边缘网络的流媒体传输优化研究

论文摘要

随着网络技术的飞速发展，流媒体内容服务日益受到互联网用户青睐。而流媒体数据对网络带宽的巨大消耗，使得运营商的网络资源越来越紧张，服务质量也越来越差。因此流媒体数据传输的优化对整个互联网的持续发展具有重要意义。边缘网络中的流媒体传输优化是目前研究的热点。一方面，在网络边缘部署缓存（如CDN）可有效减小核心网络的带宽压力，另一方面，流媒体的最终用户位于边缘网络内部，流量传输的优化有利于提高用户观看流媒体对象的满意度。本文的研究主要针对边缘网络的流媒体传输优化，主要工作和创新点包括：（1）针对P2P是目前流媒体数据分发的主流技术这一特点，提出了基于eTracker（Edge Tracker）的边缘网络传输优化方案。通过大量分布在网络边缘的eTracker分布的实现Peer列表的保存，不但消除传统集中式Tracker的性能瓶颈，而且通过eTracker对本地peer的识别，优化了P2P系统的peer选择。（2）对P2P系统的数据平面进行了扩充。采用用存储换带宽的思想，通过在边缘网络中引入热门cache和冷门cache，对本地网络中peer的能力进行扩充，提高了本地用户访问数据对象的性能，同时降低了对核心网络带宽的需求。（3）对边缘网络流媒体传输优化的实现方法进行了分析，提出了扩展边缘路由器和在边缘网络部署数据中心两种实现方案。并对数据Cache和补丁技术的综合运用进行了深入的分析。通过模拟分析表明，边缘网络的传输优化不但可以提升用户的满意度，还可以节省核心网络的带宽。因此本文提出的优化方案对互联网上流媒体传输的研究具有一定的参考意义。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 海量流媒体分发技术
• 1.3 主要工作和研究内容
• 第二章 流媒体分发技术
• 2.1 流媒体基础
• 2.1.1 流媒体传输协议及工作原理
• 2.1.2 流媒体系统的缓存策略
• 2.1.3 流媒体调度技术
• 2.1.4 流媒体代理缓存替换策略
• 2.2 传统 C/S 模式
• 2.2.1 C/S 模式工作方式
• 2.2.2 C/S 模式特点
• 2.2.3 C/S 模式存在问题
• 2.3 P2P 模式
• 2.3.1 P2P 工作原理
• 2.3.2 P2P 模式和 C/S 模式的比较
• 2.3.3 P2P 的优点
• 2.3.4 P2P 存在问题
• 2.4 内容分发网络 CDN
• 2.4.1 CDN 定义及工作原理
• 2.4.2 CDN 的关键技术
• 2.4.3 CDN 技术特点及优势
• 2.4.4 CDN 存在问题
• 2.5 Proxy Cache
• 2.5.1 代理缓存的工作原理
• 2.5.2 代理缓存存在的问题
• 第三章 P2P应用程序的 Tracker模型
• 3.1 典型的基于 Tracker 的 P2P 应用程序
• 3.1.1 BT 系统
• 3.1.2 PPLive 流媒体播放程序
• 3.1.3 P4P 工作流程分析
• 3.2 一般 P2P应用程序的 Tracker 模型
• 3.3 性能分析
• 第四章 基于eTracker的边缘网络流量优化
• 4.1 eTracker 基本原理
• 4.2 eTracker 工作流程
• 4.3 eTracker 性能评价
• 4.4 eTracker 数据平面的扩充
• 4.4.1 健壮度的定义
• 4.4.2 eCache 缓存策略
• 4.4.3 替换策略
• 4.4.4 eCache 性能评价
• 4.5 边缘网络的流媒体传输优化框架
• 4.5.1 peer 选择的优化问题
• 4.5.2 冷门内容下载速度问题
• 4.5.3 热门内容造成网络拥塞问题
• 第五章 eTracker实现技术分析
• 5.1 基于 E2E 的eTracker 实现方法
• 5.2 新型的路由器实现模型
• 5.3 性能分析
• 结束语
• 致谢
• 参考文献
• 作者在学期间取得的学术成果