视频点播系统中视频协作存储与传输模型设计与仿真

【摘要】随着生活中多彩多样的娱乐、学习、工作等需求的不断发展,视频需求蓬勃兴起,视频服务相关应用的爆炸式发展已经开始主导网络技术的演化与变革。据Cisco预测,截至2018年,移动视频产生的流量占整个移动互联网流量的比重将近70%。以视频点播为主的视频服务在为用户提供方便快捷的同时,也在考验着现有的网络系统,尤其随着视频数目的不断增长、视频尺寸的不断变化,视频库日益庞大,如何有效地存储这些视频成为研究的热点。为有效应对视频库不断扩展带来的挑战,本文引入协作存储的理论。视频点播系统利用内部服务器网络的高速链路整合各个服务器的存储能力,各个服务器只存储视频库的一个子集。完成存储后,当用户发起视频请求时,如果视频存储在本地服务器上,则服务器直接将视频数据返回给用户；否则,将发起协作传输请求,从服务器网络中存储有该视频的服务器获取数据,然后发送给用户。基于以上观点,对协作存储和协作传输问题进行了研究,主要内容如下：1.首先介绍视频点播系统的背景知识,比如：视频访问频率的分布规律、用户到达特点、系统网络负载等。同时,介绍相关文献对于视频协作存储方案等问题的研究,指出这些工作中存在不足之处,然后提出自己的研究思路,建立视频协作存储模型,主要由两个方面组成：协作存储以及协作传输。2.对于协作存储,以本地命中最大化为目标,设计视频分块协作存储模型,。、并提出对应算法。将视频协作存储与网络编码相结合,然后构造了一种特殊的网络流图,将原问题转化为图上的最小费用流问题从而得到解决方案。3.对于协作传输,在视频切片已存储的前提下,建立协作传输模型,并以最小化最大链路利用率为目标,提出了一种贪心算法。以时间轮为单位处理用户的请求,在每一个时间轮开始时搜集用户的视频请求,然后,尽量选择链路利用率最小的源服务器,在时间轮结束时进行数据传输。4.对所提出算法进行实验仿真,验证了算法的性能。协作存储实验结果表明该算法的性能优于其他已有的算法。实验还分析了不同切片大小对算法性能的影响,以及不同的视频访问频率的分布规律下该算法的适用性。协作传输实验中,通过与最近源节点选择算法和随机源节点选择算法进行比较,证明了所提算法的有效性,同时分析了该算法对于不同网络拓扑的适用性。
【作者】赵晓明；
【导师】赵保华；张宏海；
【作者基本信息】中国科学技术大学，计算机软件与理论，2014，硕士
【关键词】视频点播系统；协作存储；最大化本地命中；协作传输；

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