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1、山东大学 硕士学位论文 IP网络VOD中具有QoS保证的流媒体系统结构研究与设计 姓名：郑晶晶 申请学位级别：硕士 专业：计算机应用技术 指导教师：高胜法 20040312 原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进 行研究所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何 其他个人或集体已经发表或撰写过的科研成果。对本文的研究作出重要贡 献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本声明的法律责任由本人 承担。 论文作者签名：塑凸岔日期：2 竺生：! ：! 至 关于学位论文使用授权的声明 本人完全了解山东大学有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保 留或向
2、国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅 和借阅；本人授权山东大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关 数据库进行检索，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文和汇编本 学位论文。 ( 保密论文在解密后应遵守此规定) 论文作者签名：篮盐墨导师签名：i 垦! 主l 墨日期：丝竺：主：丝 山 东大学硕士学位论文 摘要 流媒体是一个全新的概念，它是一个开放的还没有标准化的框架。在这个框 架中，它包含用于传输数据的实时传输协议( 如R T P ) 和用户建立会话的信令协 议( 如R T S P S D P 协议) ，另外再加上保证Q o S 的资源预留协议( 如R S V P )
3、 等。 V O D 系统是流媒体的一种在网络上的具体应用。可以分为两大类：基于 C A T V 网和基于I P 网的V O D 系统。在国内，基于I P 网络的V O D 系统真正的基 于底层的核心系统级的研究开发很少，本课题就是基于此提出的。 本文对V O D 流媒体的系统内核结构和基于源代码级的系统设计进行了深入 研究，设计了一种V O D 流媒体系统，由于当前流媒体面临的主要挑战是流媒体 的Q o S 保证，因此研究设计侧重在流媒体系统网络传输的Q o S 保证上。当前V O D 流媒体网络传输的Q o S 保证方法主要基于R T P R T C P 协议，R S V P 协议目前还很
4、少被引入到V O D 流媒体系统中。在本课题设计的系统中，除了采用一种新的基 于R T P 的动态Q o S 控制算法外，还引入了R S V P 协议，给出了具体的实现方法 设计，为流媒体传输Q o S 提供双重保证。本课题设计了V O D 流媒体系统的软件 结构、硬件结构，对系统的核心媒体数据流式处理模块进行了详细分析设计：研 究分析了各个协议R T P R T C P 、R S V P 、R T S P S D P 在本系统中的详细实现方法， 并对系统的基于W E B 的点播服务端、集中式管理服务模块和客户端的流式网络 播放器进行了程序实现。 设计的系统主要有以下特点：( 1 ) 采取了一
5、系列措施保障流媒体的网络传输 Q o S ：采用了基于R T P 册C P 的动态Q o S 控制算法，分析分组丢失率，采取一种 新的拥塞控制算法调整带宽，此算法针对多播情况下多用户带宽调整的特点，采 用的带宽调整策略使得B 口使有大量用户同时增加带宽，网络也不会明显产生拥 塞，平滑了网络带宽：同时通过R L R ( R S V PL i b r a r yR e d i r e c t i o n ) 方法与微软的 w I N S O C K 2G Q o S 技术相结合，在系统实现设计中引入了R S V P 协议，为流媒 体预留带宽等资源，给流媒体传输Q o S 提供了双重保证。( 2 )
6、 支持交互式操作： 系统中采用R T S P 协议为用户提供V C R 支持，R T S P 协议与基于多播的多线程调 度技术相结合，既利用了多播的带宽利用的高效性，又兼顾了V C R 操作的灵活 性。用户通过基于W E B 的点播服务端查询数据库服务端，分类查看、点播选定 的节目，与服务器进行各种交互式V C R 操作。( 3 ) 分布式存储、集中式管理： 系统采用多个媒体数据流式处理、存储服务器，分散了点播负载，支持更多的用 户数和节目数，且易于扩展。通过基于W E B 的管理服务端模块和上载客户端 服务端模块来集中管理整个系统。( 4 ) 基于D i r e t S h o w 技术的流
7、式播放器：采用 双缓冲队列技术消除网络延迟和抖动的影响，通过先进的D i r e c t X 中的 D i r e c t S h o w 技术实现了M P E G I 2 流式网络播放器。 关键字：V O D 流媒体，Q o S ，R T P R T C P ，R S V P ，流式播放器 山 东大学硕士学位论文 A B S T R A C T S t r e a m i n g M e d i ai san e w c o n c e p t a n d i s 姐o p e nf r a m e w o r kw i t h o u t s t a n d a r d i z a t i
8、 o n I nt h i s f r a m e w o r k ，t h er e a l - t i m et r a i l s f e rp r o t o c o lw h i c ht r a n s f e r s m e d i a d a t a ( s u c h a s R 1 、P ) 、t h es i g n a l p r o t o c o l s w h i c hu s e r s u s et os e tu D c o n v e r s a t i n n s ( s u e h a s R T S P S D P ) a n dt h e r e
9、s o u r c er e s e r v a t i o n p r o t o c o lw h i c h g u a r a n t e e sQ o S ( s u c h a sR S V P ) a r ei n e l u d e d T h eV O D s y s t e mi s ac o n c r e t ea p p l i c a t i o no fs t r e a m i n gm e d i a lw h i c hc a nb e d i v i d e di n t ot w ot y p e s ：t h eC A T Vn e t w o r k
10、 - b a s e dV O Da n dt h eI Pn e t w o r k - b a s e d V O D T h e r ea r eaf e wr e s e a r c h e sa n dd e v e l o p m e n t so nt h ek e m e ls y s t e mo ft h eI P n e t w o r k b a s e dV O Dn o wi nC h i n a w h i c ho u rr e s e a r c hi sb a s e do n I nt h i sP a D e rt h es y s t e m sk e
11、 r n e ls t r u c t u r ea n dt h ed e s i g nb a s e do ns o a r c ec o d e si n t h eV O Ds t r e a m i n gm e d i as 3 ，s t e ma r ei n - d e p t hr e s e a r c h e da n d 吐l eV O D s t r e a m i n g m e d i as y s t e mi sd e s i g n e d B e c a u s et h em a i nc h a l l e n g et ot h es t r e
12、a m i n gm e d i ai st h e Q o Sg u a r a n t e e ，t h er e s e a r c ha n dd e s i g ne m p h a s i z ep a r t i c u l a r l yo n t h eQ o S g u a r a n t e e o ft h en e t w o r kt r a n s f e ri n s t r e a m i n gm e d i as y s t e m N o wt h e m e t h o d so fQ o S g u a r a n t e ei nn e t w o
13、 r k t r a n s f e ro ft h eV O D s y s t e ma r em a i n l yb a s e d o nt h eR T P R T C P p r o t o c 0 1 n eR S V Pp r o t o c o li sr a r e l yu s e di nt h eV O Ds t r e a m i n gm e d i as y s t e m I n t h es y s t e md e s i g n e di nt h i sP a p e r ，b e s i d e san e wa r i t h m e t i c
14、o fQ o Sd y n a m i ce o n t r o l b a s e do nt h eR T P p r o t o c o lu s e d t h eR S V Pp r o t o c o li su s e d T l l i sP a p e ra l s og i v e s t h ec o n c r e t em e t h o do f r e a l i z a t i o nd e s i g n e d T h u sd o u b l eQ o Sg u a r a n t e e sa r cs u p p l i e d t ot h et r
15、 a i l s f e rQ o So fV O D s t r e a m i n gm e d i a I nt h i sP a 口e raV O Ds t r e a m i n gm e d i a s y s t e mi sd e s i g n e d T h es o f ta r c h i t e c t u r ea n d 也eh a r d w a r ea r c h i t e c m r eo f t h i sV O D s y s t e ma r ep r e s e n t e d T h ep r o c e s s i n gr o o d u
16、l eo fs t r e a m h a gm e d i a d a t a t h ek e m e l o ft h i ss y s t e m i sd e s i g n e di n - d e p t h ：t h ec o n c r e t em e t h o d so fr e a l i z a t i o no fe v e r y p r o t o c o l si nt h i ss y s t e m ，s u c ha sR T P R T C P 、R S V P a n dR T S P S D P ，a r er e s e a r c h e d a n da n a l y z e d T h ep r o g r a m m i n gr e a l i z a t i o n so f t h eo r d e rs e r v e rb a s e do nt h eW E B 、 t h em o d u l eo fc o n c e n t r
