流媒体加速直播系统中边缘云的研究

论文摘要

伴随着媒体服务的发展,流媒体服务的系统结构正在从原始的单服务器结构向更为复杂的结构演变。将云计算技术引入流媒体直播领域是流媒体发展的需要,云计算平台的负载均衡的功能可以很好的解决流媒体服务器的访问瓶颈问题,通过云控制器将户的请求分配到若干的服务器上,达到各服务器之间的负载均衡;通过弹性计算云虚拟化技术动态的增加或减少流媒体服务器的数量,实现“弹性计算”。本文通过介绍目前流媒体直播与云计算技术的发展情况,流媒体直播技术中使用的协议、基础架构、传输方式等关键技术,分析目前广泛使用的CDN（内容分发网络）技术的层次结构,在原有的CDN层次结构的基础之上通过与弹性计算云相结合的思想设计了一个基于边缘云的流媒体分发的网络模型。使原有的流媒体直播系统增添了弹性扩展、虚拟化等特点。同时,针对目前数字电视传输所使用的编码技术MPEG-2进行了深入研究,并通过插件的方式编码实现,并添加到流媒体加速直播系统中,使系统支持数字电视编码MPEG-2格式。在提出CDN与弹性计算云相结合的流媒体分发模型的基础之上,本文还对整个系统结构中包含的各个子模块进行了详细阐述,包括其中的处理流程和相关的编解码技术等。本系统利用java提供的多媒体处理框架Java Media Framework编程,基本实现了从用户的云端请求到节目内容分发和推送至边缘云再到用户接收媒体流播放的功能,同时将Java Media Framework原有的只支持MPEG-1的编码格式扩展到数字电视编码MPEG-2格式。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 研究意义
• 1.3 国内外发展现状
• 1.4 主要研究内容
• 1.4.1 弹性计算云平台Eucalyptus
• 1.4.2 流媒体加速直播系统与弹性计算云
• 1.4.3 MPEG2 RTP 传输插件的实现
• 1.5 论文组织结构
• 第2章 流媒体与云计算技术
• 2.1 流媒体传输技术的基本原理
• 2.2 流媒体的传输方式
• 2.2.1 顺序流式传输
• 2.2.2 实时流式传输
• 2.3 实时传输协议（RTP）
• 2.3.1 RTP 协议的工作原理
• 2.3.2 RTP 协议相关概念
• 2.3.3 RTP 包的头部格式
• 2.3.4 RTP 协议的特点
• 2.4 内容分发网络（CDN）
• 2.4.1 CDN 概述
• 2.4.2 CDN 的工作原理
• 2.4.3 CDN 的特点
• 2.5 弹性计算云EC2 与eucalyptus
• 2.5.1 Xen 和虚拟化
• 2.5.2 Eucalyptus 体系结构
• 2.5.3 Eucalyptus 访问接口
• 2.6 视频编码标准MPEG-2
• 2.7 本章小结
• 第3章 流媒体加速直播系统
• 3.1 流媒体直播系统的发展情况
• 3.2 流媒体加速直播系统架构
• 3.2.1 系统需求和解决方案
• 3.2.2 系统运行环境
• 3.2.3 系统整体架构
• 3.2.4 系统功能分析
• 3.3 本章小结
• 第4章 流媒体加速直播系统中的边缘云设计
• 4.1 目标与需求
• 4.2 边缘云架构设计
• 4.3 边缘云网络模型
• 4.3.1 Xen 和网络设备虚拟化
• 4.3.2 虚拟网络划分机制
• 4.4 边缘云处理过程
• 4.5 边缘云负载均衡
• 4.5.1 简单轮询算法
• 4.5.2 加权轮询算法
• 4.6 边缘云的特点
• 4.7 本章小结
• 第5章 流媒体加速直播系统中边缘云的实现
• 5.1 开发环境
• 5.1.1 JMF 简介
• 5.1.2 JMF 插件机制
• 5.1.3 MPEG2 RTP 传输插件的实现
• 5.2 边缘云部署
• 5.2.1 集群配置
• 5.2.2 镜像制作和扩充
• 5.2.3 注册镜像
• 5.2.4 运行实例
• 5.3 系统运行
• 5.4 运行结果
• 5.5 本章小结
• 第6章 总结与展望
• 6.1 论文主要完成的工作
• 6.2 后续研究展望
• 参考文献
• 致谢