基于对等网络流媒体技术的研究与应用

论文摘要

目前，基于C／S模式的流媒体技术，正承受着资源服务器负载过大，容易造成瓶颈带宽等问题的困扰。而正在兴起的P2P技术，与传统的C／S模式相比，占用的服务器资源较少，占用的带宽比较低、对异构网络适应力强、部署的成本和复杂度低。因此，把P2P技术和流媒体技术相结合，应用于远程视频教学中，不仅能提高视频教学的服务质量，而且还能有效的利用系统节点上的共享资源。本文研究了P2P流媒体的关键技术，分析了目前典型的流媒体模型，针对构建负载均衡的P2P覆盖网络、减小节点失效后系统的恢复时间以及数据调度时间这三个问题，提出了以下改进策略：首先，提出了基于树状分级结构的P2P底层覆盖网拓扑结构，通过限制节点的度来维护组播树的平衡，避免单个节点上的负载过大；其次，提出一种在节点加入系统时的主动控制策略，预先选定该节点的备用父节点；最后，针对多个节点给单个节点提供数据，给出了节点发送数据时的自适应调度策略及超时紧急调度策略。在数据发送节点间，通过数据调度的历史经验自动地适应伙伴节点的数据服务能力，并根据对方服务能力及数据带宽等因素来分派每个数据发送节点所发送数据的次序。通过仿真实验证明，本文设计的负载平衡的P2P底层覆盖网能有效维护系统中节点的平衡组织结构；流媒体系统中节点加入时的主动恢复策略与被动控制策略相比，能有效减小节点失效后系统的恢复时间；自适用及超时紧急调度策略不仅能使服务器上的数据调度量很小，还能获得较小的数据接收延迟。最后论文围绕为远程学生提供一个“以学习者为中心”的实用教学环境，深入探讨了在远程视频教学中应用该系统的相关问题，并给出了具体的实现思路、方法及系统结构等。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 引言
• 1.1 P2P流媒体系统的发展现状
• 1.2 P2P流媒体在远程教育中的应用
• 1.3 论文组织结构
• 第2章 对等网络及流媒体技术研究
• 2.1 P2P覆盖网系统结构
• 2.1.1 集中式的P2P系统
• 2.1.2 非结构化分布式系统
• 2.1.3 结构化分布式系统
• 2.2 P2P流媒体技术分析
• 2.2.1 编码/解码器
• 2.2.2 流媒体服务器
• 2.2.3 流媒体播放器
• 2.3 流媒体网络传输协议
• 2.3.1 RTP
• 2.3.2 RTCP
• 2.3.3 RTSP
• 2.4 本章小结
• 第3章 P2P流媒体典型模型分析
• 3.1 树状拓扑
• 3.1.1 PeerCast模型
• 3.1.1.1 节点的加入
• 3.1.1.2 节点的正常离开
• 3.1.1.3 节点的非正常离开
• 3.1.2 Zigzag模型
• 3.1.2.1 管理组织结构
• 3.1.2.2 节点的加入
• 3.1.2.3 节点的离开
• 3.2 森林状拓扑
• 3.2.1 SplitStream模型
• 3.2.1.1 SplitStream的底层架构
• 3.2.1.2 SplitStream多播树的组建
• 3.2.1.3 节点的加入
• 3.2.1.4 节点的离开
• 3.3 网状拓扑
• 3.3.1 DoNet模型
• 3.3.1.1 节点的加入
• 3.3.1.2 数据的表示及交换
• 3.3.1.3 错误恢复与伙伴优化
• 3.4 本章小结
• 第4章 P2P流媒体系统设计
• 4.1 总体设计
• 4.2 设计难点
• 4.3 基于P2P技术的流媒体系统的关键技术设计
• 4.3.1 P2P覆盖网的节点拓扑结构设计
• 4.3.2 节点的控制策略
• 4.3.2.1 节点的加入
• 4.3.2.2 节点的退出及主动恢复机制
• 4.3.3 数据的调度策略
• 4.3.3.1 自适应调度策略
• 4.3.3.2 超时紧急调度策略
• 4.4 算法性能评价
• 4.4.1 覆盖网性能测试
• 4.4.2 主动恢复机制性能测试
• 4.4.3 数据调度性能测试
• 4.5 本章小结
• 第5章 流媒体系统在远程教育中的应用实现
• 5.1 设计目标
• 5.2 系统结构
• 5.3 流媒体服务器
• 5.4 流媒体客户端
• 5.5 本章小结
• 第6章 总结与展望
• 6.1 论文总结
• 6.2 进一步工作展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间的研究成果