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面向视频会议的P2P流媒体覆盖网络结构研究

作　者: 付慧青
导　师: 窦文华
学　校: 国防科学技术大学
专　业: 计算机科学与技术
关键词: P2P流媒体技术网络视频会议覆盖网络结构数据调度混合结构
分类号: TP393.02
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
下　载: 78次
引　用: 1次
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内容摘要

传统网络视频会议需使用专用线路或者部署大量的代理服务器,因而成本昂贵、可扩展性差,而近年来提出的P2P流媒体技术具有低成本、高可扩展性等特点,从而可以较好地解决上述问题。通过构建合理的覆盖网络结构和采用合适的数据传输策略,P2P流媒体技术可以满足视频会议对实时性等方面的要求。本文首先分析了两种典型的P2P流媒体覆盖网络的拓扑结构:树形结构和Mesh结构,详细分析了两种结构的工作原理和节点管理机制,并给出了两种结构优缺点的比较。本文进一步讨论了混合结构,分析了其节点组织策略、结构优化机制和数据传输策略,并指出了它的优点和不足。在此基础上,结合视频会议特点和P2P流媒体覆盖网络结构的研究,本文提出了一种新型的混合覆盖网络结构:核心树边缘Mesh结构(MTSMHS)。MTSMHS结构综合了树形结构和Mesh结构的特性,提高了数据传输实时性,增加了覆盖网络的动态适应能力,降低了控制开销,较好地满足了视频会议的应用需求。本文的主要研究工作有:(1)基于视频会议特点的分析,给出了MTSMHS结构的设计方案,其中详细描述了系统组成和节点功能模块。(2)给出了基于意愿停留时间的核心树初始化方案,以及节点行为管理机制,节点行为包括节点的加入、离开和失效。(3)提出了四个MTSMHS结构优化机制:基于冗余链路技术改善核心树动态自适应能力机制,提高了核心树失效恢复能力;节点在树和Mesh结构之间的角色转换机制,将两种结构有机结合为一体,增强了核心树的负载能力;高带宽优先的节点升级机制,降低了树的平均高度,减少了数据传输延迟;基于IP解析技术的节点分布优化机制,考虑节点的物理信息提高了数据传输实时性。(4)提出了高效的数据调度策略:宏观带状调度和微观标识组合调度的数据传输策略,巧妙地结合了pull和push数据调度方式,降低了数据重复发送,提高了数据传输效率。模拟实验表明MTSMHS结构具有良好的实时传输性和较低的控制开销。最后,根据提出的MTSMHS结构,本文设计了网络视频会议解决方案,实现了节点状态转换和MTSMHS结构的维护流程。总之,P2P流媒体技术应用于视频会议在一定程度上能够解决存在的一些问题,具有一定的理论意义和应用价值。

全文目录

摘要  10-11
ABSTRACT  11-13
第一章绪论  13-19
  1.1 引言  13-17
    1.1.1 P2P 流媒体技术应用于网络视频会议的研究背景和意义  13-15
    1.1.2 P2P 流媒体技术国外研究现状  15-16
    1.1.3 国内研究现状  16-17
  1.2 本文主要工作  17-18
  1.3 论文的结构  18-19
第二章 P2P 流媒体技术  19-27
  2.1 P2P 技术概述  19-22
    2.1.1 P2P 技术特点  19-20
    2.1.2 P2P 技术典型结构分析  20-22
  2.2 流媒体技术概述  22-24
    2.2.1 流媒体技术特点  22
    2.2.2 典型的流媒体网络传输结构  22-24
  2.3 P2P 技术和流媒体技术的结合  24-26
    2.3.1 P2P 技术和流媒体技术结合的优势  24-25
    2.3.2 P2P 流媒体覆盖网络典型拓扑结构  25-26
  2.4 本章小结  26-27
第三章 P2P 流媒体覆盖网络结构研究与MTSMHS 结构设计  27-51
  3.1 P2P 流媒体覆盖网络结构概述  27
  3.2 单棵树P2P 流媒体覆盖网络结构研究  27-29
    3.2.1 单棵树概述  27
    3.2.2 单棵树P2P 流媒体覆盖网络模型研究  27-29
    3.2.3 单棵树性能总结  29
  3.3 多棵树P2P 流媒体覆盖网络结构研究  29-31
    3.3.1 多棵树概述  29
    3.3.2 多棵树P2P 流媒体覆盖网络模型研究  29-31
    3.3.3 多棵树性能总结  31
  3.4 基于MESH 的P2P 流媒体覆盖网络结构研究  31-33
    3.4.1 基于Mesh 结构概述  31
    3.4.2 基于Mesh 的P2P 流媒体覆盖网络模型研究  31-33
    3.4.3 基于Mesh 结构性能总结  33
  3.5 树形结构和MESH 结构的分析对比  33-34
  3.6 混合型P2P 流媒体覆盖网络结构研究  34-39
    3.6.1 mTreebone 模型研究  34-37
    3.6.2 AnySee2 模型研究  37-39
    3.6.3 混合结构性能总结  39
  3.7 MTSMHS 混合结构设计方案  39-43
    3.7.1 基于视频会议特点构建MTSMHS 结构  40-41
    3.7.2 MTSMHS 系统构成模块  41-43
    3.7.3 节点列表信息更新机制  43
  3.8 MTSMHS 结构的节点管理机制  43-50
    3.8.1 核心树的初始化  44-45
    3.8.2 节点的加入过程  45-46
    3.8.3 节点的离开和失效过程  46-49
    3.8.4 小Mesh 结构连通性判断算法  49-50
  3.9 本章小结  50-51
第四章 MTSMHS 结构优化机制和数据调度策略  51-65
  4.1 MTSMHS 结构动态优化机制  51-57
    4.1.1 基于冗余链路技术的核心树动态性适应能力优化机制  51-53
    4.1.2 Mesh 节点和树节点的转换机制  53-55
    4.1.3 核心树中节点的升级机制  55-56
    4.1.4 基于IP 解析技术的节点分布优化机制  56-57
  4.2 MTSMHS 的数据调度策略  57-61
    4.2.1 push 和pull 推拉结合的调度策略概述  57
    4.2.2 宏观带状调度和微观标识组合调度策略  57-61
  4.3 性能模拟  61-64
  4.4 本章小结  64-65
第五章网络视频会议系统设计  65-76
  5.1 基于MTSMHS 结构网络视频会议解决方案  65-67
  5.2 基于MTSMHS 结构的网络视频会议系统的角色定义  67
  5.3 基于MTSMHS 结构的网络视频会议系统的逻辑视图  67-68
  5.4 网络视频会议系统的MTSMHS 结构维护过程  68-73
    5.4.1 网络视频会议系统中参与节点的运行流程  68-72
    5.4.2 列表服务器LS 的系统维护流程  72-73
  5.5 网络视频会议系统的媒体数据传输过程  73-75
    5.5.1 摄像机转发实体的设计  73-74
    5.5.2 网络视频会议系统中参与节点的关键实现代码  74-75
  5.6 本章小结  75-76
第六章结束语  76-77
  6.1 研究工作总结  76
  6.2 后续工作  76-77
致谢  77-78
参考文献  78-81
作者在学期间取得的学术成果  81

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