跨域直播业务系统关键技术研究

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1、密级：中国科学院大学UniversityofChineseAcademyofSciences博士学位论文塑造江!硒塞旦!生国科堂陵虚堂硒塞压2013年4月ByXuJianADissertationSubmittedtoGraduateUniversityofChineseAcademyofSciencesInpartialfulfillmentoftherequirementForthedegreeofDoctorofEngineeringInstituteofAcoustics，CASApril,2013中国科学院大学博士学位论文学位论文原创性声明原创性声明本人郑重声明：本论

2、文的所有工作，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品或成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均己在文中以明确方式标明。本声明的法律结果由本人承担。论文储签名：侔3-刻日期：2√弓年多月≯7日学位论文使用授权说明本人完全了解中国科学院大学关于收集、保存、使用学位论文的规定，即：·按照中国科学院大学要求提交学位论文的印刷本和电子版本；·中国科学院大学与中国科学院声学研究所有权保存学位论文的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；·中国科学院大学与中国科学院声学研究所可以采用影印、缩印

3、、数字化或其它复制手段保存论文；(保密论文在解密后遵守此规定)论文作者签名：得壶．J导师签名：≤唾劲日期：年月日中科院博士学位论文摘要摘要随着电信网、广播电视网、互联网三网融合的推进以及下一代广播电视网、全国有线电视网络互联互通平台的建设，广播电视将从过去的各自为战、分散粗放经营向规模化、集约化、一体化迈进，广电领域丰富的电视节目将逐步面向跨域运营，这给业务的开展和网络资源的管理带来新的挑战，给业务数据在融合网络中的传输提出了新的要求。传统的直播电视广播方式已无法适应网络环境和业务需求的变化，如何在融合网络中开展直播电视业务跨区域服务，实现实时多媒体数据点到多点分发和管理，保证

4、业务QoS，提高网络资源利用率，都是亟需要解决的问题。本文详细设计了跨域直播业务系统以满足直播电视业务的部署及其跨区域服务需求，并针对融合网络环境下的直播电视节目传输相关问题展开研究，着重解决直播电视节目分发网络构建、跨域直播电视节目路由及其可扩展性、接入网带宽规划等问题，取得了以下研究成果：1．为了选择直播流中继部署位置以构建稳定可靠的直播流分发交换网，针对现有部署算法端到端传输时延较高、服务器利用不均衡以及可扩展性差的问题，在网络中值问题的基础上，提出了一种优化的度约束最小延迟直播流中继部署问题模型。该模型为了降低直播电视节目的端到端传输延迟，改进了目标函数；为了合理利用直

5、播流中继，引入度约束以反映直播流中继处理能力。该模型属于NP完全问题，提出了一种贪婪启发式算法进行求解。该模型能够降低传输时延，均衡直播流中继负载，并具有良好的可扩展性，在不同网络规模和组规模下均有较好性能表现。2．针对直播流分发交换网传输跨域直播节目面临的问题，将路由问题规划为时延约束Steiner树问题；并针对现有同类算法时间复杂度较高以及生成的组播树代价较高的问题，提出了一种改进的时延约束Steiner树算法。该算法采用Dijkstra算法路径递增的基本思想和链路共享的方法，在快速搜索阶段依次搜索到当前树有最小可行代价的节点，将目的节点通过最小可行代价路径加入组播跨域直播

6、业务系统关键技术研究树；在异常处理阶段将遗漏的目的节点通过最小时延路径加入组播树，进而生成满足时延约束的Steiner树来实现直播电视节目的点到多点高效传输。该算法能够在保证直播流端到端传输时延的同时最小化网络带宽开销，并具有较低的时间复杂度。3．针对跨域直播节目并发数目较多时跨域直播业务面临的路由状态可扩展性问题，在动态在线聚合组播算法的基础上，提出了一种改进的聚合组播算法。该算法确定匹配时可行的聚合树范围，以减少匹配和计算次数，降低时间复杂度；改进最优匹配聚合树的选择算法，并对网络中聚合组播树进行定期调整，以优化聚合树结构，去掉不必要的中间节点，提高聚合度，降低节点转发状态

7、。该算法能够以较低的时间复杂度，取得较高的聚合度和转发状态降低率，在并发组播组数目较高和组密度较高时效果更加明显。4．针对直播电视节目流行度、用户行为习惯等直播业务特征参数对服务组并发传输节目数的影响，提出了一种改进的交换式数字电视业务带宽规划方法。该方法综合考虑用户感兴趣时的观看状态和不感兴趣时的换台状态的影响，能更精确估算部署业务所需带宽，以控制跨域直播业务的接入网部署和维护成本。关键词：三网融合，跨域直播业务系统，服务器部署，组播路由，组播状态可扩展性，带宽规划中科院溥士学位论文Abs