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《清华大学》 2012年
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互联网海量流媒体P2P传送性能优化研究

崔来中  
【摘要】:互联网本身是基于点到点的传输,而针对点到多点的传送问题一直没有得到彻底的解决。为解决流媒体应用这类典型基于点到多点传送应用的传送性能需求,学者提出了IP组播、CDN和P2P技术。出于对成本和部署的考虑,IP组播和CDN不适合海量流媒体的传送。P2P凭借优异的可扩展性,低成本和易部署的特点,已经成为互联网流媒体点到多点传送的主要途径。但是,流媒体应用正在呈现海量化的趋势,对P2P传送性能提出了更高的要求,现有P2P在传送性能上还存在吞吐量不够高、传输延迟不够低、域间流量过多等不足。本文研究基于P2P的海量流媒体点到多点传送性能的优化,从拓扑构建、传送调度和流量优化三个影响P2P传送性能的主要因素展开具体的研究。本文主要研究内容和贡献包括: 1综述了现有互联网点到多点传送机制的解决方案和现有P2P流媒体传送的热点问题。通过总结现有P2P系统仍存在的问题和分析影响P2P流媒体传送性能的主要因素,提出了一个P2P流媒体传送性能优化研究框架,包括:传送拓扑、传送调度和流量优化三个部分,指导本文系统性地展开P2P传送性能优化的研究工作。 2研究同时考虑节点带宽和延迟的P2P拓扑构建问题,提出了带有偏向性随机漫步的邻居选择算法和节点周期性的邻居调整算法。通过理论分析,证明了所提出算法同传统的P2P拓扑构建算法相比,可以改进节点所选邻居的网络性能。仿真结果表明所提出的算法在流媒体的传送性能上比传统方法有明显提高。 3研究网状拓扑的P2P传送调度问题,提出了基于网络编码的“推拉”结合传送调度算法和针对异构环境下的SVC编码与网络编码混合编码传送调度算法。仿真实验表明,“推拉”结合传送调度算法显著提高流媒体传送的性能,SVC编码与网络编码混合编码传送调度算法可以有效解决节点异构需求下的传送问题。 4研究P2P域间流量优化问题。针对直播流媒体,提出了树状和网状混合式的拓扑构建算法和传送调度算法。针对点播流媒体,提出基于网络编码分布式节点缓存机制和代理缓存替换算法。仿真结果表明,无论是直播流媒体和点播流媒体的P2P域间流量相对于传统方法都有显著减少。 5设计并实现了海量流媒体P2P传送原型系统,该原型系统把本文在各个研究点所提出的解决方案有机结合起来。通过真实网络测试,验证了原型系统在传送性能上较传统的P2P流媒体系统有明显改进。
【学位授予单位】:清华大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2012
【分类号】:TP393.02;TN919.8

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