Método y dispositivo para la disposición de pares en redes superpuestas P2P de carga de secuencia única.

Un método para disponer una red superpuesta P2P que comprende una fuente de transmisión continua y una pluralidad de pares dispuestos en capas de distribución,

estando la fuente de transmisión continua dispuesta para dividir un contenido de datos, a transmitir continuamente, en una pluralidad de subsecuencias de contenidos que forman juntas el contenido de datos y para distribuir la pluralidad de subsecuencias de contenidos a los pares de red, estando el método caracterizado porque comprende:

determinar (S401) en cuál de las capas de distribución ha de ser dispuesto un par individual;

agrupar (S402) los pares en varios conjuntos de pares, estando agrupado cada conjunto de pares para comprender pares de la misma capa de distribución y estando dispuesto además para ser responsable de distribuir una subsecuencia de contenidos respectiva; y

asignar (S403) a cada conjunto de pares la tarea de distribuir dicha subsecuencia de contenidos respectiva a los pares de otros conjuntos de pares dispuestos en la misma capa de distribución y a los pares dispuestos en una capa de distribución inmediatamente posterior, que pertenecen además a un conjunto de pares que es responsable de la respectiva subsecuencia de contenidos distribuida.

Método y dispositivo para la disposición de pares en redes superpuestas P2P de carga de secuencia única Campo técnico

La invención se refiere a un método y un dispositivo para disponer una red superpuesta P2P.

Antecedentes

Para la transmisión continua de vídeo en directo en un enfoque de cliente/servidor, la secuencia de vídeo se descarga desde el servidor de transmisión continua (es decir, la fuente) al cliente. Una secuencia de vídeo consiste en un conjunto de datos consecutivos que el cliente pide periódicamente para reproducir el vídeo. Un servicio escalable de transmisión continua en directo requiere un gran ancho de banda del servidor de transmisión continua, para satisfacer un número creciente de clientes en Internet. A fin de reducir los costes del servidor de transmisión continua, se ha desarrollado la transmisión continua en directo de par a par (P2P). El concepto básico de la transmisión continua en directo P2P es hacer que los clientes, denominados pares en este contexto, compartan la carga con el servidor de transmisión continua.

Los sistemas de transmisión continua en directo P2P han ganado muchos interés en los últimos años, ya que tienen la ventaja de permitir que una fuente de transmisión continua emita, por ejemplo, un acontecimiento de vídeo en directo, a un gran número de pares, sin tener que disponer todo el ancho de banda requerido. Esto se hace utilizando la capacidad de carga de los pares para ayudar a la fuente de transmisión al emitir el contenido a los pares.

Las redes P2P comprenden cualquier red compuesta por entidades que proporciona, cada una de ellas, acceso a una parte de sus recursos (por ejemplo, la capacidad de procesamiento, el almacenamiento en discos y/o el ancho de banda) para otras entidades. El concepto P2P difiere de las redes tradicionales basadas en la arquitectura de cliente/servidor, en las que una o más entidades (por ejemplo, ordenadores) están dedicadas a servir a las otras en la red. Típicamente, las entidades en una red P2P hacen correr protocolos y software de conexión de red similares. Las aplicaciones para redes P2P son numerosas y pueden comprender, por ejemplo, transportar y/o almacenar datos en Internet, tales como distribución de vídeo para propietarios de contenidos.

Se han desarrollado muchos enfoques para utilizar eficientemente la capacidad de carga de los pares. Estos enfoques se pueden dividir en dos categorías principales.

Los sistemas con base de árbol están basados en construir uno o más árboles estructurados en una red superpuesta en la que los pares en la parte superior de cada árbol alimentan a los pares por debajo de ellos. Este enfoque funciona bien cuando los pares no se unen o abandonan el sistema a alta frecuencia, ya que se consigue el flujo de datos sin ningún mensaje adicional entre los pares. No obstante, en un entorno de alta oscilación, puede ser muy costoso el mantenimiento del árbol y son necesarias a veces la destrucción y reconstrucción del árbol o árboles.

Los sistemas con base de malla no imponen una construcción en árbol, o en otras palabras; la conectividad entre pares no forma una superposición especificada, sino que los pares están conectados entre sí de manera no estructurada. Intercambian datos a través de la llamada comunicación social ("gossip") o enviándose mensajes de petición de datos entre sí. Una desventaja de los sistemas con base de malla es que pueden tener un tiempo de ajuste largo, ya que los nodos tienen que negociar entre sí para encontrar pares. No obstante, muchos sistemas utilizan el enfoque con base de malla, ya que es muy robusto para una alta oscilación. En sistemas de este tipo, cada par tiene varios vecinos desde los que descarga potencialmente y la avería de cualquier vecino no es así tan crítica como en enfoques con base de árbol.

En los enfoques con base de malla, aunque los pares individuales toman decisiones localmente sin una visión global, se puede seguir alcanzando ahorros comparables a los enfoques con base de árbol cuando se considera la oscilación entre pares, principalmente debido a que no tienen que llevar la pesada tara de mantener una visión de la estructura de conectividad global.

En un sistema con base de árbol, una secuencia de vídeo se puede dividir en vahas subsecuencias o franjas. Por ejemplo, en vez de tener un par que descarga un contenido dado de datos desde un par vecino, puede descargar la mitad del contenido como una subsecuencia desde un primer par vecino y la otra mitad del contenido como una subsecuencia desde un segundo par vecino. Dicha división de contenido de datos en subsecuencias tiene la ventaja de que el sistema puede llegar a ser más resistente a las averías si se construye cuidadosamente la topología. Uno de los sistemas P2P conocidos que utilizan franjas para la transmisión continua de contenido de datos es SpIitStream, en el que la topología está diseñada de manera que la avería de un único par da como resultado solamente la pérdida de una única franja entre sus pares de descarga. Si las subsecuencias están construidas utilizando esquemas que permiten redundancia, tales como el de Múltiples descriptores codificados (MDC) y el de Corrección de errores hacia delante (FEC), la pérdida de una única franja no causará una interrupción importante en la experiencia de visualización de un usuario final. Un problema asociado con el enfoque SpIitStream es su relativa falta de flexibilidad al conectar pares en el sistema P2P.

La publicación "On the Feasibility of Centrally-Coordinated Peer-to-Peer Live Streaming", de Roberto Roverso et al., explora la coordinación central como un modo de gestionar las superposiciones de transmisión continua en directo P2P. Un elemento clave en la viabilidad del enfoque explorado es un motor de optimización casi en tiempo real para la selección de pares. La organización de pares de modo que permita una elevada utilización del ancho de banda, más una selección de pares optimizada basándose en múltiples factores de servicio, hace posible conseguir grandes ahorros de ancho de banda de las fuentes y proporcionan una experiencia de alta calidad para los usuarios.

Sumario

Un objeto de la presente invención es resolver o, por lo menos, mitigar estos problemas en la técnica.

Este objeto se consigue en un primer aspecto de la presente invención mediante un método para disponer una red superpuesta P2P que comprende una fuente de transmisión continua y una pluralidad de pares dispuestos en capas de distribución, estando la fuente de transmisión continua dispuesta para dividir un contenido de datos, a transmitir continuamente, en una pluralidad de subsecuencias de contenidos que forman juntas el contenido de datos y para distribuir la pluralidad de subsecuencias de contenidos a los pares de red. El método comprende las etapas de determinar en cuál de las capas de distribución ha de ser dispuesto un par individual y agrupar los pares en varios conjuntos de pares, estando agrupado cada conjunto de pares para comprender pares de la misma capa de distribución y estando dispuesto además para ser responsable de distribuir una subsecuencia de contenidos respectiva. Además, se asigna a cada conjunto de pares la tarea de distribuir dicha subsecuencia de contenidos respectiva a los pares de otros conjuntos de pares dispuestos en la misma capa de distribución y a los pares dispuestos en una capa inmediatamente posterior, que pertenecen además a un conjunto de pares que es responsable de la respectiva subsecuencia distribuida.

Este objeto se consigue en un segundo aspecto de la presente invención mediante un dispositivo para disponer una red superpuesta P2P que comprende una fuente de transmisión continua y una pluralidad de pares dispuestos en capas de distribución, estando la fuente de transmisión continua dispuesta para dividir el contenido de datos, a transmitir continuamente, en una pluralidad de subsecuencias de contenidos que forman juntas el contenido de datos y para distribuir la pluralidad de subsecuencias de contenidos a los pares de red. El dispositivo comprende una unidad de procesamiento que está dispuesta para determinar en cuál de las capas de distribución ha de ser dispuesto un par individual, y agrupar los pares en varios conjuntos de pares, estando agrupado cada conjunto de pares para comprender pares de la misma capa de distribución y estando dispuesto además para ser responsable de distribuir una subsecuencia de contenidos respectiva. Además, la unidad de procesamiento está dispuesta para asignar a cada conjunto de pares la tarea de distribuir dicha subsecuencia de contenidos respectiva a los pares de otros conjuntos de pares dispuestos en la misma capa de distribución y a los pares dispuestos en una capa de... [Seguir leyendo]

1. Un método para disponer una red superpuesta P2P que comprende una fuente de transmisión continua y una pluralidad de pares dispuestos en capas de distribución, estando la fuente de transmisión continua dispuesta para dividir un contenido de datos, a transmitir continuamente, en una pluralidad de subsecuencias de contenidos que forman juntas el contenido de datos y para distribuir la pluralidad de subsecuencias de contenidos a los pares de red, estando el método caracterizado porque comprende:

determinar (S41) en cuál de las capas de distribución ha de ser dispuesto un par individual;

agrupar (S42) los pares en vahos conjuntos de pares, estando agrupado cada conjunto de pares para comprender pares de la misma capa de distribución y estando dispuesto además para ser responsable de distribuir una subsecuencia de contenidos respectiva; y

asignar (S43) a cada conjunto de pares la tarea de distribuir dicha subsecuencia de contenidos respectiva a los pares de otros conjuntos de pares dispuestos en la misma capa de distribución y a los pares dispuestos en una capa de distribución inmediatamente posterior, que pertenecen además a un conjunto de pares que es responsable de la respectiva subsecuencia de contenidos distribuida.

2. El método según la reivindicación 1, que comprende además:

dar instrucciones a los pares en la capa de distribución que está dispuesta más próxima a la fuente de transmisión continua para que se conecten a dicha fuente de transmisión continua, y a, por lo menos, otro par que está dispuesto en la misma capa de distribución, pero que pertenece a otro conjunto de pares, para que descargue las subsecuencias de contenidos.

3. El método según una cualquiera de las reivindicaciones 1 ó 2, que comprende además:

dar instrucciones a la fuente de transmisión continua para que distribuya las diferentes subsecuencias de contenidos, en un número sustancialmente igual, a la capa de distribución que está dispuesta más próxima a la fuente de transmisión continua.

4. El método según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la determinación de en cuál de las capas de distribución ha de ser dispuesto un par individual comprende:

determinar para cada capa de distribución, partiendo de la capa que alberga la fuente de transmisión continua, el número máximo de subsecuencias que se pueden distribuir a los pares a disponer en una capa de distribución individual como la suma del número de subsecuencias que se pueden distribuir desde dicha capa de distribución individual y del número de subsecuencias que se pueden distribuir desde la capa de distribución inmediatamente anterior,

y

disponer los pares en la capas de distribución hasta que todos los pares se hayan asignado a una capa de distribución respectiva.

5. El método según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende además:

dar instrucciones a cada par en el conjunto de pares respectivo para que descargue su subsecuencia de contenidos respectiva desde un par en una capa de distribución inmediatamente anterior y para que descargue las subsecuencias restantes de contenidos desde pares de los otros conjuntos de pares dispuestos en la misma capa de distribución.

6. El método según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que dar Instrucciones a cada par en el conjunto de pares respectivo para que descargue la subsecuencla de contenidos respectiva desde un par en una capa de distribución inmediatamente anterior y para que descargue las subsecuencias restantes de contenidos desde pares de los otros conjuntos de pares dispuestos en la misma capa de distribución comprende:

determinar, para cada conjunto de pares en la capa de distribución inmediatamente anterior con respecto al par que ha recibido instrucciones, el número de subsecuencias que el conjunto de pares respectivo es capaz de distribuir; y

seleccionar dicha subsecuencia de contenidos respectiva para su descarga desde el conjunto de pares que tiene la mínima capacidad de distribución determinada.

7. El método según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende además:

asignar a, por lo menos, un par seleccionado la tarea de distribuir la subsecuencia de contenidos respectiva de la que es responsable a, por lo menos, un par dispuesto en una capa de distribución inmediatamente posterior que requiere dicha subsecuencia de contenidos respectiva, pero que es responsable de una subsecuencia diferente, en

caso de que dicho por lo menos un par seleccionado tenga capacidad de distribución sin utilizar.

8. Un dispositivo (41) para disponer una red superpuesta P2P que comprende una fuente de transmisión continua (44) y una pluralidad de pares dispuestos en capas de distribución, estando la fuente de transmisión continua dispuesta para dividir el contenido de datos, a transmitir continuamente, en una pluralidad de subsecuencias de contenidos que forman juntas el contenido de datos y para distribuir la pluralidad de subsecuencias de contenidos a los pares de red, estando el dispositivo caracterizado porque comprende:

una unidad de procesamiento (43) que está dispuesta para

determinar en cuál de las capas de distribución ha de ser dispuesto un par individual;

agrupar los pares en varios conjuntos de pares, estando agrupado cada conjunto de pares para comprender pares de la misma capa de distribución y estando dispuesto además para ser responsable de distribuir una subsecuencia de contenidos respectiva; y

asignar a cada conjunto de pares la tarea de distribuir dicha subsecuencia de contenidos respectiva a los pares de otros conjuntos de pares dispuestos en la misma capa de distribución y a los pares dispuestos en una capa de distribución inmediatamente posterior, que pertenecen además a un conjunto de pares que es responsable de la respectiva subsecuencia de contenidos distribuida.

9. El dispositivo (41) según la reivindicación 8, estando dicha unidad de procesamiento (43) dispuesta además para:

dar instrucciones a los pares en la capa de distribución que está dispuesta más próxima a la fuente de transmisión continua (44) para que se conecten a la fuente de transmisión continua, y a, por lo menos, otro par que está dispuesto en la misma capa de distribución, pero que pertenece a otro conjunto de pares, para que descargue las subsecuencias de contenidos.

1. El dispositivo (41) según las reivindicaciones 8 ó 9, estando dicha unidad de procesamiento (43) dispuesta además para:

dar instrucciones a la fuente de transmisión continua (44) para que distribuya las diferentes subsecuencias de contenidos, en un número sustancialmente igual, a la capa de distribución que está dispuesta más próxima a la fuente de transmisión continua.

11. El dispositivo (41) según una cualquiera de las reivindicaciones 8-1, estando dicha unidad de procesamiento (43) dispuesta además, cuando se determina en cuál de las capas de distribución ha de ser dispuesto un par individual, para:

determinar para cada capa de distribución, partiendo de la capa que alberga la fuente de transmisión continua (44), el número máximo de subsecuencias que se pueden distribuir a los pares a disponer en una capa de distribución individual como la suma del número de subsecuencias que se pueden distribuir desde dicha capa de distribución individual y del número de subsecuenclas que se pueden distribuir desde la capa de distribución inmediatamente anterior, y

disponer los pares en la capas de distribución hasta que todos los pares se hayan asignado a una capa de distribución respectiva.

12. El dispositivo (41) según una cualquiera de las reivindicaciones 8-11, estando dicha unidad de procesamiento (43) dispuesta además para:

dar instrucciones a cada par en el conjunto de pares respectivo para que descargue su subsecuencia de contenidos respectiva desde un par en una capa de distribución inmediatamente anterior y para que descargue las subsecuenclas restantes de contenidos desde pares de los otros conjuntos de pares dispuestos en la misma capa de distribución.

13. El dispositivo (41) según una cualquiera de las reivindicaciones 8-12, estando dicha unidad de procesamiento (43) dispuesta además, cuando se da instrucciones a cada par en el conjunto de pares respectivo para que descargue la subsecuencia de contenidos respectiva desde un par en una capa de distribución inmediatamente anterior y para que descargue las subsecuencias restantes de contenidos desde pares de los otros conjuntos de pares dispuestos en la misma capa de distribución, para:

determinar, para cada conjunto de pares en la capa de distribución inmediatamente anterior con respecto al par que ha recibido instrucciones, el número de subsecuencias que el conjunto de pares respectivo es capaz de distribuir; y

seleccionar dicha subsecuencia de contenidos respectiva para su descarga desde el conjunto de pares que tiene la mínima capacidad de distribución determinada.

14. El dispositivo (41) según una cualquiera de las reivindicaciones 8-13, estando dicha unidad de procesamiento

(43) dispuesta además para:

asignar a, por lo menos, un par seleccionado la tarea de distribuir la subsecuencia de contenidos respectiva de la que es responsable a, por lo menos, un par dispuesto en una capa de distribución inmediatamente posterior que requiere dicha subsecuencia de contenidos respectiva, pero que es responsable de una subsecuencia diferente, en 5 caso de que dicho por lo menos un par seleccionado tenga capacidad de distribución sin utilizar.

15. Un producto de programa informático, que comprende unos componentes ejecutables por ordenador para hacer que un dispositivo (41) realice las etapas enumeradas en una cualquiera de las reivindicaciones 1-7, cuando los componentes ejecutables por ordenador se hacen correr en una unidad de procesamiento (43) incluida en el

dispositivo.