增强型媒体服务器及其在下一代通信网络中的应用研究

摘要

媒体服务器(MediaServer)是下一代网络(NGN，NextGenerationNetwork)中的重要设备，也是分组网络中的重要设备。媒体服务器在软交换设备或应用服务器的控制下提供基本和增强业务中的媒体处理功能。流媒体服务器最先出现在Internet中，它向终端用户提供流媒体业务并取得了很大的成功。NGN和3G都对流媒体业务提出了明确需求，信息产业部的《基于软交换的媒体服务器技术要求(第二版)》也要求媒体服务器支持流媒体业务。因此实现支持流媒体功能的增强型媒体服务器是有必要的。由于移动流媒体越来越重要，因此研究移动流媒体也是非常有必要的。 本文受国家杰出青年科学基金(No.60525110)；新世纪优秀人才支持计划(No.NCET-04-0111)高等学校博士学科点专项科研基金资助课题(No.20030013006)等资助，对增强型媒体服务器进行了研究，并完成了增强型媒体服务器原型系统的研发。在此基础上，本文对NGN网络中与增强型媒体服务器相关的一些学术问题进行了研究。另外，本文还研究了基于WCDMA(WidebandCodeDivisionMultipleAccess)网络的移动流媒体系统中与增强型媒体服务器有关的一些算法。 本文的主要工作和创新点可以简要归纳如下：(1)采用分层结构设计了SIP(SessionInitiationProtocol)协议栈，提出了SIP和H.248协议互通的一种方法。结合SIP、语音扩展标记语言(VoiceXML，VoiceeXtensibleMarkupLanguage)和SIP会议技术提出了一种在NGN中实现多媒体会议的新架构，并明确了相关网络实体间的信令流程。提出了一种可扩展，高性能，支持SIP、H.248和RTSP(RealTimeStreamingProtocol)三种控制协议，可提供流媒体功能的增强型媒体服务器的设计方法并实现了原型系统。 (2)提出了一种新的适用于WCDMA网络中提供流媒体业务的移动流媒体系统的特殊网络条件的基于代理的移动批处理流调度算法，MBatching(MobileBatching)算法，通过批处理流媒体后缀的传输，以提高整个系统的性能。实验结果表明，MBatching算法可以有效降低平均网络传输成本和中心服务器消耗的信道数目。 (3)提出了一种新的适用于移动流媒体系统的特殊网络条件的基于代理的移动补丁流调度算法，PMPatching(Proxy-basedMobilePatching)算法，通过使用补丁流接收已播放的后缀部分，批处理在前缀时间和补丁流传输阀值内到达的对流媒体后缀的请求，以提高整个系统的性能。实验结果表明，PMPatching算法可显著提高移动流媒体系统的性能。 (4)推导出了在移动批处理(MBatching)流调度算法下与平均网络传输成本和移动终端的平均播放启动延时这两个指标相对应的节省值和综合节省值的计算公式，提出了一种新的适用于移动流媒体系统的，使所有流媒体节目的总的综合节省值最大的缓存分配算法。仿真结果表明，我们的算法与其他分配算法相比，可使总的综合节省值更大，节省更多的网络传输成本，取得更大的字节命中率。 (5)推导出了在移动补丁流(PMPatching)调度算法下与平均传输成本和平均播放启动延时这两个指标相对应的收益的计算公式，提出了一种新的适用于移动流媒体系统的基于收益的缓存替换算法。仿真结果表明，我们提出的算法与传统的替换算法相比，具有更小的网络传输成本和播放启动延时，更大的字节命中率。

目录

文摘

英文文摘

独创性(或创新性)声明及关于论文使用授权的说明

第一章研究背景

第二章系统网络结构及媒体服务器与其他设备的协作

第三章增强型媒体服务器的设计

第四章移动流媒体系统中基于代理的批处理流调度算法

第五章移动流媒体系统中基于代理的补丁流调度算法

第六章移动流媒体系统中的缓存分配算法

第七章移动流媒体系统中的缓存替换算法

结束语

致谢

攻读博士学位期间发表的学术论文