随着多媒体云服务的大量涌现,以互联网电视、在线点播、手机TV等为代表的云通信应用带来了内容分发技术的大规模应用需求。应用层分发技术以兼容现有网络结构、实施策略控制而成为多媒体云服务的主要承载技术。然而该技术目前仍存在三大挑战：1)局部能力局限性导致整体分发延迟较长的问题；2)局部灾难导致整体分发质量下降的问题；3)多媒体云共享服务缺乏分层统一的体系框架。本文在国家科技重大专项课题“新型移动多媒体音视频编解码关键技术研发”(No.2010ZX03004-003)和武汉市科技供需对接计划项目“互联网影像服务平台”资助下,对多媒体云服务的分发技术和大型多媒体云分发系统应用技术展开研究。本文在理论算法、应用方案方面具有如下贡献和创新：(1)最小延迟分发树路由算法多媒体云通信对于实时性要求较高,而现有度约束分发树路由算法的分发延迟较大,未考虑节点的分发能力强弱,使得延时短但转发数目有限的劣质节点可能优先加入树成为上游节点,从而造成分发树的高度增加,整体分发延迟增大。为此本文在DCMD-H算法基础上,进一步改进延时度量权值,提出最小延迟分发树路由算法,能够减小劣质节点被挑选为树主干节点的概率,从而降低分发延迟。实验证明在度约束低的节点比例超过20%的条件下,所生成的树与DCMD-H算法相比降低2%-6%的平均分发延迟。该成果应用于实时群组多媒体业务的分发系统构建,能够缩短用户等待时间。(2)容错分发路由算法多媒体云通信对于健壮性要求较高,而现有应用层QoS重路由在备选路由选择过程中未考虑路由重构延迟代价对恢复效率的影响,造成服务恢复时间过长。针对这一问题,本文提出覆盖网络快速QoS重路由算法,该算法引入路径重建时的时延约束作为备选路径的选择条件,将选出单一的备选路径过程转化为选出备选路径的集合,可提高选出高质量备选路径的成功概率。实验证明本算法能够有效提高路由恢复时间效率,与CSR及PSR算法相比平均降低5%-8%的恢复延迟时间(RD)。该成果对于大规模分布式多媒体业务的容错能力、自恢复能力的提升具有重要的意义。(3)大型多媒体云分发系统应用传统的多媒体通信系统采用专一的分发服务系统,依靠各个运营商的部署规模及运营能力而生存。而自从共享云计算的概念提出后,多媒体云服务越来越成为应用趋势。但是目前还缺乏能够提供自适应服务质量保证的多媒体云分发框架。针对这一问题,本文基于覆盖网络思想设计了一种分层服务的多媒体云分发体系架构,该架构同时考虑静态图片传输服务、流式视频点播服务以及实时流媒体服务的特点,构建一个多服务共享的多媒体云分发系统。综上所述,本文研究成果从应用层覆盖网络的角度探索高效可靠的分发质量(QOS)控制策略,为大规模多媒体云通信系统的科学设计提供开创性的指导思想,具有重要的理论意义,对于手机电视、互联网点播等实用产品的研制与开发具有重要的应用价值。