流媒体直播系统的资源优化配置研究

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1、中山大学硕士学位论文流媒体直播系统的资源优化配置研究ResourceAllocationtoMinimizeCostforaLiveStreamingSystem学位申请人：陈志鹏指导教师：刘宁专业名称：软件工程答辩委员会主席（签名）：答辩委员会委员（签名）：二零一五年五月二十日中山大学硕士学位论文论文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，独立进行研究工作所取得的成果。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作品成果。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

2、确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：日期：-I-中山大学硕士学位论文论文题目：流媒体直播系统的资源优化配置研究专业：软件工程硕士生：陈志鹏指导教师：刘宁摘要经过多年的技术发展，现在网络服务提供商基本可以为用户提供低延迟、高质量的流媒体服务。但是，如何优化带宽和服务器配置，使得能够以尽可能低的成本提供有保障的服务，依旧是当前研究的一大热点。对流媒体系统资源配置的研究，主要的意义包括：1，从宏观上讲，全球网络流量加速增长，优化流媒体系统的资源配置，可以节省大量宝贵的带宽；2，从微观上讲，流媒体服务提

3、供商希望以更低的价格服务更多用户，在视频质量越来越高、传输码率难以降低的今天，迫切希望优化资源配置以降低部署成本。在一个大型的流媒体直播系统中，内容服务商常常需要跨越多个网络服务提供商的机房建立一个分布式的代理服务器网络。在类似网络中，服务器租赁情况和链路间的带宽大小，决定了系统部署成本；而节点间的覆盖网结构和带宽大小，又决定了媒体服务的延迟时间。其中，在服务延迟一定的情况下，如何获得最低的部署成本成为系统优化部署的关键问题。针对于此，本文提出了一个真实可用的直播系统成本估计模型，同时证明了延迟约束下的成本最小化问题是NP难问题。

4、在成本模型基础上，提出了一个成本优化算法（COSCOS算法）。本文首先通过新定义标量“单位带宽增加成本”，启发式地为各频道建立分发树，构建了覆盖网；随后证明，在给定覆盖网的情况下，成本优化问题是一个凹优化问题，从而可以使用序列二次规划方法来进行求解。模拟实验的结果表明，本文提出的直播系统成本优化算法，在主要性能指标（如最大服务延迟等）与现有算法一样的情况下，成本大幅降低。这表明本文算法在服务延迟和部署成本中做了较好的平衡。关键词：覆盖网；直播流媒体；成本优化-I-中山大学硕士学位论文Title:ResourceAllocation

5、toMinimizeCostforaLiveStreamingSystemMajor:SoftwareEngineeringName:ChenZhipengSupervisor:LiuNingAbstractAsthestreamingtechnologyisdevelopingrapidly,contentproviderscanprovidelowdelayandhighqualitymultimediaservicetomassiveusers.However,howtoprovidehighperformanceservi

6、cewithlowdeploymentcost,isstillachallenge.Inordertoprovidescalablelivestreamingservice,acontentprovideroftendeploysanoverlaycloudconsistingofdistributedproxies.Suchdeploymentusuallyinvolvesrentingproxiesandbandwidthcapacitybetweenpairsofproxies.Weconsideranoverlaycons

7、istingofmultiplelivechannelsoriginatingfrommultiplesources.Proxybandwidthandend-to-endnetworkbandwidthmaybeusedbyanychannel.Thestreamofeachchannelispushedviaatreetotheproxiesthatsubscribetothechannel.AminimumQoEisusuallyrequiredbytheend-userswheresource-to-enddelay(de

8、finedasthedelayfromthesourcetothesubscribingproxies)isthemostimportantfactor.Thecriticalandchallengingissueisthenhowtominimi