基于MPEG-DASH的P2P视频播放系统设计与实现

摘要

随着互联网用户数量和网络带宽需求的快速增长，视频播放业务进入了飞速发展期。传统的流媒体传输方案无法在网络环境变化条件下自适应视频码率，同时基于客户端/服务器的架构在大规模应用时，服务器的带宽和性能容易成为系统负载瓶颈。具备动态自适应特点的MPEG-DASH流媒体传输协议以及具备可扩展性强特点的P2P流媒体技术成为新的研究热点。 本文结合MPEG-DASH流媒体协议与P2P流媒体技术，采用MPEG-DASH协议实现视频动态自适应播放，通过WebRTC技术实现P2P视频传输，设计并实现一种基于MPEG-DASH的P2P视频播放系统，能够有效地降低Web服务器的带宽负载，提高系统服务性能和用户视频播放质量。本文主要工作介绍如下： 第一，本文首先介绍分析本课题相关的国内外研究现状，研究对比了MPEG-DASH流媒体传输协议与 P2P 流媒体技术特点，结合视频播放场景的用户需求，提出了系统需求分析和总体设计方案。 第二，本文详细介绍了系统架构和具体实现方案。系统基于CDN-P2P混合网络架构，客户端之间采用基于网状结构的P2P覆盖网络，采用HTTP请求与P2P传输相结合的数据传输策略和基于Vivaldi算法的邻近节点选择策略。 系统主要包括流媒体服务器、Web服务器、Tracker服务器、信令服务器以及客户端。流媒体服务器基于 SSM 框架实现 MPEG-DASH 视频编码处理功能，其中采用WebUploader组件实现视频上传功能，通过FFmpeg和Mp4Box工具实现MPEG-DASH视频处理功能。Web服务器基于NodeJS平台的http-server组件实现为客户端提供播放访问功能。Tracker服务器基于Express框架和信令服务器采用PeerJS Server协助客户端之间建立基于WebRTC的P2P连接。客户端基于dash.js与PeerJS框架实现MPEG-DASH视频的P2P播放功能，并通过Cordova框架实现Windows平台和Android平台客户端的跨平台开发。 第三，对系统的服务器端与客户端分别在实际场景下进行功能测试和性能测试，通过分析测试数据，结果表明达到了系统设计要求，实现了MPEG-DASH视频的动态自适应播放与P2P视频传输，有效降低Web服务器负载，提高了用户体验质量，具有一定的应用价值。

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