随着宽带网络和视频编码技术的飞速发展,以视频点播(Video-on-Demand,VoD)和网络电视(IPTV)为代表的流媒体应用日益广泛,但传统接入网无法满足流媒体业务可控制、可管理和可运营的综合要求。为应对这一挑战,国家863计划专项课题“高性能宽带信息网(3Tnet)”启动了重大子项——“大规模接入汇聚路由器(ACR)系统性能和关键技术研究”。ACR能够保证客户网络接入带宽,提供了一种可承载宽带互动流媒体业务的新型接入网解决方案,是国家科技支撑计划项目“中国互动新媒体网络与新业务科技工程”中的重要设备。流媒体带宽消耗大、持续时间长、实时性强,受I/O能力和网络带宽的限制,视频服务器成为影响流媒体服务质量的重要因素,ACR环境下更是如此。流媒体调度技术负责分配、管理和使用服务器及网络接入带宽,对服务器性能有很大影响。设计简单高效的流媒体调度算法是ACR研发及推广中需要突破的关键技术之一。结合项目需求,针对ACR的推广应用,本文提出一种新型分布式视频点播架构DVoD(Distributed VoD),并着重对DVoD中的流媒体调度技术进行研究。具体而言,本文的主要工作及贡献包括:设计了一种支持大规模用户的视频点播架构DVoD,解决了传统基于单播的VoD系统可扩展性差的问题。基于边缘媒体服务器流化的思想,DVoD在骨干网采用单播传输,在接入网采用组播通信。接入网中的服务器采用基于组播的调度技术,负责视频数据的流化传输。DVoD中采用的流媒体调度算法成为影响系统可扩展性的关键。仿真表明,提出的调度算法支持客户异构性和VCR交互操作,流媒体服务器带宽需求增长率由O(λ)降低为O (?),其中λ为客户请求到达率。提出最大紧迫度优先(Maximum Urgency First,MUF)的请求调度算法。通过把调度算法归结为平均访问延迟最小的优化模型,引入“紧迫度”的概念。紧迫度的定义考虑了视频队列中的客户请求数、客户等待时间和服务该队列所需的流长度等属性。当有空闲信道时,MUF调度具有最大紧迫度的视频队列。根据对客户等待时间的估计方法,分别给出了MUF在批处理机制下的三种实现方案MUF-I,MUF-P和MUF-M以及流合并机制下的三种实现方案IMUF-I,IMUF-P和IMUF-M。详细的仿真结果证明,MUF能够在食言率、平均访问延迟和公平性方面取得较好的性能折中。提出了一种支持客户异构性的流媒体调度方案EPatching。针对现有流调度算法在异构环境下性能恶化的问题,EPatching通过引入追赶流,使得具有不同接收带宽的客户能够进行流合并。分析了EPatching的最佳组播调度间隔、所需的平均服务器带宽以及服务器带宽需求分布。基于分析结果,给出了EPatching基于费用的实现策略EPatching-C,并采用IMUF-I进行请求调度。通过详细的仿真实验及与其它方案的比较,证明了EPatching简单高效,可扩展性好。分析了基于客户类的接纳控制机制。分析中假定多个客户类,不同的客户类具有不同的带宽需求,且每类客户占用的信道数目不能超过其对应的信道阈值。提供了递归求解稳态阻塞概率的递归方法,降低了计算复杂度,仿真结果与分析结果完全吻合。从系统收益最大化的角度建立了收益模型,得到确定各个客户类最佳阈值的方法。分析表明,就系统收益而言,通过保证高优先级客户的服务质量,基于客户类的接纳控制策略优于完全共享的接纳策略。提出了一种支持用户交互的流媒体调度方案——常规组播固定调度(Regular Multicast Fixed Scheduling,RMFS)。针对客户VCR交互下流调度算法性能恶化的问题,RMFS每隔固定时间间隔调度常规组播流,保证流合并过程中目标组播流的存在;采用基于客户类的接纳控制机制,保证客户交互请求的服务质量。仿真结果验证了分析模型的正确性和所提方案的可行性。对RMFS在异构环境下的扩展进行了讨论。