút thời gian chênh lệch nhỏ hơn 0.7s Hình 14 Đồ thị biến thiên của sự chênh lệch thời Hình 15... kịch bản đầu Bởi lẽ PRIME chỉ hỗ trợ trên kịch bản này, PRIME chưa giải quyết việc ra vào của các nút Trong kịch bản đàu tiên, mọi nút đều có cùng băng thông là 700Kbps Các nút trong cả hai phương pháp đều nhận được 100% các gói trong khoảng thời gian timeout là 3s Do vậy, chúng tôi sẽ không so sánh tỷ lệ mất mát gói tin trong trường hợp này Độ chênh lệch thời gian giữa các gói trong kịch bản này được... băng thông thấp trong khi vẫn đảm bảo được độ trễ chấp nhận được (độ trễ của các segment ở các nút tất cả đều nhỏ hơn 1.3s) Như vậy, kết quả thực nghiệm đã chứng tỏ hiệu quả của cơ chế đảm bảo tính công bằng Các nút đóng góp nhiều có chất lượng video tốt hơn và thời gian trễ nhỏ hơn 13 Figure 20 CDF of average parts delay from source Figure 21 CDF of average segment to node when participated nodes have... vào ra của các nnuts Chúng tôi sử dụng phân bố Pareto[17] để sinh các giá trị vào ra của các nút Hình 16 chỉ ra rằng hơn 80% các nút có tỷ lệ mất mát gói nhỏ hơn 10%, và gần 100% các nút có tỷ lệ mất mát gói nhỏ hơn 30% Điều này chỉ ra là chất lượng của video tại mỗi nút được duy trì ở mức chấp nhận được mặc dù trong hệ thống có sự ra vào của các nút Độ chênh lệch thời gian đến của các gói của tất cả