P2P VOD系统网络拓扑模型研究

摘要

在视频点播(VOD)系统中采用P2P技术，通过节点间相互协作可以有效提高整个系统的服务能力。现有的P2P VOD系统网络结构主要分为树形和mesh形，树形又可分为单树和多树。单树结构效率很高，但是节点的动态加入和退出容易造成播放中断。多树结构一般和视频编码结合在一起，增强了系统的鲁棒性和容错性，但同时也带来了更多的维护开销。mesh结构具有很好的鲁棒性和稳定性，但不适合请求数据较分散的VOD系统。两种结构中，服务器均需要处理大量的交互式(VCR)操作请求信息，不能很好满足VOD系统中VCR操作的实时性需求。 针对现有系统中VCR操作延迟较大、系统可扩展性较差的问题，本文采用分段分簇策略，提出了一种可扩展性强、稳定性高的视频点播系统模型CS-VOD。本系统具有以下特点：1)节点根据其请求数据时间加入到不同时间段中，系统根据节点缓冲区情况选择节点作为段服务器节点，为段内节点提供服务，缓解服务器负载。2)每个节点在其簇内维护多个请求数据时间相近的节点信息，在合作者节点失效时，能够快速恢复播放。3)节点通过维护部分下一簇节点和下一段的节点信息，实现了高效的交互式跳转操作。4)服务器根据各段段服务器节点数目周期性地对一些段合并或者分割，由此提高节点数据缓冲区利用率、均衡系统负载。仿真实验表明，在动态性较强的网络中，节点数目达到1000时，CS-VOD系统比RINDY系统服务器负载降低了40％左右。 基于对用户行为分析，在CS-VOD模型基础上，提出了一种自适应的数据预取策略。该策略充分结合现有策略的优点，首先预取紧急数据，克服单点失效带来的播放停顿，之后以不同的概率预取稀有数据和跳转操作的启动数据，增加稀有资源冗余度、减少用户跳转操作延迟。实验证明，采用自适应数据预取策略能更好适应网络的异构性、有效利用节点带宽、降低服务器负载；CS-VOD系统采用预取数据策略后，VCR跳转操作平均延迟比RINDY系统降低了15％左右。

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第一章 绪论

1.1引言

1.2流媒体技术简介

1.2.1 VOD系统分类

1.2.2 VOD系统的组成

1.3 P2P网络简介

1.3.1有结构的P2P网络

1.3.2无结构的P2P网络

1.3.3 P2P技术的应用

1.4 P2P技术在VOD系统中的应用

1.5本文主要内容

1.6本文结构安排

第二章 基于P2P网络的VOD系统

2.1 P2P VOD系统功能

2.2流媒体视频编码技术

2.3 P2P VOD系统的相关研究

2.4本章小结

第三章 CS-VOD网络拓扑模型

3.1 CS-VOD系统模型概述

3.2 CS-VOD系统实现

3.2.1控制协议

3.2.2节点的加入和离开

3.2.3段服务器节点的选择和更新

3.2.4节点VCR操作的实现

3.2.5段的合并和分割

3.3仿真实验

3.4本章总结

第四章 基于CS-VOD的数据预取策略

4.1用户行为分析

4.2自适应的数据预取策略

4.3理论分析

4.4仿真实验

4.5本章小结

第五章 总结与进一步工作

5.1本文总结

5.2进一步工作

参考文献

致谢

在读期间发表的学术论文与取得的研究成果