基于P2P流媒体网络的实时轻负载传输机制研究

摘要

计算机技术、宽带技术、网络技术等的发展为P2P流媒体技术发展奠定了良好的基础，P2P流媒体技术得到了广泛的应用。在P2P网络中，流媒体数据的传输机制对播放质量有较大影响，但国内外对P2P流媒体技术的研究仍存在网络拓扑不匹配，传输质量得不到保证等问题。因此，如何保证流媒体数据的传输质量、保证流媒体视频播放流畅，成为了P2P流媒体技术中的研究热点。节点选择机制对P2P流媒体系统的传输质量有重要影响，传统的随机选择方法、网络拓扑聚集机制、带宽优先选择机制没有很好的解决节点的异构性对系统性能的影响，没有综合考虑节点的能力值以及系统上层逻辑结构与底层物理拓扑不匹配问题，使数据在传输中易跨越骨干网，产生较多的流量，造成较大延时。
　　本文根据网络IP地址的分布特性，提出一种静态网络距离算法。综合评估节点的位置信息与服务能力，提出具有距离意识的P2P节点选择机制，优先选择与请求节点距离近，能力强的节点。同时考虑距离因素，提出根据节点间的网络距离分配任务量的算法。另外，为了保证P2P流媒体网络中数据传输的可靠性，现有研究普遍把TCP协议中的可靠机制应用到UDP中，使UDP协议变得更为复杂。针对此问题，本文提出既能保留UDP低开销，又适合流媒体传输的轻负载传输协议。在发送端和接收端，实现拆包重组机制，保持数据同步及防止使用UDP传输因数据包乱序到达造成的丢包问题。当发生丢包时，根据丢包的连续性，提出一种批量重传机制，只重传连续丢包的起止号，减小重传数据包的大小，防止重传包占用过多的链路带宽。同时，为防止网络进入拥塞状态，提出一种适合流媒体传输特点的拥塞控制机制。本文提出根据丢包率和单向时延划分网络负载状况，动态调整发送速率，并动态更新丢包率门限值。为了及时反应网络状态，提出一种自适应调整反馈周期策略。将本文提出的算法应用于P2P流媒体系统，并对本文所提出的算法与改进机制进行了仿真实验，通过实验验证本文提出的算法具有可行性。并对比分析了本文改进的传输协议，它能提高流媒体数据的传输速率，提高服务质量。

目录

声明

致谢

摘要

序言

1 引言

1．1 研究背景及意义

1．2 研究现状

1．2．1 节点选择机制研究现状

1．2．2 传输协议研究现状

1．3 论文主要研究内容

1．4 论文的组织结构

2 P2P流媒体技术概述

2．1 流媒体技术

2．1．1 流媒体技术原理

2．1．2 流媒体工作过程

2．2 流媒体网络架构

2．3 P2P流媒体系传输协议

2．3．1 P2P流媒体传输特点

2．3．2 传输协议

2．3．3 传输协议分析

2．4 Java Socket网络编程

2．5 本章小结

3 P2P流媒体节点选择机制

3．1 服务节点位置标识

3．2 服务节点综合能力值

3．3 任务量分配

3．4 本章小结

4 P2P流媒体传输协议研究

4．1 协议的总体设计

4．2 发送端处理机制

4．2．1 数据包大小的确定

4．2．2 封装数据包包头

4．3 接收端处理机制

4．3．1 可复用环形缓存

4．3．2 重组机制

4．4 丢包重传机制

4．5 自适应拥塞控制机制

4．5．1 基于TCP协议的拥塞控制机制

4．5．2 基于UDP协议的拥塞控制机制

4．6 本章小结

5 仿真实验及分析

5．1 系统配置

5．2 节点选择网络仿真配置

5．2．1 网络距离测量验证实验

5．2．2 性能比较

5．3 拥塞控制机制仿真

6 结论与展望

6．1 本文总结

6．2 未来展望

参考文献

作者简历及攻读硕士学位期间取得的研究成果

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