IPTV下的P2P流媒体点播技术研究

摘要

随着互联网的不断发展,用户对体验经济的需求和质量要求不断上升，而IPTV等多媒体服务的出现，革新了中国消费者对电视的认知，也吸引了很多学者对其进行研究[1,2]。新兴的IPTV业务，在内容交付上依然使用传统的手段：内容交付网络（Content Delivery Network， CDN）。但CDN存在运营成本较高，灵活性和和扩展性有限等问题，这从技术层面上限制了IPTV的发展。随着互联网基础设施的日益完善和网络用户的迅速增长，基于对等网络（Peer-to-Peer，P2P）的流媒体点播系统以巨大的服务能力、低廉的成本和良好的扩展能力，成为了最热门的互联网应用之一。如何在现有IPTV的内容交付网络中，灵活的融入P2P技术，以弥补CDN技术的不足，是IPTV运营商关注的热点[3,4]。因此，本文以IPTV系统与P2P技术相结合为关注点，对P2P核心策略进行了研究和优化，设计并实现了一种IPTV下的P2P流媒体点播系统以验证策略的效果。具体的研究内容如下：
　　第一，对现有IPTV系统的设计进行修改，其成本太高，运营商无法接受。针对此，给出了一种可以灵活的融入现有的IPTV系统的P2P系统设计方案，通过明晰的分层结构和各层内网元间的相互协作，有效降低了与IPTV的CDN技术融合的复杂度，不需要对原有IPTV系统做出重大的改造。
　　第二，当前P2P中的资源调度策略是以单个节点为核心，强调节点对邻居节点的选择。本文提出了一种针对P2P超级节点的资源调度策略，对内容请求进行优先级的划分。此外，将部分请求重定向到请求节点进行重新调度。实验证明，本策略使得P2P系统的QoS（Quality of Service，QoS）得到显著改善的同时，降低了超级节点的负载。
　　第三，在P2P系统中，邻居节点受到节点离网和网络环境波动的影响，导致其服务能力下降，影响请求节点的内容下载速度。本文提出了一种服务能力优先的邻居节点管理策略，通过优质邻居节点和备选邻居节点之间的相互转化和服务，有效解决了节点离网和网络波动带来的服务能力下降问题。实验证明，在用户行为与网络波动带来的干扰下，本策略显著提高了邻居节点集的服务能力。
　　第四，给出了 P2P系统的技术架构，以及各层内核心网元的详细设计，包括以类图形式展示的网元的静态结构和以数据库表形式展示的网元的数据结构。

目录

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专用术语注释表

第一章 绪论

1.1研究背景

1.2研究意义

1.3 IPTV和P2P技术研究现状

1.4论文内容及结构

第二章 相关理论与技术综述

2.1 IPTV技术

2.2 CDN技术

2.3 P2P技术

2.4流媒体技术

2.5本章小结

第三章 P2P流媒体点播系统设计

3.1逻辑架构

3.2组网架构

3.3 P2P核心流程

3.4本章小结

第四章 CMS资源调度策略研究

4.1资源调度策略研究

4.2基本定义

4.3紧急分片优先策略UF

4.4请求重定向策略SRR

4.5策略验证

4.6本章小结

第五章 邻居节点管理策略研究

5.1基本定义

5.2服务能力优先策略SCF

5.3策略验证

5.4本章小结

第六章 P2P流媒体点播系统实现

6.1技术架构

6.2 NMS详细设计

6.3 CMS详细设计

6.4 CCS详细设计

6.5 PN详细设计

6.6系统交互

6.7本章小结

第七章 总结与展望

7.1工作总结

7.2工作展望

参考文献

附录1 攻读硕士学位期间撰写的论文

附录2 攻读硕士学位期间参加的科研项目

致谢