流媒体技术的研究与发展

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1、通信前沿讲座论文题目：P2P流媒体关键技术的研究与发展姓名：学号：班级：指导老师：【摘要】传统的流媒体系统建立在客户一服务器模式的基础上，系统伸缩性差，服务器常常成为系统的瓶颈。而最近兴起的P2P(peer-to-peer)技术在充分利用客户资源、提高系统伸缩性等方面具有巨大的潜力，基于P2P方式的流媒体的研究也逐步引起了人们的注意。讨论了当前P2P流媒体关键技术的研究进展。介绍了P2P流媒体的研究现状，最后指出了P2P流媒体的未来研究方向。【关键词】P2P；流媒体；伸缩性1．引言随着互联网的日趋普及和

2、新技术的迅速发展，一大批新兴的网络多媒体应用开始涌现并成为人们工作、生活中重要的组成部分，例如：网络电视、体育赛事广播、在线游戏、远程教育等。而这些多媒体应用需要流媒体技术的支持。   流媒体是指在数据网络上按时间先后次序传输和播放的连续音、视频数据流。流媒体数据流具有3个特点：连续性、实时性、时序性，即其数据流具有严格的前后时序关系。由于流媒体的这些特点，它已经成为在互联网上实时传输音、视频的主要方式。本质上，流媒体技术是一种在数据网络上传递多媒体信息的技术。目前数据网络具有无连接、无确定路径、无质量

3、保证的特点，给多媒体实时数据在数据网络上的传输带来了极大的困难，流媒体技术的主要目标就是：通过一定的技术手段实现在数据网络上有效地传递多媒体信息流。传统的分布式多媒体系统主要使用客户端服务器模式，服务器以单播的方式和每个客户建立连接。由于流媒体服务具有高带宽、持续时间长等特点，随着客户数目的快速增加，服务器的资源如带宽很快就被消耗完，成为系统瓶颈所在。为了解决系统的可扩展性问题，许多研究都提出了相应的解决办法。如IP组播技术[1],实现了Internet上高效的一对多通信，提高了系统的可扩展性。然而由于

4、IP组播存在的种种限制，如很难实现可靠性组播和拥塞控制等，IP组播技术并没有得到广泛的应用。而针对服务器提出的批处理(batching)技术、补丁(patching)技术、周期性广播以及流合并、流搭载(piggbacking)等技术虽然在降低服务器的带宽需求和客户等待时间方面取得了不错的效果，但仅仅在一定程度上缓解了服务器的压力。另一种方案是在网络边缘部署代理缓存(proxycaching)或内容分发网络(contentdeliverynetworks)，媒体服务器将媒体内容以推(push)的方式存放在

5、代理缓存或CDN服务器上，客户请求媒体服务器时，可从代理缓存或CDN服务器获得服务，而不必消耗服务器的资源。但这种方案成本较高，只是部分地解决了可扩展性问题，因为此时代理缓存或CDN服务器很有可能成为系统瓶颈。近年来，对等网络(peer-to-peernetwork)的研究在文件共享、应用层组播方面得到了广泛地关注，P2P技术得以快速地发展，如由第1代的P2P网络Gnutella，Freenet发展到第2代的chord，Pastry等以至第3代的viceroy，在P2P方式下，每个对等实体(peer)既

6、是服务的提供者，又是服务的享用者。peer为系统提供有限的计算或存储资源，peer之间协作为其他peer提供服务，将服务器的负载分散到peer中，从而有效地减轻了服务器的负载和网络带宽占用，极大地提高了系统的可扩展性，具有潜在的应用前景。由于P2P模式可以在大规模的网络应用中有效地提高系统的可扩展性，基于P2P方式的流媒体传输的研究也逐步引起了人们的重视，相关技术或原型系统不断出现[2]。本文首先介绍了P2P流媒体传输系统及其特点，随后讨论了P2P流媒体传输的关键技术及其未来发展方向。2.P2P流媒体传

7、输系统及其特点基于P2P的流媒体技术是一项非常有前途的技术，该技术有两方面的优点：不需要互联网路由器和网络基础设施的支持，因此性价比高且易于部署；流媒体用户不只是下载媒体流，而且还把媒体流上载给其他用户，因此，这种方法可以扩大用户组的规模，且由更多的需求带来更多的资源。由于P2P流媒体系统中节点存在不稳定性，因此P2P流媒体系统需要在文件定位技术、节点选择技术、容错以及安全机制方面有所突破。此外在如何管理节点并建立发布树、如何应付不可预知的节点失效、如何适应网络状态变化方面也面临着一些挑战。 2.1P2

8、P流媒体系统播送方式   P2P流媒体系统按照其播送方式可分为直播系统和点播系统，此外近期还出现了一些既可以提供直播服务也可以提供点播服务的P2P流媒体系统。   2.1.1直播   在流媒体直播服务中，用户只能按照节目列表收看当前正在播放的节目。在直播领域，交互性较少，技术实现相对简单，因此P2P技术在直播服务中发展迅速。2004年，香港科技大学开发的CoolStreaming原型系统将高可扩展和高可靠性的网状多播协议应用在P2P直播系统