P2P流媒体点播系统双端协作节点选择及速率和数据分配

摘要

近年来，随着P2P技术的应用和宽带网的高速发展，基于P2P网络的流媒体点播技术成了当前研究的热点。P2P技术的核心思想是通过参与系统的节点之间的直接交互实现信息资源和服务的共享。使用P2P网络进行流媒体点播，不仅克服了传统C/S架构的服务器瓶颈问题，而且部署成本和复杂度低，在可扩展性、容错性和抵抗攻击方面都具有不可替代的优势。节点选择及速率和数据分配是P2P流媒体点播系统中的两项关键技术，本文针对这两项技术目前存在的一些亟待解决的问题进行了深入研究。论文主要研究内容和创新点如下： 首先，通过分析比较大量文献资料，总结出了现有节点选择算法及数据调度算法存在的一些问题。如：现有的节点选择算法，不仅功能单一，而且多仅着眼于在请求节点端执行，忽视了超级节点端候选节点的选择质量。现有的数据调度算法，有些是基于传统C/S模式的，不能够直接应用到P2P环境中；也有些是基于P2P模式的，但研究的都是流媒体数据段段间的调度，对于每一个流媒体数据段段内的速率和数据应该如何分配则没有进行研究。 其次，针对现有节点选择算法存在的问题，提出了一种超级节点端和请求节点端双端协作的节点选择机制。在超级节点端，根据“路由相似”思想提出一种面向网络拓扑聚集性的候选节点选择算法；在请求节点端，综合考虑系统的动态性与异构性，提出一种基于“枚举”思想的服务节点选择算法，保证流服务质量，同时融入“动态冗余”的思想以提高系统健壮性。 再次，针对现有数据调度算法存在的问题，提出了一种适用于P2P模式下的针对每一个流媒体数据段段内的速率和数据分配策略。以数据包为单位，把待传输的流媒体数据段在不同的服务节点间进行分配，在保证接收节点播放质量的前提下，尽量减少总的网络带宽消耗并且满足不同网络路径上的带宽约束。 最后，对本文提出的节点选择机制及速率和数据分配策略进行了仿真实验。仿真结果表明双端协作的节点选择机制能更好地改进系统的网络拓扑聚集性、流服务质量和健壮性。由于实验均是采用本文提出的策略进行速率和数据分配的，实验本身就充分证明了本文提出的速率和数据分配策略的可用性与有效性。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章绪论

1.1课题来源

1.2研究背景及意义

1.3国内外研究现状及分析

1.3.1 P2P流媒体直播研究现状及分析

1.3.2 P2P流媒体点播研究现状及分析

1.4主要研究内容

1.5论文组织结构

第2章P2P流媒体点播相关技术概述

2.1 P2P技术

2.1.1 P2P基本概念

2.1.2 P2P网络体系结构

2.1.3 P2P技术在流媒体传输中的应用

2.2流媒体技术

2.2.1流媒体的基本概念

2.2.2流媒体文件格式

2.3流媒体点播系统的分类

2.3.1 C/S架构

2.3.2纯P2P架构

2.3.3混合架构

2.4 P2P流媒体点播系统主要技术概述

2.5本章小结

第3章节点选择

3.1相关研究

3.2双端协作节点选择机制总体方案设计

3.2.1双端协作节点选择机制系统结构

3.2.2双端协作节点选择机制执行流程与方案设计

3.3超级节点端节点选择

3.3.1超级节点端节点选择目标

3.3.2超级节点端节点选择算法

3.3.3超级节点端节点选择算法可行性分析

3.4请求节点端节点选择

3.4.1请求节点端节点选择目标

3.4.2约束条件

3.4.3数学模型

3.4.4请求节点端节点选择算法

3.4.5节点失效处理

3.4.6请求节点端节点选择算法可行性分析

3.5本章小结

第4章速率和数据分配

4.1问题的提出

4.2相关研究

4.3速率和数据分配任务

4.4速率和数据分配总体框架

4.5速率和数据分配策略

4.6实例分析

4.7本章小结

第5章仿真实验与结果分析

5.1 PeerSim介绍

5.2实验环境

5.3评价指标

5.4实验结果与分析

5.4.1网络拓扑聚集性

5.4.2流服务质量

5.4.3健壮性

5.5本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学术论文

致谢