基于P2P的视频点播系统主要模块的设计与实现

论文摘要

本文首先对IPTV的产生背景,IPTV的基本概念,及现有IPTV系统运营通常所需具备的系统框架和承载网络结构作一简单介绍。从现行的IPTV系统特性和承载网络入手指出了在IPTV中视频点播业务在大规模部署时系统及网络将会遇到的困难,如视频点播服务器的处理能力,网络带宽的承载能力等。本文涉及的另一个技术点是P2P文件共享技术。在简要介绍P2P文件共享技术的发展过程后,结合P2P的文件共享/传送机制,着重介绍了当前流行的两个主要P2P文件共享的应用,BT及eMule。根据目前IPTV系统框架中视频点播子系统存在的问题,结合P2P的特性,提出了在视频点播系统中引入P2P的必要性,及在视频点播系统中引入P2P后系统架构所需的调整。重点阐述分析了在视频点播系统中引入P2P后所带来的系统优化及系统在大规模部署时扩展能力的提高。得出了在引入P2P机制后,视频点播系统对机房的带宽和服务器的需求将不再随视频点播的并发量增大而线性增长,系统建设和业务运营费用大大减少的结论。该结论对于今后基于P2P的视频点播系统的具体部署将会有一个指导性的帮助。本文接着对当前主流的各类P2P文件共享技术做了一简要比较,根据视频点播系统对P2P的技术需求,结合当前主流的P2P文件共享技术的各自特点。明确了选择BitTorrent协议来开展适应视频点播系统需求的算法,协议等的调整。本文然后对目前一个相当完整的BitTorrent协议实现的开源软件libtorrent进行了分析,着重介绍了其与文件下载策略算法/结构相关的类。在此基础上结合视频点播系统的具体需求,对libtorrent库的下载策略算法进行了替换,最后设计生成了一个基于P2P的,有QoS保障及有序文件传送能力的视频点播系统主要模块实现btStream。通过测试,验证了btStream具备从多个内容源处(包含超级节点)有序获取文件片断的能力。文章最后指出了在实际部署btStream前还需解决的辅助功能模块,如和视频播放器的整合,超级节点的动态设定功能等。本文籍此希望P2P技术在电信运营中发挥其强大的力量,减少视频点播业务运营的成本,加速业务推进的速度,丰富人们的生活。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 IPTV背景和现状
• 1.1 IPTV基本概念
• 1.2 IPTV业务层次结构
• 1.3 IPTV业务对网络承载特性的要求
• 1.3.1 实对的电视广播频道节目和轮播节目NVOD
• 1.3.2 视频点播服务VOD
• 1.3.3 基于机顶盒的上因特网业务
• 第二章 P2P文件共享技术
• 2.1 EMULE协议架构
• 2.2 BITTORRENT系统架构
• 2.2.1 BT系统的通信过程
• 2.2.2 Tracker查询
• 2.2.3 Tracker响应
• 2.2.4 BitTorrent对文件piece的Rarest-first下载策略
• 第三章 IPTV架构与P2P
• 3.1 混合的P2P-IPTV体系结构
• 3.2 P2P-IPTV网络拓扑及工作流程
• 3.3 IPTV视频点播系统中引入P2P的优化分析
• 第四章 基于P2P的视频点播系统的需求及主要模块设计
• 4.1 LIBTORRENT库简析
• 4.1.1 类policy分析
• picker分析'>4.1.2 类piece_picker分析
• connection分析'>4.1.3 类peer_connection分析
• 4.2 基于P2P的视频点播系统的新需求
• 4.3 基于P2P的视频点播系统的主要模块BTSTREAM的设计
• 4.3.1 视频文件内容的按序下载策略的设计
• 4.3.2 btStream的QoS措施一
• 4.3.3 btStream的QoS措施二
• 4.3.4 视频回放的torrent内容读取及拖拉功能的接口设计
• 4.3.5 辅助优化设计
• 第五章 BTSTREAM的实现
• 5.1 开发环境
• 5.2 所调整类的变量和函数
• connection及子类bt_peer_connection的调整'>5.2.1 类peer_connection及子类bt_peer_connection的调整
• 5.2.2 类policy的调整
• handle'>5.2.3 类torrent及其用户接口类torrent_handle
• picker'>5.2.4 类piece_picker
• 第六章 BTSTREAM的功能测试
• 6.1 验证BTSTREAM从一普通PEER/SEED处正常下载完成TORRENT
• 6.2 验证BTSTREAM从一SUPER SEED处正常下载完成TORRENT
• 6.3 验证BTSTREAM从INTERNET处正常下载完成TORRENT
• 6.4 验证BTSTREAM从INTERNET及一SUPER SEED处正常下载完成TORRENT
• 第七章 结束语
• 参考文献
• 致谢