基于WMN的P2P流媒體組播若干關鍵技術研究.pdf

1、隨著互聯(lián)網的發(fā)展，流媒體業(yè)務逐漸增多。視頻點播、網絡電視、遠程會議、遠程教育已成為互聯(lián)網的熱門應用。P2P（Peer to Peer,對等端到對等端）技術的產生使互聯(lián)網的工作模式從以客戶端/服務器為代表的集中式走向了分布式，為流媒體應用帶來了新的發(fā)展空間。與此同時，無線Mesh網絡(Wireless MeshNetworks，WMN)和移動通信設備的飛速發(fā)展使得人們對P2P流媒體業(yè)務的需求由有線網絡轉移到了無線網絡。這種用戶需求推動了基

2、于WMN的P2P流媒體技術的發(fā)展，而WMN的廣泛應用前景也吸引了P2P流媒體技術向無線網絡的移植。
　　基于WMN的P2P流媒體系統(tǒng)是P2P流媒體在WMN支撐下的應用層實現(xiàn)，由于WMN網絡的特殊性，P2P技術在WMN中面臨著許多挑戰(zhàn)與問題。例如，由于無線網絡終端種類繁多造成的網絡異構性問題、P2P覆蓋層網絡與底層網絡的拓撲不匹配問題、無線網絡鏈路干擾問題、無線頻譜資源有限問題和缺少系統(tǒng)級實驗平臺的問題。
　　針對上述研究背景

3、和P2P流媒體技術在WMN環(huán)境中遇到的問題，本論文在傳統(tǒng)的有線網絡P2P流媒體組播技術的基礎上，從理論和實驗兩個方面對WMN中的P2P流媒體組播技術進行了研究。論文的主要研究內容和創(chuàng)新點包括:
　　(1)針對覆蓋層網絡與底層網絡的拓撲不匹配問題和無線網絡節(jié)點異構性問題，提出了一種無線網絡通用的應用層組播成員管理協(xié)議。該協(xié)議通過采用“閑談”機制、局部概率擇優(yōu)策略和去中心化管理策略，構造了一個穩(wěn)定的、無標度的覆蓋層網絡，實現(xiàn)了組播組成

4、員的動態(tài)加入與退出管理。基于復雜網絡理論對所提協(xié)議進行的數(shù)學分析證明了其構造的覆蓋層網絡是穩(wěn)定的。仿真結果表明，所提出的協(xié)議在一定程度上能緩解拓撲不匹配問題，而且比已有的協(xié)議模型更能適應異構無線網絡環(huán)境。
　　(2)針對無線鏈路干擾問題，提出了一種低代價最少中繼樹組播路由算法。該算法由組播樹構造算法和信道分配算法兩部分組成。組播樹構造算法在保證中繼節(jié)點數(shù)目最少的同時盡量選擇低代價路徑進行數(shù)據轉發(fā)，從而充分利用無線鏈路的一跳廣播屬性

5、并且降低了端到端時延。信道分配算法通過擴大干擾優(yōu)化范圍、引入更精確的衡量干擾的參數(shù)，優(yōu)化了已有的信道分配算法，從而減少了鏈路干擾。算法分析和仿真結果表明，所提出的低代價最少中繼樹組播路由算法降低了已有組播樹算法的時間復雜度和組播樹代價，減少了用戶時延，提高了系統(tǒng)吞吐量。
　　(3)針對無線頻譜資源有限和客戶端資源受限問題，提出了一種基于SNR（Signal Noise Ratio，信噪比）反饋的多信道組播調度機制。該機制通過SNR

6、反饋判斷信道容量的大小，采用將優(yōu)先級較高的數(shù)據塊放在信道容量較大的信道上進行傳輸?shù)牟呗裕瑴p小了流媒體啟動時延和下載時間，提高了信道利用率。仿真結果表明，所提出的調度機制與原有調度機制相比，在用戶時延、下載時間和帶寬利用率方面的性能都有所提高，但其耗費的緩存空間略大于原有調度機制。經分析，在硬件技術日趨發(fā)達的今天，存儲空間的獲取對用戶來講并不困難。而在存儲空間充足的條件下，用戶對時間的敏感度明顯高于對空間的敏感度，因此用少量空間換取時間的

7、做法是可取的。
　　(4)針對缺少系統(tǒng)實驗平臺的問題，實際搭建了基于WMN的P2P流媒體系統(tǒng)。為了客觀和精確地評估WMN中的P2P流媒體性能，啟發(fā)與流媒體性能相關的下一步研究，在搭建的系統(tǒng)平臺上通過現(xiàn)場實驗的方式測試了流媒體編解碼方式、編碼速率、P2P方式的采用與否、跳數(shù)和網絡拓撲結構五個因素對流媒體性能的影響。實驗結果表明，編碼方式、編碼速率和網絡拓撲都是影響視頻質量的重要因素;跳數(shù)與視頻質量沒有必然的聯(lián)系;P2P技術與WMN結