基于P2P的VoD系统技术研究及实现

论文摘要

随着计算机网络以及多媒体技术的飞速发展，结合计算机网络和多媒体技术的VoD（Video-On-Demand，视频点播）也得到了迅猛的发展。视频点播系统具有较高的实际应用价值和非常广阔的发展前景。然而目前的视频点播系统，媒体的质量并不能令人满意，主要原因在于Internet的原始设计主要是为了满足端对端系统的需求，传统的基于单播的传输方式很容易导致服务器端的性能瓶颈，并不能有效的支持流媒体的大规模数据分发。现在大部分的互联网VoD服务系统都是通过单一的服务器结构提供服务的。这种结构中服务器端的服务能力成为系统的瓶颈，随着用户量、带宽和视频长度的增长，为满足系统需求而增加的系统带宽和提高服务器性能的成本变得非常昂贵。许多基于互联网的VoD服务系统更倾向于使用P2P系统结构提供服务，在这种结构中各参与结点不仅接受视频服务同时承担部分服务器的职责，提供所存储的内容给其它结点。在基于P2P的VoD系统中，由于每个结点都贡献自己的存储资源和带宽，系统的服务能力随着用户量的增长而提高，改变了随着用户量增长，单纯的增加服务器的负载的现状，使系统性能得到极大的改善。本文在对基于P2P的视频点播关键技术进行深入研究的基础上，提出了一个新的基于P2P的视频点播系统PTPVoD，并实现了PTPVoD系统。PTPVoD系统融合了P2P技术和代理服务器技术的优点，提高了系统的可扩展性。本论文主要研究内容包括：1)将P2P媒体分发技术和C／S结构的代理服务器技术相结合，使系统不仅具有良好的静态可扩展性同时具有良好的动态可扩展性。2)对基于P2P的VoD系统框架进行了抽象，提出了分层的系统框架模型，不同的系统功能在不同的功能层实现，使PTPVoD系统具有良好的结构和扩展性。3)系统中部署了Web服务器，用户可以通过浏览器参与服务，使PTPVoD系统结合了B／S结构和C／S的优点。4)提出了最少备份数据优先缓存算法，其核心思想就是选择每个点播组中所有结点备份最少的数据块进行缓存备份，使结点之间的缓存数据分布均匀，从而大大的增加了从邻居结点获取数据的概率。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 本文工作和组织
• 1.2.1 本文主要工作
• 1.2.2 本文的组织
• 第二章 相关技术综述
• 2.1 P2P技术
• 2.1.1 P2P概念
• 2.1.2 P2P与C/S模式的比较
• 2.1.3 P2P应用类型
• 2.1.4 主要的P2P系统结构模型
• 2.1.5 P2P面临的问题及对策
• 2.2 VOD及其相关技术
• 2.2.1 VOD概念
• 2.2.2 流媒体技术
• 2.2.3 VOD系统的基本结构
• 2.3 本章小结
• 第三章 PTPVoD关键技术研究
• 3.1 PTPVoD关键技术概述
• 3.2 媒体压缩技术
• 3.2.1 普通编码技术
• 3.2.2 分层可扩展性编码技术（Layered Scalable Coding）
• 3.2.3 精细的可扩展性编码（Fine Granular Scalable Coding）
• 3.2.4 多重描述编码（MDC）
• 3.3 应用层的QoS控制
• 3.3.1 拥塞控制（Congestion Control）
• 3.3.1.1 基于发送端的码率控制
• 3.3.1.2 基于接收端的码率控制
• 3.3.1.3 混合的码率控制
• 3.3.2 差错控制（Error Control）
• 3.3.2.1 前向纠错编码
• 3.3.2.2 重传机制
• 3.3.2.3 容错编码技术
• 3.3.2.4 错误隐藏技术
• 3.4 媒体同步技术
• 3.5 流媒体传输协议
• 3.5.1 TCP/UDP协议
• 3.5.2 RTP/RTCP协议
• 3.5.3 RTSP协议
• 3.6 本章小结
• 第四章 PTPVoD系统的设计
• 4.1 概述
• 4.2 PTPVoD网络结构设计
• 4.3 相关协议分析
• 4.3.1 相关概念定义
• 4.3.2 控制协议
• 4.3.3 结点加入
• 4.3.4 结点离开与失效
• 4.4 PTPVoD系统结构设计
• 4.5 PTPVoD服务器端架构设计
• 4.6 PTPVoD客户端架构设计
• 4.7 本章小结
• 第五章 PTPVoD系统的实现
• 5.1 PTPVoD系统主线程实现
• 5.1.1 系统实现机制
• 5.1.2 主线程处理流程
• 5.2 网络层的实现
• 5.2.1 网络层的封装
• 5.2.2 计数器的封装
• 5.3 覆盖网层的实现
• 5.3.1 成员管理协议
• 5.3.2 成员管理器
• 5.4 数据层的实现
• 5.4.1 结点间交互协议
• 5.4.2 数据层的实现
• 5.5 应用层的实现
• 5.6 本章小结
• 第六章 数据块缓存算法研究
• 6.1 概述
• 6.2 缓存算法
• 6.3 性能评价
• 6.4 本章小结
• 第七章 总结及展望
• 7.1 总结
• 7.2 未来工作展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间发表的学术论文目录