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基于P2P架构的流媒体直播系统的研究与应用

作　者: 杨乐
导　师: 汪浩
学　校: 江西师范大学
专　业: 计算机科学与技术
关键词: 对等网络流媒体 Qos Gossip 节点管理
分类号: TN919.8
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 41次
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内容摘要

据《第25次中国互联网络发展状况统计报告》中的数据显示,截至2009年12月,我国网民规模已达近4亿,其中约3.2亿是在线影视的用户;因此基于互联网的在线流媒体应用已经成为我国互联网应用的一个重要组成部分。由于流媒体应用具有带宽要求高、Qos(Quality of service)要求高等特性,研究具有大规模用户承载能力、高性价比以及良好Qos保障的流媒体直播体系结构已经成为一个极具挑战性的课题。与传统的中心式服务架构的相比,采用P2P(Peer-to-Peer)架构的流媒体直播系统具有更好的优越性,然而由于P2P存在节点动态性以及启动延时长等问题,该研究领域仍旧有许多待解决的挑战性难题。本文研究如何利用P2P流媒体技术来有效地组织覆盖网络中的节点,减少节点动态行为对系统的影响,解决了P2P流媒体直播系统面临的服务质量欠佳、节点启动延时较长等问题,构建了一个具有高可扩展性、高稳定性的流媒体直播系统:“呱呱视频互动社区”。该软件从2007年推出第一版以来,由于其高质量的流媒体服务以及灵活丰富的互动性,创造了最高并发在线用户数近40万的记录。本文的主要内容和创新点如下:1、使用一种分布式流媒体实时测量系统对目前广泛使用的PPLive流媒体直播系统的节点启动性能、节点流媒体服务质量等方面进行了分析测量,这些分析测量数据指出了PPLive系统的用户节点在并发量大时,存在Qos欠佳和启动延时较长等方面的不足。同时,通过对PPLive系统节点间的相互影响的分析测量,发现了PPLive系统中在线时间长的稳定节点对其他伙伴节点的性能贡献比较大,从而为优化P2P流媒体直播系统的覆盖网络体系结构提供了指导方向。2、为了优化覆盖网络的节点管理,本文提出了一种基于节点稳定度的节点分层管理算法。该算法把节点分为两层,第一层由覆盖网络中稳定度高的节点组成,它们构成一个结构稳定的“标记树”(Marked-Tree);第二层由覆盖网络中的剩余的节点组成,它们构成一个离散的网状结构,并以第一层节点作为其的实时流媒体数据的提供方。目前,该节点管理算法已经成功应用在“呱呱视频互动社区”中,分析测量数据和实际运行结果证明该系统在存在大量并发用户时Qos有了大幅的提高,启动延时也有了明显的缩短。3、详细描述了“呱呱视频互动社区”的Server端和Client端的体系结构,以及流媒体数据管理与调度的设计与实现。

全文目录

摘要  3-5
Abstract  5-9
第1章绪论  9-13
  1.1 研究背景和挑战  9-11
    1.1.1 网络及流媒体服务的发展  9-10
    1.1.2 流媒体技术发展中遇到的挑战  10-11
  1.2 论文研究内容  11
  1.3 论文组织结构  11-13
第2章 P2P 流媒体相关研究与应用综述  13-23
  2.1 P2P 对等网络简介  13
  2.2 流媒体技术简介  13-15
  2.3 P2P 流媒体技术发展回顾  15-17
  2.4 P2P 流媒体直播系统的研究现状  17-22
    2.4.1 P2P 直播模型研究概述  17-20
    2.4.2 NICE 直播模型概述  20
    2.4.3 ZIGZAG 直播模型概述  20-21
    2.4.4 基于Gossip 协议的直播模型概述  21
    2.4.5 基于Mesh 的直播模型概述  21-22
  2.5 本章小结  22-23
第3章 PPLive 流媒体直播系统的测量研究  23-35
  3.1 PPLive 通信协议介绍  23-25
  3.2 分布式流媒体实时测量系统  25-27
    3.2.1 系统设计原理  25-26
    3.2.2 系统架构  26-27
  3.3 PPLive 系统的分析测量  27-34
    3.3.1 用户行为的分析测量  27-29
    3.3.2 节点启动性能的分析测量  29-31
    3.3.3 Qos 的分析测量  31-32
    3.3.4 节点间的相互影响分析测量  32-34
  3.4 本章小结  34-35
第4章基于稳定度的节点分层管理算法  35-45
  4.1 P2P 流媒体直播网络节点管理的相关研究  35-39
    4.1.1 基于单树结构的节点管理形式  35-36
    4.1.2 基于森林结构的节点管理形式  36-38
    4.1.3 基于网状结构的节点管理形式  38-39
  4.2 节点的稳定度对节点性能的影响  39
  4.3 基于稳定度的节点分层管理算法  39-42
    4.3.1 稳定节点的选择  40
    4.3.2 构建“标记树”(Marked-Tree)  40-42
  4.4 系统的分析测量  42-44
    4.4.1 节点启动性能分析测量  42-43
    4.4.2 Qos 分析测量  43-44
  4.5 本章小结  44-45
第5章 P2P 流媒体直播平台的设计与实现  45-59
  5.1 系统总体设计与架构  45-49
    5.1.1 系统设计  45-46
    5.1.2 Server 系统结构  46-48
    5.1.3 Client 系统结构  48-49
  5.2 节点组织与管理  49-54
    5.2.1 节点加入  50-53
    5.2.2 节点退出  53-54
    5.2.3 节点错误恢复与伙伴节点优化  54
  5.3 流媒体数据管理与调度  54-57
  5.4 系统运行现状  57-58
    5.4.1 系统大厅界面  57
    5.4.2 虚拟房间界面  57-58
  5.5 本章小节  58-59
第6章总结与展望  59-61
  6.1 论文总结  59
  6.2 不足与展望  59-61
参考文献  61-65
致谢  65-66
攻读硕士学位期间发表的论文  66

基于P2P架构的流媒体直播系统的研究与应用

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