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1、分类号 密 级U D C 编 号 XXXX 大学毕业设计（论文）题 目： 院系名称： 专业班级： 学生姓名： 学 号： 指导教师： 教师职称： 校外导师： 导师职称： 年 月 日xxx 大学本科毕业设计（论文）摘 要随着互联网的飞速发展以及用户的增加，用户对网络视频、音频等质量的要求越来越高，流媒体在互联网中的应用也越来越广。但是传统的 C/S 服务器模式逐渐不能满足用户的需求，同时也对服务器提出了更高的要求。为了进一步提高网络视频的质量，降低服务器负载，减少视频、音频数据的启动延迟和满足客户的及时性需求，P2P 技术在流媒体中的应用已经成为不可替代的趋势。P2P（Peer-to-Peer）对
2、等网络在流媒体中的应用减轻了传统服务器的负载压力，网络拓扑结构中的每个节点即可以作为服务器端又可以作为客户端，客户端节点发出请求后，满足条件的节点既可以作为服务器为其他节点提供服务。考虑到网络延时、网络带宽、启动延迟、网络数据传输质量保证等等因素，可以优先选择网络带宽较高的节点作为服务器节点，通过这种周围节点作为服务器提供服务的请求模式，减少了总服务器的压力，又能及时满足客户端的需求。基于 P2P 网络拓扑结构系统流媒体传输过程中，由于节点中的服务接受能力参差不齐，节点的动态的加入或离开网络，所以网络拓扑结构的变化、文件的选择、服务质量的保证 QoS、数据调度策略的选择等等都成为关键性因素，尤
3、其选择何种数据调度策略对传输速度，音视频传输质量起着关键性的作用。关键词：P2P 流媒体 网络异构 基于反馈自适应数据调度第二章 引言第 1 章 引 言1.1 研究的背景和意义1.1.1 研究的背景目前，为了解决互联网上流媒体音视频尽可能充分地传输，通常将这些文件先下载到本地，再播放。在这个过程中同时也会带来几个问题。首先，流媒体必须下载下来才能观看，而数据量通常比较大，下载过程要考虑带宽，系统吞吐量，网络拥塞等出会出现延时、中断等问题。其次，庞大的多媒体信息下载到本地计算机会占用很大的存储资源。比如，一个 1 分钟的 MPEG-1 视频节目所需要的存储空间为 12MB，如果用户使用 28.8
4、Kb/s 的 Modem 接入，那么要下载这个节目至少需要 50 分钟。这样用户既想快速、清晰、连续的观看音视频媒体与超长的等待下载时间形成冲突，不得不寻求使多媒体快速播放的方式。为了解决这些问题， “流式传输” 应运而生。 “流式传输 ”借鉴了计算机处理文件时的方式。众所周知，硬盘中的数据不能直接被调用，CPU 处理的数据是先从硬盘读取到内存中。但是为了提高 CPU处理的速度，一般会设有缓存 Cache，存储经常调用的页面、内容或是从硬盘里读取的数据，CPU 在运行时先要到缓存中请求数据是否存在。这种 CPU 缓存机制有效地加速了计算机的处理速度。1.1.2 意义通过研究传统流媒体数据调度法
5、发现传统的数据调度算法存在缺陷越来越难满足日益增大的网络用户对网络的请求，同时网络服务器所提供的服务会出现各种问题，比如音视频的启动，服务延时，抖动，中断停止，及播放质量不流畅。尤其对于目前加入和退出网络的随机性比较大，网络节点的服务功能各异，对于这样动态性活跃性较大的网络自适应数据调度策略占据了尤为重要的地位。这种自适应数据调度根据网路结构的变化，能够做出适当调整，随时选择带宽功能较强的节点作为服务节点为客户提供服务。通过自适应数据调度减少服务延时，传输过程中的抖动，利用高带宽保证给用户提供更加流畅的画面，提供满意的音视频服务。xxx 大学本科毕业设计（论文）1.2 国内外研究现状截止到 1
6、999 年，早期的流媒体应用逐渐展开，但由于网路带宽条件的限制，我们也只能观看到邮票大小的音视频窗口，此时的播放画面模糊不清，抖动较多不稳定，延迟较大并没有做到真正同步。2000 年下半年，随着互联网络的广泛应用，越来越多的用户群，传统的流媒体技术已经满足不了广大用户的需求。流媒体技术行业领导者 Real Networks，Microsoft 和 Apple 等各大公司都发布了相应的流媒体新技术的解决方案，引发了流媒体传输方式，使用的发展。到2005 年，流媒体技术带给广大用户的效果是有目共睹的，网络用户可以随时随地选在喜欢的音视频文件播放，正式由于这些便利互联网成为生活中不可替代的一部分。现
7、在，流媒体技术的发展更是达到了鼎盛时期，相应的媒体播放系统，播放软件等都应运而生。1.3 论文的主要研究内容和组织结构1.3.1 论文的主要研究内容本论文的主要研究内容是首先介绍了 P2P 流媒体相关的理论基础，在理论基础的研究之上提出了一种基于反馈的自适应的数据调度算法（FBSA） ，详细介绍了算法背景、思路，流程及实现。最后通过仿真实验模拟 FBSA,并通过与以存在的数据调度算法在服务器负载压力、吞吐量、播放连续性、缓存数据所需要时间及启动延迟方面进行了详细的对比分析。最后总结分析新提出的算法性能优劣，从而得出了 FBSA 算法在音视频质量，流畅、延迟方面都得到较大的提高。1.3.2 论文
8、的组织结构本论文总共分为 3 个章节，每个章节的具体安排如下描述：第 1 章 引言：主要介绍了论文研究的背景和意义，分析了国内外的研究现状，最后提出了本论文的主要研究内容和组织结构。第 2 章 P2P 流媒体的相关技术：该章是全文的理论基础支撑。介绍了流媒体概念；P2P 流媒体相关概念及 P2P 流媒体系统结构和网络拓扑结构；介绍了P2P 流媒体传输过程及评价指标；介绍了常见几种的数据调度模式和仿真系统模型的介绍。为以后研究节点自适应网络动态变化数据调度做好铺垫。第二章 引言第 2 章 P2P 流媒体相关理论基础随着用户对音视频播放质量要求的提高，近些年来 P2P 技术的飞速发展经历了从 Gn
9、utella 到 chrd7 再到 viceroy。P2P 技术在网络中得到了广泛地应用，以此产生的 P2P 网络在应用层组播和文件共享方面也成为研究的热点，得到广泛关注。在 P2P 网络拓扑模式下，每一个对等实体节点既可以作为服务的提供者，又可以是服务的享用者。对等计算或存储系统提供有限的资源给其他同等地位的节点，服务器负载均衡分散到对等节点，从而有效减轻服务器负载和网络带宽的使用，大大提高了系统的可伸缩性和潜在应用性。2.1 P2P 流媒体顾名思义，流媒体是指媒体文件封装成满足流传输格式在网络中以流的形式传输的。一般过程为首先音视频文件按照相关的协议规范在不损坏媒体质量和内容的前提下通过编
10、码压缩将大量的流媒体文件压缩为适合流传输的文件格式，形成多个小的压缩数据包。其次，通过服务器或代理服务器向客户端实时、连续的发送请求的数据包。再次，客户端通过缓存接收数据并解码，解码后的流媒体数据可供用户观看，直到播放完成用户所需的数据。用户在观看的同时，媒体数据不断到来，及时解码缓存，从而为用户有更好的体验做好准备。这样既减少了用户等待时间又能有更加流畅的播放画面。随着网络高速覆盖到家庭，视频流的数量将会越来越多，由此也将会在不久的将来带来流媒体网络流的拥塞。2.2 P2P 流媒体的结构2.2.1 系统结构（1）系统元素服务器：系统服务器向用户提供门户服务以访问需要信息。根据所提供的资料类别
11、，我们可以把它们分为几种类型。通道信息服务器：对用户提供视频内容的描述和信息。跟踪：维护观看同一视频的用户列表：一个用户可以通过跟踪跟踪检索其他观看同一视频用户的部分清单，然后与他们建立合作伙伴关系，交换内容。视频：拥有整个视频或生成实况视频流的副本。终端用户：终端用户是网络中接收内容的节点。他们在基础网络顶部形成xxx 大学本科毕业设计（论文）覆盖网络以此来交流内容。在本文中，我们称之为“节点” 和“节点”更换。助手：助手可以是最近提出的混合式 P2P 系统解决方案的服务器或无私同行。它们对视频内容不感兴趣，但辅助系统来促进分配过程。通道和节点加入2.2.2 拓扑结构P2P 流媒体系统是自然
12、分布系统。具有各种功能的网络实体一起合作按时向终端用户发送视频内容。总结一下，有如下几种网络拓扑结构：（1）星型式的 P2P 拓扑结构此种拓扑结构的网络中有满足网络的服务器， ，每个服务器管理一定数目的节点，这些节点定时向服务器发送本节点存储器上的资源内容，而服务器则根据规则为这些资源设置索引，以方便资源合理有效的利用率。当节点请求数据时，服务器将拥有节点请求数据的节点的信息和数据所引发的发送给请求节点，客户节点则根据传输延时，带宽等因素选择适合的节点作为服务器端，从而快速获得所需要资源。在这种数据传递过程中，并不通过中心索引服务器， ，同时能够充分利用网络资源，增加节点资源的利用率，但是增加
13、了服务器的负载压力。星型式的 P2P 拓扑结构第二章 引言（2）基于洪泛式资源请求的 P2P 网络拓扑结构在此 P2P 网络拓扑结构中，没有中心服务器，各个节点的地位是平等的，资源都是存在自己的缓存中。每个节点都维护着一张存储邻居节点的 IP 等地址信息的链表，邻居节点定时检查网络中是否有新增加或离开节点，更新自己的邻居节点的地址链表，以保证数据传递的准确及时。2.3 传输过程及性能评价指标2.3.1 传输过程目前，多媒体音频、视频、3D 媒体数据庞大，传统的传输方式由于收到带宽等的限制不能更好的满足用户的需求，流式传输营运而生。流媒体传输的实现原理简单描述为基于减少流媒体文件质量损失和不降低
14、文件的大小的前提下，采用有效的数据压缩算法，使原本庞大的多媒体文件数据经过预处理后形成满足流传输的文件，然后通过架设流媒体服务器，或是代理服务器，修改设置MIME 标志，在多种实时媒体传输协议的规范下向客户端传输。最终在客户端通过解码播放媒体数据。传输过程1预处理由于目前网络带宽的局限性，直接处理庞大的多媒体数据是远远达不到预期的效果的。xxx 大学本科毕业设计（论文）流媒体协议栈2流媒体传输协议（1）实时传输协议（Realtime Transport Protoc01，RTP）：这是 Internet 网上针对多媒体数据流的一种传输协议。RTP 被定义在一对一或一对多的传输情况下工作，其目的
15、是提供时间信息和实现流同步。0 8 16 24 31V=2 P X CC M PT Sequence NumberTimestampsynchronization source （SSRC ） identifiercontributing source （CSRC ） identifiersRTP 的头部格式版本号（V）：占 2 位，用来标志使用的 RTP 版本。填充位（P）：占 1 位，如果该位置位，则该 RTP 包的尾部就包含附加的填充字节。扩展位（X）：占 1 位，如果该位置位的话，RTP 固定头部后面就跟有一个扩展头部。CSRC 计数器（ CC）：占 4 位，含有固定头部后面跟着的 CSRC 的数目。标记位（M）：占 1 位,该位的解释由配置文档（Profile）来承担。载荷类型（PT）：占 7 位，标识了 RTP 载荷的类型。从图 2-8 可以看到，RTCP 也是用 UDP 来传送的，但 RTCP 封装的仅仅是一些控制信息，因而分组很短，所以可以将多个 RTCP 分组封装在一个 UDP包中。RTCP 有如表 2-1 五种分组类型。（3）实时流协议（Real-time Streaming P
