有线交互数字电视系统设计与系统负载均衡研究

有线交互数字电视系统设计与系统负载均衡研究

论文摘要

本文研究的内容是基于有线电视网络的交互数字电视系统的解决方案和系统负载均衡。有线交互数字电视系统提供视频点播、时移电视、个人视频录像等交互电视业务,打造全新、主动、交互的电视观看方式。交互数字电视发展在我国刚刚起步,为了更好对现阶段交互数字电视系统的建设经验进行总结,并对系统扩容与新系统建设提供指导,本文选择有线交互数字电视系统作为研究课题。首先,本文较全面地介绍了当前国内外交互电视业务的发展情况,并对视频点播技术的发展现状予以归纳,阐明了在这样背景下建设交互数字电视系统并对其进行研究的意义。其次,本文通过引入实际案例全面探讨了有线交互数字电视系统从服务前端到客户终端的整体方案。本文又对有线电视网络视频点播的工作原理、系统的应用软件开放式架构、视频服务器系统方案多项关键技术进行了论述。然后,本文选择视频点播前端系统的负载均衡作为重点的研究对象,从视频点播请求调度算法和节目副本放置算法两方面进行分析。在点播请求调度算法中,本文提出了按负载权值作为处理单元(播出卡)的实际负载,设计了基本负载优先算法和改进负载优先算法;在节目调度算法中,本文又借鉴Zipf定律,以“80/20规则”建立了节目访问模型,并提出以点播率权值反映节目点播访问率,设计了节目副本放置算法。最后,本文采用理论分析与实验模拟的方式对基本负载优先算法和改进负载优先算法进行比较,分别从遍历次数与播出卡数量关系、遍历次数与负载率关系、负载标准差与负载率的关系进行分析。通过计算负载标准差,验证了两种算法都可以使系统达到负载均衡,其中改进负载优先算法的负载标准差略高于基本负载优先算法,但是它减少了遍历播出卡次数,提高了算法的性能。本文对节目副本放置算法也进行了理论推导。本文的意义在于,随着我国有线电视网络双向改造、数字电视平移不断深入,国内交互电视业务也不断发展,本文在总结现阶段交互电视系统建设经验的基础上,将为新建设的交互数字电视系统提供一定的指导。

论文目录

  • 摘要
  • ABSTRACT
  • 第一章引言
  • 1.1 交互电视发展背景
  • 1.2 我国交互电视业务发展现状
  • 1.3 国外视频点播业务发展现状
  • 1.4 研究内容与本文的章节安排
  • 第二章 视频点播技术现状
  • 2.1 视频点播技术研究现状
  • 2.2 有线交互电视与IPTV
  • 2.3 IPQAM方式视频点播技术的优势
  • 2.4 本章小结
  • 第三章 交互数字电视系统端到端方案
  • 3.1 业务数据分析
  • 3.2 系统组成
  • 3.2.1 前端系统
  • 3.2.2 网络传输系统
  • 3.2.3 用户终端系统
  • 3.3 系统总体设计思想
  • 3.4 交互电视系统一个实际案例
  • 3.5 本章小结
  • 第四章 交互数字电视系统关键技术
  • 4.1 视频点播技术的工作原理
  • 4.1.1 MPEG-2 传输流
  • 4.1.2 复用与解复用原理与应用
  • 4.1.3 RTSP命令扩展
  • 4.1.4 视频点播工作流程
  • 4.2 前端系统应用软件开放式架构
  • 4.2.1 交互数字电视系统开放性
  • 4.2.2 关键业务流程分析
  • 4.2.3 应用软件平台模块框架图
  • 4.2.4 应用软件平台接口框架图
  • 4.2.5 交互数字电视系统开放架构的比较
  • 4.3 视频服务器方案
  • 4.3.1 存储技术
  • 4.3.2 基本SAN视频服务器系统
  • 4.3.3 镜像SAN视频服务器系统
  • 4.3.4 RAID平方视频服务系统
  • 4.3.5 系统有效存储空间计算
  • 4.3.6 系统容错性计算
  • 4.3.7 系统升级性分析
  • 4.3.8 结论
  • 4.4 本章小结
  • 第五章前端系统负载均衡设计
  • 5.1 视频点播前端系统结构
  • 5.1.1 系统结构图与组成
  • 5.1.2 视频点播请求流程
  • 5.1.3 点播调度策略对负载均衡的影响
  • 5.1.4 节目存储策略对负载均衡的影响
  • 5.1.5 小结
  • 5.2 点播请求调度算法
  • 5.2.1 设计目标
  • 5.2.2 负载信息获取机制
  • 5.2.3 负载因子选择
  • 5.2.4 几种调度算法案例
  • 5.2.5 调度算法中负载权值计算
  • 5.2.6 基本负载优先算法设计
  • 5.2.7 改进负载优先算法设计
  • 5.2.8 调度器上存储信息设计
  • 5.3 节目调度算法
  • 5.3.1 视频点播前端系统负载均衡形态
  • 5.3.2 节目放置策略的设计目标
  • 5.3.3 节目访问模型
  • 5.3.4 节目点播率权值的计算
  • 5.3.5 节目副本放置算法
  • 5.3.6 调度器上存储信息设计
  • 5.4 本章小结
  • 第六章 算法性能分析
  • 6.1 遍历次数与播出卡数量关系
  • 6.2 遍历次数与负载率关系
  • 6.3 负载标准差与负载关系
  • 6.4 考虑节目副本放置的系统负载均衡
  • 6.5 本章小结
  • 第七章总结与展望
  • 7.1 本文工作回顾
  • 7.2 成果及意义
  • 7.3 存在的问题及进一步的工作
  • 参考文献
  • 致谢
  • 作者攻读学位期间发表的论文
  • 相关论文文献

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