（计算机应用技术专业论文）基于分段和流行度的移动流媒体代理缓存算法的研究.pdf

d i s s e r t a t i o nf o rm a s t e rd e g r e e2 011 u n i v e r s i t yc o d e ：1 0 2 6 9 s t u d e n ti d ：5 1 0 8 1 2 1 1 0 0 6 e a s tc h i n an o r m a l u n i v e r s i t y r e s e a r c ho np r o x yc a c h i n g a l g o r i t h mf o rm o b i l e s t r e a m i n gm e d i a b a s e do ns e g m e n t a t i o na n d d e p a r t m e n t ： m a j o r ： s p e c i a l i t y ： a d v i s o r ： p o p u l a r i t y q 望业巫丛 g 星望! 丛 c o m p u t e ra p p l i c a t i o n & t e c h o n l o g y 一一h 星坠圣鱼i 巡坠墨墨q 堡i 垒! 星里煦鱼苎墨q ! 一 m a s t e rc a n d i d a t e ： q i 坠b 星旦g e a s tc h i n an o r m a lu n i v e r s i t y c o m p l e t e di no c t 2 0 10 华东师范大学学位论文原创性声明 郑重声明：本人呈交的学位论文基于分散和流行度的移动流媒体代。理缓存算法 的研究，是在华东师范大学攻读甄左博士( 请勾选) 学位期间，在导师的指导 下进行的研究工作及取得的研究成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不 包含其他个人已经发表或撰写过的研究成果。对木文的研究做出重要贡献的个人 作者签名 文中作了明确说明并表示谢意。 日期：二谚胗年，月潞日 华东师范大学学位论文著作权使用声明 基于分段和流行度的移动流媒体代理缓存算法的研究系本人在华东师范 大学攻读学位期间在导师指导下完成的硬左博士( 请勾选) 学位论文，本论文的 研究成果归华东师范大学所有。本人同意华东师范大学根据相关规定保留和使用 此学位论文，并向主管部门和相关机构如国家图书馆、中信所和“知网”送交学 位论文的印刷版和电子版：允许学位论文进入华东师范大学图书馆及数据库被杏 阅、借阅；同意学校将学位论文加入全国博士、硕士学位论文共建单位数据瘁进 行检索，将学位论文的标题和摘要汇编出版，采用影印、缩印或者其它方式合理 复制学位论文。 本学位论文属于( 请勾选) ( ) 1 经华东师范大学相关部门审查核定的“内部或“涉密学位论文木， 于年月日解密，解密后适用上述授权。 ( 2 不保密，适用上述授权。 导师签名i 至垄墨 木“涉密”学位论文应是已经华东师范大学学位评定委员会办公搴或保密委员会 审定过的学位论文( 需附获批的华东师范大学研究生中请学位论文“涉密”审 批表方为有效) ，未经上述部门审定的学位论文均为公开学位论文。此声明栏不 填写的，默认为公开学位论文，均适用上述授权) 。 兰 钲一 彬 签 沈 咝 砌 塞廑硕士学位论文答辩委员会成员名单 姓名职称单位备注 顾君忠教授华东师范大学主席 郑骏高级工程师华东师范大学 余青松高级工程师华东师范大学 謦 华东师范人学2 0 1i 届硕 ：学位毕业论文基于分段和流行度的移动流媒体代理缓存算法的研究 摘要 移动流媒体技术是移动网络技术和流媒体技术相结合的产物，通过流媒体技 术来访问多媒体对象会产生长时间、大码率的网络传输流。而代理服务器缓存技 术可以有效地降低流媒体传输的传输量，其中缓存算法是代理服务器缓存技术的 核心。3 g 网络是移动网络的发展方向，在3 g 的流媒体传输系统中，由于3 g 移 动终端的资源相对于因特网的客户终端极其有限，所以在3 g 流媒体应用中，代理 服务器的缓存算法更加重要。 现今主流的缓存算法都是在基于i n t e r n e t 基础上研究的，并且其中流行度的研 究中对用户的访问行为特征缺少定量的分析和思考。针对这些问题，本文研究了 基于3 gw c d m a 网络的移动流媒体缓存技术，提出了基于分段和流行度的移动 流媒体缓存技术。 针对用户访问流媒体对象的行为特征，本文通过对实际用户访问日志记录收 集和分析，成功引入了k 变换下的z i p f - l i k e 分布模型对其进行建模和描述，弥补 了原有的z i p f - l i k e 模型的不足。并且针对媒体文件的流行度扰动现象提出了双断 点流行度估算函数，从而可以更精确地计算一个媒体片段的内部流行度。 针对现有的3 g 移动流媒体两层代理服务器技术没有明确的分段策略问题，本 文提出了基于双断点流行度估算函数和k 变换下的z i p f - l i k e 模型的流媒体对象前 缀、中缀和后缀区间划分方法，从而形成了完整的分段策略。 针对现有移动流媒体两层代理服务器技术没有研究的缓存算法问题，本文根 据用户边界代理服务器和中心代理服务器的不同特点，分别考虑媒体对象缓存价 值的不同影响因子抽象出两个不同的缓存替换选取函数，并在提出的分段机制的 基础上提出了基于3 g p p 两层代理架构的两级缓存算法。包括u e c p 缓存算法和 c c p 缓存算法，每个算法都包括完整的准入控制和缓存替换机制，从而形成了完 整的两层缓存机制。 实验结果证明，本文提出的u e c p 缓存算法和c c p 缓存算法分别比原有两层 架构使用的l f u 算法和s c u 算法具有更好的缓存性能表现。 关键词： 3 g ，分段策略，移动流媒体，代理缓存，内容流行度 华东师范大学2 0 1l 届硕l 学位毕业论文基丁- 分段和流行度的移动流媒体代理缓存算法的研究 a b s t r a c t m o b i l es t r e a m i n gm e d i at e c h n o l o g yi st h ec o m b i n a t i o no ft h em o b i l en e t w o r k t e c h n o l o g ya n ds t r e a m i n gt e c h n o l o g y v i s i t i n gt h em u l t i m e d i ao b j e c t sv i as t r e a m i n g t e c h n o l o g yw i l lb r i n gn e t w o r kt r a n s m i s s i o nf l o w sw i t hg r e a tr a t ea n dl o n gt i m e t h e p r o x yc a c h i n gt e c h n o l o g yc a ne f f e c t i v e l yr e d u c et h et r a n s m i s s i o no fs t r e a m i n gm e d i a c o n t e n t c a c h i n ga l g o r i t h mi st h ek e yp a r t 3 gn e t w o r ki st h ed e v e l o p i n gd i r e c t i o no f m o b i l en e t w o r k s ，i nt h es t r e a m i n gm e d i at r a n s m i s s i o ns y s t e mo f3 g , t h em o b i l e t e r m i n a l sr e s o u r c e sw i l lb ee x t r e m e l yl i m i t e dc o m p a r i n gt oi n t e r a c t sc l i e n tt e r m i n a l s oi nt h ea p p l i c a t i o n so f3 gs t r e a m i n gm e d i a ，t h ep r o x ys e r v e r sc a c h i n ga l g o r i t h mw i l l b em o r ei m p o r t a n t n o w d a y st h er e s e a r c ho fm a i nc a c h i n ga l g o r i t h ma r e a l lb a s e do ni n t e r n e t a n di n t h er e s e a r c ho fp o p u l a r i t y , u s e r s v i s i t i n gb e h a v i o r a lc h a r a c t e r i s t i c st os t r e a m i n gm e d i a i sl a c k i n go fq u a n t i t i v ea n a l y s i s t h em o b i l es t r e a m i n gm e d i ac a c h i n gt e c h n o l o g yb a s e d o n3 gw c d m an e t w o r ki ss t u d i e da n dan e wm o b i l es t r e a m i n gm e d i ac a c h i n g t e c h n o l o g yb a s e do ns e g m e n t a t i o na n dp o p u l a r i t y i sp r o p o s e di nt h i se s s a y c o n t r a p o s i n gu s e r s v i s i t i n gb e h a v i o r a lc h a r a c t e r i s t i c st os t r e a m i n gm e d i a ，t h e z i p f - l i k ed i s t r i b u t i o nm o d e lu n d e rk t r a n s f o r m a t i o ni ss u c c e s s f u l l yi n t r o d u c e db y d e s c r i b i n gt h r o u g ht h ec o l l e c t i n ga n da n a l y s i s i n gt h er e c o r d so f t h ea c t u a lu s e r s a c c e s s l o g t h en e wm o d e li m p r o v e dt h eo r i g i n a lo n eo b v i o u s l y f o rt h ef l u c t u a t i o no fm e d i a f i l e s p o p u l a r i t ym a d ead o u b l eb r e a k p o i n te s t i m a t i n gf u n c t i o nw h i c hc a na c c o u n tt h e i n t e r n a lp o p u l a r i t yo ft h em e d i a ss e g m e n t sm o r ea c t u a l l y t h es e g m e n t i n gi s s u e sa r en o tc l e a ri nt h ee x i s t i n gt w o - l a y e r3 gm o b i l es t r e a m i n g m e d i ap r o x yc a c h i n gt e c h n o l o g y f o rt h e s ei s s u e s ，t h i sp a p e rp r o p o s e dam e t h o db a s e d o nt w ob r e a k p o i n te s t i m a t i n gf u n c t i o na n dz i p f - l i k em o d e lu n d e rkt r a n s f o r m a t i o n i t c a l la c t u a l l yd i v i d eam e d i af i l et op r e f i x ，i n f f i xa n ds u f f i xs ot h a tt h ed i v i d i n gs t a t e g y b e c o m e sc o m p l e t e t h ee x i s t i n gt w o - l a y e rm o b i l es t r e a m i n gm e d i ap r o x ys e r v e r st e c h n o l o g yh a s n t r e s e a r c h e dt h ec a c h i n ga l g o r i t h m s ，t h i sp a p e rp r o p o s e dt w o t i e rc a c h i n ga l g o r i t h m b a s e do nt h e3 g p pt w o - l a y e rp r o x yf r a m e w o r k a n dt h ep r o p o s e ds e g m e n t a t i o n m e c h a n i s m i ta b s t r a c t e dt w od i f f e r e n tc a c h er e p l a c i n gf u n c t i o nc o n s i d e r i n go ft h e 华东师范人学2 0 1l 届硕上学位毕业论文基丁分段和流行度的移动流媒体代理缓1 竽算法的研究 d i f f e r e n tc h a r a c t e r i s t i c so ft h eu s e re d g ep r o x ys e r v e ra n dt h ec e n t r ep r o x ys e r v e r , i t a l s oc o n s i d e r e dt h e t h ed i f f e r e n ti n f l u e n c i n gf a c t o r so ft h ec a c h i n gv a l u et om e d i a f i l e s t h ea l g o r i t h mi n c l u d e su e c pc a c h i n ga l g o r i t h ma n dc c pa l g o r i t h m ，e a c ho n e i n c l u d e sc o m p l e t ec a c h i n ga c c e s sc o n t r o ls t r a t e g ya n dc a c h er e p l a c e m e n tm e c h a n i s mt o f o r mac o m p l e t et w o t i e rc a c h i n gm e c h a n i s m e x p e r i m e n t a lr e s u l t ss h o wt h a t t h ep r o p o s e da l g o r i t h m si n c l u d i n gt h eu e c p c a c h i n ga l g o r i t h ma n dt h ec c pc a c h i n ga l g o r i t h mo b v i o u s l yh a v eb e t t e rc a c h i n g p e r f o r m a n c et h a nt h es c ua l g o r i t h ma n dl f ua l g o r i t h mi nt h ee x i s t i n g t w o l a y e r p r o x y f r a m e w o r k k e yw o r d s ：3 gs e g m e n t a t i o ns t r a t e g y , m o b i l es t r e a m i n gm e d i a ，p r o x yc a c h i n g ， c o n t e n tp o p u l a r i t y 华东师范大学2 0 1 1 届硕l ：学位毕业论文基j ：分段和流行度的移动流媒体代理缓存算法的研究 目录 摘要i a b s t i 认c t i i 目录i v 第1 章 1 1 1 2 1 3 1 4 1 5 第2 章 2 1 2 1 1 2 1 2 2 1 3 2 1 4 2 2 2 3 2 4 2 4 1 2 4 2 2 5 2 5 1 2 5 2 2 5 3 2 5 4 2 6 2 6 1 2 6 2 2 6 3 2 6 4 2 6 5 2 6 6 2 6 7 2 7 2 7 1 2 7 2 2 7 3 绪论1 研究背景1 研究现状2 研究意义3 本文的工作4 本文结构安排4 移动流媒体技术6 无线网络概述6 w i - f i 6 w i m a x 6 3 g 7 3 g p p 7 3 g 网络发展7 3 g 系统的技术优势9 网络技术的选择9 w i - f i 、w i m a x 与3 g 的比较9 选择网络技术l l 无线网络的缺点1 l 多径衰落和带宽波动1 l 选择性衰落1 l 噪声与干扰1 2 高误码率1 2 传统流媒体技术1 2 视频压缩及编码1 3 流媒体服务器1 3 应用层q o s 控制1 3 分发服务1 3 媒体同步1 3 流媒体协议1 3 流媒体服务质量评价1 4 基于3 g p p 规范的移动流媒体技术1 4 移动流媒体1 4 移动流媒体的特点1 4 3 g p p 流媒体概述1 5 i v 语 华东师范人学2 0 1l 厢硕 ：学位毕业论文基丁分段和流行度的移动流媒体代理缓存算法的研究 2 8 第3 章 3 1 3 2 3 2 1 3 2 2 3 3 3 3 1 3 3 2 3 4 3 4 1 3 4 2 3 4 3 3 5 第4 章 4 1 4 2 4 3 4 3 1 4 3 2 4 4 4 4 1 4 4 2 4 4 3 4 5 第5 章 5 1 5 2 5 3 5 4 5 4 1 5 4 2 5 4 3 5 4 4 5 5 第6 章 6 1 6 2 6 3 6 3 1 6 3 2 本章小结1 6 移动流媒体代理服务器缓存综述1 7 流媒体对象及特征1 7 移动流媒体网络传输及访问控制1 8 i p 多播1 8 移动流媒体访问控制协议栈1 9 移动流媒体代理服务器缓存技术2 1 移动流媒体代理缓存系统2 1 流媒体缓存的评价2 4 已存在的流媒体缓存算法2 5 选择缓存2 5 基f 间隔的缓存2 6 基丁分段的缓存2 6 本章小结2 7 移动流媒体内容流行度分析与研究2 8 对用户流媒体访问特征研究2 8 现今流行度分析的研究现状2 9 k 变换下的z t p f i 。i k e 分布模型3 0 流媒体流行度定义3 0 k 变换下的z i p f l i k e 分布模型3 1 双断点流行度3 4 流行度扰动3 4 双断点流行度3 5 基于双断点流行度的影片片段流行度估算函数3 6 本章小结3 6 基于3 g p p 和分段流行度的移动流媒体两级缓存算法3 7 基于3 g p p 的移动流媒体两层代理架构3 7 基于两层代理的流调度技术3 9 现有两层代理缓存算法的研究现状3 9 基于分段和流行度的移动流媒体两级缓存算法4 0 分段策略4 0 确定前缀、中缀与后缀大小4 l u e c p 缓存算法4 4 c c p 缓存算法4 7 本章小结5 0 实验仿真与结果分析5 1 仿真环境搭建5 1 模拟环境各部分的工作流程5 2 实验结果分析5 4 算法性能分析5 5 算法参数对算法的影响5 9 v 华东师范人学2 0 1l 届硕 ：学位毕业论文基】：分段和流行度的移动流媒体代理缓存算法的研究 6 4本章小结6 0 第7 章总结与展望6 l 7 1本文贡献及总结6 l 7 2对后续工作的展望6 2 附录6 3 参考文献6 4 致谢6 7 崤 专， 华东师范入学2 0 1l 届硕 ：学位毕业论文 第一章绪论 1 1 研究背景 第1 章绪论 互联网这些年的迅速发展使其已经成为了社会信息的传媒和载体。互联网上 的文字、图片等静态信息已经不再能满足大家的需要。日渐成熟的数字多媒体技 术使得可以在i n t e r a c t 上开展各种多媒体应用如v o d ( v i d e o o n d e m a n d ) 、i p t v ( i n t e r n e tp r o t o c o lt e l e v i s i o n ) 、远程教育、视频会议等。目前，互联网业务的数据 流量的绝大部分都来自流媒体数据的传输流量。浏览网络多媒体文件的途径存在 流媒体访问和h t t p ( h y p e r t e x tt r a n s m i s s i o np r o t o c 0 1 ) 访问两种【l 】。h t t p 访问方式：用 户只有等所有内容都下载完成才能观看。流媒体访问方式：用广可以一边接收多 媒体节目内容片段一边观看。相对于h t t p 访问方式来说，用户使用流媒体访问方 式时不需要提供存储f 载多媒体文件的空间，也不需要等待较长的下载时间。 2 0 0 9 年年初，中国发放3 g 牌照，标志着中国的移动通信事业从此进入了一 个新的纪元。目前，三家电信运营商已经先后开始了3 g 网络的运营，最新统计数 据显示：截止到2 0 0 9 年1 0 月，全国3 g 用户的总规模已经接近7 0 0 万。3 g 无线 网络的应用和发展意味着产业的调整和行业的变革，与此同时新的业务也不断涌 现，其中最引人注目的当属移动流媒体业务。移动流媒体之所以会引来越来越多 的关注正是因为其在视频和音频方面的优势。移动流媒体应用非常广泛，涉及的 业务种类也非常多样化，包括影音娱乐、视频通信、信息传播、实时监控等多个 领域。 伴随着3 g 无线网络的不断发展，将来用户的网络带宽可以达到3 8 4 k b i t s ，但 是面向无线网络的流媒体应用却对当前的编码、传输以及服务器缓存技术提出了 更大的挑战。首先，相对于有线网络而言，无线网络状况更不稳定，除去网络流 所造成的传输速率的波动外，手持设备的移动速度和所在位置也会严重地影响到 传输速率，因此高效率的可自适应流媒体编码技术以及减少用户终端移动特性对 服务质量的影响显得至关重要。其次，相对于有线信道而言，无线信道的环境要 恶劣得多，传输数据的误码率也要高很多，而高压缩的码流对这种传输错误非常 敏感，同时会造成错误向下扩散，所以说在信源和信道编码方面移动流媒体需要 更好的容错技术，能够提高端到端流媒体传输性能的系统设计。再次，无线信道 华东师范人学2 0 1 1 届硕上学位毕业论文第一章绪论 带宽窄，干扰大，可靠性差，误码现象严重，3 g 客户端资源有限，这些使得移动 流媒体代理服务器的作用变得更为重要。 1 2 研究现状 移动流媒体的业务可以有非常广泛的应用，如股票大盘走势运营图、音乐m v 观看、电影片段播放、足球比赛进球回放等。移动用户可以通过移动流媒体、i k 务 获得不问断的在线视频、声音、影像等多媒体内容的播放，而且用户观看视频、 音频以及混合媒体格式的节目并不需要提前下载到本地存储。可以享受移动流媒 体提供的视频直播等业务。 有人预言，流媒体业务将是第三代移动通信( 3 g ) e e 的杀手业务。然而在大规 模的流媒体系统中，用户的点播往往集中于少数热门节目，这就使得合并用户服 务、共享服务器和网络带宽等资源成为可能，于是就有了流调度技术。目前，对 于流媒体的研究还主要集中在固定网络如局域网或因特网上，并且已经取得了一 些成果，然而，对流媒体在移动网如3 g 中应用的研究却并不多见。鉴于流媒体技 术在3 g 应用中的重要地位，对其在移动网络中应用的研究是非常紧迫的，也是非 常有必要的。 在提供移动流媒体服务的平台中，移动流媒体服务器和移动流媒体代理服务 器是其关键的组成部分，它们是移动流媒体系统的核心设备。一般来说，移动流 媒体服务器位于核心网中，用来存放流媒体文件，响应用户点播请求并且向移动 终端发送流媒体数据。移动流媒体代理服务器，一般处于移动网络的边缘，靠近 用户端。在无线应用环境中，无线信道并不稳定，带宽窄，干扰大，可靠性差， 误码现象严重，3 g 客户端资源有限，使得移动流媒体代理服务器的作用显得尤其 重要。 2 华东师范大学2 0 1i 届硕j ：学位毕业论文第一章绪论 图1 - 1 移动流媒体代理服务器在网络中的位置示意图 典型的移动流媒体代理服务器技术包括数据准入与替换策略、磁盘调度算法、 内存缓冲区管理算法等。其中移动流媒体调度技术、移动代理服务器缓存技术等 是比较典型的流媒体系统技术服纠2 1 。流媒体调度技术主要指代理服务器合并各 视频片段形成输出流，从而向移动终端提供合并后的i o 视频流输出的技术；流 媒体缓存技术主要指对流媒体代理服务器中缓存内容进行选择、释放与替换的技 术。各研究机构也相应提出了各种流调度算法如金字塔算法( p y r a m i d ) 【3 】、摩天大 楼算法( s k y s c r a p e r ) 【4 】、批处理技术( b a t c h i n g ) 【5 】、补丁技术( p a t c h i n g ) 【6 】、最优批处 理补丁( o b p ) 【7 】等。但是绝大多数是基于i n t e m e t 网络，而对于移动网络中的调度 算法的研究却并不多见。l i a o 在文献 8 】中虽然提出了基于移动网络的两级缓存架 构和完整调度算法，但缺少对架构中缓存置换算法的进一步研究。 1 3 研究意义 随着人们对多媒体业务需求的增加，提供稳定的高质量、高速率移动多媒体 通信业务是未来移动数据通信必须解决的问题。在这一过程中，在因特网中己经 发展成熟的流媒体技术将扮演极其重要的角色。但是如前面所述由于无线网络在 带宽以及移动终端功能、资源上的限制，使得提供这种高质量、高速的流媒体服 务变得相当困难。要实现这样的传输，除了需要更高精度的自适应编码外，更为 重要的就是需要基于代理服务器的高效缓存技术。所谓缓存技术就是通过将经常 访问的流媒体内容( 音频、视频) 存放在接入网络边缘的移动流媒体代理服务器 上，可以有效地节省骨干网络的带宽，缩短用户的响应时间。由此可见，对基于 3 瓣 华东师范大学2 0 1 l 届硕一l j 学位牛业论文第一章绪论 代理服务器的移动流媒体高效缓存算法进行研究对于流媒体在移动网络上的发展 来说是非常有必要的一件事，也是极其有意义的一件事。 1 4 本文的工作 本文重点对3 g 网络中移动流媒体代理服务器的缓存算法做了研究。针对现有 流媒体内容流行度研究的不足提出了双断点流行度的解决方式和流行度估算函 数，并基于3 g p p 两层代理架构提出了包括u e c p 缓存算法和c c p 缓存算法的两 级缓存替换算法。 论文首先对移动流媒体技术的相关理论包括无线网络技术和流媒体技术作了 阐述。重点阐述了本文选择3 g 网络的原由，3 g 网络的优缺点、移动流媒体的特 点及业务结构。 继而阐述了移动流媒体代理服务器缓存技术。介绍了代理服务器缓存的相关 理论、流媒体缓存缓存算法以及评价指标、现有流媒体缓存算法及不足、为后面 的相关工作做了有力的铺垫。 其次本文对移动流媒体的内容流行度做了进一步研究。在分析现有研究的现 状和不足的基础上成功引入了k 变化下的z i p f - l i k e 分布模型对内容流行度建模描 述。并提出了双断点流行度的概念和基于双断点的流行度估算函数来解决流行度 扰动现象。 最后在现有3 g p p 两层代理服务器缓存的框架基础上，本文根据提出的双断 点流行度估算函数和k 变换下的z i p f - l i k e 模型提出了完整的分段算法，并针对用 户边界代理服务器和中心代理服务器的不同特点，考虑不同的缓存价值影响因子， 抽象出不同的缓存替换函数，在此基础上提出了包括u e c p 缓存算法和c c p 缓存 算法的两级缓存算法。并且提出了u e c p 缓存算法联动c c p 缓存算法的策略，使 两个缓存策略形成一个整体，从而形成了完整的移动流媒体代理缓存策略。 1 5 本文结构安排 论文共分为7 个章节进行研究： 第一章：介绍本文的研究背景、研究现状以及研究意义，为后续章节的研究 做铺垫。 第二章：介绍移动流媒体技术的相关理论。首先介绍无线网络的分类、特点 4 华东师范人学2 0 1l 届硕 ：学位毕业论文第一章绪论 以及本文选择采用的技术。主要对3 g 网络的发展、特点和关键技术作了介绍。并 重点介绍了流媒体的基本原理以及移动流媒体的特点和架构，为阐述后面论文的 主要工作做了铺垫。 第三章：介绍流媒体移动代理服务器缓存技术。主要对移动流媒体服务器、 缓存技术、现有的缓存算法、缓存算法的评价指标作了介绍。重点对不同缓存策 略的局限性及不足进行了描述和总结。 第四章：流媒体片段内容流行度分析与研究。通过对现有流行度研究现状的 分析，在收集与分析用户实际日志记录的基础上，引入了k 变化下的z i p f - l i k e 分 布模型对其建模描述。针对媒体文件的流行度扰动现象，提出了双断点流行度的 解决方法，并基于双断点流行度提出了片段流行度估算函数。 第五章：提出了基于3 g p p 和分段流行度的移动流媒体两级缓存算法。本章 首先分析了现有的移动流媒体两层代理架构，针对此架构没有明确和继续研究的 分段问题以及缓存替换算法问题本章分别作了深入研究。在k 变化下z i p f - l i k e 模 型和双断点流行度估算函数基础上提出了确定划分流媒体对象成片段，再由片段 组成前缀、中缀和后缀的完整分段策略。针对u e c p 和c c p 代理的不同特点，分 别抽象出不同的缓存替换函数，从而提出了完整的两级缓存算法。 第六章：实验仿真与分析。通过改进已有的代理缓存模拟器构建适合本文算 法的模拟器，通过实验证明了在相同网络配置环境下本文算法比已有的两层代理 架构中的算法能获得更优越的性能。 第七章：总结与展望。对本文研究的内容作出了总结，并指出了进一步研究 的方向。 馨 华东师范人学2 0 1l 届硕 ：学位牛业论文第二章移动流媒体技术 第2 章移动流媒体技术 流媒体技术是指音频、视频等多媒体数据在以实时传输协议为承载的基础上， 以连续流的形式南源端向目的端传输，目的端在接收到一定量的数据流缓存后播 放出来。移动流媒体技术【9 1 就是指在移动终端和移动网络上应用流媒体技术。所 以移动流媒体技术是无线网络技术和流媒体技术的综合。 2 。1 无线网络概述 无线网络近几年来呈现快速发展的趋势，这大大推进了流媒体技术在无线网 络上的应用、传播和发展。全口网是绝大部分网络演进的方向，也包括无线网络。 流媒体技术在基于i p 的网络上发展起来，所以完全可以把它转移到全i p 的无线 网络上。下面简单介绍i p 支持较好并且流媒体应用较广泛的无线网络。 2 1 1w i f i 、m f i 技术规范包括已经获得批准的i e e e 8 0 2 1 l a 、b 和g 规范以及正在等待批 准的8 0 2 1 l n 规范【l 们。它是世界上第一个被广泛部署的高速无线网络技术。w i f i 联盟是由使用i e e e 8 0 2 1 1 系列标准的设备和器件供应商联合成立而成的一个非盈 利性组织，事实上已经成为8 0 2 1 1 标准系列产品互通性的权威性组织，w i f i 从 而也成为了8 0 2 1 1 标准的代名词。w i f i 解决的是“最后l o o m ”的通信接入问题， 其信号覆盖范围距离通常只有1 0 3 0 0 m ，因而可以说w i f i 标准是针对局域网的 无线接入技术而制定的。w i f i 标准目前使用的是无需牌照的2 4 g h z 和5 g h z 频 段，速率可以达到11 m b i t s 、2 2 m b i t s 以至5 4 m b i t s 。 2 1 2w i m a x 全球微波接入互操作性w i m a x ( w o r l di n t e r o p e r a b i l i t yf o rm i c r o w a v ea c c e s s ) 是 一个基于i e e e8 0 2 1 6 标准的新宽带无线接入城域网【l l 】。提出它的主要作用是解 决无线“最后1 0 0 0 m ”接入，覆盖范围可达5 0 k m ，最大数据传输速率可达7 5 m b i t s ， 在一些有线接入性价比不高的地区可以使用该技术。 6 华东师范人学2 0 1 1 届顾i ：学位毕业论文第二章移动流媒体技术 2 1 33 g 3 g ( 3 r dg e n e r a t i o n ) 全称为第三代移动通信技术。与第一代模拟移动通信( 1 g ) 以及第二代数字移动通信( 2 g ) 相比，3 g 是一个将多媒体通信技术与移动通信技术 相融合的新一代移动通信系统。在多媒体方面的无线服务是它的一个特色。3 g 的 应用包括无线网络浏览、视频邮件、连续媒体点播、移动多媒体、移动电了商务 以及远程医疗服务等。与w i f i 这种大体上用于室内的无线局域网不同，3 g 主要 用于公共网络。 3 g 的标准化开始于1 9 9 8 年，国际电信联盟在召开国际移动通信论坛 ( i m t - 2 0 0 0 ) q h 提出了无线电传输技术( r a d i ot r a n s m i s s i o nt e c h n o l o g y , r t t ) 提案，之 后这个项目便被称为3 g 或者通用移动电信系统u m t s ( u n i v e r s a lm o b i l e t e l e c i m m u n i c a t i o ns y s t e m ) 。 目前国际电信联盟承认的3 g 标准主要有：w c d m a 、c d m a 2 0 0 0 和 t d s c d m a 三种，在中国这三个牌照分别为中国联通、中国电信和中国移动所拥 有。 2 1 43 g p p 第三代伙伴项目( t h i r dg e n e r a t i o np a r t n e r s h i pp r o j e c t ，3 g p p ) 成立于1 9 9 8 年末， 目的是为了指定w c d m a 的全球标准。该项目的目标是实现2 g 网络向3 g 网络 的平滑过渡，保证技术的向后兼容，从而实现全球无缝漫接。 2 23 g 网络发展 移动流媒体技术由流媒体技术和移动网络技术相结合而成，移动网络是流媒 体的承载平台。随着信息技术、半导体技术以及科学技术的快速发展，这些年无 线通信技术也处在高速的发展中。从第一代模拟技术( 1 g ) 至l j 第二代的数字技术 ( 2 g ) ，再到现在的第三代移动通信技术( 3 g ) 仅经过了短暂的2 0 年。而移动通信网 当前正处在从2 g 2 5 g 3 g 到b 3 g 4 g 方向演进的过程当中，各系统的演进路线如 图2 1 所示【12 1 。 7 华东师范人学2 0 1 1 届硕上学位牛业论文 第二章移动流媒体技术 w c d m a lh s d p a 3 8 4 k b p sf i 叫1 8 3 6 m b p s 黑州吕溉盘upah s u 型= 二- 三兰盟业 b 3 g l i t u 弋- ji m t a d v a n c e d ( 4 g ) l t e f d d t d d d l 10 0 m b p s l 垡竖m 垃厂一【u l 5 0 l t e t d d + 1 0 0 m b p s l g b o s r lu n ) r 、 l t e t d h s d p ai 一黑勰：h l t e - 。t m d d p 。1惨 t d d + 2 8 8 4 m b p sp t d h s u p a 2 2 - 6 6 m b p s lu l 5 0 m b p s m o b i l e 1 m o b i l e w i m a xw i m a x 1 6 m w a v e l w a v e 2 10 0 m b p s i 1 5 m b p sjl。3 0 m b p s iii i g b p s 2 0 0 1 2 0 0 6 年2 0 0 7 年 图2 - 1 各种网络技术演进路线图 从图2 1 可以看出，从2 0 0 1 年以来随着业务互联网化以及技术的发展，用户 对无线宽带的需求不断提高，网络技术也在不断适应用户的需求。无线网络宽带 的传输速率从最初的几k 到现在的几十兆及今后的几百兆1 g 的方向发展。 表2 1 列出了上述无线网络的的典型数据传输速率。从表中可以看出，无线 网络正在快速地向宽带化演进3 1 。 表2 1 无线网络典型传输速率 无线刚络类型典型数据率( k b p s ) g s m ( 2 g ) 9 6 g p r s e g p r s ( 2 5 g 2 7 5 g ) 2 1 1 5 0 3 g3 8 4 b e y o n d3 go r 4 g 5 0 0 0 0 10 0 0 0 0 8 0 2 1 1 b1 1 0 0 0 w i f i 8 0 2 1 l a 8 0 2 1 l g 5 4 0 0 0 w i m a x1 0 0 0 0 0 宽带化的发展为基于无线网络的媒体服务提供了物质基础，通信世界正面临 着