P2P视频点播流媒体内容分发技术研究

摘要

随着互联网的不断发展和普及,视频点播更是受到网民们的青睐。在过去,用户必须将视频源完全下载到本地的存储设备里才能够观看,而现在一种新兴的技术使得用户在带宽条件允许的情况下可以边观看边下载,这就是流媒体技术。
　　 基于流媒体技术的传统视频点播系统采用的是C/S(客户机/服务器)模式,当整个系统的负载非常小的时候,这种模式就会给予用户很好的观看体验,但是随着客户机的不断增多,服务器负担加重,终将成为系统的瓶颈。随着网络媒体应用的普及,更多的学者加入到如何提高视频点播服务质量的研究上来,组播技术、多播技术以及内容分发CDN(Content Delivery Network)相继被提出,组播技术中协议实施难以短时间内实现,CDN的布置成本又非常昂贵,因此很难大规模地实行。在这种情况下,基于P2P(Peer to Peer)的流媒体技术成为在现有网络条件不变的情况下提高视频点播服务质量的可行方案。
　　 本文首先介绍了流媒体技术和P2P技术相关理论知识,然后讲述了P2P流媒体视频点播内容分发技术的发展过程,将其按照节点之间的组织结构进行分类比较,总结各种内容分发策略的优、缺点。在分析国内某大型视频点播服务提供商点播系统中各节点和用户在一段时间内的具体行为基础上,提出一种基于BitTorrent协议中视频源分段思想的P2P流媒体内容分发策略CPS(ContentPredistribution Strategy),即内容预先分配策略。
　　 CPS的主要思想是在预先告知终端节点用户的情况下,在用户电脑磁盘中开辟1GB的空间,这一空间作为预分配视频以及用户已观看视频的存储空间。按照BitTorrent协议的思想,将视频源按照20MB为单位分成多个Block,CPS服务器按照视频的需求紧迫程度以及用户观看视频的行为的分析,将视频源以Block为单位分发到当前空闲终端节点的预留空间之上。通过预分配,可以显著提高某些视频在全系统中的资源数,从而显著提高用户的观看质量。随后提出一套简单的CPS功能模块的设计方案并实现。
　　 在本文的第五章提出了一套完整的基于CPS的视频点播系统结构模型,并对此模型中各模块功能进行详细的说明,同时对核心功能模块进行设计实现。
　　 最后对本文进行总结和对以后工作的展望。

目录

文摘

英文文摘

第一章 引言

1.1 论文研究背景和意义

1.2 论文工作

1.3 论文的组织结构

第二章 流媒体技术及P2P技术相关理论介绍

2.1 流媒体技术

2.1.1 流媒体的含义

2.1.2 流媒体的特点

2.1.3 流媒体传输流程

2.1.4 流媒体的传输方式

2.1.5 流媒体的相关网络协议

2.1.6 流媒体的应用

2.2 P2P技术

2.2.1 P2P的定义

2.2.2 P2P技术的特点

2.2.3 P2P技术结构模型

2.2.4 P2P技术的应用

第三章 P2P流媒体视频点播内容分发策略分析

3.1 传统的流媒体视频点播系统

3.2 P2P流媒体视频点播内容分发模型

3.3 现有的内容分发策略介绍

3.3.1 单数据源单分发路径策略

3.3.2 单数据源多分发路径策略

3.3.3 单数据源按代分发策略

3.3.4 多数据源多分发路径策略

3.3.5 现有内容分发策略性能比较

第四章 基于BT协议视频分段思想的内容预分配策略

4.1 BitTorrent协议简介

4.2 内容预分配策略CPS

4.2.1 开辟终端节点存储空间策略

4.2.2 预分配视频选择及其数量策略

4.3 CPS功能模块的设计与实现

4.3.1 CPS功能模块的组织结构

4.3.2 CPS任务调度策略

4.3.3 CPS功能模块的实现

第五章 基于CPS的视频点播系统的设计

5.1 术语和缩写词

5.2 视频点播系统角色与部署

5.2.1 VoD系统角色划分

5.2.2 VoD系统角色部署

5.3 VoD各角色功能

5.3.1 客户端

5.3.2 索引服务器

5.3.3 VoD后台运营支撑系统

5.3.4 日志系统

5.4 VoD系统运行过程

5.5 VoD系统核心模块的设计与实现

5.5.1 P2P模块的主要数据结构设计

5.5.2 P2P模块与相关服务器交互的设计

5.6 系统仿真分析

第六章 总结与展望

6.1 总结

6.2 展望

致谢

参考文献

附录

个人简历及研究成果