P2P流媒體分發(fā)與服務(wù)技術(shù)研究.pdf

1、目前流媒體分發(fā)策略主要有兩種：基于CDN（Content Delivery Network）和基于P2P（Peer to Peer）。當(dāng)前CDN面臨的最大挑戰(zhàn)是系統(tǒng)的可擴(kuò)展性差、部署和維護(hù)成本高。而基于P2P的流媒體分發(fā)技術(shù)，通過分布在P2P網(wǎng)絡(luò)中的Peer節(jié)點(diǎn)相互間共享緩存的流媒體和帶寬資源，能有效緩解流媒體服務(wù)器的壓力，提高流媒體分發(fā)系統(tǒng)的可擴(kuò)展性，降低部署成本，是一種具有廣泛應(yīng)用前景的流媒體分發(fā)方法。但基于P2P進(jìn)行流媒體分發(fā)也存

2、在許多待解決的關(guān)鍵問題，包括多發(fā)送端的最優(yōu)選擇問題、如何最優(yōu)地為多發(fā)送端分配速率及數(shù)據(jù)等問題，這些挑戰(zhàn)實(shí)際上也是應(yīng)用P2P技術(shù)進(jìn)行流媒體分發(fā)的關(guān)鍵問題。最近出現(xiàn)的融合P2P與CDN技術(shù)優(yōu)勢的混合分發(fā)結(jié)構(gòu)（Hybrid Delivery Architectures，HDA）集P2P與CDN優(yōu)點(diǎn)于一體，已成為學(xué)術(shù)界和工業(yè)界關(guān)注的熱點(diǎn)問題。
　　 本文重點(diǎn)研究了在P2P環(huán)境下多發(fā)送端的最優(yōu)選擇問題、最優(yōu)地為多發(fā)送端分配速率及數(shù)據(jù)問題、

3、提高流媒體分發(fā)系統(tǒng)的可擴(kuò)展性以及關(guān)鍵流路由調(diào)整算法等問題，通過對(duì)相關(guān)技術(shù)的深入研究，提出了一些新的解決方法，主要工作有：
　　 1.在多對(duì)單P2P流模式下，為最小化視頻的傳輸時(shí)延，提出了一種新的分配算法。首先，應(yīng)用排隊(duì)論把最優(yōu)速率分配問題模型化為非線性最優(yōu)化問題，推導(dǎo)出求解最優(yōu)化問題的速率分配公式。然后，基于公式提出最優(yōu)速率分配算法（ORAA），并對(duì)ORAA輸出解的最優(yōu)性給出證明。最后，提出動(dòng)態(tài)速率分配算法（DRAA）。DRAA

4、對(duì)動(dòng)態(tài)的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境具有自適應(yīng)性，能根據(jù)網(wǎng)絡(luò)條件的變化最優(yōu)地為多個(gè)發(fā)送端進(jìn)行速率和數(shù)據(jù)分配。仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，DRAA算法能最小化視頻從各發(fā)送端到請(qǐng)求節(jié)點(diǎn)的平均傳輸時(shí)延，算法的計(jì)算和通信開銷低，比同類算法有更好的性能。
　　 2.在多對(duì)單P2P流模式下，為降低聚合流帶寬的平均丟包率，提出了一種新的多發(fā)送端選擇和最優(yōu)速率及數(shù)據(jù)分配算法（MSRDA）。首先把待解決的問題模型化為線性最優(yōu)化問題，然后給出了求解最優(yōu)化問題的算法。不同于已有的

5、算法只按鏈路的丟包率來選擇發(fā)送端，MSRDA根據(jù)到各發(fā)送端鏈路的丟包率與鏈路的可用帶寬比升序排序來選擇多發(fā)送端，并最優(yōu)地分配發(fā)送速率和數(shù)據(jù)。理論分析和仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果說明，MSRDA能有效地減少聚合帶寬的丟包率，對(duì)動(dòng)態(tài)的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境有自適應(yīng)性，優(yōu)于現(xiàn)有同類算法。
　　 3.提出一種基于排隊(duì)論的關(guān)鍵流路由調(diào)整新算法（KFRA）。首先，應(yīng)用排隊(duì)論建立最優(yōu)流分配模型，模型既給出最優(yōu)流分配的計(jì)算方法，也給出路徑的最優(yōu)流分配與各路徑最大可用帶寬之

6、間的關(guān)系。然后基于模型實(shí)現(xiàn)KFRA算法，其計(jì)算復(fù)雜度為O（nlogn），低于大部分路由調(diào)整算法。理論分析和仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明在不同的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，提出的算法能在保證時(shí)延的基礎(chǔ)上對(duì)待調(diào)整的流進(jìn)行全局最優(yōu)分配，最小化流傳輸?shù)亩说蕉藭r(shí)延，提高了流傳輸?shù)馁|(zhì)量，與同類算法相比有更好的性能。
　　 4.提出一種BitTorrent輔助的混合流媒體分發(fā)模型BTAHVDM。首先基于流體模型Fluid Model和微分方程穩(wěn)定性理論提出了提高分發(fā)系統(tǒng)