实时内容分发高清质量流媒体网络设计

《实时内容分发高清质量流媒体网络设计》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、实时内容分发高清质量流媒体网络设计摘要——近来存储和网络技术的进步正快速地改变着用户电视收视模式。个人视频录像机（PVR）使得人们能够通过录制电视节目到本地磁盘去收看他们想收看时的节目。除此之外，个人录像器材一旦具备宽带连接就能够容易地在对等网络中分享电视内容。然而，当前带宽量在互联网上很难支持高清电视内容串流传输。本论文中，我们将为实时广播内容分发系统提出一种新的高清品质的串流架构。我们开发了两种有效的调度方案：匹配通信对和切换或复制系统负载均衡，从而进一步利用网络和磁盘带宽。我们还评估在没有错过任何广播广播数据情况下去维持存储时移程序

2、的缓存需求，通过大量的仿真实验，我们证明我们所提出的方案和时移策略的效果1。关键词——电视内容分发网络高清质量数据流P2P网络个人视频录像机Ⅰ.引言随着近年来计算机计算能力、存储以及网络技术方面的提升，用户的电视收看平台正发生迅速变化。事实上，直到最近用户才开始对按照播出时间表的电视收看方式抱有相当消极的态度，然而带有被称为个人录像机（PVR）的本地磁盘的机顶盒使得人们能够在这些磁盘上录制与过后观看直播的电视节目。因此，用户不再需要靠播出时间表去看他们想看的节目。此外，有线电视与卫星电视频道数量持续增长，收费电视服务也扩展对选择人们想观看

3、什么节目的机会。尽管如此，电视内容发布方式仍然受限于单向广播。另一方面，随着联网家庭的数量迅速增长，能够分享各种各样包括广播电视节目等内容的点对点（P2P）网络应用程序越来越受欢迎。显然个人录像机一旦具备宽带连接就可以轻松地在对等网络中分享电视内容，这是很重要的是因为点对点网络能够对单向广播提供一种替代的内容分发渠道。目前情况下，考虑到家庭网络用户带宽有限，高清品质电视内容只能转码成低比特率格式进行实时流媒体传输或者能被支持作为实用的替换方式进行非实时文件传输。这意味着基于当前宽带连接的P2P网络不能支持多个同时发生的高清（HD）质量达到

4、19.4Mbps的实时内容分发程序。因此，一种新的内容分发网络正需要解决这样的问题。我们使用光纤通道仲裁环路(FC-AL)构成一种为实时内容分发的高清品质串流网络。这种光纤通道仲裁环对于存储区域网络(SAN)来说是其中一种领先的附加网络的存储系统[1]，并且日益普及成为昂贵交换机的替代品。由于包括全双工传输、高带宽以及公平的仲裁算法这几个优势，这种系统能够在快速的网络连接下进行提供低成本、高质量的流媒体服务[2],[3]。在这种体系架构中，光纤通道仲裁环路直接连接多台个人录像机，并且连接网络磁盘池和内容管理服务器。其中网络磁盘池用于复制受

5、欢迎的节目到系统中以保障回放请求时的负载均衡以及存储所有的时移程序，这样每台个人录像机都可以共享它们。本文中，我们提出以下两个高效调度方案以进一步利用系统资源：匹配通信对和交换机、系统负载均衡的复制技术。而光纤通道仲裁环路(FC-AL)的其中一个优势在于数据能够转换成全双工模式，为了在两个方向上最大化地利用光纤通道仲裁环的带宽，我们开发出了一种能够匹配通信对的方案。通常情况下，大多数回放请求都集中在几个受欢迎的节目中，从系统的整体性能角度看，尽管仍然有许多磁盘有足够可用的带宽，由于一部分超载的个人录像机成为性能瓶颈，这种扭曲的访问模式有可

6、能导致严重的负载不均衡的问题。为了解决这一问题，我们通过切换回放请求和复制受欢迎的节目将这样的复制减少到必要的程度，由于复制需要额外的磁盘空间和FC-AL带宽，我们通过将已存在的请求进行传输责任切换到负载量较小的系统组件中从而让磁盘带宽可用于发给超载系统组件的新请求。此外，我们还通过在不丢失任何广播数据甚至在PVR间进行节目时移切换的情况下对持续存储时移节目的缓冲区大小进行估算去描述如何有效地支持大量的时间平移功能。更重要的是，每台PVR的调谐器看上去似乎比实际它所拥有的更多，因此只要在网络与带宽满足的情况下，它能够同时录制不同频道上播出

7、的众多节目。这是有可能实现的，因为每台PVR能够在实际播出时间中很小延迟下从网络磁盘池中同时接收大量的直播节目。通过模拟实验，我们展示出之前提出的调度计划的效果以及广泛的时移方针。我们能够使用在光纤通道仲裁环上节目传输请求数量方面的选配方案提高39%的性能。显然每台PVR在切换与复制两者使用的情况下比只使用复制时多处理18%的磁盘访问请求。本文的其余部分组织如下:第二章节介绍了过去与本文相关的著作，第三章节解释了我们系统的总体结构。第四章节和第五章节分别提出了两个调度计划与时移方案。第六章节举例说明大量实验结果，最后，第七章节提供结论。Ⅱ

8、.相关工作“TV-AnytimeForum”正制作一个共同标准使得应用程序利用PVR中的电视内容[4]包括如何通过内容引用与元数据的方式去描述以及找到相应内容[5]。“TheShare-it!