基于遗传算法的P2P流媒体数据调度策略研究

基于遗传算法的P2P流媒体数据调度策略研究作者：张立芳，ZhangLifang作者单位：长沙理工大学计算机与通信工程学院,长沙,410076刊名：计算机与数字工程英文刊名：COMPUTERANDDIGITALENGINEERING年，卷(期)：2009，37(4)被引用次数：0次参考文献(7条)1.王艳丽.鲜继清.白洁基于P2P的流媒体技术[期刊论文]-计算机应用2005(06)2.谭玉波.陈福接基于P2P的可靠直播视频服务模型的建立和分析[期刊论文]-计算机工程与科学2006(01)3.龚海刚.刘明.毛莺池P2P流媒体关键技术的研究进展[期刊论文]-计算机研究与发展2005(12)4.王福臣.金海程斌一种P2P点播系统中的数据调度策略[期刊论文]-华中科技大学学报2006(01)5.张炎.裘幸皇基于遗传算法的考虑优先约束和负载平衡的多任务调度[期刊论文]-计算机工程与应用2003(25)6.龚海刚.刘明.谢立P2P流媒体传输的研究进展综述[期刊论文]-计算机科学2004(09)7.马凌霄基于P2P网络的流媒体技术研究[学位论文]2005相似文献(10条)1.学位论文李文超基于p2p的流媒体性能优化关键技术的研究2008近年来，应用P2P模式解决流媒体服务系统的瓶颈问题受到越来越多的重视。如何能够在充分利用P2P网络中众多节点资源、处理能力的前提下，确保流媒体服务质量、提高播放的性能，成为P2P流媒体技术研究的热点。本文在分析和总结现有对P2P流媒体系统定义的基础上，对一个P2P流媒体系统中首要解决的系统性能优化问题进行研究，分析P2P流媒体性能特征的主要表现形式，针对优化这些性能特征的措施进行了深入的研究，阐述了节点缓存管理机制对P2P流媒体性能优化的重要作用。其后对节点缓存管理机制做出进一步研究。其中研究工作主要包括：综合考虑影响P2P流媒体性能各方面的因素，将缓存增益的思想融合到概率缓存预取和缓存替换算法之中，并利用仿真的方法来研究P2P流媒体系统性能优化，最后根据实验数据分析不同节点缓存管理机制对P2P流媒体系统性能的影响效果。具体包括以下内容：1.在现有的P2P流媒体系统定义基础上，分析P2P流媒体性能特征的主要表现形式和影响P2P流媒体性能表现的各个因素，之后论述了节点缓存管理对P2P流媒体系统影响的重要性。2.针对P2P流媒体系统中应用较广泛的点播模式，给出典型的P2P流媒体点播系统模型及其节点缓存管理模型和假设，然后对节点缓存管理中涉及到的问题给予形式化分析。进而提出改进的思想通过优化缓存管理机制有效的提升P2P流媒体系统的整体性能，最后介绍具体节点缓存算法的实现过程。3.介绍了BitTorrent模拟器--BitTorrentSim的系统构架及工作流程并对其功能进行改进，改造成适应流媒体特性的P2P流媒体仿真系统平台-BitP2PStreamSim，并且在BitP2PStreamSim仿真系统之上分别加入不同的节点缓存管理机制，进行了一系列仿真实验。依据实验结果分析了不同的节点缓存管理机制对P2P流媒体系统性能的优化效果，验证改进的节点缓存算法对P2P流媒体系统性能起到的优化作用，为P2P流媒体系统性能优化研究提供有价值的实验数据及参考方案。2.期刊论文刘亚杰.窦文华P2P流媒体:一种新型的流媒体服务体系-计算机科学2004,31(4)流媒体应用是推动未来宽带应用的主动力,但流媒体对带宽的高占用特性使其在Internet上大规模应用面临诸多困难.虽然IP组播能减轻服务器和网络负载,但众多原因使之在短期内难以广泛实现;CDN(ContentDeliveryNetwork)通过把服务和内容推向网络的边缘,也能减轻服务器和网络负载,但其昂贵的费用使得一般ICPs无法承担.在Internet环境下最近兴起的P2P(Peer-to-Peer)技术在提高资源利用率、扩展服务能力等方面具有潜在的巨大优势,P2P技术在流媒体中的应用能够充分利用以往被忽视的众多客户机的资源,是一种性价比良好的流媒体服务体系.本文首先指出了P2P流媒体应用中所面临的挑战,并着重从多播树协议、QoS保证、激励机制等方面阐述了P2P流媒体的研究现状,分析讨论了存在的问题,并指出了今后的研究方向.3.学位论文蔡幸波基于P2P技术的流媒体系统研究与实现2006随着视频流媒体业务的迅速发展，用户对视频流媒体的播放质量要求越来越高，基于传统C/S模式流媒体系统，由于建设费用高、播放质量差等缺陷，已很难适应目前的运营需求。基于P2P技术的流媒体系统是指采用P2P的对等网络架构，利用P2P的内容交换技术，实现数字媒体内容多节点流式传输并播放。相对传统的C/S模式流媒体系统，该系统也称P2P模式流媒体系统，该系统具有P2P技术所能提供的高质量和大容量流媒体服务能力，可满足目前流媒体业务运营需求。本文研究基于P2P技术的流媒体系统。具有商业价值的P2P模式流媒体系统，包括用户界面服务、P2P流媒体传输、后台运营管理三个子系统。P2P流媒体传输子系统是P2P模式流媒体系统的关键部分，内容包括流媒体智能节点内容存取技术；流媒体特征码资源版权保护技术；P2P流媒体内容流化和呈现技术。本文围绕上面关键技术展开研究，在研究过程中取得了若干成果，具体如下：(1)在内容存取技术中，提出设置流媒体内容二级缓存区，使P2P网络负载较均衡，使更多Peer。节点满足内容实时传输需求；通过单节点代理、传输路径节点选择算法，实现了P2P流媒体内容存取。(2)通过分析传输安全和权限需求，创建流媒体特征码，实施内容同步拦截、版权校验和发送控制，实现了P2P网络下基于传输的流媒体版权保护。(3)在内容流化技术中，提出关键帧优先处理的P2P流媒体技术(申请国内专利)；通过分析多路描述编码技术，给出了流媒体内容流化和呈现方法。在P2P流媒体关键技术基础上，采用软件工程方法，把研究成果应用到课题项目P2P直播系统中，并部分验证了相关技术理论，通过演化式升级方案把现有C/S模式流媒体系统改造成P2P模式流媒体系统。在本文课题研究及工程实践中，以课题成果为基础，完成课题项目P2P直播系统产品开发及著作权登记，完成发明专利基于P2P技术的流媒体系统专利申请并通过国家专利局初审合格。4.期刊论文乔治.夏俊杰.ZhiQiao.JunjieXiaCDN与P2P结合的技术在流媒体分发和交付系统中的应用-信息通信技术2007,(1)从电信运营商的角度分析了CDN技术和P2P技术在流媒体分发和交付系统中各自的特点.在此基础上,将CDN与P2P技术相结合,提出CDN+P2P架构,并阐述了该架构实现流媒体分发和交付系统的优点.5.学位论文蔡庆超基于Mesh的P2P流媒体协议研究2009流媒体应用是互联网和多媒体技术发展的趋势和前沿性研究课题。基于Mesh的P2P网络凭借其高可扩展性和部署成本低等特点，成为了解决流媒体应用的最重要的途径之一。论文主要针对基于Mesh的P2P流媒体的关键技术展开研究，主要包括覆盖网的构建、数据通告策略、流媒体调度以及激励机制等方面。br　　论文首先系统概述了P2P流媒体的相关研究工作。详细介绍了几种P2P覆盖网络中的资源定位方式和路由模型，并给出了一些代表性的协议和软件。并根据P2P流媒体中的覆盖网拓扑所划分的两种P2P流媒体模型：基于树型的流媒体和基于Mesh的流媒体进行讨论，分析它们的各自的优缺点，得出基于Mesh的流媒体相对于基于树结构的优越性，同时分别给出了此两种模型的代表性协议，并对当前基于Mesh的P2P流媒体协议存在的一些问题进行了探讨。br　　近乎最优的带宽利用率使得BitTorrent对流媒体传输来说是个很好的选择。通过分析BitTorrent协议与P2P流媒体协议的相似性，论文提出了一个基于BitTorrent的P2P流媒体协议。为了使得BitTorrent协议适合流媒体传输，我们对该协议进行了如下修改。(1)基于数据分片的最后播放时限，我们给予它们不同的优先级别。(2)源节点采用push-based的机制来分发数据。(3)我们引入了block-leveltit-for-tat策略来取代BitTorrent中基于速率的tit-for-tat策略。实验结果表明改进后的BitTorrent协议能有效利用节点带宽，提供好的服务质量并具有很高的可扩展性和鲁棒性。br　　针对当前基于mesh的P2P流媒体协议中存在的不足之处，论文第四章提出了一个基于Mesh的P2P流媒体协议：FairStreaming。在FairStreaming中，我们首先提出了一种数据块通告策略，源节点向其邻居节点通告不同的可用数据信息，避免了传统的通告策略在低带宽环境下数据的严重丢失。其次我们提出了一个P2P流媒体中数据块调度的简单模型，揭示了数据块调度中，节点的下载速度与数据块大小、缓冲区大小、节点带宽等的关系。并根据该模型，我们提出了一个流媒体调度的贪心算法，根据数据块在邻居中的分布状况和播放时限赋予它们不同的优先级，并优先请求具有最高优先级的数据块，使得这些数据块总是能在最短的时间内得到。最后，我们提出了一个MIMD(MultiplicativeIncreaseMultiplicativeDecrease)激励算法，每个节点计算其与每个邻居节点上传下载的数据块数目，并根据上传与下载的数据块数目之差来决定其下一轮向该邻居节点的发送速度。该算法能有效促使节点贡献出自己的带宽，驱逐自私节点。通过模拟实验等手段，我们对该协议进行了性能评估。实验表明，FairStreaming具有很高的带宽利用率，并且即使在低带宽环境下也能提供很高的服务质量，同时能有效驱逐自私节点，保证了全局吞吐率。6.期刊论文胡懋智.徐恪.夏树涛.叶明江.HUMao-zhi.XUKe.XIAShu-tao.YEMing-jiangTOW:一种新的P2P实时流媒体缓存替换算法-小型微型计算机系统2009,30(8)随着P2P实时流媒体在网络上的流行,可以预见在未来ISP主干链路的流量中,P2P实时流媒体应用将占有相当大的比例.ISP以前通过部署缓存设备的方法有效缓解了Web和VOD流媒体所产生的流量压力,这种缓存策略也可以应用到P2P流量的管理上.目前很少有直接针对ISP的P2P实时流媒体应用的缓存研究以及它与P2P文件分发应用缓存性能的差别比较.本文研究了各种缓存替换算法以及P2P实时流媒体应用与P2P文件分发应用流量在被缓存效果上差异的原因,提出了一种新的P2P实时流媒体缓存替换算法-时间权算法(TimeOverWeight),分析并用实验证实了它比常用的缓存替换算法具有更高的命中率.7.学位论文吴艾P2P流媒体共享系统若干问题的研究2009P2P(Peer-to-Peer)流媒体共享融合了P2P技术和流媒体技术，它的出现使得在现有网络基础上实现大规模流媒体共享成为可能。虽然P2P流媒体共享取得了一定程度的成功，但在可扩展性、可靠性、容错性和服务质量等方面仍存在问题。目前，P2P流媒体共享方面的研究涉及网络的结构、对等网络中的资源搜索、流媒体编码、网络编码、缓存管理、应用层组播等多个领域。本文对P2P流媒体共享系统中的一些问题进行了研究，主要的工作和取得的成果概括如下：·分层P2P流媒体共享系统结构．结构清晰、层次分明和模块化的结构使得系统易于添加或替换新模块，且可扩展性好。为此提出分层的P2P流媒体共享系统结构，系统分为P2P网络基础层和P2P网络应用层，包含P2P基础网络、搜索树和组播结构3个模块，对系统中的各个层次和模块的功能和相互间的关系作了阐述。·基于预测的非结构化P2P消息扩散机制．消息扩散是P2P系统中对等节点发现、信息分发和获取等环节的基础。目前主要采用洪泛和随机漫步等方法。但如果需要保证较高的消息覆盖范围，则现有方法存在着冗余消息数量多和时延长的问题。对此提出基于预测的消息扩散机制，利用邻居节点信息对消息的有效性作预测，如果判断待发送消息是无效的，则不予发送。这样在保证高节点覆盖范围和低时延的