网络层组播在大规模流媒体直播系统中的研究与实现*

组播可以有效实现多点之间通信,如何利用网络层组播技术实现流媒体直播系统,是当前的研究热点之一。基于MixCast模型,提出并实现了一种新的基于网络层的安全组播模型。针对当前组管理协议IGMP不提供接入控制,任何端点用户可自由地加入组播组,缺乏安全控制问题提出了依靠应用层单播对接收者认证,提出一种解决网络层组播的安全性问题和可控性问题的方法。实验结果表明,本系统具有良好的安全通信效率和可控性。     

混合组播在流媒体直播系统中的设计实现

在混合组播概念的基础上给出了一个流媒体直播系统的设计和实现.主要特点是以频道组织数据流,每一个频道同时包含客户端加入应用层组播和网络层组播所需要的信息,主机根据频道信息可选择采用应用层组播还是网络层组播来接收流媒体数据.该系统既可以大规模部署,又可以提高带宽利用率.     

基于P2P系统应用层组播在流媒体中的应用

由于live流是一种高带宽的应用，甚至当为数不多的客户同时采用单播从一个源请求流时，也可以使服务器的带宽饱和。作为有效解决方法的IP组播因为缺乏广泛的支持而逐渐被应用层组播代替。本文在peer-to-peer系统上采用以树为基础的应用层组播结构，实现用客户自己的带宽传输流媒体以缓解服务器附近的拥塞问题。在该结构中，每个客户peer端在应用层与传输层之间加入peering层，实现结点之间的协调和建立、维护组播树。     

可扩展的实时流媒体应用层组播系统设计

分析应用层组播在流媒体分发领域的研究，设计了可扩展的实时流媒体应用层组播系统ALMLS。该系统基于非结构化Overlay，采用基于Gossip思想的节点加入算法和消息散播机制；设计了基于流媒体技术的数据缓存和获取策略；通过故障检测和恢复机制增强系统的健壮性。系统的特点是易于实现和具有良好的扩展性。     

一种基于RTP/Multicast的流媒体传输系统设计

流媒体技术是当前研究和开发的一个热点。在开发基于多服务器的大规模流媒体服务器平台中，该文提出了一种基于RTP/Multicast的流媒体传输系统。这个传输系统实现了统一传输模型，即单播和组播配合实现对热门影片的组播，还实现了基于RTCP反馈的简单流量控制算法NFC。该系统已经实现，并在做进一步的完善。     

可服务定制的流媒体应用层组播系统

面对组播应用难以在互联网中得到有效部署的难题,文章基于Overlay网络技术设计并实现了一个面向流媒体的应用层组播系统。该系统采用基于代理的服务模型,实现了接入控制、用户管理。针对接入网络固有的异构性问题,提出了一个基于XML表示的服务定制解决方案。     

基于实时流媒体服务的多源应用层组播系统

针对矿区网络大容量视频信号传输,通过在现有网路中部署流媒体服务节点,构建基于实时流媒体服务的多源应用层组播系统,并提出一种基于度和延时约束的路由算法,进行组播树节点的管理和优化。该系统实现简单、路由健壮性高,与传统C/S模式视频监控系统相比,在同等网络状况和运行环境下,传输视频流的网络丢包率降低50%以上。     

基于应用层组播的高清流媒体直播系统的设计和实现

将应用层组播技术应用在高清流媒体直播系统中,设计并实现了一个支持大并发、高性能、无延时的流媒体直播原型系统,很好地解决了服务器端网络出口带宽瓶颈和普通P2P技术延时较长等缺点.该系统2006年夏世界杯期间在复旦大学校园网内进行了长达一个多月的大规模测试,最高在线人数超过500人,取得很大的反响.该系统也为国家科技部重点项目高清电视的直播系统提供了一条可行的技术方案.     

基于树环结构的流媒体应用层组播模型的研究

该文首先分析应用层组播协议,结合流媒体在Internet上的特点,提出了流媒体树环模型。该模型基于NICE协议之上,综合衡量节点自身及链路因素权重,构建适用于大规模实时流媒体的树环应用层组播模型。模拟实验表明,该模型能够最大化资源利用率和最小化控制开销,可以很好地满足实时流媒体中大内容传输的需要。     

基于应用层组播的高清流媒体直播原型系统的实现和测试

将应用层组播技术应用在高清流媒体直播系统中,设计并实现了一个支持大并发、高性能、小延时的高清流媒体直播原型系统,同时创造性地提出了分布式时移技术并集成在系统中,使用户能随时收看直播或延时直播的节目。该系统在2006年夏世界杯期间在复旦大学校园网内进行了长达一个多月的大规模测试,最高在线人数460。测试数据表明该系统很好地解决了服务器出口带宽瓶颈以及普通P2P技术延时较长等缺点,为国家科技部重点项目高清电视的直播系统提供了一条可行的技术方案。     

An overlay multicast protocol for live streaming and delay-guaranteed interactive media

In many collaborative multimedia applications, there is often a requirement for simultaneously supporting live streaming and shareable interaction. A major challenge in designing such an application by overlay multicast is how to simultaneously provide scalable live streaming and delay-guaranteed interactive media. Live streaming by overlay multicast incurs additional application-layer latency, which conflicts with the delay-sensitive property of interactive media. To handle this dilemma, in this paper, we propose a layered degree-constrained overlay multicast protocol, which organizes the overlay multicast tree as a layered degree-constrained core tree and an extended tree. The core tree maintains available resources in its top layers for subsequent two-way interaction, whereas the extended tree expands the core tree for one-way live streaming. Our simulation and experimental results show that the proposed overlay multicast protocol can simultaneously provide delay-guaranteed interactive media as well as scalable live streaming.     

RTSP流媒体代理IPv4/IPv6组播互通的研究

基于RTSP协议的流媒体应用发展迅速,在Internet上传输流媒体的相关技术成为热点。在网络和网络应用从IPv4向IPv6过渡的过程中,新构建的基于IPv6的实时RTSP流媒体组播应用要求能够与原有基于IPv4的实时RTSP流媒体组播应用互通。分析了当前主流的流式多媒体信息的发布平台Microsoft的Windows MediaService以及RealNetworks的Helix Universal Server对组播的实现方式,并研究对支持IPv4/IPv6网络间互访的RTSP流媒体应用代理进行一些扩展来实现IPv4/IPv6 RTSP流媒体组播应用互通。     

流媒体直播系统的多路并发流自适应传输控制

为了解决流媒体直播在Internet中传输带宽不足、用户接入多样性等问题,本文探讨了流媒体在IP网络中一般的传输控制技术,提出了一种基于联播的流媒体实时传输控制策略以适应网络带宽的动态变化。首先通过组播方式以及RTP/RTCP协议实现流媒体的实时传输;之后对自适应传输的算法进行了详细的分析和设计,并采用多线程技术实现了网络状况监测和实时码流切换控制;最后通过研究及实验数据分析对比,证明该方案可提高多路并发流传输效率的有效性,并且可以给客户端用户带来较好的用户体验。     

Software-Defined Multicast for Over-the-Top and Overlay-based Live Streaming in ISP Networks

The increasing amount of over-the-top (OTT) live streams and the lack of global network layer multicast support poses challenges for a scalable and efficient streaming over the Internet. Content Delivery Networks (CDNs) help by delivering the streams to the edge of almost every Internet Service Provider (ISP) network of the world but usually also end there. From there on, the streams are to be delivered to the clients using IP unicast, although an IP multicast functionality would be desirable to reduce the load on CDN nodes, transit links, and the ISP infrastructure. IP multicast is usually not available due to missing control and management features of the protocol. Alternatively, Peer-to-Peer (P2P) mechanisms can be applied to extend the overlay multicast functionality of the CDN towards the clients. Unfortunately, P2P only improves the situation for the CDN but makes it more challenging for the ISP as even more unicast flows are generated between clients inside and outside the ISP network. To tackle this problem, a Software-Defined Networking-based cross-layer approach, called Software-Defined Multicast (SDM), is proposed in this paper, enabling ISPs to offer network layer multicast support for OTT and overlay-based live streaming as a service. SDM is specifically tailored towards the needs of P2P-based video stream delivery originating from outside the ISP network and can easily be integrated with existing streaming systems. Prototypical evaluations show significantly improved network layer transmission efficiencies when compared to other overlay streaming mechanisms, down to a level as low as for IP multicast, at linearly bounded costs.     

基于用户行为分析的应用层组播树生成算法

应用层组播采用终端主机转发数据的方式,在一对多的媒体内容分发方面具有广阔的应用前景．与IP组播相比,应用层组播具有灵活和易实施的特点,但是因为终端主机可以自由地退出组播树,应用层组播也存在数据传递易中断的缺点,这对实时性要求严格的视频直播应用的影响尤为严重．通过对超过1000万条实际视频直播系统的真实用户记录进行统计分析,发现用户平均剩余在线时间随着已经在线时间的增大而增大,并据此提出了一种适用于视频直播的应用层组播树生成算法．模拟结果表明,算法对减少视频直播应用下应用层组播树的数据传递中断次数有明显作用．     

多网融合承载的P2P直播覆盖网优化关键问题分析

P2P直播作为流媒体传输中IP组播的替代方案,其物理承载以IP单播为基础。而近年来P2P直播在实际使用中反映出IP单播在传输性能上的瓶颈。随着技术、产业和政策的发展,单播、组播和广播三种物理传输网逐渐融合,P2P覆盖网不但能够将多网的接入融合提升为应用融合,更应该利用多网融合的优势提高P2P直播的性能。从P2P直播网的应用情况、覆盖网与物理网的融合以及P2P直播分发模式三个方面,分析了直播覆盖网利用多网融合优势的关键问题,最后总结了目前P2P直播中存在的可改进因素,并指出了利用多网融合进行P2P直播技术优化的研究重点。     

应用层组播节点流媒体调度算法

针对终端转发机制存在的延迟问题和传输率波动问题,提出一种应用层组播节点流媒体调度算法,通过采用组播节点的缓冲延迟和视频编码预测信息,减弱流视频的突发性高带宽需求,从而实现实时流率平滑传输,以提供稳定的流视频服务。仿真实验结果表明,该算法是有效可行的。     

一种高效的音频流媒体服务器策略

在嵌入式音频流媒体播放系统中,音频流媒体服务器作为核心部分发挥着至关重要的作用。结合局域网音频流媒体播放系统实时性要求高和终端缓存资源很有限的特点,提出在服务器端发送速率动态控制算法。发送速率动态控制算法主要是先保证在尽量小周期内的平均发送速度等于理想发送速度,然后再通过负反馈因子微调这个尽量小周期内局部的发送速度。在使用上述技术的基础上,点到多点播放同一节目时多播表现出来的数据同步性不理想,为提高服务质量,在服务器端进一步选用对等工作组模型以及单播轮询发送方式。实验结果表明,播放终端的流畅实时播放和同步性最终得到了保证。     

基于移动代理的流媒体组播模型的研究

针对当前Internet网络组播存在的问题,在分析了移动代理和流媒体组播两种比较成熟的技术的基础上,将两种技术结合起来,提出了基于移动代理的流媒体组播模型.实验结果表明,该系统可有效解决现有组播通信系统中传输数据量大、不支持组播路由和用户的公平性问题.