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流媒体系统的关键技术研究

2020-11-22阅读(660)

流媒体系统的关键技术研究

论文摘要

流媒体是宽带通信网和多媒体技术共同发展的产物。近年来，随着Internet的普及和对3G研究的深入，视频流媒体技术获得了普遍关注，围绕数字媒体内容生成、加工、存储、调度、传输、缓存和接收技术的研究，已经成为近期多媒体和通信领域的重要热点。 文章总结了作者在该领域的主要研究成果，提出了一种基于网络代价的缓存思想；设计了一种针对移动流媒体业务的两级缓存体系结构，基于该体系结构提出了优化的视频调度算法；提出了一种多控制器的集群流媒体代理结构，并设计了基于该结构的控制组选取算法和主控制器选举和切换协议，使用形式化方法证明了该协议的有效性；研究了对等网结构下的流媒体系统体系结构，提出一种ZETA结构，并为该结构设计了有效的视频内容复制与缓存策略；设计了视频流媒体仿真平台，对上述算法进行了仿真验证和性能分析。 论文对研究过程中取得的主要成果进行了详细阐述。这些创新工作简要归纳如下： （1）考虑多个内容服务器提供视频流的Internet网络现状，针对流媒体缓存的技术特点，构造了一种新的流媒体缓存效用函数，该函数综合考虑流媒体节目的流行度特性及传输网络的代价参数；设计了针对多视频服务器、基于网络代价的流媒体缓存分配与替换算法NCB（Network Cost Based cache allocation and replacement algorithm），NCB算法有效提高了缓存命中率，降低了传送流媒体内容消耗的总体网络代价；该算法在网络结构复杂、服务器数量众多、节目数量庞大的Internet流媒体应用环境中表现出较优越的性能。 （2）在分析GPRS移动流媒体技术现状的基础上，提出了一种使用中心缓存和用户边界代理两级缓存机制优化流媒体业务性能和降低核心网络负载的体系结构2CP（Two-level Caching Proxy）；研究了该体系结构的关键技术，如：内容缓存机制、缓存代理的可靠性设计、计费策略、终端适配等；设计了两级缓存结构中代理服务器的软件体系结构。2CP结构能够有效提高流媒体服务质量、降低骨干网负载。 （3）设计了一种基于两级缓存的移动流媒体调度算法2CMSS（Two-level Cache based Mobile Streaming Scheduling algorithm），建立数学模型分析了其性能；仿真实验证明，与原有的移动流媒体系统相比，使用2CMSS调度算法的两级缓存系统能够有效节省网络传输开销，降低用户启动时延。

论文目录

  • 摘要
  • ABSTRACT
  • 目录
  • 第1章 引言
  • 1.1 流媒体的概念
  • 1.2 研究领域和发展现状
  • 1.2.1 流媒体技术的研究内容
  • 1.2.2 流媒体产业的现状
  • 1.2.3 流媒体技术的标准化进程
  • 1.3 主要工作与论文结构
  • 参考文献
  • 第2章 流媒体技术概论
  • 2.1 流媒体业务分类
  • 2.1.1 视频直播
  • 2.1.2 视频点播
  • 2.2 流媒体技术相关协议和标准
  • 2.2.1 视频编码与传输技术
  • 2.2.2 流媒体传输与控制协议
  • 2.3 视频点播类业务的系统模型
  • 2.3.1 用户请求模型
  • 2.3.2 节目的流行度特性
  • 2.3.3 系统仿真平台
  • 参考文献
  • 第3章 流媒体代理与缓存技术
  • 3.1 缓存技术的研究现状
  • 3.1.1 Web代理缓存技术
  • 3.1.2 流媒体代理技术
  • 3.2 流媒体缓存分配算法
  • 3.3 GPRS网络中的两级缓存代理结构研究
  • 3.3.1 GPRS网络的体系结构
  • 3.3.2 两级缓存代理结构2CP设计
  • 3.3.3 两级缓存代理结构的工作原理
  • 3.3.4 关键技术研究
  • 3.3.5 性能评价
  • 3.4 基于网络代价的缓存算法
  • 3.4.1 相关研究成果
  • 3.4.2 网络代价的评估参数
  • 3.4.3 缓存效用函数的选取
  • 3.4.4 基于网络代价的缓存分配与替换算法
  • 3.4.5 性能评价
  • 3.5 小结
  • 参考文献
  • 第4章 流媒体调度技术
  • 4.1 已有研究成果
  • 4.1.1 静态调度策略
  • 4.1.2 动态调度策略
  • 4.2 移动网络的两级缓存流媒体系统结构2CMSA
  • 4.3 基于两级缓存的移动流媒体调度算法2CMSS
  • 4.3.1 直连链路辅助的调度算法DLA
  • 4.3.2 代理辅助的批量调度算法PAB
  • 4.3.3 代理辅助的补丁调度算法PAP
  • 4.3.4 2CMSA中缓存替换算法的选择
  • 4.4 2CMSA系统的软件结构
  • 4.5 性能评价
  • 4.5.1 模拟环境与评价指标
  • 4.5.2 仿真结果
  • 4.6 小结
  • 参考文献
  • 第5章 集群流媒体代理系统
  • 5.1 引言
  • 5.2 集群缓存代理的体系结构
  • 5.2.1 MiddleMan与MobileCache
  • 5.2.2 基于多控制器的集群流媒体缓存代理结构MCSCP
  • 5.3 控制器组的选取算法
  • 5.3.1 完全赋权图的重心
  • 5.3.2 控制器组的选取算法
  • 5.4 主控制器选举和切换机制
  • 5.4.1 基于优先级的主控制器选举和切换协议PMEH
  • 5.4.2 PMEH协议的形式化描述和一致性证明
  • 5.5 模型与性能分析
  • 5.5.1 系统可靠性
  • 5.5.2 控制器组选取算法的性能
  • 5.5.3 消息发送间隔的选择
  • 5.6 小结
  • 参考文献
  • 第6章 基于对等网结构的流媒体系统
  • 6.1 对等网的技术背景
  • 6.1.1 对等网的基本概念与分类
  • 6.1.2 对等网的主要应用
  • 6.1.3 对等网技术存在的问题
  • 6.2 可感知拓扑的增强型锯齿结构ZETA
  • 6.2.1 对等网流媒体技术的研究成果
  • 6.2.2 可感知拓扑的增强型锯齿结构ZETA
  • 6.3 ZETA结构中的视频内容的分段复制与缓存算法
  • 6.3.1 基于ZETA结构的视频内容分段复制与缓存算法ZSDC
  • 6.3.2 ZETA结构中P2P流媒体数据转发原理
  • 6.4 性能评价
  • 6.4.1 仿真环境和性能参数选择
  • 6.4.2 仿真结果
  • 6.5 小结
  • 参考文献
  • 第7章 下一代网络中的流媒体技术与业务
  • 7.1 下一代网络概述
  • 7.1.1 下一代网络的基本概念和特点
  • 7.1.2 支持多媒体业务的下一代网络体系结构
  • 7.1.3 下一代网络中的控制协议
  • 7.2 下一代网络核心业务平台EBNCSP
  • 7.3 基于EBNCSP的流媒体业务
  • 7.4.1 多媒体会议MCNF
  • 7.4.2 多媒体彩铃MRBT
  • 7.4.3 视频点播VoD
  • 7.4 小结
  • 参考文献
  • 结束语
  • 攻读博士学位期间录用或发表的论文
  • 攻读博士学位期间申请的专利
  • 致谢

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