基于QoS缓存替换算法的研究与仿真设计

论文摘要

在网络技术迅猛发展的今天，流媒体在网络信息传送中所占份额越来越大。而且由于网络应用的增长，以及Internet这样的广域网的完全分布特性，网络拥塞现象也愈演愈烈。一方面，人们越来越希望能在网络上看到生动、清晰的媒体演示；另一方面,又不得不面对因视、音频文件网络下载而带来的大量等待时间的困扰。为了解决这个矛盾，流媒体技术应运而生。由于它拥有无需将视、音频内容下载到本地就可以观看的优点和连续性、实时性、时序性的特点，被广泛的应用在生活和工作的方方面面。为了提高广域网内流媒体数据的传输性能，在流媒体内容分发系统中引入了代理缓存服务器。将代理服务器设置在靠近用户的网络边缘，并将最有用的流媒体数据缓存到代理服务器上，由其为后来的用户请求提供服务来缩短启动延迟。由于代理服务器上缓存的容量有限，要保证代理服务器能充分发挥其作用，必须要缓存那些最有用的流媒体对象，因此，缓存替换策略的好坏将直接决定代理服务器的性能。本算法将流媒体流行度、峰值信噪比、QoS质量参数引入到常用的流行度预测缓存替换算法中，并对算法加以改进，构建出增益模型。经实验证明，改进后的缓存替换算法更加直接的反映代理服务器高效率的服务以及网络用户的技术服务要求。有效缩短客户端点击视频的响应延迟，减少流媒体在传输过程中的丢包率、误码率，从而有效的提高代理服务器的系统运行性能。仿真实验结果表明：新的缓存替换算法在构建增益模型中加入了流行度、PSNR以及QoS三个因子提高了代理缓存替换的效率及性能，使得代理缓存系统具有更好的系统吞吐量、更高的视频图像清晰度、更少的用户等待延迟，这是一种行之有效的流媒体缓存替换算法；除此之外，算法还具有较好的稳定性、适应性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 问题的提出
• 1.2 国内外概况及发展趋势
• 1.3 研究意义
• 1.4 本论文的研究内容
• 第二章 流媒体与代理缓存概述
• 2.1 流媒体
• 2.1.1 流媒体概念
• 2.1.2 流媒体的特点
• 2.1.3 流媒体的传输原理
• 2.1.4 流媒体传输的控制协议
• 2.1.5 流媒体传输方式
• 2.1.6 目前衡量视频质量的方法
• 2.1.7 流媒体的应用
• 2.2 代理缓存
• 2.2.1 代理缓存技术的提出
• 2.2.2 代理缓存的作用
• 2.3 流媒体代理缓存
• 第三章 基于增益模型的流媒体缓存替换算法设计
• 3.1 传统的流媒体代理缓存替换算法
• 3.2 流行度预测算法
• 3.2.1 传统的流行度预测算法
• 3.2.2 流行度增益模型
• 3.3 改进的 QOS 缓存替换算法
• 3.3.1 统计窗流行度
• 3.3.2 峰值信噪比
• 3.3.3 QoS 参数
• 3.3.4 模型参数获取
• 3.3.5 改进算法的替换原则
• 3.4 算法性能评价
• 3.4.1 传统替换算法使用的性能评价指标
• 3.4.2 本文使用的评价指标
• 第四章 算法的仿真验证及性能分析
• 4.1 仿真实验验证方法和流程
• 4.2 流媒体服务器的搭建
• 4.2.1 服务器端的实现
• 4.2.2 客户端的实现
• 4.3 算法仿真验证结果及性能分析
• 4.3.1 算法仿真验证参数
• 第五章 结论与未来的工作
• 5.1 结论
• 5.2 未来的工作
• 攻读硕士期间参与的项目和发表论文
• 参考文献
• 致敬