P2P流媒体系统直播系统研究与设计

论文摘要

随着网络规模的不断扩大和上网用户的大量增加,为上网用户提供文字、视频和音频的三位一体化信息和娱乐服务成为当前流媒体网络市场上致胜的关键。传统的C/S模式的流媒体服务系统由于服务器性能和服务器端的带宽资源有限,在很大程度上阻碍了流媒体业务质量的提高和容量的扩大。单源组播是一种解决办法,它用单一的流提供给所有客户。由于有关可扩展性以及对诸如拥塞控制和可靠性等较高层功能支持方面的难题,IP组播应用发展缓慢。CDN虽然把服务和内容“推”向网络的“边缘”,减轻了服务器和网络负载,但其昂贵的费用使得一般ICP无法承担。本文分析了流媒体网络方向国内外的研究发展现状,介绍了基于P2P网络的流媒体发布与播放系统所涉及到的流媒体和对等网络方面的最新技术成果,为实践提供了坚实的理论基础。深入探讨了目前国际上存在的几种基于P2P网络的流媒体系统典型模型,分析了各种模型的性能优势、存在问题和适用范围,并且对几种典型模型进行了比较,对流媒体直播系统的设计具有重要的借鉴意义。本论文设计并实现了一种基于P2P技术的视频流媒体网络模型CDStream——以数据驱动的方式进行视频流媒体数据分发的模型。并构建了一种以流媒体服务器、超级节点和普通节点三层体系结构的高效但又简单易行的视频流媒体网络。该模型在数据分配算法方面也进行了改进,在网络带宽效率、延迟和可靠性之间做出了很好的平衡。它的主要特点表现在:(1)网络匹配特性,使用终端用户的网络位置信息来对节点进行分组管理,对节点间的邻近度进行优化;(2)易于实现,根据数据的流向来分发视频流媒体数据,不需要维护复杂的数据结构;(3)适应性强,能很好的适应复杂变化的网络环境;(4)扩展性好,加入视频流媒体网络中的用户越多,越能体现它良好的性能;(5)带宽利用率高,及时对每个节点的带宽变化情况进行控制,充分利用空闲带宽;(6)端对端延迟小,通过在带宽和延迟之间达到平衡使得端对端延迟减小。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 课题研究背景和意义
• 1.2 论文的主要工作
• 1.3 章节内容安排
• 第二章 流媒体与P2P技术
• 2.1 流媒体技术
• 2.1.1 流媒体的系统组成
• 2.1.2 流媒体文件格式
• 2.1.3 流媒体编码/解码
• 2.1.4 应用层质量控制技术
• 2.1.5 连续媒体分布服务
• 2.1.6 流媒体传输协议
• 2.1.7 媒体同步控制
• 2.2 P2P技术
• 2.2.1 P2P技术的概念
• 2.2.2 P2P网络模型
• 2.3 本章总结
• 第三章 基于P2P的流媒体典型模型分析
• 3.1 概述
• 3.2 ZigZag单树模型
• 3.2.1 管理组织
• 3.2.2 组播树
• 3.2.3 控制协议
• 3.2.4 节点加入
• 3.2.5 节点退出
• 3.3 SplitStream多树模型
• 3.3.1 底层构架
• 3.3.2 树的构建
• 3.4 DONet非结构化模型
• 3.4.1 节点的加入与管理
• 3.4.2 数据的表示和交换
• 3.4.3 数据调度算法
• 3.4.4 错误恢复与伙伴的优化
• 3.5 本章总结
• 第四章 CDSTREAM模型
• 4.1 概述
• 4.2 CDStream模型
• 4.2.1 流媒体服务器
• 4.2.2 集中管理服务器
• 4.2.3 超级节点
• 4.2.4 普通节点
• 4.3 节点管理
• 4.3.1 节点标识的生成
• 4.3.2 节点加入
• 4.3.3 节点维护
• 4.3.4 节点退出
• 4.4 数据调度
• 4.4.1 缓存区表示
• 4.4.2 基于OTS的数据调度算法
• 4.4.3 处理数据片段请求的算法
• 4.5 CDStream节点框架设计
• 4.5.1 系统设计
• 4.5.2 系统管理模块
• 4.5.3 对等节点管理模块
• 4.5.4 数据缓冲管理模块
• 4.5.5 调度模块
• 4.5.6 网络接口模块
• 4.6 本章总结
• 第五章 CDSTREAM仿真实验
• 5.1 PeerSim简介
• 5.2 P2P覆盖网模拟
• 5.3 数据调度仿真
• 5.4 本章总结
• 第六章 总结及对未来的展望
• 6.1 结论
• 6.2 未来研究方向
• 致谢
• 参考文献
• 个人简历及硕士期间科研成果