P2P點播流媒體服務質量研究.pdf

1、音頻、視頻內容分發(fā)代表了Intemet中一類重要的應用，但目前還沒有滿意的解決方案。傳統(tǒng)的C/S模式中服務器很容易成為系統(tǒng)瓶頸，II)組播由于難以實現(xiàn)可靠組播和擁塞控制等限制短期內難以在Intemet上得到廣泛實施，而內容分發(fā)網(wǎng)絡(content delivery networks，CDN)因費用昂貴而難以推廣。研究和應用實踐表明，P2P(Peer-to-peer，對等網(wǎng))流媒體技術能夠利用普通節(jié)點的資源為其它節(jié)點提供服務，在不改變現(xiàn)有

2、網(wǎng)絡配置的前提下具有良好的性價比，因而是一種具有廣泛應用前景的流媒體分發(fā)方法。但由于P2P流媒體系統(tǒng)中Peer節(jié)點服務能力的異構性、節(jié)點的動態(tài)性以及流媒體本身的特殊性，如帶寬資源占用高、服務持續(xù)時間長、對播放的時限和順序有嚴格要求等，使得P2P流媒體分發(fā)技術面臨諸多挑戰(zhàn)。針對大規(guī)模流媒體分發(fā)服務需求，提供具有高擴展性和QoS(Quality 0fService，服務質量)保障的P2P點播流媒體分發(fā)服務，已經(jīng)成為當前流媒體分發(fā)技術研究中的

3、一個重要課題。 本文圍繞上述背景對P2P點播流媒體分發(fā)技術進行了深入研究，并提出了有效的解決辦法。 首先針對QoS敏感的覆蓋網(wǎng)絡構建問題，提出了一種兩階段節(jié)點選擇算法TSPS(Two-Stage Peer Selection algorithm)和一個基于多解析環(huán)結構的RNLS(Ring-based Network Lxcation Service)節(jié)點定位方案。其中TSPS算法在選擇提供節(jié)點時同時考慮了保證數(shù)據(jù)可用性和

4、流媒體QoS，即根據(jù)播放位置查找候選提供節(jié)點后，再根據(jù)節(jié)點的網(wǎng)絡臨近性、可用帶寬和丟包率等QoS度量參數(shù)篩選出合適的提供節(jié)點。RNLS節(jié)點定位方案采用了半徑指數(shù)增加的多解析環(huán)結構來快速定位節(jié)點，有效支持VCR(Video Cassette Recorder)操作。節(jié)點間的信息交換采用了基于閑談的方式。 由于節(jié)點的服務能力有限，在實際應用中往往需要多個節(jié)點才能為單個節(jié)點提供流媒體數(shù)據(jù)服務。設計一個多源流機制的基本挑戰(zhàn)是節(jié)點的可用帶

5、寬未知，而且可能在一個會話期間發(fā)生很大的變化?？紤]到節(jié)點的異構性，本文研究了如何在多個提供節(jié)點之間最優(yōu)地進行帶寬分配，其目標是使在播放期限之前收到的數(shù)據(jù)塊的優(yōu)先級最高。為此分別提出了基于純拉的調度算法MSS(Multi-supplierScheduling)和基于推.拉結合的調度算法PPMSS(Push-Pull Multi-Supplier Scheduling)。視頻文件通常都很大且對傳輸有緊迫的QoS要求，很多對等節(jié)點可能無法存儲

6、整個視頻文件以應對網(wǎng)絡抖動并為其它節(jié)點提供服務。本文形式化了P2P視頻點播系統(tǒng)中服務質量敏感的復制問題，其目標是在滿足所有節(jié)點數(shù)據(jù)獲取最后期限的同時使請求塊的成功率最大。為此提出了一個新的緩存機制，包括一個前攝算法和一個緩存替換算法。特別地，定義了數(shù)據(jù)塊的緊迫等級De和貢獻度Dc，并將這兩個指標用在提出的前攝算法和緩存替換算法中以確定應該請求或替換哪些塊。 P2P流媒體系統(tǒng)的free tiding現(xiàn)象會帶來系統(tǒng)性能的嚴重下降。本

7、文針對P2P流媒體網(wǎng)絡中的free tiding問題提出了一個基于響應度的激勵機制GBIM(Responsivity-Based Incentive Mechanism)，其目標是根據(jù)節(jié)點的貢獻提供差別服務，同時最大化系統(tǒng)效用。GBIM使用一個兩階段排序法對請求節(jié)點進行排序，并依據(jù)順序優(yōu)先分配帶寬。 通過對仿真試驗結果的比對分析，表明上述算法和機制性能良好。本文的研究工作為推動P2P點播流媒體的發(fā)展與應用提供了良好的理論和實踐參