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基于P2P的流媒体直播系统的分析与研究

作 者: 傅天泓
导 师: 翁惠玉;朱雪芳
学 校: 上海交通大学
专 业: 计算机技术
关键词: P2P 视频流媒体网络 超级节点 服务质量
分类号: TN919.8
类 型: 硕士论文
年 份: 2009年
下 载: 21次
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内容摘要


随着网络规模的不断扩大,宽带为用户提供的文字、视频和音频三位一体化信息和娱乐服务成为当前流媒体网络市场上致胜的关键。然而传统的客户端/服务器(C/S)模式,过分依赖于服务器性能及带宽,严重限制了流媒体应用的规模。而P2P(Peer to Peer)与流媒体技术的结合――基于P2P的流媒体技术,则是解决服务器瓶颈问题的理想模式,具有比传统的C/S系统更好的健壮性和可扩展性。目前己经实现有多种基于P2P的流媒体直播系统,然而现有系统仍然有一些未解决的问题,包括:延时、网络不可控、ADSL节点上下行带宽不对称、NAT/FW穿越、安全性、可管理性等。本文从一个校级的研究项目出发,通过对P2P技术以及视频流媒体网络中的几种典型传输模型进行了研究,提出一个基于P2P技术的视频流媒体直播模型SuperStream,并在此基础上给出一个校园直播系统的设计方案。该设计方案以视频流媒体服务器、超级节点SP和普通节点的三层体系结构组建一个高效又简单易行的覆盖网络。详细地论述了三层架构的功能模块,以及超级节点SP的选择、调度、负载平衡,使该系统具有良好的网络匹配特性,支持大量在线用户,在网络带宽效率、延时和可靠性之间做出更好的权衡。最后,本文通过在校园局域网实验点内进行初步测试和性能分析,以验证该方案的可行性和实用性。并针对节点管理和SP负载质量等关键问题深入探讨和分析。讨论了方案的特点和不足,提出今后的改进方向。

全文目录


摘要  3-4
ABSTRACT  4-10
第一章 概述  10-15
  1.1 研究背景及问题的提出  10-11
  1.2 应用研究现状  11-13
    1.2.1 国外研究现状  11-12
    1.2.2 国内研究现状  12-13
  1.3 研究目标及其主要的内容  13
  1.4 文章结构及其章节编排  13-15
第二章 P2P 技术及其流媒体传输模型  15-28
  2.1 P2P 技术  15-20
    2.1.1 P2P 的概念  15-16
    2.1.2 P2P 模式与C/S 模式的比较  16-17
    2.1.3 P2P 网络的拓扑结构  17-20
  2.2 NAT 分类与穿透  20-24
    2.2.1 NAT 的分类  21-22
    2.2.2 NAT 穿透  22-24
  2.3 P2P 流媒体传输模型  24-27
    2.3.1 ESM 模型  25
    2.3.2 PeerCast 模型  25
    2.3.3 NICE 模型  25
    2.3.4 ZigZag 模型  25-26
    2.3.5 SplitStream 模型  26
    2.3.6 基于Gossip 协议的模型:DONet  26-27
  2.4 本章小结  27-28
第三章 P2P 流媒体校园直播系统需求分析  28-32
  3.1 系统功能要求  28-29
  3.2 资源性能要求  29
  3.3 系统设计原则  29-30
  3.4 系统中所涉及的基本问题  30-31
  3.5 本章小结  31-32
第四章 P2P 流媒体校园直播系统设计方案  32-48
  4.1 SuperStream 模型  32-36
    4.1.1 SuperStream 的通信原理  32
    4.1.2 SuperStream 的拓扑结构  32-34
    4.1.3 校园直播系统方案概述  34-36
  4.2 SuperStream 的服务器  36-40
    4.2.1 服务器的系统架构  36-37
    4.2.2 数据传输模块  37
    4.2.3 控制信息模块  37-39
    4.2.4 节点管理模块  39-40
  4.3 SUPERSTREAM 的超级节点SP  40-43
    4.3.1 SP 的系统架构  40-41
    4.3.2 控制信息模块  41-43
  4.4 SUPERSTREAM 的客户端  43-47
    4.4.1 客户端的系统架构  43-44
    4.4.2 控制管理模块  44-45
    4.4.3 数据传输模块  45
    4.4.4 节点调度管理模块  45-47
  4.5 本章小结  47-48
第五章 测试及结果分析  48-55
  5.1 性能衡量指标  48-49
  5.2 仿真性能评估结果  49-52
    5.2.1 Server 控制负载  49-50
    5.2.2 SP 控制负载  50
    5.2.3 节点间的延迟  50-51
    5.2.4 数据传输的绝对延迟  51-52
    5.2.5 数据传输的延迟抖动  52
  5.3 关键问题的分析及其与 DONet 系统的比较  52-54
    5.3.1 节点结构  52-53
    5.3.2 节点管理(Membership Manager)  53
    5.3.3 SP 负载QoS 管理  53-54
  5.4 本章小结  54-55
第六章 结束语与展望  55-58
  6.1 本文工作回顾  55
  6.2 成果及意义  55-56
  6.3 存在的问题及进一步的工作  56-58
参考文献  58-60
致谢  60-61
攻读硕士学位期间已发表或录用的论文  61-63

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中图分类: > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 通信 > 图像通信、多媒体通信
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