基于P2P的分层IPTV网络模型研究

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IPTV(交互式网络电视)是互联网与传统电视相融合的结果,对于用户来说,它最大的意义在于开辟了一种全新的娱乐方式,而对于电信运营商来说,它既促进了宽带接入业务的发展,又在增加了收入。传统的IPTV系统采用C/S模式向用户提供服务,一台服务器只能支持有限的并发流,随着用户数量的增长,服务器端带宽很快达到上限,成为限制系统服务能力的瓶颈。目前的解决方法一是采用组播来提供广播,二是采用CDN技术将服务器尽量放到离客户近的地方以减轻网络负荷。但是,现有网络要支持组播,需进行改造,这不仅会导致成本增加还将损失互联网的连通性能。而CDN虽然从技术上全面解决了由于网络带宽窄、用户访问量大等问题,但高昂的部署成本是它最大的缺点。IPTV若需要进一步发展,目前的C/S模式已不能提供很好的支持,它已经成为制约IPTV发展的“瓶颈”。P2P技术具有很好的资源共享性,天然负载均衡性,良好的拓展性,快速资源传播和容易部署等特点,它的迅速发展使其成为构建网络中大型分布式系统的有力工具。 本文将P2P技术和IPTV技术相结合,使IPTV服务系统达到良好的资源利用率和系统吞吐性能。本文对构建基于P2P的IPTV系统相关的一些核心问题和关键技术做了深入的研究,论文的主要内容和成果如下: (1)研究了目前比较流行的IPTV系统,总结了现有系统的不足,并在设计系统的时候充分考虑到这些不足,使得新系统尽量避免产生此类问题; (2)将P2P技术引入到IPTV系统中,借助已有的内容分发网络(CDN)思想设计了P2PCast网络模型,在IP基础网络上形成了两个叠加的逻辑业务网络:上层采用CDN将视频内容从中心服务器推送到靠近用户端的边缘服务器处,下层应用P2P流媒体技术,以不同的边缘服务器为中心组成多个独立的P2P网络; (3)给出了P2PCast网络模型的结构构架以及具体模块的设计,同时给定了其网络拓扑结构,以解决传统IPTV系统扩展性差,资源利用率低以及系统吞吐性能低等问题; (4)研究了系统中的关键技术,包括节点管理机制,资源分发策略以及路由机制。路由协议是基于对kademlia协议的改进,重点是对“k桶机制”的信息存储和参数进行优化,使得性能强的节点存放更多的路由信息,提供更好的服务。同时,在分配节点时除了考虑物理位置信息外,还引入性能评价; (5)通过对设计的网络进行仿真实验,分析了所设计的模型的优点与不足。
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