开题报告范文

毕业论文（设计）开题报告

系 ____________ 专 业 题 目 基于P2P的视频直播系统的研究与设计

学生姓名 __________ 学号 _________ 指导教师 ___________职称__________

年 月 日

一、课题来源、国内外研究现状与水平及研究意义、目的。（附主要参考文献） 1． 课题来源 宽带的普及和通信网络技术的迅速发展,网络多媒体服务得到广泛应用,视频直播服务作为其中的重要组成部分,具有广阔的应用前景。然而由于流媒体对流量带宽的资源需求很大, 解决服务器端流量带宽瓶颈成为促进流媒体应用发展的首要问题。 解决服务器流量带宽瓶颈问题最常用的方式是服务器集群方式和IP 组播方式。服务器集群方式是将多台同构或异构的计算机连接起来协同完成特定任务,它完善了传统意义上的C/S 架构。它能保证传输速率和服务质量，但是其高额的费用是难以接受的。IP 组播方式在网络上只有唯一的数据包在进行传输,每个客户端都能接收到这个数据包,这极大的减轻服务器的带宽,并且减轻了整个网络资源。但是, IP 组播存在本质上的缺点,如:路由器需要保存每个组的状态,这使网络层变得复杂,违背了网络层的设计初衷;在网络层的组播情况下,对于可靠传输、拥塞控制、流量控制、安全控制就比起单播情况复杂; IP 组播需要改变下层网络结构,并且IP 组播要配置在域间的路由协议的扩展,因此配置速度减慢等等,使其只能在局域网上应用。 P2P 技术的发展,为解决流媒体服务器的瓶颈问题提供了新的途径,其充分利用每个节点的空闲资源分担服务器负载,并且具有良好的扩展性,能支持大数量级的用户同时在线。 2． 国内外研究现状与水平 P2P技术，也称为对等网络（Peer to Peer）技术，它与目前网络中占据主导地位的客户端/服务器（Client/Server）结构（也就是WWW所采用的结构方式）的一个本质区别是，整个网络结构中不存在中心节点（或中心服务器）。简单的说，P2P直接将人们联系起来，让人们通过互联网直接交互。P2P使得网络上的沟通变得容易、更直接共享和交互，真正地消除中间商[3]。P2P就是人可以直接连接到其他用户的计算机、交换文件，而不是像过去那样连接到服务器去浏览与下载。P2P另一个重要特点是改变互联网现在的以大网站为中心的状态、重返“非中心化”，并把权力交还给用户。在P2P网络中每一个节点所拥有的权利和义务都是对等的[4]。目前，P2P技术在国内外已有了突飞猛进的发展，很多领域已经成功的应用这项技术处理了C/S 1

模式存在的瓶颈，但其在网络传播方面的使用刚刚起步，发展的前景还十分的广阔。 P2P引导网络计算模式从集中式向非中心式偏移，也就是说网络应用的核心从中央服务器向网络边缘的终端设备扩散：服务器到服务器、服务器到PC机、PC机到PC机，PC机到WAP手机„„所有网络节点上的设备都可以建立P2P对话[5]。P2P给互联网的分布、共享精神带来了无限的遐想，有观点认为至少有100种应用能被开发出来，但从目前的应用来看，P2P的威力还主要体现在大范围的共享、搜索的优势上。现在在这方面主要有五大类型的应用：即时消息、对等计算、协同工作、搜索引擎、文件交换。 P2P技术在文件共享方面的应用主要表现在OICQ、PPLive、Mysee网站等，OICQ通过目录服务器建立聊天双方点对点的连接，及时发送聊天信息，解决了海量信息存储、转发困难等问题；而PPLive、Mysee网站等主要将媒体播放与P2P技术结合在一起，改善了以前需要高质量服务器为媒体文件服务并解决了宽带限制的问题，提高了用户浏览媒体文件的速度及质量。 在视频直播应用中,对等网络方法面临一些问题:调整并监控网络中节点的动作,确保系统稳定性,降低多层节点转发的延迟,确保节点间可靠通讯以及保证系统的良好扩展性。针对这些问题,目前一些机构进行了相关研究。PeerCast[6]把所有节点建立成单一的多叉分布树,每个节点转发父节点的数据,并且保存部分树的信息,具有很好的扩展性,但是当有节点离开时,它的子孙节点每次都是从根节点进行重新加入,这带来的根节点的负载和重新修复延迟。CoopNet[9] [10]把P2P 方式作为分布式2 服务器的补充,在它的系统中,服务器具有高带宽和高性能,因此服务器保存了所有的节点状态, 同时这也限制了系统的扩展性。ZIGZAG[7] [8]把节点进行分组传播,规定每组的大小必须是1k～3k, 节点加入和离开是组的合并和分离的过程,但是它的整棵传播树没有达到完全树,而且没有考虑P2P 系统中每个节点的性能不同。 针对现有系统中存在的缺陷,本文提出建立和维护节点网络的BMTREE 的算法及具体实现,实验表明,在系统的延迟、稳定性、扩展性上有了较大程度的改进。 由此可见，P2P在流媒体传播方面的应用已有了一定程度的研究，但其性能和效 2

果还不成熟不理想，有待进一步改善。 3． 研究意义和目的 随着视频直播服务规模的进一步扩大，参与人数的进一步增加，媒体文件图像的质量越来越难以得到保障，基于服务器的视频直播系统以其昂贵的成本支撑着在线视频直播的质量，但其弊端还是不可避免的在一步步展现。P2P技术的飞速发展以及在网络传播方面的广泛应用为本课题的研究提供了有利的前提和技术保障。 P2P技术如果与可伸缩性视频编码技术结合将能极大地提高每个用户所接收的视频质量。由于可伸缩性码流的可加性，媒体数据不用全部传输给每个用户，而是把它们分散传输给每个用户，再通过用户间的连接，每个用户就可以得到合在一起的媒体数据。即使每个用户与服务器的连接带宽是有限的，应用P2P技术，每个用户依然可以通过流媒体系统享受高质量的多媒体服务。利用相关技术使P2P技术与可伸缩性视频编码技术结合，并利用最优化算法在特定时间点选择最适合的下载路径是研究的重点。 主要参考文献 [1] 陈志刚, 曾志文, 王红燕. 多层客户/服务计算模型及实现技术[M]. 长沙：湖南科学技术出版社, 2003.44-45 [2] 流媒体技术在现代远程教育中的典型应用 http://www.liumeiti.org/tech/ZZ/200505/7551.html [3] 伍班权. P2P的应用及赢利模式 网络商务 2002.08 [4] 陈姝，方滨兴，周勇林. P2P技术的研究与应用 计算机工程与应用 2002.13 [5] 吕志锋 P2P技术的应用与思考 网络技术 2003年(第32卷)第5期 [6] H. Deshpande,M. Bawa, and H. GarciaMolina,“Stream ing live media over a 22 peertopeer network”, Technical Report 200131, Stanford University, August 2001. 2222 [7] Duc A. Tran, Kien A. Hua, Tai Do,“ZIGZAG: An Efficient PeertoPeer Scheme for Media 22Stream ing”, IEEE INFOCOM 2003. [8] Duc A. Tran, Kien Hua, Tai Do,“A PeertoPeer A rchitecture for Media Stream ing”, 22IEEE JSAC Special Issue on Advances in Service Overlay Networks, 2003(publication date: 4 th quarter, 2003). [9] XuXian, J IANG, Yu DONG,“GnuStream: A MPEG V ideo Stream ing System over PeertoPeer 222Network”, p roject Report for CS590N P2P Networks and Services, Fall, 2002. 2 [10] V. N. Padmanabhan, H. J. W ang, P. A. Chou, and K. Sripanidkulchai, 3

“D istributing stream ing media content using cooperative networking”, in ACM/IEEE NOSSDAV,M iam i, FL, USA ,May 12～14 2002. 2003.18 [11] 催羽. 了解P2P及其应用 连接互联网的彼端 [12] 侯太平，顾大权，汪晋. 浅谈P2P技术 微计算机应用 2002年11月 [13] 严晗，王典洪，张建辉. 有关P2P的应用及其发展方向 现代计算机（总第一六三期） [14] 张联峰，刘乃安，钱秀槟，张玉清. 综述对等网(P2P)技术 计算机安全与应用 2003.12 [15] 流媒体发展新趋势 对等网技术 (P2P) http://www.liumeiti.org/tech/encoder/200501/5085.html [16] 谢勇均. P2P模式的流媒体服务技术 现代电视技术 2004.07 [17] 杨文涛，易志雄，刘卫忠，邹雪城，周国学. P2P网络流媒体播放系统研究 电视技术 2005年第6期（总第276期） [18] 方炜，吴明晖，应晶，张引. 基于P2P的流媒体应用及其关键算法研究 计算机应用与软件 2005年5月 [19] 王艳丽，鲜继清，白洁. 基于P2P的流媒体技术 计算机应用 2005年6月 [20] 杨微微，黄年松. 一种P2P流媒体数据传输任务分派算法 华中科技大学学报2005年5月 注：本报告一式两份。 4

二、研究内容，拟采取的研究方法、实验过程、预期成果。 1． 研究内容 本课题的研究内容主要包括：  基于P2P的视频直播系统的架构及模块设计  利用或改进已有的算法，确定应用层多播树的结构[19]  利用或改进已有的算法，解决数据传输中的任务分派问题[20]  将P2P技术与可伸缩性视频编码技术结合，利用P2P组技术对流媒体数据在网络中进行传播 [17]  2． 拟采取的研究方法 结合视频直播系统的实际产品，将研究内容融合到实践中。在该系统的开发过程中对所研究的内容进行测试。 3．预期成果 合理的设计基于P2P的视频直播系统的架构及各个模块，采用合适的技术实现P2P技术与可伸缩性视频编码技术的结合，并采用合理的算法选择最适合的下载路径，提高网络在线教育的教育质量。

三、已进行的科研工作基础和已具备的科学研究条件（包括在哪个实验室进行试验，主要的仪器设备等），对其他单位的协作要求。 1 研究已经成熟的基于P2P的在线网络传播系统，对P2P有一定了解。 2 学习可伸缩性视频编码技术。 3 分析典型的最优化算法,适当改进,从而适应本系统的需要。

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四、科研论文工作的总工作量（估计）、分研究阶段的进度（起讫日期）和要求。 2005.11——2005.12 选题,资料收集 2006.01——2006.02 系统分析 2006.03——2006.04 系统设计 2006.05——2006.07 研究内容在系统中应用 2006.08——2006.09 系统测试 2006.10——2006.12 完成论文 2007.01——2007.03 准备答辩 6