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P2P媒体服务系统研究

王嵩  
【摘要】: 中国互联网络信息中心(CNNIC)统计显示,截至2009年6月,中国网民和宽带用户规模均已至世界首位,网络视频用户超过2亿。宽带用户规模的急剧扩大极大推动了宽带网络的应用需求,媒体服务业务作为宽带网络的重要应用,成为信息产业新的增长点,蕴育出巨大的商机,对媒体服务系统及其关键技术的研究具有重要现实意义和广阔应用前景。媒体服务系统中媒体数据的存储、分发与共享是关键技术之一,基于共享的P2P技术在此方面具有极大的优势,成为当前国内外的研究热点。 现有P2P技术有三种典型体系结构:集中目录式结构,缺点是易造成单点故障,可靠性和安全性较低,不适合大规模网络应用;纯P2P网络结构,缺点是信息搜索效率较低,带宽消耗大,易造成网络拥塞甚至不稳定,不能提供QOS保证;混合式P2P网络结构,缺点是对超级节点依赖性大,容错性受到一定影响。 本文提出了一种基于多级P2P架构的媒体服务系统,实验床上的实际测试表明,多级P2P架构具有较好的服务性能。此架构中有五类分布式P2P节点:中心媒体节点(CMS)、目录服务节点(DS)、边缘媒体节点(EMS)、媒体分发缓冲节点(MDC)和媒体终端节点(HMT)。五类节点组成了双层P2P网络:城域网P2P媒体数据存储分发网络与驻地网P2P媒体数据存储、分发与服务网络,提供媒体数据的部署/缓存、存储、分发与共享等功能。在第一层(城域)P2P网络中,利用基于Kautz图拓扑的结构组织各分布式节点,在第二层(驻地)P2P网络中,利用边缘媒体节点(EMS)的双重特性结合媒体终端节点(HMT)的特殊服务性能,提供QOS保证,同时使得系统具有较高的整体服务性能。理论分析和验证实验均证明多级P2P架构所体现的优越性及先进性。 在多级P2P媒体数据分发服务网络中,对媒体数据进行一定策略的部署/缓存,可以进一步提高系统的数据共享效率及服务性能,现有的数据部署/缓存方法,大都基于某一特定环境实现,具有一定的局限性,对于P2P网络来说,暂未有显著的有效方法,本文提出了一种多级P2P网络中媒体数据的部署/缓存方法,该方法基于网络中媒体数据的请求特性,并结合各分布式节点的行为统计结果,在分析得出数据的生命周期、衰减状态等基础上,给出数据的缓存期望值和定位节点,最终实现数据的部署/缓存,可以达到全网范围内较为高效的数据分布,提供较高效率的数据共享功能,并明显提高了统的服务性能。实验床上的实际测试表明在多级P2P数据分发与服务网络中,应用此数据部署/缓存方法,会显著提高系统的服务性能。同时,本文提出了一种多级P2P网络中的媒体数据请求模型,给出了模型的参数及各相关变量及函数定义,作为数据部署/缓存的重要参考依据。 在几个关键方法的研究成果之上,本文构建了一个具有典型代表性的P2P媒体服务原型系统-基于多级P2P架构的视频多媒体点播系统,设计并实现了各分布式节点及主要业务流程。在CNGI(国家下一代互联网)示范网上部署了200个节点,添加了必要的支撑环境以后,验证系统成功完成了试运营。验证系统的实际测试数据证明了本文研究成果的有效性及先进性。


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