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基于P2P的校园网流媒体点播系统的研究

作　者: 孙雅娟
导　师: 郭玉东
学　校: 解放军信息工程大学
专　业: 计算机技术
关键词: 流媒体 P2P 高清视频点播 自适应滑动窗口
分类号: TN919.8
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 58次
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内容摘要


针对外科手术的高清视频点播中出现的服务器和带宽瓶颈问题,提出了基于P2P流媒体点播系统的解决方案,并在BitTorrent基础上成功改造了一种P2P传输的流媒体系统。首先,从当前郑州牧业工程高等专科学校兽医专业的外科手术教学中出现的问题出发,提出网络高清视频教学的思路;其次,分析了现有的C/S架构流媒体系统的结构和运行原理,对于高清视频点播指出现有流媒体存在的不足,提出了将P2P技术应用于流媒体点播系统的思想;再次,提出了基于自适应滑动窗口的P2P流媒体传输机制,解决了传统流媒体单点失效和服务器、带宽的性能瓶颈问题,使得校园网流媒体不仅能够支撑高清视频的点播,而且具有很好的系统健壮性和可扩展性;最后,设计实现了校园网流媒体系统,验证了本文所提方案的可行性和现实性,并分析了其性能。基于BitTorrent的P2P流媒体点播系统采用了边下载边播放的模式,下载中对视频文件进行分片,进行多点传输,使得参与的用户节点既作服务的消费者,又作服务的提供者,从而消除了传统流多媒体系统的瓶颈。在视频文件的传输过程中,分片的请求策略是系统的核心。BitTorrent是专用于文件共享和下载的,对实时性没有要求,不适应流媒体播放;为了实现流媒体的播放,系统引入了滑动窗口,有效的规范了分片的请求顺序,确保播放数据的顺序性到达。在对系统深入分析的基础上,为了进一步降低播放延迟,提出了下载过程中的分片请求策略和节点选择策略,优化了P2P传输机制,提高了带宽利用率,避免了带宽虚耗。同时对滑动窗口进行进一步扩展,根据网络的繁忙情况,实时地调整滑动窗口的大小,改善了网络的负载,提高了系统的性能。最终在现有的网络条件下,满足了多用户高清视频的点播需求。文中的实验测试方法相对简单,但是结果能够直观、准确地反映客户端流数据的接收情况,证实了系统的可行性。实验证明将P2P技术融合到流媒体中能够优化系统性能,减轻服务器端的I/O压力和网络带宽压力。改进后的系统容易部署、扩展性高,支持用户并发数大大增加。在不增加任何硬件投入的情况下,改善了播放质量,扩大了网络教学的规模,提高了教学质量,具有一定的现实意义。

全文目录


表目录  7-8
图目录  8-9
摘要  9-10
Abstract  10-12
第一章 绪论  12-16
  1.1 课题背景  12-13
  1.2 解决高清视频教学的途径  13-14
  1.3 初步确定的解决方案  14
  1.4 主要工作和论文的组织  14-15
    1.4.1 本文主要工作  14-15
    1.4.2 论文组织  15
  1.5 本章小结  15-16
第二章 相关技术综述  16-34
  2.1 流媒体技术  16-19
    2.1.1 缓存技术  16-17
    2.1.2 流媒体传输流程和系统结构  17-18
    2.1.3 流媒体传输协议  18
    2.1.4 传统流媒体存在的缺点及其改进  18-19
  2.2 P2P 技术  19-24
    2.2.1 P2P 与C  19-21
    2.2.2 P2P 网络结构  21-23
    2.2.3 P2P 应用  23-24
  2.3 BitTorrent 简介  24-28
    2.3.1 BitTorrent 的原理  24-26
    2.3.2 BitTorrent 中的数据组织  26-28
  2.4 P2P 流媒体技术  28-32
    2.4.1 国内外研究现状  28-29
    2.4.2 P2P 流媒体直播进展  29-31
    2.4.3 P2P 流媒体点播应用  31-32
    2.4.4 P2P 流媒体存在问题  32
  2.5 本章小结  32-34
第三章 系统架构  34-44
  3.1 系统架构  34-37
    3.1.1 系统总体架构  35
    3.1.2 系统拓扑和工作原理  35-37
  3.2 系统运行流程  37-38
  3.3 系统客户端设计  38-42
    3.3.1 客户端P2P 多点下载模块设计  39-41
    3.3.2 客户端播放器设计  41-42
  3.4 本章小结  42-44
第四章 基于滑动窗口的P2P 流媒体传输方案  44-62
  4.1 BitTorrent 下载机制  44-46
    4.1.1 Tracker 返回的邻居节点选择机制  44
    4.1.2 分片选择机制  44-45
    4.1.3 伙伴节点选择机制  45-46
  4.2 BitTorrent 下载机制的改进  46-49
  4.3 滑动窗口机制  49-54
    4.3.1 滑动窗口原理  49-50
    4.3.2 滑动窗口的数据组织  50-53
    4.3.3 简单滑动窗口优缺点  53-54
  4.4 自适应滑动窗口机制  54-59
    4.4.1 分片获取策略  54-55
    4.4.2 伙伴节点选择策略  55-57
    4.4.3 自适应滑动窗口  57-59
  4.5 基于自适应滑动窗口的P2P 流媒体数据传输  59-61
  4.6 本章小结  61-62
第五章 系统实现和测试验证  62-71
  5.1 系统实现  62-67
    5.1.1 Tracker 服务器实现  62
    5.1.2 种子文件制作  62-63
    5.1.3 Web 服务器实现  63
    5.1.4 客户端P2P 多点下载模块的实现  63-67
  5.2 系统测试验证  67-70
    5.2.1 实验环境设置  67
    5.2.2 性能分析  67-70
  5.3 本章小结  70-71
第六章 总结和展望  71-72
参考文献  72-74
作者简历 攻读硕士学位期间完成的主要工作  74-75
致谢  75

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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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