基于IMS和P4P的IPTV系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、隨著互聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展與普及，基于P2P網(wǎng)絡(luò)的多媒體應(yīng)用已經(jīng)成為當(dāng)前互聯(lián)網(wǎng)上的關(guān)鍵應(yīng)用?；赑2P的IPTV業(yè)務(wù)的增長更為迅猛，在P2P應(yīng)用中占的比例逐年提高。隨著用戶數(shù)量的以及用戶對(duì)視頻播放質(zhì)量的要求越來越高，傳統(tǒng)的P2P網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)不能為IPTV業(yè)務(wù)提供持續(xù)有效的支持，因其本身缺陷而產(chǎn)生的種種弊端開始阻礙基于P2P的IPTV業(yè)務(wù)的進(jìn)一步發(fā)展。
　　由于P2P網(wǎng)絡(luò)自身的缺陷，基于P2P的IPTV業(yè)務(wù)存在以下不足:難于對(duì)基于P2P的IP

2、TV業(yè)務(wù)進(jìn)行有效管理和計(jì)費(fèi)，無法對(duì)網(wǎng)絡(luò)資源進(jìn)行管理和監(jiān)控，難于維護(hù)用戶賬戶信息安全和數(shù)字版權(quán)。本文試圖利用IMS與P4P技術(shù)來彌補(bǔ)基于P2P的IPTV系統(tǒng)的不足，為此對(duì)所涉及的若干關(guān)鍵技術(shù)問題進(jìn)行了深入的研究與探討。針對(duì)基于P2P的IPTV業(yè)務(wù)的有效管理問題，提出了一種IMS和基于P2P的IPTV融合的解決方案。然后針對(duì)基于IMS和P2P無法解決的網(wǎng)絡(luò)資源管理的問題，提出了一種基于IMS和P4P的IPTV架構(gòu)及網(wǎng)絡(luò)路由選擇策略。在此基礎(chǔ)

3、上，深入研究了這種IPTV架構(gòu)下的QoS保障以及EPG系統(tǒng)。通過以上研究工作，取得了如下具有創(chuàng)新性的成果。
　　(1)為有效管理基于P2P的IPTV系統(tǒng)的業(yè)務(wù)，本文討論了IMS和基于P2P的IPTV融合問題，提出了一個(gè)基于IMS和P2P的IPTV框架。這一框架在核心IMS模塊的基礎(chǔ)上，通過一組互相獨(dú)立的模塊組成應(yīng)用服務(wù)器，并且通過一個(gè)狀態(tài)服務(wù)器以管理當(dāng)前用戶的狀態(tài)，通過有超級(jí)節(jié)點(diǎn)的混合P2P網(wǎng)絡(luò)完成內(nèi)容分發(fā)和多媒體流傳輸。此外，重

4、新設(shè)計(jì)的客戶端和內(nèi)容提供商端，使用戶能夠發(fā)起和接收不同的基于IMS的服務(wù)，而且普通用戶也可以和內(nèi)容提供商一樣向其他用戶提供IMS服務(wù)。所提出的基于IMS和P2P的IPTV框架可以在提供IPTV服務(wù)的同時(shí)提供其他IMS多媒體服務(wù)，并且支持服務(wù)在不同類型終端間的跳轉(zhuǎn)。通過實(shí)例，演示了各個(gè)服務(wù)模塊間如何相互作用以完成一個(gè)VOD會(huì)話過程以及該會(huì)話如何在不同類型終端之間實(shí)現(xiàn)跳轉(zhuǎn)，并在跳轉(zhuǎn)過程中保持會(huì)話的持續(xù)性，這表明所提出的IPTV框架可以更加有

5、效地管理基于P2P的IPTV業(yè)務(wù)。
　　(2)為降低P2P應(yīng)用給互聯(lián)網(wǎng)骨干網(wǎng)絡(luò)帶來的巨大負(fù)載，優(yōu)化P2P網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，提出了一個(gè)基于IMS和P4P的IPTV框架。在前面提出的基于IMS和P2P的IPTV的基礎(chǔ)上，用P4P網(wǎng)絡(luò)改進(jìn)基于P2P的IPTV架構(gòu)，構(gòu)造并添加了一個(gè)iTracker模塊，用戶節(jié)點(diǎn)主動(dòng)通過該模塊與電信運(yùn)營商通信，獲得所需要的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湫畔?，然后根?jù)這些信息以及iTracker模塊中設(shè)定的策略，優(yōu)先選擇數(shù)據(jù)傳輸時(shí)網(wǎng)絡(luò)資源

6、耗費(fèi)較低的節(jié)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)對(duì)網(wǎng)絡(luò)資源的有效調(diào)度。
　　(3)為進(jìn)一步控制P4P網(wǎng)絡(luò)流量，降低多媒體傳輸時(shí)的網(wǎng)絡(luò)耗費(fèi)，提出了一個(gè)網(wǎng)絡(luò)路由選擇策略。將P4P網(wǎng)絡(luò)內(nèi)某路徑的網(wǎng)絡(luò)耗費(fèi)定義為該路徑所有鏈路的延遲與該鏈路流量的乘積的和，并將P4P網(wǎng)絡(luò)內(nèi)兩節(jié)點(diǎn)間不同路徑各自經(jīng)過超級(jí)節(jié)點(diǎn)構(gòu)成的骨干網(wǎng)絡(luò)時(shí)的網(wǎng)絡(luò)耗費(fèi)的最小值作為iTracker設(shè)定的兩節(jié)點(diǎn)間距標(biāo)準(zhǔn)P4P-distance，如果兩節(jié)點(diǎn)的當(dāng)前路徑經(jīng)過的骨干網(wǎng)絡(luò)的鏈路的耗費(fèi)高于P4P-dista

7、nce，就需要重新定向至耗費(fèi)最低的路徑。對(duì)該策略實(shí)現(xiàn)P4P網(wǎng)絡(luò)負(fù)載均衡和降低網(wǎng)絡(luò)耗費(fèi)的功能的有效性進(jìn)行了論證，給出了該策略指導(dǎo)下經(jīng)過優(yōu)化的目標(biāo)節(jié)點(diǎn)路徑選擇算法以及該算法實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)路由選擇的具體過程。
　　(4)對(duì)基于IMS和P4P的IPTV框架的QoS，從頻道啟動(dòng)/切換時(shí)間的角度進(jìn)行了優(yōu)化。P4P網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的用戶節(jié)點(diǎn)可以通過鄰居節(jié)點(diǎn)在節(jié)點(diǎn)頻道啟動(dòng)/切換時(shí)向節(jié)點(diǎn)發(fā)送短時(shí)數(shù)據(jù)的方法，加快頻道啟動(dòng)/切換的過程，并給出了選擇高效鄰居節(jié)點(diǎn)縮短頻道

8、啟動(dòng)/切換時(shí)間的算法。通過模擬仿真實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證了所提出的優(yōu)化方法能有效提升節(jié)點(diǎn)頻道啟動(dòng)/切換的速度，縮短用戶的等待時(shí)間，提升QoS，并且該方法不會(huì)給骨干網(wǎng)帶來太大的額外負(fù)載壓力。
　　(5)在基于IMS和P4P的IPTV框架的基礎(chǔ)上，提出了一個(gè)支持用戶相互推薦的混合EPG推薦模型。該EPG推薦模型由兩個(gè)模塊組成，一部分是為本地IPTV系統(tǒng)提供EPG推薦功能的推薦引擎，另外一部分則負(fù)責(zé)處理用戶間信息交換并實(shí)現(xiàn)用戶間的推薦功能，分別介紹

9、了兩個(gè)模塊的結(jié)構(gòu)和推薦機(jī)制。本地EPG推薦模塊由移動(dòng)端和固定端兩個(gè)子模塊構(gòu)成，移動(dòng)端由于處理能力較低而采用輕量級(jí)結(jié)構(gòu)，EPG可以隨客戶端所處場景的不同，在不同終端間跳轉(zhuǎn)。用戶間相互推薦模型，利用P4P網(wǎng)絡(luò)在IPTV用戶間建立信息交換網(wǎng)絡(luò)，可實(shí)現(xiàn)IPTV用戶間的EPG推薦信息交換和相互推薦功能。
　　本文針對(duì)現(xiàn)有基于P2P的IPTV系統(tǒng)存在的不足，通過IMS與基于P2P的IPTV融合，實(shí)現(xiàn)了對(duì)基于P2P的IPTV業(yè)務(wù)的有效管理;提出