大规模视频直播系统模型设计及其关键技术研究

摘要

随着互联网宽带业务需求迅猛增加和应用的发展，视频直播作为当前互联网的热门应用之一，已经引起了IT行业以及风险投资商的广泛关注。而P2P和CDN（Content Delivery Network，内容分发网络）技术是目前非常流行的宽带流媒体应用解决方案。本文研究内容属于当前计算机领域研究热点之一，具有广泛的应用前景。
　　 针对视频直播流数据传输的连续性、大数据量、对实时性和可靠性要求高等特点，P2P和CDN技术都在某些方面对系统进行了优化，但是单纯使用P2P或CDN技术都有其各自难以解决的问题。文本提出了一种P2P与CDN相结合的视频直播系统模型P2DNStream，并在该模型框架下，分别对覆盖网构建算法和数据分发算法进行了深入的研究。
　　 P2DNStream是一种P2P与CDN二者互补的计算模式。通过CDN技术的引入，可以减轻骨干网上的流量负载，动态调整各节点资源，就近为用户提供服务，保证了服务质量，并将P2P的流量严格限制在同一自治区域内。而通过P2P技术的引入，能够减小缓冲延迟，更有效地防止因网络的抖动而产生对服务质量的影响，有效降低边缘服务器的负载，充分利用用户闲置的上行带宽，提高资源利用率，节省运营成本。
　　 本文在P2DNStream模型框架下，提出了一种拓扑感知的覆盖网构建算法BIN+。该算法使用分桶策略与ICS结合的方法来选择邻居节点，充分考虑了对等点间的距离，既减小了传输延迟，减轻了主干链路的负担，又增加了服务的稳定性，提高了系统效率。
　　 对于多源P2P视频直播系统，数据分发算法是其成功的关键。本文通过对多源流数据调度算法OTS和FSS的分析和比较，提出了一种合理可行的多源流数据分发算法MSD,MSD采用类OTSP2P的调度策略和推拉结合的多子流分发策略，并对上传能力不同的请求节点区分服务，可以较好地工作于P2P视频直播系统，减小数据缓冲延迟。

目录

文摘

英文文摘

第1章 绪论

1.1 研究背景

1.2 大规模视频直播服务研究现状

1.2.1 流媒体技术

1.2.2 传统的视频直播系统

1.2.3 当前视频直播技术

1.3 本文主要工作

1.4 本文组织结构

第2章 视频直播相关技术

2.1 基于P2P的视频直播技术

2.1.1 P2P技术及其特点

2.1.2 P2P拓扑结构及路由技术分析

2.1.3 P2P流媒体关键技术

2.1.4 P2P流媒体典型系统介绍

2.2 基于CDN的视频直播技术

2.2.1 CDN的基本概念及技术特点

2.2.2 CDN关键技术

2.2.3 CDN网络架构及工作原理

2.2.4 CDN与流媒体

2.3 本章小结

第3章 P2DNStream视频直播系统模型

3.1 单纯使用P2P或CDN技术的问题

3.1.1 基于P2P视频直播技术的不足

3.1.2 基于CDN视频直播技术的不足

3.2 P2P与CDN结合的理论依据

3.3 P2DNStream系统模型

3.3.1 P2DNStream的体系结构

3.3.2 P2DNStream的拓扑设计

3.3.3 P2DNStream的负载均衡调度设计

3.3.4 P2DNStream关键技术

3.3.5 P2DNStream模型的技术特点

3.4 本章小结

第4章 拓扑感知的覆盖网构建算法

4.1 基于分桶的覆盖网构建算法

4.1.1 分桶策略

4.1.2 无结构覆盖网的构建

4.1.3 分桶策略的不足

4.2 基于ICS的网络距离预测算法

4.2.1 网络距离预测算法

4.2.2 ICS简介

4.3 拓扑感知的覆盖网构建算法BIN+

4.3.1 算法描述

4.3.2 CDN节点的部署

4.3.3 节点的加入

4.4 本章小结

第5章 多源流数据分发算法研究

5.1 媒体数据分配算法OTS

5.1.1 算法模型

5.1.2 最优媒体数据分发策略

5.2 固定长度分槽调度算法FSS

5.2.1 算法模型

5.2.2 传输调度策略

5.3 多源流分发算法MSD

5.3.1 算法模型

5.3.2 算法描述

5.4 性能仿真分析

5.4.1 实验方法

5.4.2 实验结论

5.5 本章小结

第6章 结论与展望

6.1 本文结论

6.2 下一步的研究方向

参考文献

致谢