面向平安城市的视频传输负载均衡方法研究与系统实现

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1、硕士学位论文＿Ｉ？面向平安城市的视频传输负载均衡方法究与系统实现作者姓名徐真真学校导师姓名、职称马建峰教授企业导师姓名、职称芦翔研究员申请学位类别工程硕士ResearchandSystemImplementationonVideoTransmissionLoadBalancingAlgorithmforSafeCityAthesissubmittedtoXIDIANUNIVERSITYinpartialfulfillmentoftherequirementsforthedegreeofMa

2、sterinComputerTechnologyByXuZhenzhenSupervisor:MaJianfengTitle:ProfessorSupervisor:LuXiangTitle:ResearchFellowJune2018摘要摘要平安城市、天网工程、雪亮工程等大规模安防系统要求视频监控的规模互联、广泛共享、智能使用。由于大规模视频传输对流媒体服务器集群产生了压力，因此为流媒体服务器均衡地分配用户请求任务，是提高流媒体服务器集群性能、保证视频传输的实时性与视频质量的核心和关键。本文针对平安城市的不同场景，设计

3、了负载均衡方法。具体工作如下：针对应急指挥场景下，流媒体服务器集群负载不均衡问题，本文利用遗传算法的全局搜索能力，提出了基于遗传算法的负载均衡方法。设计了一种加入请求优先级限制的适应度函数，保证有报警事件或异常行为事件发生时视频请求的快速响应。通过确定染色体编码、适应度函数的设计和遗传操作，得到最优的请求分配方案，使流媒体服务器集群的资源利用率最大化，提高了流媒体服务器集群的性能，使流媒体服务器集群负载均衡。相比传统的动态反馈负载均衡方法，基于遗传算法的负载均衡方法在平均响应时间上缩短了15.9%，流媒体服务器的负载标准

4、差减少了37.1%。针对在大规模用户并发请求相同视频流的场景下，流媒体服务器集群负载不均衡问题，本文基于BP神经网络，提出了视频请求持续预测的方法，实现了视频请求数的准确预测。在此基础上，由预测请求数得到负载变化趋势，提出了基于请求数预测的负载均衡方法，改善了传统动态反馈负载均衡方法负载计算滞后性的缺陷，使流媒体服务器集群负载均衡。相比传统的动态反馈负载均衡方法，基于请求数预测的负载均衡方法在平均响应时间上缩短了10.2%，流媒体服务器的负载标准差减少了51.5%。基于研究的技术与方法，设计并实现了面向平安城市的监控系统

5、，将本文提出的两种负载均衡方法应用到系统中并进行测试，实现了不同场景下视频传输时流媒体服务器集群的负载均衡，保证了视频传输的实时性和视频质量，验证了方法的有效性。关键词：平安城市，服务器集群，负载均衡，遗传算法，BP神经网络IABSTRACTABSTRACTLarge-scalesecuritysystemssuchasSafeCity,SkynetProjectandXueLiangProjectrequirethatvideomonitoringshouldbeinterconnectedinscale,shared

6、widelyandusedintelligently.Sincelarge-scalevideotransmissiongeneratespressuretothestreamingmediaservercluster,allocatinguserrequestsinbalancetothestreamingmediaserverclusteristhecoreandkeypointforimprovingtheperformanceofthestreamingmediaserverclusterandensuringt

7、hereal-timeperformanceofvideotransmissionandthequalityofthevideos.ThispaperdesignsloadbalancingalgorithmfordifferentscenariosinSafeCity.Thespecificworkisasfollows:Fortheunbalancedloadofthestreamingmediaserverclusterinemergencycommand,thispaper,byemployingglobalse

8、archofgeneticalgorithm,putsforwardaloadbalancingalgorithmbasedongeneticalgorithm.Afitnessfunctionwithrequestprioritylevelisdesignedtoguaranteethequickresponset