基于CDN技术的流媒体直播系统研究与实现

王煜坤

中国海洋大学

摘要：

流媒体是Internet宽带多媒体技术和业务的一个组成部分，它的特点是传输信息量大、传输所需时间较长，此外对延迟、抖动、丢包率等Qos指标要求非常高，在当前的因特网上构建较大规模的流媒体直播系统是一个具有挑战性的工作。
本文研究了内容分发网络CDN(Content Delivery Network)技术和对等网络(Peer-to-Peer NetWork)技术，在此基础上，设计了一种结合CDN技术的网络流媒体直播系统PCast(Peer Cast)。
(1)制定了流媒体数据的切片(Slice)规则，设计了以CDN边缘服务器ES(Edge Server)为中心的网络拓扑模型，该模型采用了多播树的拓扑结构，每个子树只转发一条子流，这种设计的优点是当本节点的某一个父节点失效时，只有一条子流受到影响，大大增强了网络的稳定性和健壮性。
(2)对终端传输子系统的缓存模块的缓存结构、供流算法、数据切片的接收与组合等进行了详细设计。
(3)本文还给出了以丢包率和时延为检测标准的Qos检测算法和拓扑恢复算法，提高系统的健壮性。
(4)本文还对PCast系统进行了优化，提高了网络的自治性。制定了完整的应用层协议，保障了节点与服务器、节点与节点间的正常通信。
本文的创新点：首先完备了检查机制和切片冗余恢复机制保证了缓冲区向播放器供流的完整性，以切片时间戳为定时周期的供流算法则保证了在频道节目码率不断变化的情况下，缓冲区内始终有流媒体数据。其次采用了PUSH和PULL两种数据转发策略，尤其是PUSH策略的采用，使父节点将本地最新的数据主动发送给下级节点，大大减小了上级节点与下级节点之间的观看时延；制定了节点间连接失效的优化策略，保障了数据传输的稳定性。
试验表明，PCast系统运行良好，可流畅地播放码率为1024kbps的节目，画质达到DVD标准。上下级节点时延不超过1s，有效减小了时延。

关键词：终端传输子系统;流媒体直播系统;内容分发网络;对等网络;数据切片;冗余恢复机制

授予单位：中国海洋大学

授予学位：硕士

学科专业：计算机技术

导师姓名：唐瑞春;段瑞卿

学位年度：2011

语种：中文

分类号：TP393.02

页数：63

在线出版日期：2012-12-27（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）