基于网络编码的视频播放系统设计

论文摘要

目前,流媒体正被应用到许多重要领域,如:远程教育、网络视频会议、视频点播等。应用层组播技术被应用到网络流媒体数据分发上后,使大规模用户的流媒体应用成为了可能,从而使流媒体的应用得到了进一步的推广。网络编码技术在应用层组播的基础上,采用在源节点和中间节点对组播数据进行编码的方式,进一步提高了网络数据的分发效率,因此将网络编码技术应用到流媒体数据的分发上将具有重要意义。本文首先对应用层组播技术和网络编码技术的发展现状做了详细的介绍,并对应用层组播的组网方式和网络编码的编码/解码方式做了深入的分析,在此基础上提出了基于网络编码的视频播放系统的设计方案,系统设计的目标是设计一种高效率的、可扩展性好的、支持多媒体数据在Internet上多点传输的系统。系统在网状应用层组播模型的基础上构造出2-冗余组播图作为系统运行的网络组播图,并在媒体数据的传输上采用网络编码技术,提高了媒体数据的分发效率,同时使整个网络的流量更加均衡。本文对组播图的建立和网络编码的编码/解码方式做了讨论和研究,然后对系统的整体功能和实现方法做了分析,主要成果可以概括为:1、设计了基于网络编码的视频播放系统。对系统的设计目标、系统结构、工作流程等做了详细的介绍。2、对现有应用层组播模型做了详细的分析,并在网状应用层组播模型的基础上构造出了2-冗余组播图模型做为系统的网络基础。3、对网络编码的编码/解码过程做了详细的介绍,并对编码系数的生成、管理和分发方式以及节点中编码/解码的过程做了详细的设计。4、将网络编码技术应用到系统中媒体数据的分发上。最后本文运用网络拓扑产生器（Inet3.0）生成的网络拓扑,构造了一个虚拟的网络环境,对整个系统进行了仿真,并对系统中节点接收数据的延迟、接收数据的效率、网络节点的负载状况和网络链路的负载状况做了测试和分析,同时对使用网络编码前后系统的性能做出了比较,从而证明系统的性能达到了需要的效果。

论文目录

• 中文摘要
• ABSTRACT
• 第一章 引言
• 1.1 研究背景
• 1.1.1 组播技术的发展
• 1.1.2 网络编码的发展
• 1.2 论文的主要工作和目标
• 1.3 论文结构介绍
• 第二章 相关技术
• 2.1 组播技术
• 2.1.1 IP 组播
• 2.1.2 应用层组播
• 2.2 网络编码
• 2.2.1 网络流的基本概念
• 2.2.2 信息流法则
• 2.2.3 网络编码的定义
• 2.2.4 线性网络编码
• 2.2.5 线性网络编码在流媒体中的应用
• 2.2.6 网络编码所带来的好处
• 2.3 实时传输协议RTP
• 2.3.1 基本概念
• 2.3.2 RTP 协议
• 2.3.3 RTCP 协议
• 2.3.4 RTSP 实时流协议
• 2.4 本章小结
• 第三章 系统需求分析和整体设计
• 3.1 系统需求分析
• 3.2 系统的解决方案
• 3.3 系统的整体设计
• 3.3.1 流媒体服务器
• 3.3.2 组播数据源节点
• 3.3.3 管理节点
• 3.3.4 中间节点
• 3.3.5 接收节点
• 3.4 本章小结
• 第四章 组播图的构造和网络编码的设计
• 4.1 系统理论基础
• 4.2 组播图的构造过程
• 4.2.1 基本图的构造过程
• 4.2.2 基本树的构造过程
• 4.2.3 组播图的构造过程
• 4.2.4 组播图中节点的退出和失效处理
• 4.3 组播图的分析
• 4.4 线性网络编码的设计
• 4.4.1 在基本树中构造线性网络编码
• 4.4.2 新节点的加入
• 4.4.3 节点的正常退出或失效处理
• 4.5 线性编码算法的效率分析
• 4.6 本章小结
• 第五章 视频播放系统设计
• 5.1 系统结构
• 5.2 流媒体服务器
• 5.3 组播数据源
• 5.4 管理节点
• 5.5 接收节点
• 5.5.1 节点加入和退出组播图过程
• 5.5.2 媒体流传输
• 5.6 本章小结
• 第六章 试验评测
• 6.1 试验环境
• 6.1.1 Inet3.0 网络拓扑产生器介绍
• 6.1.2 网络拓扑的生成
• 6.2 仿真试验的设计和结果分析
• 6.2.1 仿真的性能指标
• 6.2.2 仿真试验设计
• 6.2.3 试验数据分析
• 6.3 本章小结
• 第七章 结束语
• 致谢
• 参考文献
• 附录
• 攻硕期间取得的成果