P2P与组播技术在流媒体中的研究与应用

论文摘要

随着视频流媒体业务的迅速发展,用户对视频流媒体的播放质量要求越来越高,传统的C/S模式的流媒体系统,由于建设成本高,播放质量差等缺陷,已经很难适应目前的运营要求。近年来,人们把P2P技术引入到流媒体传输中形成了应用层组播技术。应用层的组播协议大致可划分为两类:基于树状拓扑协议及扩展的模型（tree-based protocol and extensions）和基于Gossip协议的模型（gossip-basedprotocol）。基于树结构的组播协议,需要定义较为复杂的节点关系。基于Gossip结构的组播协议,不需要维护复杂的树结构,而且有很强的健壮性。比较典型的系统有DONet（Data-driven Overlay Network）。本文作者设计的P2P流媒体分发与播放系统基于DONet模型,在应用层组播网络基础上构建了稳定的数据交换方案,通过一定的调度算法在节点之间交换数据。该系统有三种突出特性:（1）易于实现——它不需要构建或维护一个复杂的全局结构;（2）高效——数据的传递方向是依照数据的可用性信息而动态改变的,而不是被限制在特定的方向上;（3）健壮——允许结点的伙伴关系在众多提供者中作出适应变化的快速转换。在此系统上,用户将不会因为服务器能力不够而数量上受到限制,反而会随着用户数的增多而提高播放质量。本文介绍了该系统的总体设计以及各个模块的详细设计,包括组间关系管理、数据调度模块、以及媒体数据缓存。最后在设计的基础上给出了实现方案,通过在NS2（Network Simulator）上的模拟结果证明了其可靠,稳定的性能。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 论文的研究背景
• 1.1.1 传统流媒体模型——客户端/服务器（C/S）模型
• 1.1.2 基于CDN的内容发布方式
• 1.1.3 基于P2P技术的流媒体模型
• 1.1.4 当前存在的一些问题
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 论文的研究内容
• 1.4 论文章节安排
• 第2章 流媒体应用层组播技术相关理论
• 2.1 P2P技术
• 2.1.1 P2P结构
• 2.1.2 P2P技术特点
• 2.1.3 P2P技术的应用现状
• 2.2 流媒体技术
• 2.2.1 流式传输
• 2.2.2 主要的实时流式传输协议介绍
• 2.2.3 流媒体直播实现原理
• 2.2.4 P2P的流媒体发布系统的优势
• 2.3 应用层组播技术
• 2.3.1 IP组播技术及其存在的问题
• 2.3.2 应用层组播的基本思想
• 2.3.3 应用层组播的优点和缺点
• 2.3.4 应用层组播的应用
• 2.4 本章小结
• 第3章 流媒体应用层组播模型分析
• 3.1 树状组播模型
• 3.2 基于GOSSIP协议的模型
• 3.2.1 节点的加入与管理
• 3.2.2 数据的表示及交换
• 3.2.3 数据的调度算法
• 3.2.4 错误恢复及伙伴优化
• 3.3 本章小结
• 第4章 PP-VIDEO系统模型设计
• 4.1 系统结构
• 4.2 任务管理策略
• 4.3 组播网络管理
• 4.3.1 节点标识
• 4.3.2 节点加入
• 4.3.3 节点之间的关系维护
• 4.3.4 节点退出
• 4.3.5 最优节点的选择策略
• 4.4 缓存设计
• 4.5 数据调度策略
• 4.6 网络通信模块设计
• 4.7 本章小结
• 第5章 PP-VIDEO系统实现
• 5.1 系统介绍
• 5.2 应用层组播网络模块
• 5.2.1 节点标识
• 5.2.2 节点加入
• 5.2.3 节点之间的关系维护
• 5.3 缓存模块
• 5.4 数据调度模块
• 5.5 任务模块
• 5.6 网络通信模块
• 5.6.1 系统中的消息
• 5.6.2 Session类
• 5.7 本章小结
• 第6章 PP-VIDEO算法仿真
• 6.1 NS2基本原理和结构
• 6.2 系统仿真程序设计
• 6.3 仿真实验过程及分析
• 6.3.1 节点的播放延时
• 6.3.2 缓冲次数
• 6.4 本章小结
• 总结与展望
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文