P2P流媒体内容分发服务质量保障的编码与传输技术研究

摘要

近年来，随着Internet 网络的飞速发展和流媒体技术的不断成熟，互联网上传输的内容已逐渐由简单的文本、图像转变为包含文本、音频、视频的流媒体数据。这样的转变不仅表明越来越多的网络用户希望获得更直观、更多样化的信息，同时也标志着网络流媒体时代的来临。网络流媒体应用目前正成为互联网乃至移动网络上最为流行的应用之一，而且流媒体应用以其特有的娱乐性和交互性正在成为推动未来宽带网络和移动网络应用的主动力。因此，在面对当前大规模流媒体分发服务需求时，利用有限资源条件，满足快速增长的用户需求，并在保障一定服务质量水平的同时，降低服务成本，成为流媒体分发技术研究中一个具有挑战性的课题!流媒体内容分发网络是为提高流媒体内容的访问速度，在互联网之上建立和覆盖流媒体应用网络，专门用于高效传递媒体内容，降低源服务器的负载，减小网络拥塞,提高系统的可用性。然而，这种网络部署和维护成本高，并受限于边缘服务器的处理能力。为了保证较高的流媒体服务质量，引入P2P(peer-to-peer）网络的自治性和可扩展性，降低部署成本，研究并提出一种基于P2P流媒体的混合内容分发系统架构。
　　 为了更好地提高基于P2P 流媒体的混合内容分发系统的性能，降低流媒体数据在传输过程中对网络资源的消耗。根据P2P 流媒体应用的特性，研究了可伸缩编码方案，提出了基于像素空间分解的分层多描述编码，解决P2P 网络的异构性和可靠性。同时，给出了提高用户节点视频服务质量的视频子层合并算法和像素估值算法，并通过对像素量化值与估值误差之间关系的分析，建立了一种分层多描述编解码数学模型。实验结果表明，所提出的方案在P2P 网络的异构性上有较好的优越性，同时也能较好的解决网络传输的可靠性。
　　 为了适应P2P 流媒体内容分发网络的多播性，针对P2P 网络不稳定的特点，提高流媒体传输的可靠性和安全性，研究了网络编码技术，充分利用分层多描述编码和网络编码特性，对基于P2P 流媒体分发系统提出了一种改进的随机线性网络编码方案，并在P2P仿真平台GPS(General P2P Simulator)上进行仿真实验，基于网络编码的PPVOD系统与一般BitTorrent系统的节点下载和上传情况进行对照比较，显示了采用网络编码的PPVOD系统在节点下载和上传中的优越性。
　　 针对网络尽力而为的服务方式，提出了基于应用层的RSVP(ResourcereSerVation Protocol）资源预留机制来保证流媒体应用服务质量，设计了相应的消息及消息机制，使得P2P 流媒体内容分发系统的资源有效利用率得到提高。通过仿真实验和论证，将基于应用层资源预留机制使用前后进行对比实验，得出使用资源预留机制比不使用该机制，系统的整体性能将得到有效提高。
　　 针对网络终端的异构和网络带宽资源有限的特点，提出了一种基于分层多描述编码的动态带宽分配策略(LMDBA)。该策略利用了分层多描述编码的特性实现动态带宽分配，并采用QoS（Quality of Service）升降级策略，在保证用户QoS的前提下，尽可能地降低系统阻塞，提高系统带宽资源利用率，并对QoS 升降级策略进行了公平性分析。仿真实验结果表明，在提供一定用户QoS 保证下，提出的新策略比传统固定带宽分配策略在带宽资源利用率和系统阻塞上有显著的改善。

目录

文摘

英文文摘

声明

1 绪论

2 P2P 流媒体内容分发服务质量模型PPCDN

3 基于像素空间的分层多描述编解码

4 基于分层多描述的网络编码

5 基于应用层的资源预留机制

6 分层多描述编码的动态带宽分配策略

7 总结与展望

致谢

参考文献

附录