基于pp技術(shù)的流媒體直播系統(tǒng)的研究

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1、基于P2P技術(shù)的流媒體直播系統(tǒng)的研究背景介紹:流媒體技術(shù)是一種新興的網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù),它是在Internet/Intranet上使用流式傳輸技術(shù)的多媒體,流媒體在播放前不需要下載整個文件,可以邊下載邊觀看。其原理是把向用戶傳輸?shù)亩嗝襟w文件按照播出時間順序分為不同的片斷,然后依次把這些片斷發(fā)給用戶,連續(xù)播放這些片斷就形成了連續(xù)的聲音和圖像。隨著1994年P(guān)rogressiveNetworks美國公司成立,流媒體開始正式在互聯(lián)網(wǎng)上應(yīng)用。該公司一年后推出的基于C/S架構(gòu)的音頻接收系統(tǒng)RealAudio在隨后的幾年內(nèi)引領(lǐng)了網(wǎng)絡(luò)流媒體技術(shù)的洶涌潮流。1997年9月

2、,該公司更名為RealNetworks,并相繼發(fā)布了多款應(yīng)用非常廣泛的流媒體播放器,即RealPlayer系列,該系列一度占據(jù)該領(lǐng)域超過85%的市場份額,RealNetworks公司可以稱得上是流媒體真正意義上的鼻祖。從此以后,流媒體技術(shù)進(jìn)入了蓬勃發(fā)展的階段。傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)流媒體播放系統(tǒng)一般基于用戶/服務(wù)器(Client/Server,C/S)的模式。但是,由于流媒體播放需要消耗大量的網(wǎng)絡(luò)帶寬和服務(wù)器資源,因此這種模式嚴(yán)重限制了網(wǎng)絡(luò)流媒體業(yè)務(wù)的發(fā)展。以一個占用帶寬為300kbps的網(wǎng)絡(luò)視頻流為例,當(dāng)有1000個用戶同時觀看時,需要的帶寬是300mbps,

3、這樣的性能要求對于大多數(shù)服務(wù)器來說是滿足不了的。如果要支持幾萬甚至幾十萬的用戶,采用這種C/S模式幾乎是不可能的。當(dāng)然增加服務(wù)器數(shù)量和提高帶寬是一個解決方式,但是這種方式需要巨大的成本開支,所以我們需要通過新的技術(shù)手段解決這個問題。最近幾年,對等網(wǎng)絡(luò)技術(shù)(Peer-to-Peer,P2P),引起了包括普通網(wǎng)絡(luò)用戶和科研領(lǐng)域人員在內(nèi)的越來越多人的關(guān)注。P2P是分布式系統(tǒng)的一個子集,目前在分布式計(jì)算和文件共享領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。相對于傳統(tǒng)的C/S模式,P2P模式一個非常顯著的特點(diǎn)就是節(jié)點(diǎn)無需依賴集中式服務(wù)器資源,各個節(jié)點(diǎn)之間可以直接進(jìn)行通信。每個節(jié)點(diǎn)具有

4、相同的地位,既可以請求服務(wù),也可以提供服務(wù),同時扮演著C/S模式中客戶機(jī)和服務(wù)器的雙重角色,甚至還可以具有路由器和高速緩存的功能,這樣,每個節(jié)點(diǎn)在從別的節(jié)點(diǎn)接收數(shù)據(jù)流的同時還向其它節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)流。P2P技術(shù)有兩方面的優(yōu)點(diǎn):一方面,P2P技術(shù)突破了傳統(tǒng)的C/S模式限制,強(qiáng)調(diào)節(jié)點(diǎn)之間的對等性,即P2P系統(tǒng)中每一參與節(jié)點(diǎn)兼有服務(wù)器和客戶端兩種身份,在利用其它節(jié)點(diǎn)上資源的同時也為其它節(jié)點(diǎn)提供服務(wù)。這使得P2P系統(tǒng)的服務(wù)能力隨著用戶數(shù)的增加而自然增長,具有很強(qiáng)的可擴(kuò)展性,能夠解決傳統(tǒng)C/S結(jié)構(gòu)中服務(wù)器過載和資源瓶頸等問題。另一方面,P2P系統(tǒng)采用節(jié)點(diǎn)自組織的方

5、式工作,強(qiáng)調(diào)無中心的結(jié)構(gòu),并且很好地適應(yīng)了節(jié)點(diǎn)隨機(jī)加入和退出的動態(tài)性,因而在魯棒性、數(shù)據(jù)高可用性和抵抗攻擊方面具有不可替代的優(yōu)勢。目前,P2P技術(shù)在文件共享等一些應(yīng)用領(lǐng)域中己經(jīng)取得了很大的成效,把P2P技術(shù)應(yīng)用到流媒體領(lǐng)域同樣能帶來革命性的突破。。因此,P2PStreaming技術(shù)被提了出來,即把P2P技術(shù)思想應(yīng)用到流媒體的傳輸?;赑2P技術(shù)構(gòu)建流媒體系統(tǒng),能夠從根本上解決基于C/S模型的系統(tǒng)的不可擴(kuò)展性、低容錯性和低魯棒性。此外,P2P網(wǎng)絡(luò)中用戶分布廣泛,資源更加充足,更能滿足用戶對資源的需求,從而保證服務(wù)的質(zhì)量,為構(gòu)建大規(guī)模流媒體傳輸系統(tǒng)提供了

6、一種低成本的解決方案。流媒體與P2P技術(shù)理論基礎(chǔ):流媒體技術(shù)理論基礎(chǔ):流媒體(Streaming-Media)指在Internet/Intranet中使用流式傳輸技術(shù)時的連續(xù)時基媒體,如音頻、視頻等多媒體文件。流媒體的主要特點(diǎn)有:啟動時延大幅度縮短、對系統(tǒng)緩存容量的需求大大降低、采用特定的實(shí)時傳輸協(xié)議以及對時間的敏感性。流式傳輸技術(shù)是指將音頻、視頻等多媒體文件經(jīng)過特殊的壓縮方式分解成一個個壓縮包,再由音頻、視頻服務(wù)器向用戶計(jì)算機(jī)連續(xù)地、實(shí)時地傳送信息的一種傳輸技術(shù)。其傳輸原理如下圖所示:Figure1流式傳輸原理圖流式傳輸又可分為順序流式傳輸(Pro

7、gressiveStreaming)和實(shí)時流式傳輸(RealtimeStreaming)兩種方式:順序流式傳輸就是媒體數(shù)據(jù)的順序下載。在下載的同時用戶可以觀看在線媒體,但是在給定時刻用戶只能觀看已下載的那部分媒體數(shù)據(jù),不能跳轉(zhuǎn)到未下載的部分。而且順序流式傳輸不能根據(jù)用戶網(wǎng)絡(luò)帶寬的變化對連接速度做相應(yīng)的調(diào)整。由于順序流式傳輸?shù)拿襟w數(shù)據(jù)使用標(biāo)準(zhǔn)的HTTP服務(wù)器就可以發(fā)送,而不需要其它的特殊的協(xié)議,所以順序流式傳輸也被稱作HTTP流式傳輸。用戶在播放前觀看的媒體數(shù)據(jù)是無損傳輸?shù)模皂樞蛄魇絺鬏敱容^適合高質(zhì)量的短片,如片頭,片尾和廣告。但是這也意味著用戶在

8、觀看前必須等待較長的時延,對網(wǎng)絡(luò)傳輸速度較慢的連接時延更加明顯。因此,順序流式傳輸并不適合長片段的和有隨機(jī)訪

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