非結(jié)構(gòu)化對(duì)等點(diǎn)播分發(fā)技術(shù)研究.pdf

1、近年來網(wǎng)絡(luò)流媒體應(yīng)用日趨普及，媒體分發(fā)技術(shù)的邊下載邊播放特性對(duì)網(wǎng)絡(luò)帶寬和服務(wù)器資源提出了較高的要求，隨著日益增加的用戶和視頻數(shù)據(jù)，如何在因特網(wǎng)上提供大規(guī)模流媒體服務(wù)已成為流媒體研究領(lǐng)域的核心問題。傳統(tǒng)C/S模式服務(wù)器很容易成為系統(tǒng)瓶頸。IP組播采用多個(gè)Peer節(jié)點(diǎn)共享媒體流的方式減輕服務(wù)器和網(wǎng)絡(luò)負(fù)載，但由于部署原因很難在因特網(wǎng)上廣泛實(shí)施。CDN采用代理緩存節(jié)點(diǎn)的方式將服務(wù)和內(nèi)容推向網(wǎng)絡(luò)“邊緣”，但部署昂貴且存在瓶頸。P2P模式的引入為用

2、戶提供了高度靈活的交互環(huán)境，允許協(xié)作節(jié)點(diǎn)間共享計(jì)算、帶寬和存儲(chǔ)等資源，徹底改變了視頻點(diǎn)播的服務(wù)模式，顯著地減少了服務(wù)器負(fù)載，提高了網(wǎng)絡(luò)資源利用率，但參與節(jié)點(diǎn)的動(dòng)態(tài)性制約了P2P系統(tǒng)的擴(kuò)展與大規(guī)模應(yīng)用。 在現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)條件下，如何提高大規(guī)模P2P點(diǎn)播數(shù)據(jù)分發(fā)質(zhì)量和效率，已成為P2P流媒體研究領(lǐng)域的重要課題之一。針對(duì)P2P視頻點(diǎn)播系統(tǒng)的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)性、節(jié)點(diǎn)互動(dòng)性、資源和請(qǐng)求異構(gòu)性以及VCR等動(dòng)態(tài)行為，本文研究非結(jié)構(gòu)化P2P點(diǎn)播數(shù)據(jù)分發(fā)技術(shù)，

3、主要包括以下三個(gè)問題：(1) 非結(jié)構(gòu)化的P2P點(diǎn)播服務(wù)體系，解決點(diǎn)播系統(tǒng)中數(shù)據(jù)資源和剩余帶寬利用率低，延時(shí)難以控制的問題；(2) 高碼率視頻傳輸調(diào)度方案，用以滿足高端用戶的高質(zhì)量視頻服務(wù)需求；(3) 大規(guī)模P2P點(diǎn)播分發(fā)中的用戶激勵(lì)機(jī)制，充分考慮點(diǎn)播系統(tǒng)中視頻數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)性、上下游節(jié)點(diǎn)請(qǐng)求異構(gòu)及資源不對(duì)等特性。具體的研究內(nèi)容如下： 非結(jié)構(gòu)化的P2P點(diǎn)播服務(wù)體系。基于擴(kuò)展性考慮，提出非結(jié)構(gòu)化拓?fù)涞腜2P點(diǎn)播系統(tǒng)AVoD，以數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)構(gòu)成

4、覆蓋網(wǎng)絡(luò)。采用異步傳輸策略提高可用節(jié)點(diǎn)資源利用率，減少離散資源分布對(duì)P2P點(diǎn)播系統(tǒng)性能的影響。鑒于異步傳輸非實(shí)時(shí)性特點(diǎn)與視頻實(shí)時(shí)性的矛盾，在滿足“多源”節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)傳輸以及一定下載速率的條件下，引入優(yōu)先級(jí)策略建立一種基于服務(wù)質(zhì)量與效率平衡的節(jié)點(diǎn)選擇算法，以期解決由此帶來的視頻播放連續(xù)度問題?；诜?wù)器負(fù)載理論分析推導(dǎo)出服務(wù)器壓力與緩存大小以及高低優(yōu)先級(jí)分配比例的關(guān)系，進(jìn)一步驗(yàn)證基于非結(jié)構(gòu)化P2P點(diǎn)播異步傳輸系統(tǒng)的擴(kuò)展性。仿真實(shí)驗(yàn)表明系統(tǒng)在隨

5、機(jī)、突發(fā)等動(dòng)態(tài)應(yīng)用場(chǎng)景中具備較好的應(yīng)用性能。 高碼率P2P點(diǎn)播分發(fā)中的補(bǔ)償調(diào)度。針對(duì)P2P點(diǎn)播系統(tǒng)的高碼率視頻數(shù)據(jù)分發(fā)問題，該研究點(diǎn)主要側(cè)重于高碼率數(shù)據(jù)傳輸延遲研究，并基于節(jié)點(diǎn)定位和數(shù)據(jù)傳輸時(shí)延提出解決思路。通過預(yù)估節(jié)點(diǎn)緩存區(qū)間，在保證一定節(jié)點(diǎn)定位精確度的前提下，減少定位時(shí)可能產(chǎn)生的更新操作，進(jìn)而更進(jìn)一步減少由此產(chǎn)生的定位延遲。引入補(bǔ)償服務(wù)器機(jī)制，通過補(bǔ)償服務(wù)器對(duì)初始視頻和部分空缺視頻進(jìn)行補(bǔ)償，解決大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)條件下可能產(chǎn)生的鏈路

6、阻塞和資源“饑餓”問題。并在此基礎(chǔ)上，提出補(bǔ)償流和正常流的協(xié)作機(jī)制與流程，以及補(bǔ)償服務(wù)器的緩存策略。仿真實(shí)驗(yàn)表明在合理的服務(wù)器壓力前提下，引入補(bǔ)償策略能夠很好的改善系統(tǒng)播放性能。 大規(guī)模P2P點(diǎn)播分發(fā)中的激勵(lì)機(jī)制。基于點(diǎn)播系統(tǒng)的視頻數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)性、上下游節(jié)點(diǎn)請(qǐng)求異構(gòu)及資源不對(duì)等特性的考慮，針對(duì)非結(jié)構(gòu)化P2P點(diǎn)播系統(tǒng)的節(jié)點(diǎn)自私行為，提出一種激勵(lì)機(jī)制，通過差異服務(wù)抑制自私節(jié)點(diǎn)并促使更多節(jié)點(diǎn)共享資源，給出基于貢獻(xiàn)度和請(qǐng)求隊(duì)列長度的節(jié)點(diǎn)選擇

7、概率算法，并在此基礎(chǔ)上提出源節(jié)點(diǎn)和請(qǐng)求節(jié)點(diǎn)的激勵(lì)數(shù)據(jù)調(diào)度策略。此外，分析節(jié)點(diǎn)可能的“漂白行為”，通過區(qū)分對(duì)待新加入節(jié)點(diǎn)的貢獻(xiàn)度統(tǒng)計(jì)，抑制引入激勵(lì)可能衍生的節(jié)點(diǎn)自私現(xiàn)象。仿真實(shí)驗(yàn)表明激勵(lì)機(jī)制的引入能夠較好的改善系統(tǒng)播放性能，并抑制自私節(jié)點(diǎn)獲取更多的“免費(fèi)”資源。 本文得到了“下一代互聯(lián)網(wǎng)(CNGI)示范項(xiàng)目(基于P2P的數(shù)字媒體業(yè)務(wù)研發(fā)及應(yīng)用實(shí)驗(yàn))”項(xiàng)目支持，研究結(jié)果可用于點(diǎn)播應(yīng)用性能和網(wǎng)絡(luò)性能的統(tǒng)計(jì)分析，并為P2P大規(guī)模點(diǎn)播應(yīng)用