一种基于P2P流媒体直播系统的研究与实现

论文摘要

宽带网的飞速发展推动了流媒体直播系统的广泛应用,但传统的基于C/S模式的流媒体直播系统存在服务能力瓶颈,很难适应大规模的应用。为此,研究者们提出了基于P2P网络的流媒体分发技术,将数据分发的中心从流媒体服务器分散到用户网络上,使得基于P2P网络的流媒体服务具有了更好的扩展性和实用性。本文主要阐述了流媒体技术的相关知识,包括流媒体概念、流媒体起源和发展、流媒体技术特征、流式传输的原理、流媒体传输的网络协议及传输流程。在分析现有主流流媒体应用实际需求的基础上,设计出一种P2P流媒体直播系统的原型系统,并对系统的各功能模块进行了详细描述。本文提出的P2P流媒体系统模型,通过节点缓存部分媒体数据并提供给其它节点,来减轻服务器的负荷,进而提高系统服务能力。系统通过一种节点自组织算法,使播放同一媒体文件的节点自行组织成一个以索引服务器为根的树状等级制P2P网络,并在树状网络基础上采用逐级上报的资源信息发布机制,使资源信息集中于负责响应查询的索引服务器上。这使得系统具有较高的查询效率,并可在能力不同的节点间有效均衡负载。系统在选择数据发送节点时,综合考虑带宽、距离和连接数等因素,可在最大程度上降低服务器负荷,并可避免远距离传输、降低主干网络负荷。在数据传输时,系统的动态监控机制可以保证节点的下载速度满足播放的要求。此外,系统还通过信誉机制来鼓励用户积极共享,以提高系统性能。本文最后对流媒体直播原型系统研究与开发工作进行了总结,并阐述了将来的一些后续工作。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 课题的研究背景
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 论文研究内容
• 1.4 论文结构
• 第二章 基于P2P流媒体相关技术概述
• 2.1 流媒体技术的起源发展以及定义
• 2.2 流媒体技术基础及原理
• 2.3 P2P网络中的拓扑结构研究
• 2.4 P2P流媒体系统与C/S流媒体系统的比较
• 2.5 本章小结
• 第三章 基于P2P的流媒体直播系统架构设计
• 3.1 系统设计目标
• 3.2 系统框架
• 3.2.1 系统基本框架
• 3.2.2 系统运作过程
• 3.3 系统P2P网络架构
• 3.3.1 树状等级制P2P网络架构
• 3.3.2 多索引服务器情况下的系统P2P网络架构
• 3.4 节点组织与管理
• 3.4.1 节点的加入
• 3.4.2 节点的退出
• 3.4.3 节点的更替
• 3.5 资源信息发布
• 3.6 本章小结
• 第四章 系统功能模块设计与实现
• 4.1 主要功能模块概述
• 4.2 查询与数据源选择模块
• 4.2.1 查询
• 4.2.2 数据源选择
• 4.3 数据传输调度模块
• 4.3.1 前向纠错技术的引入
• 4.3.2 传输任务分配
• 4.4 质量监控模块
• 4.5 信誉机制模块
• 4.5.1 信誉值的确定
• 4.5.2 信誉机制的运作
• 4.6 本章小结
• 第五章 流媒体直播系统原型系统的实现
• 5.1 系统总体结构与工作流程
• 5.2 3P系统功能模块说明
• 5.3 3P流媒体直播系统核心数据调度算法优化方案
• 5.3.1 系统和PULL模块（拉包模块）修改
• 5.3.2 缓存与还原模块修改
• 5.4 本章小结
• 第六章 总结与展望
• 6.1 论文总结
• 6.2 后续工作展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间主要成果