P2P點(diǎn)播流媒體服務(wù)質(zhì)量研究.pdf

1、音頻、視頻內(nèi)容分發(fā)代表了Intemet中一類重要的應(yīng)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(wù)器很容易成為系統(tǒng)瓶頸，II)組播由于難以實(shí)現(xiàn)可靠組播和擁塞控制等限制短期內(nèi)難以在Intemet上得到廣泛實(shí)施，而內(nèi)容分發(fā)網(wǎng)絡(luò)(content delivery networks，CDN)因費(fèi)用昂貴而難以推廣。研究和應(yīng)用實(shí)踐表明，P2P(Peer-to-peer，對(duì)等網(wǎng))流媒體技術(shù)能夠利用普通節(jié)點(diǎn)的資源為其它節(jié)點(diǎn)提供服務(wù)，在不改變現(xiàn)有

2、網(wǎng)絡(luò)配置的前提下具有良好的性價(jià)比，因而是一種具有廣泛應(yīng)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(diǎn)服務(wù)能力的異構(gòu)性、節(jié)點(diǎn)的動(dòng)態(tài)性以及流媒體本身的特殊性，如帶寬資源占用高、服務(wù)持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)、對(duì)播放的時(shí)限和順序有嚴(yán)格要求等，使得P2P流媒體分發(fā)技術(shù)面臨諸多挑戰(zhàn)。針對(duì)大規(guī)模流媒體分發(fā)服務(wù)需求，提供具有高擴(kuò)展性和QoS(Quality 0fService，服務(wù)質(zhì)量)保障的P2P點(diǎn)播流媒體分發(fā)服務(wù)，已經(jīng)成為當(dāng)前流媒體分發(fā)技術(shù)研究中的

3、一個(gè)重要課題。 本文圍繞上述背景對(duì)P2P點(diǎn)播流媒體分發(fā)技術(shù)進(jìn)行了深入研究，并提出了有效的解決辦法。 首先針對(duì)QoS敏感的覆蓋網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建問題，提出了一種兩階段節(jié)點(diǎn)選擇算法TSPS(Two-Stage Peer Selection algorithm)和一個(gè)基于多解析環(huán)結(jié)構(gòu)的RNLS(Ring-based Network Lxcation Service)節(jié)點(diǎn)定位方案。其中TSPS算法在選擇提供節(jié)點(diǎn)時(shí)同時(shí)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(diǎn)后，再根據(jù)節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)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(diǎn)。RNLS節(jié)點(diǎn)定位方案采用了半徑指數(shù)增加的多解析環(huán)結(jié)構(gòu)來快速定位節(jié)點(diǎn)，有效支持VCR(Video Cassette Recorder)操作。節(jié)點(diǎn)間的信息交換采用了基于閑談的方式。 由于節(jié)點(diǎn)的服務(wù)能力有限，在實(shí)際應(yīng)用中往往需要多個(gè)節(jié)點(diǎn)才能為單個(gè)節(jié)點(diǎn)提供流媒體數(shù)據(jù)服務(wù)。設(shè)計(jì)一個(gè)多源流機(jī)制的基本挑戰(zhàn)是節(jié)點(diǎn)的可用帶

5、寬未知，而且可能在一個(gè)會(huì)話期間發(fā)生很大的變化。考慮到節(jié)點(diǎn)的異構(gòu)性，本文研究了如何在多個(gè)提供節(jié)點(diǎn)之間最優(yōu)地進(jìn)行帶寬分配，其目標(biāo)是使在播放期限之前收到的數(shù)據(jù)塊的優(yōu)先級(jí)最高。為此分別提出了基于純拉的調(diào)度算法MSS(Multi-supplierScheduling)和基于推.拉結(jié)合的調(diào)度算法PPMSS(Push-Pull Multi-Supplier Scheduling)。視頻文件通常都很大且對(duì)傳輸有緊迫的QoS要求，很多對(duì)等節(jié)點(diǎn)可能無法存儲(chǔ)

6、整個(gè)視頻文件以應(yīng)對(duì)網(wǎng)絡(luò)抖動(dòng)并為其它節(jié)點(diǎn)提供服務(wù)。本文形式化了P2P視頻點(diǎn)播系統(tǒng)中服務(wù)質(zhì)量敏感的復(fù)制問題，其目標(biāo)是在滿足所有節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)獲取最后期限的同時(shí)使請(qǐng)求塊的成功率最大。為此提出了一個(gè)新的緩存機(jī)制，包括一個(gè)前攝算法和一個(gè)緩存替換算法。特別地，定義了數(shù)據(jù)塊的緊迫等級(jí)De和貢獻(xiàn)度Dc，并將這兩個(gè)指標(biāo)用在提出的前攝算法和緩存替換算法中以確定應(yīng)該請(qǐng)求或替換哪些塊。 P2P流媒體系統(tǒng)的free tiding現(xiàn)象會(huì)帶來系統(tǒng)性能的嚴(yán)重下降。本

7、文針對(duì)P2P流媒體網(wǎng)絡(luò)中的free tiding問題提出了一個(gè)基于響應(yīng)度的激勵(lì)機(jī)制GBIM(Responsivity-Based Incentive Mechanism)，其目標(biāo)是根據(jù)節(jié)點(diǎn)的貢獻(xiàn)提供差別服務(wù)，同時(shí)最大化系統(tǒng)效用。GBIM使用一個(gè)兩階段排序法對(duì)請(qǐng)求節(jié)點(diǎn)進(jìn)行排序，并依據(jù)順序優(yōu)先分配帶寬。 通過對(duì)仿真試驗(yàn)結(jié)果的比對(duì)分析，表明上述算法和機(jī)制性能良好。本文的研究工作為推動(dòng)P2P點(diǎn)播流媒體的發(fā)展與應(yīng)用提供了良好的理論和實(shí)踐參