（通信与信息系统专业论文）基于嵌入式系统的对等网络流媒体技术与实现.pdf

：- 。f ； l 原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独 立进行研究所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不 包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的科研成果。对本文的研 究作出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本声明 的法律责任由本人承担。 论文作者签名：4 至拯馥一 日 期： 丝丝：垒：2z 关于学位论文使用授权的声明 本人完全了解山东大学有关保留、使用学位论文的规定，同意学 校保留或向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论 文被查阅和借阅；本人授权山东大学可以将本学位论文的全部或部分 内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或其他复制手段 保存论文和汇编本学位论文。 ( 保密论文在解密后应遵守此规定) 论文作者签名：j 萄压! ! i 晕一导师签名： 期：丛 三：! ：丝 山东大学硕士学位论文 目录 摘要1 a b s t r a c t 3 第一章绪论。 1 1 研究背景5 1 2 流媒体技术发展现状7 1 3 本论文的研究内容和主要贡献8 第二章p 2 p 技术 2 1p 2 p 概述1o 2 2p 2 p 下载技术一l l 2 2 1 资源以及节点的查找1 2 2 2 2 数据资源的下载1 4 2 3p 2 p 流媒体技术l5 2 4 小结一l7 第三章p 2 p 流媒体技术。 3 1 基于树的流媒体系统1 9 3 2p e e r c a s t 的仿真2 l 3 2 1 网络仿真工具n s 3 一2 1 3 2 2 仿真的实现2 2 3 2 3 仿真结果2 3 3 3 基于网的流媒体系统一2 5 3 4 基于网的协议在低带宽中的应用分析w 2 8 3 4 1 原理分析2 8 3 4 2s v c 的引入2 8 3 4 3 仿真结果3 0 3 5p 2 p 流媒体技术的理论分析3 2 3 5 1 数学模型的建立3 3 山东大学硕士学位论文 3 5 2 理论以及仿真分析3 5 3 6 小结一3 8 第四章基于嵌入式平台的p 2 p 流媒体系统的实现 3 9 4 1 整体的系统设计3 9 4 2 基于s t i 7 1 0 9 的视频源的实现3 9 4 2 1s t i 710 9 平台简介3 9 4 2 1l w l p 协议的移植4 1 4 2 2 数字电视基础4 5 4 2 3 视频源的设计4 7 4 3 基于d a v i n c i 的p 2 p 客户端的实现5 0 4 3 1d a v i n c i 技术简介5 0 4 3 2g s t r e a m e r 多媒体框架5 5 4 3 3p 2 p 客户端的实现5 8 4 4 系统展示6 1 4 5 小结6 2 第五章总结与展望。 参考文献。 致谢 m 硕士期间发表的论文和参加的项目。 6 8 山东大学硕士学位论文 c o n t e n t s a b s t r a c ti nc h i n e s e 1 a b s t r a c ti ne n g l i s h 3 c h a p t e rli n t r o d u c t i o n 5 1 1r e s e a r c hb a c k g r o u n d 5 1 2c u n e n ts i t u a t i o n so fs t r e a m i n gm e d i a 7 1 3m a i nr e s e a r c hc o n t e n ta n dc o n t b u t i o n s 8 c h a p t e r2p 2 pt e c h n o l o g y 10 2 1p 2 pi n t r o d u c t i o n 1 ( ) 2 2p 2 pd o w n l o a dt e c h n o l o g y 1l 2 2 1r e s o u r c e sa n dn o d e sl o c a t i o n 12 2 2 2r e s o u r c e sd o w n l o a d i n g 1 4 2 3p 2 ps t r e a m i n gm e d i a 15 2 4s u m m a r y 17 c h a p t e r3p 2 ps t r e a m i n gm e d i at e c h n o l o g y 1 9 3 1t r e e - b a s e dp 2 ps t r e a m i n gm e d i as y s t e m 19 3 2p e e r c a s ts i m u l a t i o n 2 l 3 2 1n e t w o r ks i m u l a t o rn s 一3 2 1 3 2 2i m p l e m e n t a t i o no fs i m u l a t i o n 2 2 3 2 3s i m u l a t i o nr e s u l t s 2 3 3 3m e s h b a s e dp 2 ps t r e a m i n gm e d i as y s t e m 2 5 3 4m e s h b a s e dp r o t o c o li nl o w b a n d w i d t hs c e n a r i o 2 8 3 4 1a n a l y s i so f t h ep r i n c i p l e 2 8 3 4 2u s i n gs v c 2 8 3 4 3s i m u l a t i o nr e s u l t s 3 0 3 5t h e o r e t i c a la n a l y s i so fp 2 ps t r e a m i n gm e d i a 3 2 3 5 1m a t h e m a t i c a lm o d e l 3 3 3 5 2t h e o r e t i c a la n a l y s i sa n ds i m u l a t i o n 3 5 3 6s u m m a r y 3 8 c h a p t e r4 p 2 ps t r e a m i n gm e d i as y s t e mo ne m b e d d e dp l a t f o r m 3 9 4 1t h es y s t e md e s i g n 3 9 山东大学硕士学位论文 4 2v i d e os o u r c eo ns t i 710 9 3 9 4 2 1s t i 7 10 9p l a t f o r mi n t r o d u c t i o n 3 9 4 2 2t h ep o r to fl w l pp r o t o c o l 4 1 4 2 3d i g i t a lt vi n t r o d u c t i o n 4 5 4 2 4v i d e os o u r c ed e s i g n 4 7 4 3p 2 pc l i e n to nd a v i n c i 5 0 4 3 1d a v i n c it e c h n o l o g yi n t r o d u c t i o n 5 0 4 3 2g s t r e a m e r 5 5 4 3 3p 2 pc l i e n t 5 8 4 4s y s t e ms h o w 6 1 4 5s u m m a r y 6 2 c h a p t e r5c o n c l u s i o n sa n df u t u r ew o r k 6 3 r e f e r e n c e s 6 4 a c k n o w l e d g m e n t 6 8 p u b l i c a t i o n sd u n n gr e s e a r c ha n dp a r t i c i p a t e dp r o j e c t s 6 9 r 山东大学硕士学位论文 摘要 为了将视频数据有效地分发到各个不同的终端，过去二十多年提出了很多支持 实时流媒体传输的技术，但是低成本、大规模的视频直播系统仍然面对着巨大的 挑战。传统的基于服务器客户端架构的流媒体技术，受限于服务器的带宽、计算 能力等资源，整个系统的可扩展性较差。为了解决这个问题，上个世纪八十年代， 提出了i p 组播技术，i p 组播可以实现一对多的视频传输，但是由于各种技术和管理 上的原因，i p 组播并没有得到广泛地应用。随后在上个世纪九十年代木，出现了基 于内容分发网络( c d n ) 的流媒体技术解决方案。c d n 技术就是在网络各处放置 大量节点服务器，构成在现有互联网之上的一层网络，并实时的根据网络流量和 各服务节点的连接、负载状况以及到用户的距离响应时间等综合信息将用户的请 求重新导向到合适的服务器上。c d n 技术原理决定了c d n 的实现需要昂贵的硬件 投入和设备维护，限制了这种技术的大规模应用。 最近，基于p 2 p 的流媒体系统依靠其低成本、易于部署和可扩展性高等优点， 得到了广泛的应用，比如已经实现商业化运营的p p l i v e 、p p s t r e a m 、u u s c e 和 c c t v b o x 等。按照拓扑结构的不同，目前存在的p 2 p 流媒体系统可以分为两类： 基于树的p 2 p 流媒体系统和基于网的p 2 p 流媒体系统。 本文以丌源的p e e r c a s t 系统和i g m 系统为例子，分别分析了基于树的p 2 p 流 媒体系统和基于网的p 2 p 流媒体系统的原理和运行机制。在此基础上，使用n s 3 网络仿真工具对基于树的p 2 p 流媒体系统的拓扑结构的性能进行了仿真分析；选 取视频质量和数据分发延迟为度量目标，对基于网的p 2 p 流媒体系统进行了数据 建模分析和仿真分析，指出在缓冲区足够大的情况下，增大邻居数对视频质量的 提升非常小，但是可以有效地减小数据分发延迟。 本论文对可伸缩视频编码在网络带宽受限环境中应用的必要性也进行了讨 论。 论文设计并实现了一个嵌入式的p 2 p 流媒体系统。基于s t i 7 1 0 9 平台为p 2 p 流媒体系统设计了一个视频源，视频源通过有线电视接入数字电视信号，实时的 采集有线数字电视节目的t s 流，通过网络发送给p 2 p 流媒体系统，为整个基于 山东大学硕士学位论文 p 2 p 的流媒体系统提供视频源。s t i 7 1 0 9 平台上的操作系统o s 2 1 没有集成t c p i p 网络协议栈，为此本文移植了一个开源的l w l p 网络协议栈。基于d a v i n c i 平台设 计了一个p 2 p 客户端，d a v i n c i 技术的处理器采用a r m 和d s p 的双核架构，a r m 负责控制整个硬件资源，主要的应用程序在a r m 端运行，d s p 作为协处理器负责 处理音视频的编解码。p 2 p 客户端的主要功能在a r m 端实现，实时的从p 2 p 网络 中下载需要的视频数据，然后将得到的数据发送给播放器。播放器通过d m a i 接 口调用d s p 端的程序解码音视频数据，然后控制相应的硬件实现播放解码后的数 据。p 2 p 客户端播放器的设计基于开源的g s t r e a m e r 多媒体架构，为了充分利用 d s p 的解码能力，播放器使用了t l 公司开源的基于d m a i 的g s t r e a m e r 插件。 关键词：p 2 p 流媒体；p e e r c a s t i g m ；s t i 7 1 0 9 ；达芬奇技术；g s t r e a m e r 2 山东大学硕士学位论文 a bs t r a c t i no r d e rt od i s t r i b u t ev i d e ot od i f f e r e n td e v i c e se f f i c i e n t l y , m a n yt e c h n o l o g i e sh a v e b e e np r o p o s e dt os u p p o r tr e a lt i m es r e a m i n gm e d i ao v e rt h ep a s tt w e n t yy e a r s h o w e v e r , i m p l e m e n t i n gal o w - c o s t ，l a r g e - s c a l ev i d e ob r o a d c a s ts y s t e ms t i l lf a c e sc o n s i d e r a b l e c h a l l e n g e s t r a d i t i o n a ls t r e a m i n g m e d i at e c h n o l o g yi sb a s e do nc l i e n t s e r v e r a r c h i t e c t u r e l i m i t e db ys e r v e r sb a n d w i d t h ，c o m p u t e rp o w e ro ro t h e rr e s o u r c e s ，t h e s c a l a b i l i t yo ft h ee n t i r es y s t e mi sp o o r t os o l v et h ep r o b l e m ，i pm u l t i c a s th a sb e e n p r o p o s e di nt h e19 8 0 s t h r o u g ho n e t o m a n yv i d e ot r a n s m i s s i o nh a sb e e na c h i e v e d ，i p m u l t i c a s th a sn o tb e e nw i d e l ya p p l i e dd u et om a n yv a r i o u st e c h n i c a lo rm a n a g e m e n t r e a s o n s b a s e do nc o n t e n td e l i v e r yn e t w o r k ( c d n ) ，n e ws t r e a m i n gm e d i at e c h n o l o g y a p p e a r s c d nn e e d st op l a c eal a r g en u m b e ro fs e r v e rn o d e si n t h en e t w o r k ，w h i c h c o n s t r u c tal a y e ro nt o po ft h ee x i s t i n gi n t e m e tn e t w o r k a c c o r d i n gt or e a l - t i m et r a f f i c ， t h ec o n n e c t i o n so fe a c hs e r v e rn o d e ，t h el o a dc o n d i t i o n s ，t h eu s e rr e s p o n s et i m e sa n d o t h e rc o m p r e h e n s i v ei n f o r m a t i o n s ，t h eu s e r s r e q u e s tw i l lb er e d i r e c t e dt oa p p r o p r i a t e s e r v e r b e c a u s eo fr e q u i r i n gh u g ei n v e s t m e n to nh a r d w a r ed e v i c e sa n de q u i p m e n t m a i n t e n a n c e ，l a r g es c a l ed e p l o y m e n to fc d n i sl i m i t e d r e c e n t l yp 2 p b a s e ds t r e a m i n gm e d i as y s t e m ，s u c ha sc o m m e r c i a ls t r e a m i n gm e d i a s y s t e m sp p l i v e ，p p s t r e a m ，u u s e e ，c c t v b o xa n ds oo n ，h a v eb e e nw i d e l yd e p l o y e d b e c a u s ei ti sl o w c o s t ，e a s yt od e p l o ya n ds c a l a b l e a c c o r d i n gt ot h et o p o l o g y , t h e r ea r e t w o t y p e so f p 2 ps t r e a m i n gm e d i as y s t e m s ：t r e e - b a s e da n dm e s h - b a s e d i nt h i sp a p e r , o p e ns o u r c es o f t w a r e s ，p e e r c a s ta n di g m ，a r et a k e na se x a m p l e st o a n a l y s i st h ep r i n c i p l ea n do p e r a t i n gm e c h a n i s mo f t h et r e e b a s e dp 2 ps t r e a m i n gm e d i a s y s t e ma n dt h em e s h - b a s e dp 2 ps t r e a m i n gm e d i as y s t e m n e t w o r ks i m u l a t i o nt o o ln s 3 i su s e dt oa n a l y z et h et o p o l o g yp e r f o r m a n c eo ft h et r e e b a s e dp 2 ps t r e a m i n gm e d i a s y s t e m w ed e s c r i b eam a t h e m a t i c a lm o d e lt oa n a l y z et h ee f f e c to fn e i g h b o rn u m b e r s i z eb a s e do nt w op e r f o r m a n c em e t r i c s ：v i d e oq u a l i t ya n dd i s t r i b u t i o nd e l a y s o m e s i m u l a t i o ni sd o n et op r o v et h et h e o r ym o d e l t h et h e o r e t i c a la n a l y s i sa n dt h e s i m u l a t i o nb o t hs h o wt h a ti n c r e a s i n gt h en e i g h b o rn u m b e rs i z ed o e sl i t t l et ot h es y s t e m v i d e oq u a l i t yw h e nt h eb u f f e rs i z ei sl a r g ee n o u g h ，b u tc a l lr e d u c et h ed i s t r i b u t i o nd e l a y o fc h u n ke f f e c t i v e l y 3 山东大学硕士学位论文 s c a l a b l ev i d e oc o d i n g ( s v c ) i sa l s od i s c u s s e df o rb a n d w i t h - c o n s t r a i n e d e n v i r o n m e n ti nt h i sp a p e r i nt h i sp a p e rw ed e s i g na ne m b e d d e dp 2 ps t r e a m i n gm e d i as y s t e m av i d e os o u r c e ， w h i c hc a p t u r e st ss t r e a m i n gf r o mc a b l et vs y s t e mi nr e a lt i m ea n ds e n d st h et s s t r e a m i n gt ot h ep 2 ps t r e a m i n gm e d i as y s t e m ，i sd e s i g n e db a s e do ns t i7 10 9p l a t f o r m t h e r ei sn ot c p i ps t a c ki nt h eo s 21 o p e r a t i n gs y s t e mw h i c hw o r k so ns t i 710 9 ，s oa l i g h t - w e i g h t 。o p e n s o u r c et c p i ps t a c kl w i pi sp o r t e dt oo s 21 w ed e s i g nap 2 p c l i e n t b a s e do nd a v i n c ip l a t f o r m d a v i n c ip r o c e s s o ru s e sd u a l c o r ea r c h i t e c t u r e ，a r ma n d d s et h em a i na p p l i c a t i o ni sr u n n i n go na r ma n da r mi sr e s p o n s i b l ef o rt h ec o n t r o l o ft h eh a r d w a r er e s o u r c e s d s pw o r k sa sac o p r o c e s s o r , w h i c hd e a l sw i t ha u d i oa n d v i d e oe n c o d i n ga n dd e c o d i n g p 2 pc l i e n t ，w h og e t sv i d e od a t af o r mp 2 pn e t w o r k sa n d t h e ns e n d st h ed a t at ot h em e d i ap l a y e r , m a i n l yw o r k so na r ms i d e t h em e d i ap l a y e r c a l l sd s p - s i d ep r o g r a mt h r o u g hd m a ii n t e r f a c et od e c o d ea u d i oa n dv i d e od a t a , a n d t h e nc o n t r o lt h ec o r r e s p o n d i n gh a r d w a r et op l a yt h ed e c o d e dv i d e oo ra u d i od a t a p 2 p c l i e n t sm e d i ap l a y e ri sb a s e do nt h eo p e ns o u r c em u l t i m e d i af r a m e w o r kg s t r e a m e r i n o r d e rt ot a k ef u l la d v a n t a g eo fd s pd e c o d i n gc a p a b i l i t i e s ，t h em e d i ap l a y e ru s e st i s d m a l b a s e dp l u g i nf o rg s t r e a m e r k e y w o r d s ：p 2 ps t r e a m i n g ，p e e r c a s t i g m ，s t i 710 9 ，d a v i n c it e c h n o l o g y , g s t r e a m e r 4 山东大学硕士学位论文 1 1 研究背景 第一章绪论 随着宽带互联网技术和多媒体技术的发展，越来越多的人希望无需下载整个 文件，便可以通过计算机网络实时观看自己喜欢的视频节目。据i r e s e a r c h 统计数 据显示【l l ，截止0 8 年底中国网络视频用户规模已超过2 亿，市场规模达到1 3 2 亿 元，网络视频已经成为中国互联网经济的重要组成部分。流媒体技术就在这种背 景下应运而生，该技术实现了多媒体数据的流式传输，按照时间先后次序将声音、 视频等压缩成流，由服务器向客户端连续传送，用户可以一边接收数据，一边解 码播放数据，而不必等到整个文件下载完毕。 相比传统的w e b 服务，在互联网上传输的流媒体视频流量大。目前的标准清 晰度数字电视采用m p e g 一2 视频压缩标准，一路节目的码率大约为6 m b i t s ，即使 改用现有最先进的h 2 6 4 t 2 l 视频压缩标准，码率仍然会超过! m b i t s 。按照传统的客 户端月臣务器( c l i e n t s e r v e r ，简称c s ) 设计模式，服务器需要为所有的客户端提 供流媒体服务，巨大的网络流量给服务器带来了很大的压力，由于带宽的限制， 服务器很快成为系统的瓶颈。 流媒体应用主要面临着两个挑战：可扩展性和服务质量( q o s ) 。网络传输技 术是应对这两个挑战的一个关键技术。按照网络传输技术的不同，流媒体技术主 要有以下两个设计模型： 第一个模型采用的c s 结构。流媒体服务器通过i p 单播( u n i c a s t ) 为每个用 户提供服务，该模型的最大问题是受到服务器性能和网络带宽的制约，可扩展性 差。将现有的标清数字电视节目转码成h 2 6 4 格式，码率按1 m b i t s 计算，理想状 况下l g 带宽的服务器只能同时支持1 0 0 0 个用户，这与中国目前的2 亿视频用户 差距甚远。为了解决单服务器同时服务多个接收者的问题，上世纪八十年代中期， i p 组播( i pm u l t i c a s t ) 【3 】技术被提出。i p 组播是在网络层实现的一个点对多点、 多点对多点通信模型，在存在多个接收者的时候，通过合并重复信息的传输来达 到减少带宽浪费和降低服务器处理负担的问题。l p 组播由l p 网络在路由树的分叉 5 山东大学硕士学位论文 处进行数据复制和转发，而不需要源节点多次重复发送同样的数据包。作为一种 高效的流媒体实现方案，i p 组播思想代表了流媒体发展新的阶段，将组播的实现 移至应用层实现，便产生了p 2 p 流媒体技术的萌芽。l p 组播的实现需要网络层路 由器的支持，然而由于各种技术和管理上问题，基于l p 组播的流媒体应用并未在 互联网上得到广泛部署。随后在上个世纪九十年代末，出现了基于内容分发网络 ( c d n ) 的流媒体技术解决方案。c d n 技术就是在网络各处放置大量节点服务器， 构成在现有互联网之上的一层网络，并实时的根据网络流量和各节点的连接、负 载状况以及到用户的距离响应时问等综合信息将用户请求重新导向到合适的服务 器上。c d n 技术的原理决定了c d n 的实现需要昂贵的硬件投入和设备维护，限 制了这种技术的大舰模应用。 第二个模型是p e e r - t o p e e r ( p 2 p ) 模型。将p 2 p 技术引入到流媒体中，能够 大幅度降低服务器负载和网络带宽的消耗，具有i p 组播的优点，而又无需改动现 有的互联网设备，可扩展性高、易于实现和部署并且成本低廉，因此，基于p 2 p 的流媒体技术是当前学术界和业界的研究热点。近年来各种p 2 p 流媒体系统不断 出现，类型众多，具有罩程碑意义的包括美国c m u 大学的e s m 4 1 ，香港科技大学 的c o o l s t r e a m i n g l 5 1 等。目前许多p 2 p 流媒体系统，如p p l i v e 6 1 、p p s t r e a m 7 1 、u u s e e 8 j 等，都已经成功实现了大规模商用。h e i 等人对p p l i v e 的测量研究发现【9 】，2 0 0 6 年初超过2 0 0 ，0 0 0 用户以4 0 0 8 0 0 k b p s 的速率同时收看4 小时的春晚直播，网络总 聚合带宽达到1o o g b p s ，这表明了p 2 p 技术在流媒体领域已经取得巨大成功。 随着技术的发展，人们对可携带式流媒体终端的需求越来越大。视频解码计 算量较大，数字处理芯片d s p ( d i 百t a ls i g n a lp r o c e s s o r ) 凭借强大的计算性能，成 为实现音视频编码器的主要方案之一。然而d s p 芯片与通用的嵌入式处理器( 如 a r m 芯片) 相比，控制能力较弱，开发应用程序难度较大。作为嵌入式处理器， a r m 具有很好的系统控制能力，开发应用程序较为容易，但是数字计算能力较弱， 不适合运行音视频编解码一类计算量较大的程序。为了既能发挥d s p 的计算能力， 又能发挥a r m 的控制能力，德州仪器( t i ) 推出了达芬奇( d a v i n c i ) 技术，处理 器采用a r m 和d s p 的双核架构，a r m 负责控制整个硬件资源，主要的应用程序 在a r m 端运行，d s p 作为协处理器负责处理音视频的编解码。为了加快产品的研 发进程，t l 为达芬奇平台提供了完善的工具链、操作系统及驱动和丰富的音视频 6 山东大学硕士学位论文 编解码器等。t m s 3 2 0 d m 6 4 4 6 是t i 在2 0 0 6 年推出的一款达芬奇平台的芯片，它 采用了a r m9 2 6 e j s 核和c 6 4 x + 核，芯片中具有极其丰富的片上外设，如视频处 理前端、视频处理后端、a 1 r a 、u s b 接口等，d m 6 4 4 6 可用于电视机顶盒 ( s e t t o p b o x ) 、数字摄像机等设备。 1 2 流媒体技术发展现状 基于c s 架构的流媒体技术体系中，应用层的r t p l 玎c p l 玎s p 协议得到了广 泛应用。实时流协议r t s p ( r e a lt i m es t r e a m i n gp r o t o c 0 1 ) 定义了如何有效的通过 l p 网络传送多媒体数据，是一种客户端到服务器端的多媒体描述协议；实时传输 协议r t p ( r e a l t i m et r a n s p o r tp r o t o c 0 1 ) 来传输实时音频、视频等多媒体数据；实 时传输控制协议r t c p ( r e a l t i m et r a n s p o ac o m r o lp r o t o c 0 1 ) 为r t p 提供流量控 制和拥塞控制服务。一些开源的项目实现了这些流媒体协议，其中比较有名的项 目有j r t p l i b 1 0 1 和l i v e 5 5 5 1 1 1 。在基于p 2 p 的流媒体系统中，一个节点往往从不止一 个节点获取音视频数据，这使得i 玎p r t c p 册s p 协议很难应用，不同的p 2 p 流媒 体系统采用的应用层协议一般不相同。由于视频传输的特性，大部分商用的p 2 p 流媒体系统在传输层使用u d p ( u s e rd a t a g r a mp r o t o c 0 1 ) 协议传输数据。 基于c s 架构的流媒体技术由于结构简单，有成熟的协议( 如r t p r t c p l 玎s p ) 和源代码( 如l i v e 5 5 5 ) 支持，在小规模的实时视频直播系统中，仍然得到广泛的 应用，如视频监控领域。基于c s 架构的流媒体技术可扩展性差，因而大规模视 频直播商业系统都采用了基于p 2 p 的流媒体技术。随着宽带技术的发展和个人计 算机性能的提高，基于p 2 p 技术流媒体系统的稳定性和视频质量逐步提高。中国 网络电视台c n 州1 2 】于2 0 0 9 年1 2 月2 8 只开通，c n t v 是中国国家网络电视播出 机构，是以视听互动为核心、融网络特色与电视特色于一体的全球化、多语种、 多终端的公共服务平台。c n t v 采用p 2 p 流媒体技术，c n t v 的开通对于p 2 p 流 媒体行业的发展具有重要意义。 在学术界，对p 2 p 流媒体的研究主要采用3 种方法：系统测量、理论分析和网 络仿真。近几年，大量的p 2 p 流媒体的特性以及视频用户的行为特征被发现，新 的性能优良的p 2 p 流媒体算法不停的被提出，这都有效的支持了商用的p 2 p 流媒 体系统的迅速发展。 7 山东大学硕士学位论文 在清晰度和频带资源的利用率上，数字电视较模拟电视有较大的优势，一些 发达国家，如美国、日本，纷纷启动了模拟电视转换为数字电视的进程。受北京 奥运会的影响，近两年中国加快了由模拟电视向数字电视转变的进程，截止到0 9 年底，中国已有1 0 0 多个城市开通了数字电视。数字电视的普及加快了互联网电 视的进程，中国电信等运营商已经提供i p t v 服务。目前的l p t v 主要采用c s 架 构，为了具有更好的可扩展性，i p t v 与p 2 p 流媒体系统相互融合的需求同益明显。 为了降低用户的操作难度，i p t v 的客户端程序需要运行在电视机顶盒上，而目前 p 2 p 流媒体系统，如p p l i v e 、p p s t r e a m ，主要运行在计算机上，由于受限于嵌入 式的硬件和软件资源，基于嵌入式的p 2 p 流媒体系统很少被丌发。 1 3 本论文的研究内容和主要贡献 本课题的主要研究目的是深入分析基于p 2 p 的流媒体系统的原理和运行机制。 在此基础上，基于嵌入式平台( 意法半导体的s t i 7 10 9 平台和德州仪器的d a v i n c i 平台) 设计了一个p 2 p 流媒体系统。 论文取得的主要成果有以下几个方面： 1 研究了p 2 p 技术的原理和基本概念，以b i t t o r r e n t 为例子分析了基于p 2 p 文件 下载技术的原理和协议细节 2 研究了p 2 p 流媒体技术，以p e e r c a s t 和i g m 为例子分别研究了基于树的p 2 p 流媒体系统和基于网的p 2 p 流媒体系统，分析了p 2 p 流媒体系统的主要技术， 并对p 2 p 流媒体系统做出了数学建模和仿真分析 3 基于s t i 7 1 0 9 平台为p 2 p 流媒体系统设计了视频源，视频源通过c a t v 接入数 字电视信号，实时采集有线数字电视节目的t s 流，通过网络接口发送给p 2 p 流媒体系统，为整个流媒体系统提供视频源 4 基于d a v i n c i 平台设计了一个p 2 p 客户端，p 2 p 客户端实时从网络中下载需要 的音视频数据，然后将得到的数据发送给播放器，播放器通过调用d s p 端的 程序解码音视频数据，然后播放 论文的结构组织如下： 第一章：绪论。介绍了本课题的研究背景，简要介绍了的流媒体技术定义，应 用场合和流媒体技术的两个基本模型。 8 山东大学硕士学位论文 第二章：p 2 p 技术简介。介绍了p 2 p 技术的概念，以b t 为例子介绍了p 2 p 文 件下载的原理，简单的介绍了基于p 2 p 的流媒体系统。 第三章：p 2 p 流媒体技术。以开源的p e e r c a s t 系统和i g m 系统为例子分别研 究了基于树的p 2 p 流媒体