（计算机应用技术专业论文）面向qos的实时流传输机制研究.pdf

l ，乍 l 二 0 r 1 专 ad i s s e r t a t i o nf o r t h ed e g r e eo fd o c t o ri nc o m p u t e ra p p l i c a t i o nt e c h n o l o g y r e s e a r c ho nq o so r i e n t e dr e a l - - t i m es t r e a m i n g t r a n s m i s s i o nm e c h a n i s m s u p e r v i s o r ： n o r t h e a s t e r nu n i v e r s i t y d e c e m b e r2 0 0 7 事 ，。酊， j 独创性声明 本人声明，所呈交的学位论文是在导师的指导下完成的。论文中取得 的研究成果除加以标注和致谢的地方外，不包含其他人己经发表或撰写过 的研究成果，也不包括本人为获得其他学位而使用过的材料。与我一同工 作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示谢 意。 学位论文作者签名： 乍卅司 日 期：矿呻伊3 。厂 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者和指导教师完全了解东北大学有关保留、使用学位论 文的规定：即学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和 磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人同意东北大学可以将学位论文的全部 或部分内容编入有关数据库进行检索、交流。 ( 如作者和导师不同意网上交流，请在下方签名；否则视为同意。) ， 峄 学位论文作者签名： 签字日期： i l 导师签名： 签字日期： i f 【 。- 畏 j _ ， 0 一 i 一 东北大学博士学位论文 摘要 面向q o s 的实时流传输机制研究 摘要 随着i n t e r n e t 技术和计算机技术的不断发展，实时流应用已经深入到人们的生活。 面对日益增加的实时流用户以及海量的实时流数据，现有的实时流传输网络和技术逐渐 不能满足实时流应用的q o s 要求。随着p 2 p 技术的出现实时流传输方式发生了改变， 实时流传输的q o s 问题有了一定的解决。但如何在动态的p 2 p 网络环境中构建高可靠、 可扩展、大规模、有q o s 保障的实时流系统，这是需要解决的问题，也是近几年来实时 流传输的研究热点。 本文在对实时流传输技术的最新成果进行系统、全面的学习和总结基础上，分析了 实时流传输中的q o s 需求，就满足q o s 的实时流传输网络结构和传输技术进行了深入 细致的研究，本文主要工作如下： ( 1 ) 针对实时流传输对网络的稳定性和可扩展性要求，构建了分层覆盖网络p s o n 。 p s o n 覆盖网络通过使用s i p 协议来实现实时流会话，解决与现有的实时流会话应用相 兼容问题；通过s i p 扩展部分进行实时流会话的协商，解决了实时流会话过程中节点的 异构性问题；通过采用分层的网络结构，在原有p 2 p 网络的基础上，把节点按能力进行 区分，使用稳定的超级节点来维护整个覆盖网络，使原有的p 2 p 网络稳定性大大增强， 能够适用于实时性强的实时流应用 ( 2 ) 为了解决实时流“推送 机制的q o s 问题，提出了一种基于p s o n 覆盖网络 用于实时流“推送一的应用层多播树构造算法。该算法综合权衡了延迟、带宽和包丢失 率几个实时流传输中的关键要素，满足了实时流传输的带宽要求，并将延迟控制到最小 在应用层多播树构造过程中，充分利用了分层结构中超级节点稳定性好、处理能力强的 特点，并加入了冗余节点的设计，加强了多播树的稳定性。使用了m d c 编码技术以及 容错编码技术，并设计了实时流“推送 的算法，解决了用户终端的异构性问题。 ( 3 ) 在分析实时流“拉取 机制的特征以及q o s 要求的基础上，本文设计了一种 基于p s o n 覆盖网络的实时流“拉取一机制为了满足不同“拉取一者的带宽以及网 络延时的要求，本文提出了p e e r 选择算法；为了解决实时流缓冲延时问题，本文设计了 改进的分片分配算法用于实时流传输中的带宽分配；为了提高实时流传输过程中的质 量，本文设计了实时流“拉取 过程中的差错控制机制，解决了实时流传输中的丢包问 题以及系统的可靠性问题。 ( 4 ) 为了减少在实时流“拉取一机制中请求节点搜索实时流文件的响应时间，本 东北大学博士学位论文摘要 文提出了实时流文件副本以及分块缓存的方法。为了使实时流文件及分块合理地分布于 覆盖网络中，满足请求者对文件分块的需求，本文通过研究得出了副本缓存的阀值，并 提出了副本缓存管理的方法；针对实时流分块分布的特点，提出了实时流分块缓存算法， 并提出了分块缓存的分布式管理方法。 ( 5 ) 为了增加实时流“拉取一机制中系统的内容容量，设计了一个基于激励机制 的请求节点带宽分配方法。本文针对实时流“拉取 过程中的“搭便车 和“共同悲剧竹 问题，使用经济学中机制设计的方法，设计了一种实时流“拉取 的激励机制。设计了 用户的贡献参数以及效用值，论证了用户带宽分配的原则，并提出了根据用户贡献进行 分配带宽的算法，为具有不同连接类型和贡献的节点公平地提供不同服务，避免了“搭 便车一和“共同悲剧 问题。 关键词：实时流，q o s ，p 2 p ，s i p ，实时流“推送 ，实时流“拉取刀，缓存管理，激 励机制 一 知 i y ( i 一f j - l a bs t r a c t w i t ht h ed e v e l o p m e n to ft h ei n t e r n e ta n dc o m p u t e rt e c h n o l o g y ，t h er e a l t i m e s t r e a m i n ga p p l i c a t i o n sh a v eb e e nu s e db ym o r ea n dm o r ep e o p l e b u t w i t h i n c r e a s i n gu s e r sa n dt h em a s sr e a l t i m es t r e a m i n gd a t a ，t h ee x i s t i n gi pn e t w o r k a n df e a l t i m es t r e a m i n gt r a n s m i s s i o nt e c h n o l o g yc a nn o ts a t i s f y t h eq o s r e q u i r e m e n t so ft h eu s e r s w i t hp e e r t o - p e e rt e c h n o l o g y ，t h em o d eo fr e a l - t i m e s t r e a m i n gt r a n s m i s s i o nh a sc h a n g e d ，t h eq o si s s u e s o fr e a l t i m es t r e a m i n g t r a n s m i s s i o nh a v eb e e ns o l v e dt os o m ec e r t a i n b u th o wt o c o n s t r u c th i g h l y r e l i a b l e ，s c a l a b l e ，l a r g e s c a l e ，f l o wq o ss a t i s f i e dr e a l - t i m es t r e a m i n gs y s t e mi n ad y n a m i cp e e r t o p e e rn e t w o r ke n v i r o n m e n ti sn e e dt oa d d r e s s ，a n dt h ep r o b l e m i ss t u d i e db yr e s e a r c h e r si nr e c e n ty e a r s a f t e rs t u d y i n gt h el a t e s tt e c h n o l o g yo ft h e r e a l t i m e s t r e a m i n gs y s t e m c o m p r e h e n s i v e l y ，t h ep a p e ra n a l y s e st h er e q u i r e m e n to ft h er e a l - t i m es t r e a m i n g t r a n s m i s s i o nq o s ，a n dh a sad e e p l ys t u d y o nt h er e a l - t i m es t r e a m i n g t r a n s m i s s i o na r c h i t e c t u r ea n dt e c h n o l o g yt og u a r a n t e et h en e e d e dq o s ，a n dh a s a c h i e v e ds o m er e s u l t s ，t h ep a p e r sm a i nc o n t r i b u t i o n sa r ea sf o l l o w s ： ( 1 ) t ot h er e q u i r e m e n t so ft h eo fr e a l - t i m es t r e a m i n gt r a n s m i s s i o n o nt h e s t a b i l i t y a n d s c a l a b i l i t y ，a h i e r a r c h i c a lo v e r l a yn e t w o r k sb a s e d o np 2 p t e c h n o l o g yc o m b i n e dw i t hs i pp r o t o c o l ( p s o n ) i sc o n s t r u c t e d p s o no v e r l a y n e t w o r kh a ss o l v e dt h ep r o b l e mo fc o m p a t i b i l i t yw i t ht h ee x i s t i n gr e a lt i m e s t r e a m i n gs e s s i o na p p l i c a t i o nb yu s i n gs i pp r o t o c o lt oe n c a p s u l a t et h em e s s a g e s n e g o t i a t i n ga b o u tt h ef o r mo f t h em e d i aw i t ht h ee x t e n s i b l ep a r to fs i pm e s s a g e c a ns o l v e dt h eh e t e r o g e n e i t yp r o b l e mo fp a r t i c i p a n t s t h ep s o ni sh i e r a r c h i c a l ， a n dt h en o d e sa r ec l a s s i f i e do nt h ed i f f e r e n tc a p a b i l i t y ，a n dt h es t a b l en o d e sw i t h h i g hc a p a b i l i t ym a i n t a i nt h eo v e r l a y t h er e s u l ti s t h a tt h es t a b i l i t yo fo v e r l a y n e t w o r ki sg r e a t l yi n c r e a s e d ，a n dc a nm e e tw i t ht h er e q u i r e m e n to fr e a l t i m e s t r e a mt r a n s m i s s i o n ( 2 ) t os o l v eq o sp r o b l e mo ft h er e a l - t i m es t r e a m i n g “p u s h ”m e c h a n i s m ，t h e p a p e rp u t sf o r w a r da na p p l i c a t i o nl a y e rm u l t i c a s tt r e e c o n s t r u c t i o na l g o r i t h m b a s eo np s o n t h ea l g o r i t h mb a l a n c e st h es e v e r a lk e yf a c t o r s o fd e l a y ， b a n d w i d t ha n dp a c k e tl o s sr a t e ，a n dt h ec o n s t r u c t e da p p l i c a t i o nl a y e rm u l t i c a s t t r e ec a ns a t i s f yt h eu s e r sw i t hb a n d w i d t h ，a n dr e d u c et h et r a n s m i s s i o nd e l a yt oa i i i 东北大学博士学位论文 a b s t r a c t m i n i m u m d u r i n gt h ec o u r s eo fc o n s t r u c t i n gt h ea p p l i c a t i o nl a y e rm u l t i c a s tt r e e ， t h ea l g o r i t h mm a k e sf u l lu s eo ft h es t a b i l i t yc h a r a c t e r i s t i c so fs u p e rn o d e si nt h e h i e r a r c h i c a lp s o ns t r u c t u r ea n ds e t sr e d u n d a n tn o d e st oi n c r e a s et h es t a b i l i t yo f t h em u l t i c a s tt r e e ，a n dd e c r e a s e st h et r a n s m i s s i o nji t t e rd e l a y t h em d c c o d i n g a n df e ct e c h n o l o g ya r eu s e dt os a t i s f yt h ed i f f e r e n td e m a n df r o md i f f e r e n tu s e r ， a n dar e a l t i m es t r e a m i n gt r a n s m i s s i o na l g o r i t h mi sd e s i g n e d ( 3 ) a f t e ra n a l y z i n g t h eq o sr e q u i r e m e n t so fr e a l - t i m e s t r e a m i n g “p u l l ” m e c h a n i s m ，ar e a l t i m es t r e a m i n g “p u l l ”m e c h a n i s mb a s e do np s o ni sd e s i g n e d i no r d e rt om e e tt h ed i f f e r e n tb a n d w i d t ha n dn e t w o r kd e l a yr e q u i r e m e n t sd u r i n g t h ec o u r s eo fd o w n l o a d i n gr e a l - t i m es t r e a m i n gf i l e s ，ap e e rs e l e c t i o na l g o r i t h m i sd e s i g n e d t os o l v et h ec a c h i n gd e l a yo ft h er e a l t i m es t r e a m i n gd o w n l o a d i n g ， a p i e c e sa s s i g n m e n ta l g o r i t h mi su s e dt oa l l o c a t et h eb a n d w i d t ha m o n gt h en o d e s w i t ht h en e e d e dr e s o u r c e i no r d e rt oi m p r o v er e a l - t i m es t r e a m i n gt r a n s m i s s i o n q u a l i t y ，t h ep a p e rd e s i g n sar e a l - t i m es t r e a m i n gm o n i t o rm e c h a n i s mt oa d d r e s s t h ep r o b l e m so ft h ep a c k e tl o s sa n dr e l i a b i l i t y ( 4 ) i no r d e rt or e d u c er e s p o n s et i m ef o rar e q u e s tn o d es e a r c h i n gf o rar e a l t i m e s t r e a m i n gf i l ei nt h e “p u l l ”m e c h a n i s m ，a n dt h er e a l t i m es t r e a m i n gf i l eb l o c k s c a nb ed i s t r i b u t e di nt h eo v e r l a yn e t w o r ka sm u c ha sp o s s i b l et os a t i s f yt h e r e q u i r e m e n to ft h er e q u e s tu s e r s ，b a s e do nt h es t u d y i n g o fe x i s t i n gc a c h e t e c h n o l o g y , r e a l t i m es t r e a m i n gf i l ec o p ya n df i l eb l o c k sc a c h em e c h a n i s ma r e d e s i g n e d t h i sp a p e rs t u d i e st h et h r e s h o l df o rc a c h i n gac o p ya n db r i n g sf o r w a r d t h em e t h o dt om a n a g et h ec a c h e dc o p i e s ；t ot h ed i s t r i b u t i o nc h a r a c t e r i s t i c so f t h er e a l - t i m es t r e a m i n gf i l eb l o c k s ，ab l o c kc a c h i n ga l g o r i t h mi sd e s i g n e d ，a n d t h eb l o c kc a c h em a n a g e m e n tm e t h o d si sa l s ob ed e s i g n e d ( 5 ) i no r d e rt o i n c r e a s et h er e a l - t i m es t r e a m i n gc o n t e n ti nt h ed o w n l o a d i n g s y s t e m ，t os o l v et h ep r o b l e mo fs e l f i s h n e s sa n dc o m m o nt r a g e d y ，t h ep a p e r d e s i g n s ab a n d w i d t ha l l o c a t i o na l g o r i t h mb a s e do nc a p a c i t ya ni n c e n t i v e m e c h a n i s m t h ec o n t r i b u t i o nv a l u e sa n du t i l i t yv a l u e sa r ed e s i g n e d ，a n da f t e r p r o v i n gt h er u l ei nt h eb a n d w i d t ha l l o c a t i o n ，t h eb a n d w i d t ha l l o c a t i o na l g o r i t h m b a s e do nt h eu s e rc o n t r i b u t i o ni sp u tf o r w a r d t h ea l l o c a t i o na l g o r i t h mp r o v i d e s d i f f e r e n ts e r v i c ef o ru s e r sw i t hd i f f e r e n tc o n t r i b u t i o n ，a n da v o i d st h ef r e e - r i d i n g a n dc o m m o nt r a g e d yp r o b l e m s k e y w o r d s ：r e a l t i m es t r e a m i n g ，q o s ，p 2 p , s i p , p u s h m e c h a n i s mf o r l i v e r e a l t i m e s t r e a m i n g ，t h e “p u l l ”m e c h a n i s m f o rr e a l t i m e s t r e a m i n g ，c a c h e m a n a g e m e n t ，i n c e n t i v em e c h a n i s m i v 一 ， r ， l k e yw o r d s ：r e a l t i m es t r e a m i n g ，q o s ， s t r e a m i n g ，t h e “p u l l m e c h a n i s m f o r i n c e n t i v em e c h a n i s m p 2 p ，s l p ，“p u s h m e c h a n i s mf o rr e a l t i m e r e a l - t i m es t r e a m i n g ，c a c h em a n a g e m e n t ， v 东北大学博士学位论文 目录 目录 目录 独创性声明i 摘 要l a b s t r a c t i i i 目录v i 第1 章绪论1 1 1 研究背景1 1 2 实时流应用的q o s 要求2 1 3 实时流应用的网络结构3 1 4 实时流传输技术现状和面临的挑战6 1 4 1 实时流“推送一机制6 1 4 2 实时流“拉取一机制1 0 1 5 本文的主要贡献1 2 1 6 论文的结构安排1 3 第2 章p s o n 分层覆盖网络结构1 4 2 1 引言1 4 2 2 系统模型16 2 3 分层p s o n 覆盖网络的结构设计18 2 3 1p s o n 覆盖网络结构18 2 3 2 分层p s o n 覆盖网络的协议栈结构2 0 2 4 节点和资源的注册与查找2 1 2 4 1 节点的注册2 1 2 4 2 资源注册与查找2 3 2 5s u p 点的选取和更新2 5 2 6 试验仿真与性能分析2 6 2 6 1 系统信息注册和查找的分析与证明2 6 2 6 2 节点注册和资源查找的效率的比较2 7 2 7 本章小结3 0 第3 章面向q o s 的实时流“推送 机制：3 1 一 东北大学博士学位论文目录 3 1 引言3l 3 2 实时流“推送传输的多播树拓扑结构3 5 3 3 实时流“推送一网络模型与问题描述3 7 3 4 应用层多播树构造一3 9 3 5 实时流数据的编码与分配4 2 3 5 1 实时流编码与分发算法4 2 3 5 2 丢包率增加的调整4 7 3 6 仿真结果和分析4 7 3 7 本章小结5 0 第4 章面向0 0 s 的实时流“拉取打机制5 l 4 1 引言5l 4 i 1 实时流“拉取刀机制的q o s 需求5 l 4 1 2 实时流“拉取一机制应用的现状5 3 4 1 3p s o n 实时流“拉取一机制5 5 4 1 4 本章所要解决的问题5 6 4 2 实时流“拉取一的问题描述与网络模型5 6 4 2 1p e e r 的属性5 6 4 2 2 网络模型5 9 4 3 实时流“拉取”整体框架5 9 4 4 实时流“拉取”中的p e e r 选择6 2 4 4 1 节点之间网络参数的测量6 2 4 4 2 边加权的确定与候选节点的初选6 3 4 4 3 节点最终选择6 5 4 5 下载p e e r s 的p i e c e s 分配6 8 4 6 实时流传输的监控与调整7 l 4 6 1 实时流的重新分配7 2 4 6 2p e e r 节点的替换与重新选择7 2 4 7 实验仿真与性能分析7 3 4 7 1 实验仿真环境的建立7 3 4 7 2p e e r 选择算法的性能分析7 4 4 7 3p i e c e s 选择与实时速率分配算法的性能分析7 5 4 7 4p e e r 故障和节点的调整结果7 6 4 8 本章小结7 7 第5 章实时流“拉取 中的缓存机制7 8 v 1 1 ： 东北大学博士学位论文 目录 5 1 引言7 8 5 2 文件及分块的访问模型8 0 5 3 副本的选取和放置8 2 5 3 1 副本文件的选取8 2 5 3 2 缓存副本的存放位置和数量8 3 5 3 3 副本的增加与删除8 4 5 4 文件块的缓存8 5 5 4 1 文件块的缓存效用值8 5 5 4 2 实时流分块缓存算法8 6 5 4 3 缓存块的分布式管理8 7 5 5 实验仿真与分析8 8 5 6 本章小节9 0 第6 章实时流“拉取”中服务优先级9 2 6 1 引言9 2 6 2p s o n 实时流“拉取”激励模型9 3 6 2 1p s o n 用户的环境9 3 6 2 2 自私者行为描述9 3 6 2 3 系统整体目标9 4 6 3 激励机制的设计9 5 6 3 1 机制设计9 5 6 3 2 基于激励机制的带宽分配9 5 6 3 3 贡献值的更新9 9 6 4 仿真与性能分析1 0 0 6 5 结论10 l 第7 章 结论和展望一1 0 3 参考文献1 0 5 1 致谢11 6 攻读博士学位期间发表的论著及科研情况1 1 7 t 东北大学博士学位论文第1 章绪论 第1 章绪论 在i n t e m e t 尽力而为的服务策略下，网络流媒体在多点之间的组通信中面临着传输 和分发的q o s 问题，本章将就流媒体在组通信中遇到的网络传输效率和q o s 瓶颈问题， 介绍i n t e m e tq o s 特点，新型网络技术、已有口组播和应用层组播等相关工作，分析目 前网络增值服务中多媒体应用存在的问题，提出本文的研究目的、研究对象和研究方法， 确定相应研究路线，并对研究的预期成果进行摘要性说明。 1 1 研究背景 随着i n t e r a c t 技术和计算机技术的不断发展，互联网已经深入到人们的生活，计算 机应用逐渐步入了以网络为中心的新时代。现今。支持i n t e r n e t 网络服务的产品越来越 完善，促进了i n t e m e t 高速率骨干网和高速率接入网的进步。越来越多的骨干网络采用 更先进的技术，提供了更高的传输带宽和多媒体实时数据传送的能力。同时，随着个人 计算机处理能力的增强，人们不再满足于传统的网页浏览、文件下载、电子邮件、在线 聊天等i n t e r n e t 应用，以语音、视频为代表的实时流媒体( r e a l - t i m es t r e a m i n gm e d i a ， 以下简称实时流) i t - 3 业务以其特有的娱乐性和交互性正成为推动未来i n t e r a c t 发展的主 要动力 尽管满足实时流服务的服务器性能、网络传输、视频编码等技术已经取得了飞速发 展，但由于实时流具有传输实时性要求高，带宽资源消耗大和传输过程持续时间长等特 点。若采用传统的c s ( c l i e n t s e r v e r ) 方式进行实时流传输，将会导致较大的i o 负载 压力、可扩展性差和系统部署成本高等问题。在高并发的服务请求条件下，基于c s 服 务模式的流媒体系统所提供的服务质量( q u a l i t yo f s e r v i c e q o s ) 难以得到保证，不能满 足用户的要求。 近年来内容分发网络c d n ( c o n t e n td e l i v e r y n e t w o r k ) h 币l 在i n t e m e t 上得到了的广 泛部署，它通过将内容推送到距离用户更近的网络“边缘”节点，从而降低中心内容服务 器和骨干网络的负载压力，改善了用户流媒体使用体验。但由于c d n 的“边缘”分发节 点仍然采用c s 的服务模式，系统能支持的并发用户数与c d n 系统的部署成本投入呈 线性增长关系为了提供大规模的商用流媒体服务，运营商需要投资大量的服务器硬件 设备和网络带宽，从而产生高昂的部署成本。如果采用i p 组播技术【7 。9 】来进行媒体数据 分发能够有效降低服务器和网络的负载，但i p 组播在可靠传输、拥塞控制、安全性等 方面尚存在问题【1 0 , n l 。从因特网中i p 组播的应用现状看，尽管经过了2 0 多年的发展， 1 东北大学博士学位论文 第1 章绪论 邛组播并没有取得预期的成功。一方面，因特网中的网络极少开放m 组播业务，至今 还没有大规模i p 组播业务的部署；另一方面，基于p 组播的上层应用也屈指可数，相 对于i n t e m e t 上的其他业务来说，p 组播的发展非常缓慢。 随着i n t e r n e t 终端系统计算能力的增强，基于无中心的计算模式应运而生，该模式 相对于传统的c s 模式称为p 2 p ( p e e r - t o - p e e r ) 0 2 q 4 1 模式。这种计算模式具有无中心、 自组织、高度可扩展性等特征，为构建可扩展、大容量、分布式的实时流应用带来了希 望。但普通p 2 p 结构带来的稳定性和兼容性差等问题，为用户实时流应用中的q o s 保 障带来了一定的挑战。 总之，对于具有大规模用户数量的高并发实时流传输服务，当前己有的实时流传输 技术在系统扩展性、可靠性和兼容性方面均存在尚未解决的难题。因此，针对大规模实 时流服务的需求，如何为用户提供有q o s 保障的实时流传输服务，并降低系统的部署成 本，已经成为当前实时流传输技术研究中的一个重要课题。 1 2 实时流应用的q o s 要求 实时流【1 5 】指在数据网络上按时间先后次序传输和播放的连续音视频数据流。例 如，以前人们在网络上观看电影或收听音乐时，必须先将整个影音文件下载并存储在本 地计算机上，然后才可以观看。与传统的播放方式不同，实时流在播放前并不下载整个 文件，而是将部分内容缓存，使实时流数据边传送边播放，这样的就节省了下载等待时 间和存储空间。实时流数据流具有三个特点：连续性( c o n t i n u o u s ) 、实时性( r e a l t i m e ) 、 时序性，即其数据流具有严格的前后时序关系。 设计实时流传输机制的关键是要满足用户的q o s t l 6 , 1 7 】保障。网络提供给用户的q o s 是由各种网络参数决定的。因此，r f c 2 2 1 6 博】将q o s 定义为：由可用带宽，延时，延时 抖动，包丢失率等参数描述的分组传输特性。 ( 1 ) 带宽( b a n d w i d t h ) ：单位时间内传送的i p 包数量。实时流业务的数据传输量 往往较大，因此需要网络为其分配较大带宽。一般实时流直播或下载对带宽的要求至少 要在在0 2 m b p s 以上。在本文设计的目标中客户是通过带宽接入或标准的a d s l 接入， 他们的网络带宽上行和下行带宽都大约在0 5 mb p s 以上。如果充分利用这些带宽，完全 可以容纳实时流的应用，d v d 效果的实时流应用需要5 5 0 k b p s 左右的带宽，1 v 效果则 需要4 5 0 k b p s 左右的带宽。目前，用户端的网络流量达不到a d s l 的总流量，其主要原 因是部分网段的拥塞，通过采用p 2 p 技术，完全可以绕开这些拥塞的网段，开辟旁路， 来提高系统的可用带宽。 ( 2 ) 延时( d e l a y ) ：指m 包从发送到接收之间的时间间隔。它包括用户端设备的 编码解码时间、m 包在传播介质的传播时间、口包在交换机或路由器中被处理的时间 一2 - 东北大学博士学位论文 第1 章绪论 以及球包在交换机或路由器的等待队列中的排队时间。在实时流媒体应用中不同的应 用对延迟的要求不一样，比如实时性强的实时流直播、视频会议、视频监控等对时延敏 感的应用要求延时低，一般要限制在1 0 0 2 0 0 m s 内，保证参与者能够正常交互和沟通。 而对于在线实时流下载来说，实时性要求不是很高，主要要求高流畅度以及低缓冲延时。 另一种实时流应用中的延时是缓冲延时，即用户从打开实时流应用软件到能流畅地 收看到实时流文件的时间差。缓冲时间过长是实时流传输中早期的一个问题。面对缓冲 时间的长的软件，用户往往没有那份耐心，往往会通过频繁切换频道来选择缓冲时间短 的频道。缓冲延时一般不能超过6 0 秒。当然，为克服网络的传输延迟，缓冲是必要的。 在保证高流畅度的大前提下，缓冲延时越短越好。 ( 3 ) 延时抖动( d e l a yj i t t e r ) ：即延时变化( d e l a yv a r i a t i o n ) 当i p 包到达交换设备 时，如果等待队列中没有另| j 的i i i 包，则它将以固定时延被转发出去。但是，如果等待 队列中还有别的包，则它可能就需要等待，这时母包被交换的时延就等于固定时延加 上在队列中等待的时间。以上两种情况下时延的变化程度就是时延抖动实时流业务对 延时抖动有一定的要求，一般延时抖动不超过l o o m s 。一般情况下，抖动延时问题可以 通过增加实时流缓冲区的长度来解决 ( 4 ) 包丢失率( p a c k e tl o s sr a t e ) l 是指特定的时间段丢失的包占传输包的总数的 比例。丢包主要是由于网络拥塞引起的。在实时流直播业务中，个别包的丢失虽然会影 响视频的质量。但用户往往可以容忍这种质量的暂时下降。因此，只要包丢失率在一定 的范围内，就不会影响业务的正常进行，但包丢失率也要控制在1 0 以内。 在实时流应用的设计过程中除了以上的性能指标外。还必须实现系统的可扩展性 ( s c a l a b i l i e ) 、低控制负荷( l o wc o n t r