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面向流媒体直播的层叠网络关键技术研究与实现

作　者: 吕亮
导　师: 卢泽新；彭伟
学　校: 国防科学技术大学
专　业: 计算机科学与技术
关键词: 流媒体直播 层叠网络 P2P自治域间流量优化
分类号: TN919.8
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 18次
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内容摘要


近年来对等网络(Peer-to-Peer,P2P)应用发展迅速,吸引了大量互联网用户,但同时也占用了过多的域间链路带宽,影响了其他网络应用的正常运行,给互联网服务提供商(Internet Service Provider, ISP)带来了巨大的压力。本文的研究目的是降低P2P流媒体直播应用对自治域间链路带宽的消耗。本文主要工作如下:首先,借鉴P2P技术和层叠网络技术的优点,提出了面向流媒体直播的层叠网络ONLS(Overlay Network for Live Streaming),对层叠网络系统结构、承载节点部署、承载节点组播控制和层叠网络性能监测等系统关键机制进行研究。设计了ONLS系统结构和工作流程;分析了互联网自治域IP地址数量分布情况,在此基础上提出了基于自治域IP地址分布的承载节点部署方法。设计了一套自适应的承载节点组播控制机制,可以有效应对流媒体直播系统中的“Flash Crowd现象”。设计了分布式、可视化的层叠网络性能监测模型,可以对系统性能进行有效管理。其次,在关键机制研究基础上对系统进行实验模拟。为了证明ONLS系统在优化域间流量方面的优越性,在多种实验场景下,对ONLS系统和大规模流媒体直播系统GridMedia进行模拟实验,并进行性能对比。实验结果表明,ONLS系统可以有效降低P2P流媒体直播应用对自治域间链路带宽的消耗,显著提高用户的数据接收质量。为了证明基于IP地址分布的承载节点部署方案的合理性,对采用相等概率随机部署的承载节点部署方案的ONLS系统进行模拟。实验结果表明,基于IP地址分布的承载节点部署方法对于系统性能优化具有重要意义。针对系统管理需求,设计了ONLS会话控制协议和层叠网络维护协议。详细设计了会话控制协议和层叠网络维护协议的消息格式和处理流程。最后,设计实现了ONLS原型系统,并进行了原型系统测试。设计了原型系统测试环境,对会话控制协议、层叠网络维护协议和层叠网络性能监测系统进行了测试。测试结果显示,管理协议和原型系统均可有效运行。本文的工作对P2P流媒体直播系统的流量优化进行了探索,并为利用底层信息的流媒体直播系统提供了新的思路。

全文目录


表目录  7-8
图目录  8-10
摘要  10-11
ABSTRACT  11-12
第一章 绪论  12-16
  1.1 研究背景  12-13
  1.2 研究内容  13-14
  1.3 文章结构  14-16
第二章 相关研究  16-24
  2.1 对等网络及其流量优化技术  16-20
    2.1.1 对等网络应用分类  16-17
    2.1.2 对等网络技术应用领域  17-18
    2.1.3 基于P2P 的流媒体直播系统  18-19
    2.1.4 对等网络流量优化技术  19-20
  2.2 层叠网络技术  20-22
    2.2.1 层叠网络技术概述  20-21
    2.2.2 层叠网络应用领域  21-22
  2.3 网络管理  22-24
第三章 面向流媒体直播的层叠网络关键机制研究  24-36
  3.1 面向流媒体直播的层叠网络ONLS  24-27
    3.1.1 系统结构  24-25
    3.1.2 系统工作流程  25-26
    3.1.3 系统特点  26-27
  3.2 承载节点部署  27-29
    3.2.1 自治域IP 地址空间分布分析  27-28
    3.2.2 基于IP 地址分布的承载节点部署方法  28-29
  3.3 承载节点组播控制  29-32
    3.3.1 组播树自适应更新机制  29
    3.3.2 代理承载节点选择机制  29-30
    3.3.3 组播树调整问题描述  30-31
    3.3.4 近似最小代价组播树生成算法  31-32
  3.4 层叠网络性能管理  32-36
    3.4.1 性能管理模型  32-33
    3.4.2 自适应轮询机制  33-34
    3.4.3 故障事件分析规则  34-36
第四章 面向流媒体直播的层叠网络关键机制模拟验证  36-47
  4.1 面向流媒体直播的层叠网络ONLS 模拟方法  36-38
  4.2 基于P2P 的流媒体直播系统模拟方法  38-41
    4.2.1 GridMedia 简介  38
    4.2.2 GridMedia 主要机制  38-39
    4.2.3 基于分发树的P2P 流媒体直播系统模拟方法  39-41
  4.3 指标定义  41-42
  4.4 系统性能对比  42-45
  4.5 承载节点部署方案性能对比  45-47
第五章 面向流媒体直播的层叠网络管理协议规范  47-64
  5.1 会话控制协议  47-56
    5.1.1 报文格式  47-53
    5.1.2 协议流程  53-56
  5.2 层叠网络维护协议  56-64
    5.2.1 报文格式  56-60
    5.2.2 协议流程  60-64
第六章 面向流媒体直播的层叠网络原型系统测试  64-80
  6.1 ONLS 原型系统设计与实现  64-72
    6.1.1 原型系统设计  64-72
    6.1.2 原型系统实现  72
  6.2 测试环境  72-73
  6.3 运行界面  73-76
  6.4 测试结果  76-80
    6.4.1 会话控制协议测试  76-78
    6.4.2 层叠网络维护协议测试  78-79
    6.4.3 层叠网络性能监测系统测试  79-80
第七章 总结与展望  80-84
  7.1 工作总结  80-81
  7.2 下一步工作  81-84
    7.2.1 基于流的P2P 流媒体直播系统模拟方法  81-82
    7.2.2 其他工作  82-84
致谢  84-86
参考文献  86-89
作者在学期间取得的学术成果  89
作者在学期间参与的科研工作  89

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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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