基于P2P对等网络的流媒体直播模型的研究和实现

摘要

最近几年，Internet上的流媒体传播技术得到了迅猛的发展，然而由于Internet在满足端到端系统的原始需求设计上的对流媒体传播存在着固有缺陷和限制，容易引发如流媒体服务器端的性能瓶颈和网络资源的浪费等问题，导致流媒体的质量不尽如人意。P2P和流媒体技术的结合，将有助于服务分散化，减轻服务器负载，并支持大范围的流媒体内容发布。 本文首先介绍了P2P最新技术进展和流媒体方面的技术框架，主要包括适合网络传输的媒体编码技术、应用层的QoS控制技术和流媒体传输协议。其次，详细介绍了几种典型的P2P流媒体模型，分析了不同模型的特点，并比较了它们的性能。最后，建立了一个引入分层管理机制和结构化Gossip协议的流媒体直播模型LSMMGP，具体阐述了系统的结构和功能，数据的组织管理，节点管理及优化，服务质量（QoS）控制，NAT及防火墙穿越，给出了缓存调度策略，并设计了结构化Gossip功能算法。 研究结果显示，相比于树状结构模型和网状模型，基于Gossip协议的模型算法简单，表现出了较好的性能。该系统可以在网络带宽效率、延时和可靠性三者之间做出更好的权衡，主要特点是：1）易于实现，网络拓扑分布存储，却没有复杂的P2P组管理协议；2）健壮性，节点不依赖于任何其它特定的节点，具有较强的稳定性和可靠性；3）网络具有快速反应能力，对节点的加入离开反应迅速；4）带宽适应性；5）较低的全网内各节点间的延迟。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1 研究的背景和意义

1.1.1 研究的背景

1.1.2 研究的意义

1.2 国内外研究现状

1.2.1 国内现状

1.2.2 国外现状

1.2.3 当前研究存在的问题

1.3 本文研究内容

1.4 本文组织结构

第二章对等网络流媒体系统的相关基础理论

2.1 P2 P技术

2.1.1 P2P分类

2.1.2 P2P技术的特点

2.1.3 P2P技术的发展过程

2.2 流媒体技术

2.2.1 流媒体技术的特点

2.2.2 流媒体主要文件格式

2.2.3 流媒体传输控制协议

2.3 流媒体直播实现原理

2.3.1 流式传输的预处理

2.3.2 现有的流媒体直播网络传输构架

2.4 流媒体直播关键技术

2.4.1 视频编码技术

2.4.2 分层编码(Layered Encoding)技术

2.4.3 容错编码(Error—Resilient Encoding)技术

2.5 视频服务器技术、媒体同步技术和服务质量(QoS)控制

2.5.1 视频服务器技术

2.5.2 媒体同步技术

2.5.3 服务质量(QoS)控制

2.6 NAT及防火墙穿越

第三章基于P2 P技术的流媒体直播协议模型分析

3.1 单发送多接受端方式的协议模型(应用层组播协议模型)

3.1.1 网优先组播协议模型：Narada

3.1.2 树优先组播协议模型：Yoid

3.1.3 隐含式组播协议模型：NICE

3.1.4 单发送多接受端方式的协议模型(应用层组播协议模型)的比较

3.2 多发送单接受端方式的协议模型

3.3 多发送多接受端方式的协议模型

3.3.1 BitTorrent协议模型

3.3.2 基于Gossip协议模型DoNet(Data—driven overlay Network)

3.4 模型性能比较

第四章一种新型的基于P2P网络的流媒体直播模型LSMMGP

4.1 LSMMGP系统模型结构

4.2 LSMMGP系统模型节点的管理

4.2.1 节点构架

4.2.2 成员管理

4.2.3 节点的加入与退出

4.2.4 伙伴节点的控制和优化

4.3 LSMMGP系统模型数据的管理

4.3.1 数据的表示

4.3.2 数据的交换

4.3.3 媒体播放列表

4.4 LSMMGP系统模型的缓存调度策略

4.5 LSMMGP系统模型的结构化算法

4.5.1 算法设计思想

4.5.2 消息协议

4.6 LSMMGP系统模型的服务质量(QoS)控制

4.6.1 拥塞控制

4.6.2 差错控制

4.7 NAT及防火墙穿越

4.7.1 UDP穿越NAT分析

4.7.2 P2 P之NAT和防火墙穿越模型

第五章新模型的特点与现有模型的比较

5.1 LSMMGP系统模型的特点

5.2 与现有模型的比较

第六章工作总结和研究展望

6.1 工作总结

6.2 研究展望

结论

参考文献

致谢

作者简介及读研期间主要科研成果