应用层组播直播系统中的流媒体传输技术研究

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1、分层P2P流媒体超级节点动态选举机制研究答辩人：指导老师：目录课题研究背景及意义123本文的主要工作结论与展望互联网发展迅速，对网络资源的需求趋向于流媒体资源。P2P流媒体系统在大规模视频播放上功能强大，应用前景广阔。现有的典型P2P流媒体系统分为基于树状拓扑、基于网状拓扑和分层混合三种模型。1.课题研究背景及意义1.课题研究背景及意义典型的P2P直播模型基于树状拓扑的P2P直播模型简单易实现，数据分发效率较高，树高层节点的延时大，抗扰动性差。基于网状拓扑的P2P直播模型在系统可扩展性和抗扰动性方面有了很大

2、的提高，数据传输延时和维护拓扑的控制开销比较大。分层混合的P2P直播模型考虑了不同节点间的性能差异，分层分簇组织节点，充分利用了异构节点的资源，是当前研究的重点。课题研究背景及意义分层混合模型中超级节点存在失效和饱和问题。有效的解决方案是要从众多的NP中动态选举出一部份节点成为超级节点。课题来源于“863计划”专项课题:基于新一代通信网络的大规模个人直播系统。2.本文的主要工作1.从框架设计、TS管理功能、系统关键策略方面详细介绍了一个分层混合直播系统Lstream。2.针对分层P2P流媒体系统中超级节点的

3、失效和饱和问题，对现有的分层P2P网络的超级节点选取机制进行研究，提出基于信任度的动态超级节点选举机制。3.仿真实验结果及分析。Lstream框架结构1集中管理层：由TS完成BootStrap功能.2数据转发及管理控制层:由SP和SNP组成.3边缘共享层:由NP组成Lstream框架结构超级节点功能及动态选举1.数据转发功能：向SP层子节点及簇内逻辑子节点推送流媒体数据。2.管理控制功能：(1)接收NP上传信息（退出，上传能力等），周期性向TS上报。(2)根据自身负载及NP上传能力，确定逻辑子节点(3)监听

4、SP层子节点及监护节点的异常退出。超级节点存在失效和饱和问题，需要引入动态的超级节点选举机制。TS根据节点信息计算节点信任度，信任度高的节点作为簇的备用超级节点，当系统需要新的超级节点时，备用超级节点就加入到SP层成为簇首。基于信任度的动态超级节点选举机制两种选举时机节点信任度度量超级节点选取机制备用超级节点机制选举时机1.当前SP(SNP)正常或异常退出2.当前SP(SNP)饱和节点信任度度量备选超级节点集合Di=Di为节点i到簇内其它普通节点的距离之和节点信任度度量节点提供服务能力节点性能度量值，节点性

5、能具体可表述为节点的CPU、内存等特性。节点平均上传速率:节点i在一定周期t内向节点j发送流媒体数据分片的平均速率为Vij,节点信任度度量节点稳定性用节点在线时长来代表节点稳定性。其中，TUptime为节点总在线时间，num为上线次数。节点信任度度量对Ci、Vi、Pi标准化本文选择的SNP根据以上三个方面的度量，并用加权的方法计算节点的信任度TRUST_VALUE超级节点选取机制SNP的选举工作由TS进行。TRUST_VALUE高的为簇BACKSP。BACKSP根据统计信息的更新周期性实时更新。{//周期执

6、行SendTsNPInfo();UpdateNPInfo();For∀ASi∈SysdoUpdate(I);For∀P∈ASidoCalculate(TRUST_VALUE);EndForBACKSP=SelectTop(I);EndFor}备用超级节点机制针对超级节点失效饱和，引入备用超级节点机制，降低网络波动。簇首失效当前SP(SNP)正常或异常退出，TS通告BACKSP成为SNP，并为其发它NP信息和数据源。while(Listen(SPLOGOUT)==TRUE

7、

8、Listen(SPOUT)==TR

9、UE)//TS监听超级节点正常或异常退出{SendMessage(BACKSPTOSNP);SendClusterInfo();SNP=BACKSP;Recv(ClusterInfo);//接收TS传来的簇信息JoinTree();//加入转发树For∀Pj∈ClusterInfodoSendMessage(BESP);//向簇内其它节点通告自己成为SP。EndForFor∀Pj∈ClusterInfodJoinSP();//普通节点连接簇首，重新加入系统EndFor}备用超级节点机制簇首饱和当前SP（SN

10、P）饱和，不再接受新节点加入，TS通告BACKSP成为SNP，并以以前簇首为父节点加入超级节点层。算法伪码描述如下：while(Listen(BENEWSNP)==TRUE){SendMessage(BACKSPTOSNPNewcluster(BACKSP);//新建簇JoinTree();}如果SNP饱和，则新选举出的SNP不以该饱和的SNP为父节点，而是以该区域的SP为父节点加入SP层。实验结果分析性能分析指