基于校园网的高清视频直播传输方案的研究与应用

论文摘要

随着校园网络设备的不断升级，校园网中的视频应用已经渗透到我们教学科研、学习工作以及日常生活等各个方面。然而高清视频的码率比较高，需要的带宽也比较苛刻，学校网络设备在升级换代的过程中又遗留下很多问题，造成整体网络带宽没有想象中的那么富裕。那么如何在主干设备及终端用户之间建立满足高分辨率的实时多媒体内容的传输就成为了一个具有挑战性的问题。本文的重点是在学校网络覆盖基本稳定的情况下，为了在提高视频画面质量的同时不增加网络负载，根据学校网络结构的特点，分析数据在传输过程中的一些关键技术指标，采用多级软件组播的思想，旨在提出一种具有并发能力强、实时性高、高清稳定的视频直播传输系统。在该模型系统中主要从数据分发、数据传输的控制策略及数据接收三个方面进行详细设计，涵盖基于节点类型的分发策略、单点故障解决、分布式部署方案、带宽分布方法、网络状态探测、速率控制等内容，解决原型系统中的关键问题，对一些解决方法给出了最优化的证明。文中针对级联控制层次、带宽分布等进行了深入讨论并给出了相应的算法，从一定程度上解决了拥塞问题、码率不匹配问题及延迟问题等。为了分析对比本文提出的传输模型与传统的单播及校园受限的P2P（peer-to-peer）模型之间的优缺点以及证明该模型的可行性和正确性，对级联控制策略采用NS2（Network Simulator Version2）模拟器对网络环境进行了模拟。文中首先对NS2模拟器的参数配置进行了说明，接着提出用NS2来进行验证的方法及目标，对无级联和多级级联问题逐一进行仿真，并对最终获得的结果进行分析，进而得出在实际应用中应该注意的问题。最后通过我校60周年校庆中成功使用级联控制方法实现跨校区直播，有力的证明了在校园网中进行高清视频传输的可能性以及可实施性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题来源
• 1.2 研究目的和意义
• 1.2.1 研究目的
• 1.2.2 研究的意义
• 1.3 本文研究的主要内容
• 第2章 传输中的相关技术简介
• 2.1 P2P 数据传输方式
• 2.1.1 推模式
• 2.1.2 拉模式
• 2.1.3 推拉结合模式
• 2.2 流媒体容错技术
• 2.2.1 多描述编码
• 2.2.2 错误掩盖
• 2.2.3 误码控制
• 2.3 拥塞控制
• 2.3.1 拥塞产生的原因
• 2.3.2 拥塞控制机制
• 2.4 视频质量控制技术
• 2.4.1 服务器端缓存技术
• 2.4.2 客户端缓存技术
• 2.5 本章小结
• 第3章 基于校园网的高清直播方案
• 3.1 理工大学网络现状
• 3.2 高清直播传输方案的目标
• 3.3 高清直播传输原型系统的结构
• 3.4 数据分发
• 3.4.1 基于节点类型的分发策略
• 3.4.2 分层数据缓存方法
• 3.4.3 数据调度算法
• 3.4.4 单点故障的解决途径
• 3.5 数据传输的控制策略
• 3.5.1 级联层次控制
• 3.5.2 分布式部署方式
• 3.5.3 带宽分配方案
• 3.6 数据接收
• 3.6.1 网络状态探测算法
• 3.6.2 数据缓存与接收速率控制
• 3.6.3 播放调度算法
• 3.7 本章小结
• 第4章 结果与性能分析
• 4.1 NS2 仿真系统
• 4.1.1 系统简介
• 4.1.2 实验环境
• 4.1.3 仿真基本流程
• 4.2 分布式部署的优缺点
• 4.2.1 仿真目标及参数设置
• 4.2.2 仿真流程和代码
• 4.2.3 实验结果与分析
• 4.2.4 优缺点及在实际应用中的注意事项
• 4.3 分布式部署在校庆工作中的应用
• 4.3.1 标清直播的部署情况
• 4.3.2 直播效果分析
• 4.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文
• 致谢