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基于P2P技术的流媒体直播系统的设计与实现

作　者: 赵娟娟
导　师: 郭庆平
学　校: 武汉理工大学
专　业: 计算机应用技术
关键词: P2P 流媒体 NAT 组播树
分类号: TP311.52
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 216次
引　用: 1次
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内容摘要


近年来,随着计算机网络和通信技术的飞速发展,对网络带宽要求较高的多媒体技术也迅猛地发展起来。其中,基于流媒体技术相关的研究和应用成为了当前热点之一。在互联网中,传统的C/S模式是由拥有强大的处理能力和高带宽的高性能计算机承担网络服务器,大量的数据集中在服务器上存储和传输,然而网络带宽和计算机硬件的限制以及流媒体本身对带宽要求高的特点造成了视频业务发展的瓶颈,而通过使用P2P技术,可以突破这个限制,使大规模同时下载和观看直播成为了可能,因而将P2P技术引入流媒体服务中具有广阔的应用前景。本文首先介绍了基于P2P的流媒体直播系统的相关理论和技术,然后给出了P2P流媒体直播系统的方案设计,并深入地分析和设计了其中的三个关键技术:应用层多播树的建立和维护、流媒体数据调度算法、NAT(Network AddressTranslation)穿透;最后从实际应用出发,设计并实现了一个基于P2P的流媒体直播系统,并详细介绍了其体系结构和功能模块。本文重点研究了三方面的内容:一、深入分析流媒体编码技术,在基于Window Media Encoder SDK的基础上,设计并实现了一个更适合直播系统的实时编码数字视频信号的多路流媒体编码器。二、在深入分析现有应用层多播树结构及建立方案的基础上,综合考虑网络地址邻近原则和节点服务能力等问题,设计并实现适合于本系统的应用层多播树建立及维护方案。三、在深入分析NAT工作原理的基础上,提出一种基于TCP的NAT穿透解决方案,以提高应用层多播树建立及后期提供流服务的稳定性。本文在Windows平台下构造P2P网络对等组,通过拟定的应用层协议传输数据,通过优化建立好的基于组播树的应用层网络,保证网络的稳定性。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-10
第1章 绪论  10-14
  1.1 课题的研究背景和意义  10-11
  1.2 国内外研究现状  11-12
  1.3 本文的研究内容  12-13
  1.4 论文的结构  13-14
第2章 P2P流媒体相关技术概述  14-28
  2.1 P2P技术与原理  14-22
    2.1.1 P2P技术的概念  14
    2.1.2 P2P网络和传统网络的区别  14-16
    2.1.3 P2P网络中的拓扑结构研究  16-18
    2.1.4 应用层组播与IP组播的比较  18-20
    2.1.5 P2P网络的基础——搜索和路由算法  20-21
    2.1.6 P2P技术的应用  21-22
  2.2 流媒体技术  22-26
    2.2.1 流媒体的基本概念  22
    2.2.2 流媒体系统的组成  22-23
    2.2.3 流媒体技术的实现环节  23
    2.2.4 流媒体的发布方式  23-24
    2.2.5 流媒体传输技术以及常见的传输协议  24-25
    2.2.6 流媒体文件的格式  25
    2.2.7 流媒体技术的应用  25-26
  2.3 基于P2P的流媒体技术  26-27
    2.3.1 P2P流媒体直播技术  26
    2.3.2 P2P直播的特点  26-27
  2.4 本章小结  27-28
第3章 基于P2P的流媒体直播系统总体设计  28-57
  3.1 P2P流媒体直播系统方案设计  28-37
    3.1.1 系统的设计原则  28-29
    3.1.2 原理介绍  29-30
    3.1.3 系统基本框架设计  30-32
    3.1.4 系统的运作过程  32-34
    3.1.5 系统P2P网络应用层协议设计  34-37
  3.2 应用层多播树相关算法研究与设计  37-44
    3.2.1 应用层组播中的关键技术  37-39
    3.2.2 基于P2P的可靠应用层组播树生成算法设计  39-44
    3.2.3 算法性能分析  44
  3.3 基于节点传输能力的流媒体数据调度算法的研究与设计  44-48
    3.3.1 节点传输能力的计算  45-46
    3.3.2 基于推模式的流媒体数据调度算法  46-48
  3.4 NAT穿透技术研究  48-56
    3.4.1 NAT的作用  48-49
    3.4.2 NAT对P2P应用的影响  49-50
    3.4.3 NAT的类型  50-52
    3.4.4 现有的NAT穿越方法及其优缺点  52-53
    3.4.5 基于TCP协议的P2P直播系统NAT穿越模型的设计  53-56
  3.5 本章小结  56-57
第4章 基于P2P的流媒体直播系统模块分析及实现  57-76
  4.1 流媒体编码器模块  58-61
    4.1.1 视频采集数据结构的定义  59-61
    4.1.2 编码器主要函数设计  61
  4.2 频道组织与管理模块  61-68
    4.2.1 频道数据获取  61-63
    4.2.2 ASF文件解析模块  63-64
    4.2.3 频道缓存管理  64-65
    4.2.4 频道播放  65-67
    4.2.5 频道中继  67-68
  4.3 节点组织与管理模块  68-74
    4.3.1 节点相关类的设计  68-69
    4.3.2 节点加入  69
    4.3.3 节点退出  69-70
    4.3.4 心跳检测机制  70-74
  4.4 网络与数据传输管理模块  74-75
    4.4.1 索引管理子模块  74
    4.4.2 媒体数据传输子模块  74-75
    4.4.3 NAT穿透子模块  75
  4.5 质量监控模块  75
  4.6 本章小结  75-76
第5章 系统运行结果及分析  76-82
  5.1 系统测试环境的建立  76
  5.2 流媒体编码器的运行效果  76-78
  5.3 P2P直播系统Peer的运行效果  78-80
  5.4 测试结果分析  80-81
  5.5 本章小结  81-82
第6章 结论与展望  82-84
  6.1 总结  82-83
  6.2 未来的工作展望  83-84
参考文献  84-87
致谢  87-88
攻读硕士学位期间发表的论文及参加的科研项目  88

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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 计算技术、计算机技术 > 计算机软件 > 程序设计、软件工程 > 软件工程 > 软件开发
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