基于P2P网络的流媒体系统优化

论文摘要

随着通信技术的飞速发展,基于互联网的应用层出不穷,网络视频更是深受网民喜爱。根据中国互联网发展状况统计报告,中国网络视频用户增至3.25亿,在网民中的使用率达到63.4%。由于P2P模式相对传统C/S模式的优越性,P2P流媒体系统在过去几年用户急剧增长,成为一个很有意义的研究领域。P2P流媒体发展非常迅速,短短几年已经有很多成熟系统。同时,它又是一个快速发展的领域,伴随着新技术的诞生系统本身也在不断的优化。本文正是以此为出发点,对一套成熟的P2P流媒体系统提出了多项优化方案。本文的主要研究内容和所做的工作如下：1针对P2P点播频道号的分配提出了改进方案。新的方案是基于媒体内容对频道号进行分配。同样地媒体内容在不同的时间、不同的地点创建都会返回同一个频道号。频道号相同,P2P节点之间就可以共享媒体数据,优化了点播的P2P效果。2针对P2P点播流媒体网络传输校验、纠错机制提出了改进方案。新的方案把媒体文件按媒体包分成若干存储单元,以存储单元为单位做数据校验。新方案改进了原有的纠错流程,大大提高了纠错效率。3针对P2P直播节点发现机制提出了改进方案。新的方案按P2P节点种类,按照节点的重要性、数量分别提供了多层获取伙伴节点的机制。把节点表的管理分散到多层节点,大大提高了节点管理的可靠性和扩展性。4针对P2P直播节点的启动点选取提出了改进方案。新的方案按节点在P2P网络中的贡献大小来决定他的启动点选取,尽量让能为其他节点提供更多数据的优秀节点在直播节点树的前边。优化了直播节点树的结构,大大提高了直播的P2P效果。5P2P流媒体系统增加了节点下行、上行网络限速功能。一方面用户可以根据自己的网络条件设置限速,提高了用户体验；另一方面通过限制下载速率可以控制直播的播放进度,解决了观看直播时越播越快导致的大部分客户端节点都向服务节点请求数据的问题。最后通过实验,验证了论文中针对原P2P直播的改进效果。通过对实验数据列表、分析、比较,发现改进后的系统优于原P2P系统,实现了预期的设计目标。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 引言
• 1.1 课题意义
• 1.2 课题任务
• 1.3 论文结构
• 第二章 P2P流媒体系统介绍
• 2.1 P2P流媒体系统介绍
• 2.1.1 设计目标
• 2.1.2 系统功能
• 2.1.3 系统组成
• 2.1.4 性能特点
• 2.2 P2P流媒体系统分析
• 2.2.1 三层网络架构
• 2.2.2 观看节目流程
• 2.3 P2P流媒体系统问题
• 2.4 本章小结
• 第三章 P2P点播媒体归一化
• 3.1 点播媒体归一化
• 3.2 设计目标
• 3.3 媒体文件特征值提取
• 3.3.1 媒体文件分包
• 3.3.2 特征值提取
• 3.3.3 数据结构定义
• 3.4 媒体特征值管理
• 3.4.1 功能描述
• 3.4.2 业务流程
• 3.4.3 通信协议定义
• 3.4.4 类的设计
• 3.5 媒体文件传输容错
• 3.5.1 媒体传输校验
• 3.5.2 媒体传输纠错
• 3.5.3 防止脏数据扩散
• 3.6 归一化带来的问题
• 3.7 本章小结
• 第四章 P2P直播调度算法改进
• 4.1 P2P节点分类
• 4.1.1 源节点
• 4.1.2 中继节点
• 4.1.3 超级节点
• 4.1.4 普通节点
• 4.1.5 节点分类
• 4.2 原调度算法分析
• 4.2.1 节点发现
• 4.2.2 节点状态交换
• 4.2.3 节点表缓存
• 4.3 调度算法缺陷
• 4.3.1 节点发现效率低
• 4.3.2 直播启动点相同
• 4.3.3 缺少有效流控机制
• 4.4 分层节点发现机制
• 4.4.1 节点表管理机制
• 4.4.2 节点表查询策略
• 4.4.3 源保护设置
• 4.5 基于节点能力的直播启动点选取
• 4.5.1 启动点选取原则
• 4.5.2 启动点计算公式
• 4.5.3 启动点算法描述
• 4.6 自适应节点限速
• 4.6.1 改进介绍
• 4.6.2 单频道限速
• 4.6.3 整体限速
• 4.7 本章小结
• 第五章 实验验证
• 5.1 引言
• 5.2 验证点播媒体文件归一化
• 5.2.1 实验环境构建
• 5.2.2 数据展示
• 5.2.3 实验结果分析
• 5.3 验证P2P直播优化
• 5.3.1 实验环境构建
• 5.3.2 数据展示
• 5.3.3 实验结果分析
• 5.4 本章小结
• 第六章 结束语
• 6.1 论文工作总结
• 6.2 问题和展望
• 参考文献
• 致谢