基于P2P的VOD系统模型研究及模拟器的设计与实现

论文摘要

随着网络传输设备的不断发展,视频点播（VOD）已经成为网络上越来越热门的网络应用。传统的视频点播服务采用的服务器/客户端（Client/Server）集中式网络模型,面临网络带宽及系统容量受限的问题。这导致服务器负担过重,支持客户数有限,节目播放效果差。对等网络（P2P）技术打破了传统C/S模式,在网络上每个节点都是对等的,既充当服务器提供上传,又充当客户端享受下载。P2P技术很好的解决了网络带宽问题,并减少了服务器负担。P2P技术因其扩展性强,容错性高,健壮性等特点已经得到了迅猛发展,并逐步应用到视频点播领域。本文基于北京市科委“基于IPv6的下一代互联网关键技术研发及产业推进”项目课题“IPv6流媒体分发应用支撑平台的开发”的项目成果中的视频点播系统,提出了基于概率论的视频点播的静态数学模型,并着重研究了流媒体服务器压力与节点缓存视频文件长度的定量的关系。本文在研究了现有P2P协议及P2P模拟器后提出了一个通用的P2P框架,并依此设计并实现了VOD模拟器。运用VOD模拟器对不同的VOD协议进行模拟,得到了VOD系统中的协议优化方向。模拟器采用了消息级模拟机制,使得模拟器可以在一台机器上就可以运行。模拟器使用了离散事件驱动的思想,将整个视频点播过程分解为若干子过程,每个子过程都由特定事件触发。模拟器分为事件调度模块,网络拓扑模块,协议处理模块与输入输出模块。事件调度器是整个系统的核心,它完成各种事件的时间顺序排序与调度,并驱动整个系统运行。网络模块采用了由BRITE得到的GT-ITM网络拓扑,并考虑到了网络底层带宽与延时因素。协议处理模块完成了对VOD协议的模拟,包块overlay网络生成与协议交互信息描述,输入输出模块用于指点协议参数与输出结果。在模拟器的支持下,本文对VOD系统进行了模拟,并对BT协议进行了分析。在激励机制的情况下设计3种unchoke算法,并与现行BT的unchoke算法进行比较分析得出了激励机制的重要性。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 引言
• 1.1 研究背景
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 PPCDN的仿真需求
• 1.4 本文创新
• 1.5 本文组织结构
• 第二章 P2P与VOD介绍
• 2.1 VOD介绍
• 2.1.1 VOD的概念
• 2.1.2 VOD的系统组成
• 2.1.3 VOD应用现状
• 2.2 P2P介绍
• 2.2.1 P2P的概念
• 2.2.2 P2P的特点
• 2.2.3 P2P的分类
• 2.2.4 P2P的应用
• 2.2.5 P2P流媒体技术
• 2.3 本章小结
• 第三章 PPCDN系统介绍及数学模型建立
• 3.1 PPCDN系统介绍
• 3.2 基于PPCDN的VOD系统模型
• 3.2.1 VOD系统分析
• 3.2.2 VOD模型建立
• 3.2.3 模型的验证
• 3.3 本章小结
• 第四章 VOD模拟器的设计与实现
• 4.1 VOD模拟器概述
• 4.2 VOD模拟器的整体设计
• 4.2.1 通用的P2P模型
• 4.2.2 VOD模拟器的整体设计
• 4.3 离散事件驱动设计
• 4.3.1 离散事件模型
• 4.3.2 离散事件框架设计
• 4.4 网络拓扑设计
• 4.4.1 网络拓扑生成算法
• 4.4.2 网络拓扑生成器
• 4.4.3 网络拓扑模块功能描述
• 4.5 VOD模拟器详细设计
• 4.5.1 VOD模拟器整体设计
• 4.5.2 模拟器功能及流程
• 4.5.3 模拟器逻辑结构
• 4.5.4 底层拓扑结构
• 4.5.5 模拟事件调度器
• 4.5.6 协议处理模块
• 4.5.7 输入输出模块
• 4.6 本章小结
• 第五章 协议优化
• 5.1 VOD协议优化
• 5.1.1 VOD协议优化目标
• 5.1.2 协议优化思想
• 5.1.3 Unchoke算法改进
• 5.1.4 仿真参数配置与实验结果
• 5.1.5 结论
• 5.2 ESP策略的优化
• 5.2.1 ESP优化措施
• 5.2.2 实验与仿真
• 5.2.3 结论
• 5.3 本章小结
• 第六章 结论
• 致谢
• 参考文献
• 攻硕期间取得的研究成果