P2P直播技術(shù)研究與建模.pdf

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

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

3、點(diǎn)的高度存在函數(shù)關(guān)系L(Pi)，并且該函數(shù)是一個(gè)單調(diào)遞增的函數(shù)。由單調(diào)函數(shù)的特性可知該單播樹的樹高越小，時(shí)延越小。解決該直播樹的時(shí)延問題，轉(zhuǎn)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(zhuǎn)化成為多階段決策過程，并建立動(dòng)態(tài)規(guī)劃模型。而求解問題的關(guān)鍵就變?yōu)榱薵k(Pi)的解的實(shí)現(xiàn):在新加入一個(gè)節(jié)點(diǎn)Pi的時(shí)候，盡可能的讓它的gk(Pi)=0。考慮到P2P網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的自由

4、性，以及加入網(wǎng)絡(luò)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(hù)節(jié)點(diǎn)離開或失效的算法，解決了BeibeiCast中的節(jié)點(diǎn)定位、分發(fā)管理難題。此外，借鑒了滑動(dòng)窗口的設(shè)計(jì)思想，實(shí)現(xiàn)了單播中的buffer的管理。最終實(shí)現(xiàn)了一個(gè)基于P2P的直播系統(tǒng)BeibeiCast。根據(jù)以上的設(shè)計(jì)思想，本文實(shí)現(xiàn)一套P2P直播系統(tǒng)BeibeiCast，系統(tǒng)總體上來說分為3個(gè)組成部分：節(jié)目目錄

5、服務(wù)器、電視客戶端、和節(jié)目流提供者。節(jié)目目錄服務(wù)器管理主要是是負(fù)責(zé)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(wù)器。流媒體服務(wù)器也可以是一個(gè)流媒體文件。該系統(tǒng)主要應(yīng)用在校園網(wǎng)內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)電視節(jié)目直播，校長(zhǎng)新聞發(fā)布會(huì)直播等。
　　 該系統(tǒng)在華僑大學(xué)的校園網(wǎng)直播NBA比賽節(jié)目中得到應(yīng)用測(cè)試。通過直播比賽的測(cè)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(jié)束的時(shí)候，大量用戶離開網(wǎng)絡(luò)。從