基本信息
- 项目名称：
- P2P流媒体数据调度的研究
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”作品
- 小类：
- 信息技术
- 大类：
- 自然科学类学术论文
- 简介：
- 针对现有P2P流媒体调度策略在确定数据块的调度优先权以及节点服务能力时存在的不足，提出了一种以数据块的紧迫度和稀缺度为基础的调度优先权的计算方法，以及提出了邻居节点的服务能力的计算方法，可有效的解决现有算法的不足，使流媒体启动延迟较小、播放流畅，且能使流媒体系统负载均衡。
- 详细介绍：
- 由于流媒体应用的数据量大、服务时间长，对数据的播放有较为严格的时限和顺序要求，且P2P网络中的节点不仅服务能力有限，还具有一定的差异性。因此，在P2P流媒体系统中如何通过数据调度来为用户提供高质量的流媒体服务，成为核心问题之一。在基于Gossip协议的P2P流媒体系统中，对于数据调度一般都借鉴了Bit Torrent[6]下载系统的思想：首先在服务器端把节目流依照播放顺序划分为若干个数据块；Peer节点加入系统后，定时与邻居节点交换其缓冲区内中所缓存的数据块信息，并依照播放进度的要求与邻居节点之间的网络带宽情况以及邻居节点上所缓存数据块的情况等，从多个邻居节点协同调度获取节目数据。为降低节点的播放启动延迟，或提高节点的带宽资源利用率，相关研究人员已提出了多种系统优化技术和数据调度算法。本文通过对现有数据调度算法存在的问题进行分析，提出了一种新的数据调度算法，一种基于数据块的调度优先权且考虑提供节点的服务能力的调度策略，并给出了数据块调度优先权以及节点服务能力的计算方法，能较好的适应大规模异构网络，具有一定的自适应性，比相关算法具有更好的调度效果，比如能使网络中的流媒体播放具有更小的启动延迟、画面更流畅。另外算法的时间复杂度不高，且容易实现，具有一定的应用价值。
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作品专业信息
撰写目的和基本思路
- 本作品的目的是通过改进、优化或提出新的P2P流媒体数据调度策略来为用户提供高质量的流媒体服务； 基本思路为：深入研究现有的P2P流媒体数据调度策略，发现其不足之处，然后针对其不足建立模型并提出优化目标，最终形成算法并仿真验证。
科学性、先进性及独特之处
- 本作品提出了一种改进的基于优先权和节点服务能力的P2P流媒体数据调度策略。其创新点在于：提出了一种新的数据块优先权的计算模型和一种新的节点服务能力的计算模型。 经过仿真测试证明，本作品提出的新算法在科学性上是正确的，也比相关算法更有效，是一种有效改进，具有应用价值。
应用价值和现实意义
- 本作品中提出的新策略能使网络中的流媒体播放具有更小的启动延迟、画面更流畅。另外算法的时间复杂度不高，且容易实现，能为娱乐、教育、商业广告等行业提供流媒体服务且能产生实际的经济效益。
学术论文摘要
- 针对现有P2P流媒体调度策略在确定数据块的调度优先权以及节点服务能力时存在的不足，提出了一种以数据块的紧迫度和稀缺度为基础的调度优先权的计算方法，以及提出了邻居节点的服务能力的计算方法，可有效的解决现有算法的不足，使流媒体启动延迟较小、播放流畅，且能使流媒体系统负载均衡。
获奖情况
- （1）论文已被学术刊物《计算机与数字工程》正式录用； （2）第十二届“挑战杯”全国大学生课外学术科技作品竞赛我校校赛一等奖 （3）第十一届“挑战杯”广东大学生课外学术科技作品竞赛特等奖
鉴定结果
- 本项目已经经过广东省科学技术情报研究所的查新鉴定，结论为：未发现与本项目研究内容完全相同的文献报道。
参考文献
- [1]Zhang JJ, Liu L, Ramaswamy L, et al. PeerCast: Churn-resilient End System Multicast on Heterogeneous Overlay Networks[J]. Journal of Network and Computer Applications, 2008,31(4):821-850. [2]BANERJEE S, BHATTACHARJEE B, KOMMAREDDY C. Scalable Application Layer Multicast [C]. Proceedings of ACM SIGCOMM. LosAngeles: ACM Press, 2002: 43 - 51. [3]TRAN D A, HUA K A, DO T T. Zigzag: An Efficient Peer-to-peer Scheme for Media Streaming [C]. Proceedings of IEEE INFOCOM 2003. San Francisco: IEEE Press, 2003: 1283 - 1292. [4]Zhang X Y, Liu J, Li B, et al. Coolstreaming/DONet: A Data-driven Overlay Network for Peer-to-peer Live Media Streaming [C]. Proceedings of IEEE INFOCOM.Miami: IEEE Press, 2005: 2012 - 2111. [5]刘亚杰，王晖，郭波. P2P流媒体数据调度研究综述[J]. 计算机应用，2008,28(4):829-831. [6]Qi Jiayin, Zhang Hongli, Ji Zhenzhou, et al. Analyzing Bittorrent Traffic Across Large Network[C]. Cyberworlds, International Conf erence, 2008 :7592764.
同类课题研究水平概述
- P2P流媒体作为一种新型的流媒体服务架构，在近几年内引起了学术界和工业界的广泛重视，其技术也是最近几年热门的网络应用技术，有大量的研究机构和研究学者进行研究。其中，数据调度是P2P流媒体技术的核心问题之一，对其进行研究，具有一定的意义和价值。目前，在基于Gossip协议的P2P流媒体模型中，已有一些对P2P数据调度策略的相关研究，主要有如下几种： （1）Random-Select调度策略是一个相对简单的P2P 数据调度策略，Chiansaw系统便采用此调度策略。这个策略可以在基于DONet的系统中使用，但是其性能不稳定，尤其是在异构的网络环境中。 （2）Round-Robin调度策略被用在分层流媒体系统中。根据这种策略，按照比例分配所有请求的数据块到一个邻居节点。如果仅有一个邻居该算法适合用在静态的、同构的环境中。 （3）Rarest-First调度策略是一种快速时间响应的启发式算法，它在CoolStreaming/DONet中被提出。该策略与Bit Torrent的下载策略相似。该策略有利于加快数据块在P2P网络中的扩散，促进负载均衡，提高系统的整体吞吐量；但由于没有考虑数据块的紧迫度因素，因此会产生较大启动延迟。 此外，相关研究人员也针对具体的网络环境及其特征对上述调度策略进行了一些改进和优化，具有一定的效果，但也具有一定的局限性。
