基于网络编码的P2P直播流媒体系统的研究与实现

论文摘要

直播流媒体服务在互联网上发展迅速,受到越来越多的用户青睐。直播业务由于其具有实时性和即时性的特点,其在舆论宣传、赛事直播等方面拥有无与伦比的优势。P2P技术因其可扩展性,自治能力,动态适应能力等而成为互联网上直播业务的主要解决方案。但是,网络带宽不足和网络拥塞等因素却严重影响了P2P流媒体应用的服务质量。2000年,R.Ahlswede等提出了网络编码理论。不同于接收、存储、转发的传统传输方式,网络编码的核心思想是,覆盖网络中的节点可以对收到的数据进行编解码,然后进行传输。网络编码引入P2P直播流媒体应用中,可以简化直播流媒体的调度算法,同时有效减少控制信息,因而可以在一定程度上改善网络带宽和网络拥塞等因素对P2P直播流媒体应用的影响。网络编码流媒体的研究可大致分为固定网络编码和随机网络编码两类。但是,现有的网络编码P2P直播流媒体应用的研究大多建立在模拟试验的基础上,或者是部分实现的真实系统。其提出的方案在实际部署时要么过于复杂,难于部署;要么实验环境与实际环境不符导致不能正常部署。同时,对于实时性和即时性要求较高的直播应用中,非常重要的一个性能参数——直播延时,之前的工作都没有涉及。为此,在本文中,我们将实现一个完整的基于网络编码的P2P直播流媒体的系统,在保证播放质量的情况下,侧重于直播延时性能的改进。同时,在实际的网络环境中,对网络编码在P2P直播流媒体系统中的作用做较为全面的评价,为未来的工作提供数据和结论,指出未来的研究和方向。实验结果证明,我们的策略可以有效地改善系统中节点的直播延时,同时获得更好的播放连续度和启动延时。同时,我们还获得了大量的实验数据,得出了一些有用的结论,为未来的进一步研究提供了借鉴,指出了方向。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 引言
• 1.1 研究背景及动机
• 1.2 基于对等网络的直播流媒体系统
• 1.3 本文工作
• 1.4 文章结构
• 第二章 基于网络编码的P2P流媒体技术
• 2.1 固定网络编码流媒体
• 2.2 随机网络编码流媒体
• 第三章 SonicStream:网络编码直播流媒体系统设计及实现
• 3.1 SonicStream系统框架
• 3.2 覆盖网络构建
• 3.2.1 覆盖网络
• 3.2.2 覆盖网络的实现
• 3.3 视频传输调度算法
• 3.3.1 SonicStream调度算法
• 3.3.2 调度算法设计与实现
• 3.4 流媒体播放技术
• 3.4.1 流媒体协议
• 3.4.2 流媒体格式
• 3.5 流媒体播放设计与实现
• 3.5.1 客户端的系统架构
• 3.5.2 客户端子系统的实现
• 3.5.3 媒体数据服务端的系统架构
• 3.5.4 服务端子系统的设计与实现
• 3.5.5 频道列表服务端的系统架构
• 第四章 实验及测试结果分析
• 4.1 覆盖网络参数测试
• 4.1.1 成员消息转发次数
• 4.1.2 理想邻居数量
• 4.2 调度算法参数测试
• 4.3 编码参数测试
• 4.3.1 缓冲区大小
• 4.3.2 Generation大小
• 4.4 块大小对系统性能的影响
• 4.5 缓冲区管理策略测试
• 4.6 系统整体性能测试
• 4.6.1 直播延时性能
• 4.6.2 启动延时性能和播放连续度性能
• 4.6.3 控制开销
• 4.6.4 切换延时
• 第五章 总结与展望
• 参考文献
• 致谢