基于IPTV承载网的应用层组播研究

论文摘要

IPTV即网络电视,是利用IP网络向用户提供各种实时、非实时多媒体业务的交互式网络电视。它是利用现有的双向IP网络系统提供直播电视、点播节目、时移电视为主的交互式网络电视业务。从目前IPTV业务的试运营情况看,它在图像清晰度、唇音同步、频道切换时间、频道数目等方面还较有线电视网有一些差距。主要有以下几个方面的技术问题需要解决:①视频编码技术,②内容存储技术,③网络传输技术,④多媒体终端技术,⑤技术标准问题。在目前承载网的网速不高的情况下要提高电视的画质只能对承载网的传输技术进行改进,使其避免以单播方式来传输相同的节目内容,让邻近的不同终端用户在接收电视信息时只在主干网上传输一份数据,而在分支路由器上再进行数据复制和分发,即组播技术。组播是指同时把数据分组高效地发送给网络上多于一个的接收者,它是支持点对多点或多点对多点的通信模式。组播技术避免了多单播流为每个接收者建立通信连接并单独发送数据包的缺点,极大提高带宽的利用率并有效缓解信源瓶颈,是IPTV的关键技术之一。目前组播的两种主要业务实现体制是网络层组播和应用层组播。网络层组播,又称IP组播,具有带宽利用效率高、端设备协议实现简单的优势。但是由于技术和管理的原因,IP组播短期内在Internet环境下却难以普及。应用层组播将组播功能从网络层上移至应用层,在不改变Internet体系结构的情况下,取得一种接近IP组播的带宽利用效率。应用层组播已经成为当前组播技术的研究热点之一。不同的应用对组播技术的要求不尽相同,如组规模、动态性、组成员计算能力和网络接入状况等。IPTV将运营商的电视信号通过Internet传送给多个接收者,接收者可以是机顶盒、电脑、手持式移动电子设备。IPTV用户群的特点为:组规模大、用户分散、用户加入退出时间集中和内容传输实时等。目前IPTV已开始普及,但它的核心难题还是未很好地解决。本文在对IPTV进行组播需求分析的基础上,对著名的应用层组播协议NICE进行了改进。本论文的主要工作有:①分析了IPTV的技术特点和当前的应用,研究了它的技术瓶颈及解决方案;②研究了当前IPTV承载网的现状及发展前景;③研究了组播技术的原理和IP组播的特点,分析它们的特点及在IPTV中的应用前景;④对应用层组播进行了深入研究和分析,剖析了各种应用层组播的优缺点;⑤深入研究了当前应用较广泛的应用层组播协议NICE,并对其进行改进,提出了在当前的承载网中能更好地为IPTV服务的E_NICE,并通过模拟实验验证了E_NICE协议相关改进的有效性。

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 1 绪论
• 1.1 问题的提出及研究意义
• 1.1.1 问题的提出
• 1.1.2 研究的意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 本文研究的目的和研究内容
• 1.3.1 本文研究的目的
• 1.3.2 本文研究的主要内容
• 2 IPTV 及承载网技术
• 2.1 IPTV 概述
• 2.1.1 IPTV 的特点
• 2.1.2 IPTV 提供的服务类型
• 2.1.3 IPTV 相关标准化组织
• 2.2 IPTV 的系统组成
• 2.3 IPTV 的关键技术
• 2.4 IPTV 承载网概述
• 2.4.1 IPTV 对承载网络要求
• 2.4.2 宽带承载网技术的现状
• 2.5 IPTV 承载网的结构
• 2.5.1 IPTV 承载网网络结构
• 2.5.2 IPTV 核心层技术
• 2.5.3 IPTV 接入层技术
• 3 IP 组播技术
• 3.1 IP 组播技术基础
• 3.1.1 单播、广播和IP 组播
• 3.1.2 IP 组播协议体系
• 3.2 组播地址
• 3.2.1 IP 组播地址
• 3.2.2 数据链路层组播地址
• 3.2.3 IP 组播模型
• 3.3 组成员管理协议
• 3.3.1 IGMP
• 3.3.2 MLD
• 3.4 域内组播路由协议
• 3.4.1 IP 组播路由的基本技术
• 3.4.2 DVMRP
• 3.4.3 MOSPF
• 3.4.4 PIM
• 3.4.5 主要域内组播路由协议比较
• 3.5 基于IPTV 的IP 组播
• 3.5.1 IPTV 的IP 组播模型
• 3.5.2 IPTV 的IP 组播环境
• 3.5.3 IP 组播面临的问题
• 4 应用层组播技术
• 4.1 应用层组播概述
• 4.1.1 基本思想
• 4.1.2 与IP 组播的比较
• 4.2 应用层组播相关技术
• 4.2.1 覆盖网络
• 4.2.2 P2P 技术
• 4.2.3 CDN 技术
• 4.3 应用层组播模型
• 4.3.1 基于端系统的应用层组播模型
• 4.3.2 基于代理的应用层组播模型
• 4.4 应用层组播的组管理方法
• 4.4.1 组播节点的组织和维护
• 4.4.2 应用层组播协议分类
• 4.5 当前主要应用层组播协议
• 4.5.1 Narada
• 4.5.2 ALMI
• 4.5.3 Yoid
• 4.5.4 HMTP
• 4.5.5 NICE
• 4.5.6 Scribe
• 4.5.7 CAN-Multicast
• 4.6 应用层组播协议比较
• 4.6.1 应用层组播协议的性能指标
• 4.6.2 当前主要应用层组播协议比较
• 5 IPTV 的应用层组播模型
• 5.1 IPTV 应用层组播模型
• 5.1.1 需求分析
• 5.1.2 解决方案
• 5.1.3 系统结构
• 5.2 NICE 协议
• 5.2.1 协议概述
• 5.2.2 层次结构的建立
• 5.2.3 控制拓扑和数据路径
• 5.2.4 组播成员管理
• 5.2.5 存在的不足
• NICE 协议'>5.3 E_NICE 协议
• NICE 的评价'>5.4 对E_NICE 的评价
• 5.4.1 控制开销
• 5.4.2 传播延迟
• 5.5 模拟实验
• 6 结论与展望
• 6.1 主要结论
• 6.2 后续研究工作的展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录
• A. 作者在攻读学位期间发表的论文目录
• B. 主要术语对照表
• C. 程序清单摘录