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P2P混合结构流媒体内容分发服务器带宽分配算法研究

作　者: 胡明明
导　师: 权义宁
学　校: 西安电子科技大学
专　业: 计算机系统结构
关键词: 流媒体内容分发带宽分配遗传算法整数非线性规划
分类号: TP393.02
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 15次
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内容摘要

结合内容分发网络和对等网技术的混合流媒体内容分发系统是近年来提出的一种先进的内容分发解决方案,此类系统在拓扑结构和分发策略两方面进行优化设计,有效地增大了系统的容量和可扩展性。由于对系统中边缘流媒体点播服务器的网络带宽进行合理的分配可产生巨大的经济效益,自带宽分配问题提出以来一直就是业界和学术界研究的热点课题。本文研究了混合结构流媒体系统在流数据频道和全局带宽约束的条件下使系统服务容量最大的问题,在服务器带宽分配的整数规划模型上,给出了基于遗传算法的带宽分配算法(GA-BDA, Genetic Algorithm based Bandwidth Distribution Algorithm)。本文给出的服务器带宽分配模型是根据混合流媒体内容分发系统中不同流行度节目的点播特征进行理论分析,以提供点播服务所占用的流数据频道数作为服务器带宽分配的单位,将带宽分配问题转化为整数规划问题,并使用遗传算法来解决带宽分配问题。GA-BDA算法采用整数编码机制,以及轮盘选择、混合交叉和邻近变异方式,以提高系统全局服务容纳率为目标。在仿真实验中,以视频点播系统全局服务容量和服务容纳率做为性能指标进行分析,仿真结果表明,GA-BDA达到了设计目的,收敛速度和求解质量都达到了较好的性能。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-7
第一章绪论  7-13
  1.1 研究背景  7-8
  1.2 带宽分配问题的提出  8-9
  1.3 带宽分配问题研究现状  9-11
  1.4 研究意义  11-12
  1.5 论文的主要工作和章节安排  12-13
第二章流媒体内容分发及带宽分配  13-37
  2.1. 流媒体内容分发网络的产生和发展  13-23
    2.1.1 内容分发网络  15-17
    2.1.2 混合结构流媒体内容分发网络  17-23
  2.2 混合结构流媒体内容分发系统点播模型  23-26
    2.2.1 混合结构流媒体点播系统结构  24-25
    2.2.2 数据分发过程  25-26
  2.3 带宽分配的概念及方法  26-30
    2.3.1 带宽分配问题的定义  26-27
    2.3.2 带宽分配的标准  27
    2.3.3 解决带宽分配问题的方法  27-30
  2.4 设计服务器带宽分配算法的理论基础  30-35
    2.4.1 整数规划  30-33
    2.4.2 遗传算法  33-35
  2.5 小结  35-37
第三章基于遗传算法的服务器带宽分配算法  37-53
  3.1 服务器带宽分配数学模型  37-44
    3.1.1 单个文件分发服务容量模型  39-41
    3.1.2 多个文件分发服务容量模型  41-43
    3.1.3 带宽分配算法设计  43-44
  3.2 整数编码  44-45
  3.3 适应度评价  45-46
  3.4 初始种群  46-47
  3.5 遗传操作算子  47-51
    3.5.1 选择算子  47-48
    3.5.2 交叉算子  48-49
    3.5.3 变异算子  49-51
  3.6 遗传算法过程  51-52
  3.7 小结  52-53
第四章算法仿真  53-61
  4.1 仿真环境  53
  4.2 算法实现  53-57
  4.3 数据分析与比较  57-60
    4.3.1 系统服务容量分析  58-59
    4.3.2 服务请求容纳率分析  59-60
  4.4 小结  60-61
第五章结束语  61-63
  5.1 论文的主要工作  61
  5.2 未来工作展望  61-63
致谢  63-65
参考文献  65-69
研究成果  69

P2P混合结构流媒体内容分发服务器带宽分配算法研究

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