流媒体点播和转播在P2P和C/S模式下关键技术的设计与实现

摘要

随着网络规模的不断扩大和上网用户的大量增加,为上网用户提供的服务也从单调的文字、图像发展到多彩的多媒体信息和娱乐服务。用户提出的需求种类越来越多,要求获得资源的实时性和互动性也越来越高。随着个人用户的电脑性能日益改善,研究者已经考虑利用Internet边缘的终端用户资源作为服务提供源。总体来说,围绕有关结构化网络及分布式哈希表所引发的P2P理论研究热潮之后,业界更关心的是如何将这些P2P理论应用到实际系统当中,体现出P2P系统所设想的在可扩展性和容错能力等方面的优势。许多流媒体软件公司也在致力于此类系统的研发。与此同时,传统的C/S模式的流媒体服务系统也因为它在集中性、高可控性和安全性方面的优势,在特殊的流媒体应用领域中也仍占有一席之地。本文主要内容如下:首先,对流媒体基础理论和相关协议进行深入地研究、分析和掌握。然后分析了现在流媒体主流的两种模式P2P和C/S模式,及其各种应用,分析比较了他们各自的优缺点,所适合的应用场合。根据流媒体服务系统的不同需求,引出本文的主要内容。本课题叙述了基于以上两种模式的流媒体服务系统,一个是透明下载系统,另一个是信源处理器系统。整体上叙述了两个系统所实现的功能。详细阐述了这两个系统中点播和转播功能的设计方案、框架模块设计和其中关键技术的设计和实现。透明下载点播系统中的关键技术包括:媒体点播资源对象的设计、启动检测机制、资源淘汰策略及其算法和与数据交换相关的调度机制、模块间会话机制、伙伴节点管理、分片获取任务等等。信源处理器中的核心则是缓冲队列的设计和一种缓冲同步入队方法的关键设计和实现。最后,对所设计的透明下载系统中的点播功能和信源处理器中的转播功能进行了测试,并对测试数据进行了分析。大量的测试结果表明,两个系统同时具有较高的可靠性和稳定性,并且也具有流畅的播放质量。透明下载系统还具有较高的可扩展性,为更多加入的节点提供资源服务;信源处理器系统具有它所需求的高可控性和安全性。在整个软件设计时期运用了软件项目管理的方法,依据软件工程理论进行实践。这两种服务模式各具特色满足多种流媒体服务需求,为流媒体的推广运用提供了一种途径。

目录

摘要

ABSTRACT

第一章 绪论

1.1 课题背景

1.2 研究现状

1.3 论文研究目的及组织结构

第二章 流媒体技术概述

2.1 流媒体的概念

2.2 流式传输

2.2.1 流式传输基本原理

2.2.2 顺序流式传输

2.2.3 实时流式传输

2.3 流媒体实现原理

2.3.1 编码处理

2.3.2 支持流媒体传输的网络协议

2.4 流媒体播放方式

2.4.1 单播

2.4.2 广播和组播

2.4.3 点播

2.5 流媒体的两种服务方式

2.5.1 P2P模式概述

2.5.2 C/S模式概述

2.5.3 P2P模式与C/S模式的比较

2.6 本章小结

第三章 流媒体传输协议概述及关键技术研究

3.1 流媒体相关协议的研究

3.1.1 实时传输协议- RTP

3.1.2 实时传输控制协议 - RTCP

3.1.3 实时流协议 - RTSP

3.1.4 会话描述协议 - SDP

3.2 两种服务系统关键技术的研究

3.2.1 P2P传输模式分类及系统实现机制

3.2.2 流媒体同步机制

3.3 本章小结

第四章 流媒体两种服务系统功能概述和系统构架设计

4.1 透明下载的功能概述

4.2 信源处理器的功能概述

4.2.1 点播和转播

4.2.2 延时续播

4.2.3 存储点播

4.3 透明下载数据交互软件构架

4.4 透明下载系统实现的细节设计

4.5 信源处理器模块框架设计

4.6 本章小结

第五章 透明下载系统中点播关键技术的设计与实现

5.1 通信协议数据结构

5.2 媒体点播资源对象

5.2.1 SDP文件

5.2.2 Index文件

5.2.3 分块文件

5.3 SDP文件解析

5.4 启动检测机制

5.5 资源淘汰策略及其算法

5.6 调度方法

5.7 模块间会话机制

5.8 伙伴节点管理

5.9 分片获取任务

5.10 本章小结

第六章 信源处理器系统中转播关键技术的设计与实现

6.1 转播缓冲设计

6.2 频道缓冲类设计

6.3 频道缓冲同步入队机制

6.4 本章小结

第七章 系统测试

7.1 测试环境

7.2 测试指标及测试结果

7.2.1 透明下载系统测试

7.2.2 信源处理器测试

7.3 测试总结

第八章 结论和展望

8.1 本论文工作总结

8.2 有待解决的问题和前景展望

致谢

参考文献

附录

攻硕期间取得的研究成果