P2P流媒体直播系统的改进研究

论文摘要

流媒体服务的应用正逐步改变人们的生活方式,给人们带来更多信息和娱乐方面的体验。然而,由于网络规模的不断扩大和用户的大量增加,传统的C/S模式的流媒体服务系统由于受到服务器性能和可用带宽的限制,在很大程度上阻碍了流媒体服务的广泛应用。将P2P技术引入到流媒体分发技术中,不但有效减轻服务器的负载,使更多的用户可以接收流媒体服务,而且可以利用网络所有节点的空闲资源,既提高系统服务能力,又提高网络带宽的利用率。本文首先深入研究了P2P流媒体直播技术的相关理论,并详细分析了几种典型的P2P流媒体直播模型,对这几种模型的优缺点进行总结比较,总结出不同模型在网络带宽利用率、延迟和可靠性等方面的优势及存在的问题。接着,结合树状模型“推”模式传播延时小、MDC多路传播以及网状模型中伙伴管理及消息交换机制的优点,本文设计了一个自适应均衡P2P流媒体直播系统AElive。AElive利用服务器维护所有节点的状态信息,并通过服务器指导节点之间逻辑关系的快速建立;提出“家族”和“代”的概念,为节点分配合适的父节点,使得网络结构相对稳定,资源得到充分的利用,同时使得流媒体传输延时尽量地小;另外设计了一套符合用户实际带宽的可定制的自适应数据调度方案,使更多的用户可以接收流媒体直播服务,也让更多低带宽的用户参与到媒体数据分发中。有效的节点管理、伙伴管理及数据调度策略使得AElive在带宽利用率、延迟和可靠性方面均取得较好的改良效果。最后,本文在NS2平台上对AElive进行了系统仿真设计,并在给定条件下对系统进行仿真实验。实验结果证明了AElive设计方案的可行性,并且在带宽利用率、延迟、可靠性、高效性及适应性等方面具有一定的优越性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景和意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 论文的主要研究内容
• 1.4 论文的组织结构
• 第二章 P2P 流媒体相关技术概述
• 2.1 P2P 技术
• 2.1.1 P2P 的基本概念
• 2.1.2 P2P 网络体系结构
• 2.1.3 P2P 技术优势
• 2.1.4 P2P 技术的应用
• 2.2 流媒体技术
• 2.2.1 流媒体的基本概念
• 2.2.2 流媒体技术的实现环节
• 2.2.3 流媒体的发布方式
• 2.2.4 流媒体传输协议
• 2.3 基于P2P 的流媒体直播技术
• 2.3.1 P2P 流媒体直播系统的衡量指标
• 2.3.2 P2P 流媒体直播系统的网络拓扑结构
• 2.4 本章小结
• 第三章 经典P2P 流媒体直播模型分析
• 3.1 概述
• 3.2 基于单多播树的P2P 流媒体直播模型
• 3.2.1 PeerCast 模型
• 3.2.2 ZigZag 模型
• 3.3 基于多个多播树的P2P 流媒体直播模型
• 3.3.1 多重描述编码（MDC）概述
• 3.3.2 CoopNet 模型
• 3.3.3 SplitStream 模型
• 3.4 基于Gossip 协议的P2P 流媒体直播模型
• 3.4.1 节点的加入和管理
• 3.4.2 缓存映射的表示和交换
• 3.4.3 数据调度算法
• 3.4.4 错误恢复
• 3.5 现有P2P 流媒体直播模型的优缺点
• 3.6 本章小结
• 第四章 自适应均衡P2P 流媒体直播系统AElive 的设计
• 4.1 概述
• 4.2 AElive 模型设计
• 4.2.1 原理介绍
• 4.2.2 网络拓扑结构
• 4.2.3 服务流程
• 4.2.4 数据的表示
• 4.2.5 服务器端设计
• 4.2.6 客户端设计
• 4.3 AElive 关键技术
• 4.3.1 节点管理
• 4.3.2 伙伴管理
• 4.3.3 数据调度策略
• 4.4 AElive 的特点及优势
• 4.5 本章小结
• 第五章 仿真实验及结果分析
• 5.1 NS2 仿真平台简介
• 5.1.1 NS2 基本原理和结构
• 5.1.2 NS2 仿真过程
• 5.2 Transit-Stub 模型与GT-ITM 产生器
• 5.3 系统仿真程序设计
• 5.3.1 AElive 服务器端
• 5.3.2 AElive 客户端
• 5.3.3 AElive 协议的实现
• 5.4 仿真实验过程及结果分析
• 5.4.1 实验过程
• 5.4.2 实验结果及分析
• 5.5 本章小结
• 总结与展望
• 参考文献
• 致谢