P2P直播技術研究與建模.pdf

1、如今，大量流媒體應用出現(xiàn)在網絡之中，如網絡球賽直播、網絡視頻點播和在線音樂等。而流媒體的占用高帶寬、持續(xù)性長、QoS要求高的特點使得傳統(tǒng)的C/S模式或者CDN架構難于支撐大規(guī)模流媒體應用。利用P2P技術的分享理念，使得節(jié)點既作為服務享用者又作為服務提供者，很好的減輕服務器端的壓力以及主干網絡的負載，從而可以支持大規(guī)模的流媒體應用。本文討論目前流行的P2P流媒體技術，對P2P流媒體的兩種形式點播和直播進行了區(qū)分，并著重分析了P2P直播系統(tǒng)

2、中兩個最為關鍵的問題：節(jié)點的搜索定位、流媒體分發(fā)。
　　 本文的實驗環(huán)境是華僑大學校園網，即直播系統(tǒng)BeibeiCast?？紤]到校園網物理帶寬較好，但是學生觀看直播時間集中，需要低延時等的實際情況，通過比較P2P的三種單播樹、多播樹、網狀流媒體分發(fā)方式，提出了利用單播樹構建BeibeiCast的總體架構。文中建立了單播樹的數(shù)學建模，論證一個定律即，一棵最低的單播樹是時延最小的單播樹。單播樹的一個節(jié)點Pi的時延與與Pi到Root節(jié)

3、點的高度存在函數(shù)關系L(Pi)，并且該函數(shù)是一個單調遞增的函數(shù)。由單調函數(shù)的特性可知該單播樹的樹高越小，時延越小。解決該直播樹的時延問題，轉化成求解該單播樹的樹高問題。由此，我們建立了單播樹最優(yōu)求解整數(shù)規(guī)劃模型：由于gk(Pk)不是線性函數(shù)，我們通過如下過程把它轉化成為多階段決策過程，并建立動態(tài)規(guī)劃模型。而求解問題的關鍵就變?yōu)榱薵k(Pi)的解的實現(xiàn):在新加入一個節(jié)點Pi的時候，盡可能的讓它的gk(Pi)=0?？紤]到P2P網絡節(jié)點的自由

4、性，以及加入網絡的快速性需求，可以采用瞎子爬山法得到局部最優(yōu)的單播樹來滿足性能需求。由此得到建立BeibeiCast單播樹的算法、維護節(jié)點離開或失效的算法，解決了BeibeiCast中的節(jié)點定位、分發(fā)管理難題。此外，借鑒了滑動窗口的設計思想，實現(xiàn)了單播中的buffer的管理。最終實現(xiàn)了一個基于P2P的直播系統(tǒng)BeibeiCast。根據(jù)以上的設計思想，本文實現(xiàn)一套P2P直播系統(tǒng)BeibeiCast，系統(tǒng)總體上來說分為3個組成部分：節(jié)目目錄

5、服務器、電視客戶端、和節(jié)目流提供者。節(jié)目目錄服務器管理主要是是負責組織、管理BeibeiCast之間的頻道通訊和頻道的顯示。節(jié)目流提供者可以是通過Helix服務器。流媒體服務器也可以是一個流媒體文件。該系統(tǒng)主要應用在校園網內的網絡電視節(jié)目直播，校長新聞發(fā)布會直播等。
　　 該系統(tǒng)在華僑大學的校園網直播NBA比賽節(jié)目中得到應用測試。通過直播比賽的測試，可以發(fā)現(xiàn)，在節(jié)目開始的初期，人數(shù)增加的很快，而在結束的時候，大量用戶離開網絡。從