P2P VOD系统中数据调度策略研究

摘要

随着互联网进入多媒体通信时代，作为其中一种多媒体传输技术的流媒体，逐渐成为互联网的主流应用。但基于C/S模式的传统流媒体系统存在服务能力瓶颈，很难适应大规模的流媒体应用。为此，研究者们提出了基于P2P技术的流媒体系统，它通过播放节点的相互协作，使整个系统的服务能力随节点数量的增加而增加，具有可扩展性。目前在基于P2P的流媒体系统的研究领域，由于节点能力的限制和多媒体应用的高带宽要求，高性能的数据调度策略成为提高媒体服务质量的关键。 本文提出一种基于无比率再编码的数据调度策略，确保带宽资源的利用和达到端到端的最小平均延迟。首先，引入一个基于中心目录的P2PVOD系统模型，将点播相同节目的节点划分为一组，同一组内的节点通过Gossip协议进行消息分发；然后，对模型进行分析，得到最优节点选择和速率分配问题是一个线性规划问题，并用拉格朗日松弛算法来解决这个问题；按照传统的方式还需要分派每个数据发送节点所发送的数据及发送次序，为解决这个问题本文引入了无比率再编码机制，媒体数据在传输之前进行编码，避免了在节点间分派数据及发送次序，减少了传输冗余及丢包对网络性能的影响。然后分析了引入无比率再编码对P2P网络所固有的节点动态性能的影响。最后通过仿真实验来分析系统及其调度策略的性能，实验结果表明，采用的调度策略在系统的媒体服务质量方面取得了明显的效果。本文最后对所做的工作进行总结并指出下一步的研究方向。

目录

文摘

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第一章绪论

1.1引言

1.2流媒体技术

1.3 P2P网络

1.3基于P2P技术构建流媒体系统

1.3.1单源的P2P流媒体传输方式

1.3.2多源的P2P流媒体传输方式

1.4技术挑战和研究目标

1.4.1 P2P流媒体系统面临的挑战

1.4.2文章的研究内容及组织结构

第二章研究背景和相关工作

2.1引言

2.2多媒体编码技术

2.2.1普通编码技术

2.2.2分层可扩展编码技术

2.2.3多重描述编码(MDC)

2.2.4无比率编码技术(Rateless codes)

2.3 P2P实时流媒体系统的研究进展

2.3.1基于树状拓扑的模型

2.3.2基于Gossip协议的模型：DoNet

2.4数据调度策略研究

2.4.1传统的VOD中数据调度策略的研究

2.4.2 P2P VOD中数据调度策略的研究

2.5本章小结

第三章P2P VOD系统结构

3.1引言

3.2系统模型

3.2.1系统的工作原理

3.2.2数据表示与交换

3.2.3节点发现机制

3.2.4数据调度的基本原则

3.3本章小结

第四章数据调度策略

4.1概述

4.2数据调度模型分析

4.2.1基于单播流的线性规划模型

4.2.2单个会话情况

4.2.3多个会话情况

4.3算法实现

4.3.1利用拉格朗日松弛法

4.3.2利用次梯度法对拉格朗日乘子进行修正

4.3.3具体算法实现

4.4引入无比率再编码机制

4.4.1无比率编码

4.4.2无比率再编码

4.5节点动态性

4.5.1节点加入

4.5.2节点的离开和失效

4.6本章小结

第五章仿真实验

5.1实验环境设置

5.2性能测试

5.2.1无比率再编码的优势

5.2.2节点的动态恢复仿真

5.2.4数据调度策略仿真分析

5.3本章小结

第六章结论

6.1本文的主要内容

6.2本文的创新点

6.3下一步的工作

参考文献

致谢

参加的项目及发表的文章