基于P2P的视频点播系统关键技术研究

摘要

随着互联网发展，视频点播目前已成为互联网最主要应用之一，极大地改变了传统电视节目收看方式。不断提升的用户数和视频内容给视频点播系统带来新的挑战，如何在现有网络基础上进一步优化视频点播系统性能，成为互联网视频服务新的问题。当前视频点播技术主要采用内容分发网络(Content Delivery Network,CDN)和对等网络(Peer-to-Peer,P2P)。CDN存在扩展性差、建设运营成本高等缺点，而P2P建设成本低、扩展能力好，但服务质量(Quality of Service,QoS)不稳定。因而如何优化P2P系统性能，并结合CDN构建更好的视频点播系统，成为互联网内容提供商关注的问题。 为解决上述问题，本文设计了一种P2P-VOD系统架构方案，通过横向的功能层划分和纵向的P2P自治域划分，使该系统具有融入CDN-VOD系统能力，而无需对CDN-VOD系统做重大改造。此外，该方案还能使P2P-VOD系统内部流量得到有效遏制，在用户规模增大时保证服务质量。 P2P-VOD系统中的节点性能和所处网络条件差异很大，节点能自由退出网络，因此如何对服务节点进行选择和管理直接影响着QoS。针对此问题，本文提出了一种自适应节点选择策略，提高服务质量较好节点被选择概率的同时，引入QoS下降时节点更新机制和服务节点退出交接机制。实验结果表明，本策略能显著提高服务节点集合的服务能力，且能提高系统带宽利用率。 对于新资源和热点资源，由于P2P网络拥有该资源的节点相对较少，导致服务节点数量不足，引起QoS下降。基于此，本文提出了一种资源预分发策略，对于分布量不足的资源，使节点提前下载，以提高该资源在网络上分布。实验证明，本策略能有效降低热点视频起播时延和服务拒绝率，且能提高系统吞吐量。 最后，本文给出了P2P-VOD系统的应用架构，以及相关网元的详细设计，来验证上面提出的解决方案，具体包括网元的总体结构和以类图表示的静态结构。

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