基于关联性特征的视频点播关键问题优化研究

【摘要】视频点播VoD（Video-on-Demand）实现了用户与视频资源高度交互的访问模式，使其得到越来越多用户的青睐，成为目前互联网上需求量最大的服务之一。点播服务中用户交互式操作、用户实时性观看需求、服务规模爆炸性增长及用户视频数据请求量不稳定性等特点给实现一种高用户满意度且经济有效的点播服务带来了一定的问题。考虑到点播系统中视频片段及视频间存在的关联性特征，本文基于关联性特征对如何实现经济有效且高质量的点播服务进行了优化研究，主要从以下几个问题进行展开：1）快速资源定位机制的实现。针对该问题，提出一种基于视频片段关联性的点播服务模型。所提模型利用视频点播中视频各个片段之间关联性强度不同这一特点，使具有相似兴趣点的节点能够自主地组织在一起，从而有效地提高了节点在进行转跳操作时查找目的片段的效率，提升了用户观看满意度。对由该策略引出的节点邻居优化问题进行了分析，将其形式化描述为集合覆盖问题，并提出一种基于贪心算法的邻居近似优化策略来解决该问题。仿真对比实验验证了所提策略在降低查找时延方面的有效性，并对所提邻居优化算法的有效性进行了验证。2）有关联性视频的点播服务在云平台上的部署。针对该问题，本文通过对YouTube上有关联性关系视频的采集，得出用户以近似90%的概率会选择当前视频三跳关联以内的视频进行观看这一结论，基于此提出一种基于簇的P2P云辅助点播服务模型。在所提模型中，由于云服务器存在一定的启动延迟，因此对簇的带宽迁移量进行了预测；针对云服务器有着不同的类型、租用代价以及服务能力的特点，提出一种满足用户带宽需求前提下降低云服务器租用代价的云服务器租用策略，仿真对比实验验证了所提策略在降低服务资源开销以及提高用户满意度上的有效性。3）关联性视频内容在分布式云服务器上的内容放置问题。针对该问题，考虑到关联性视频的区域流行度差异，提出一种地域感知的关联性视频内容在分布式云服务器上的内容放置策略。该策略目的是在尽量维持关联性关系及不同云服务器上负载均衡的同时降低用户跨地域请求率。将问题形式化描述为一个有限制的K中心点划分问题，提出一种地域感知的PAM算法解决该问题。仿真对比实验表明了该算法在提高用户本地请求率和降低用户跨区域请求方面的有效性，同时也能较好地维持视频之间的关联关系。4）提高节点缓存空间利用率的关联性视频内容缓存替换问题。针对此问题，提出一种基于视频相似的缓存替换策略。所提策略优先考虑替换同已替换视频集合语义相似度较大即可能为不受欢迎的视频，并使替换视频整体流行度尽可能地小且副本数尽可能地大。该问题可描述为一个多目标优化问题，将其转换为单目标优化问题并进一步给出缓存替换策略。仿真实验分析了策略中参数设置对缓存命中率的影响，并证实了所提策略在提高缓存内容命中率上的有效性。本论文研究得到国家“863计划”专项课题（2008AA01A315），教育部高等学校博士学科点专项科研基金课题“基于云服务的视频点播关键技术研究”(20114101110007)，河南省科技创新人才计划项目“P2PVoD关键技术问题研究”（2011HASTIT003)以及河南省教育厅重点项目“基于云平台的P2PVoD关键技术研究”(13A520562)的资助。
【作者】张茜；
【导师】王宗敏；
【作者基本信息】郑州大学，计算机软件与理论，2014，博士
【关键词】视频点播；关联性特征；云平台；资源定位；内容放置；缓存替换；

【参考文献】
[1]刘晓姣.数字化背景下媒体内容资产经营策略研究[D].北京交通大学,2014.
[2]李万博.抗战时期重庆的国民精神总动员运动[D].西南大学,中国近现代史,2013,硕士.
[3]刘怡.合作学习在高中英语词汇教学中的运用[D].河北师范大学,学科教学,2012,硕士.
[4]肖红跃.网上支付与安全[J].信息安全与通信保密.2001(03)
[5]张凤.用格子Boltzmann方法模拟沟槽形状边界的流动[D].吉林大学,流体力学,2004,硕士.
[6]赵雷.多客体身份追踪探索[D].浙江大学,应用心理学,2014,博士.
[7]王子熹.角果木提取物对人卵巢癌裸鼠皮下转移瘤的作用研究[D].青岛大学,中西医结合临床,2013,硕士.
[8]吴瑞军.马克思主义和谐社会理论中国化及当代价值研究[D].山西师范大学,马克思主义中国化研究,2014,硕士.
[9]石畅.数据校正技术及在MES中的应用[D].浙江大学,控制工程（专业学位）,2013,硕士.
[10]何一鸣.嗜热蛋白复合物热稳定性与其表达水平关系的研究[D].华中农业大学,生物化学与分子生物学,2014,硕士.
[11]曾毅.Zr-Ti合金反应熔渗改性C/C复合材料的研究[D].中南大学,材料科学与工程,2013,博士.
[12]罗方述,万百五,潘文敏.西安-临潼高速公路递阶控制方法研究[J].自动化学报,1991,03:363-367.
[13]百川.石墨烯柔性导电膜制备成功[N].中国化工报,2015-06-04002.
[14]樊昌晋.杭州市都市圈发展策略探析[D].南京农业大学,公共管理,2012,硕士.
[15]吴继光.既有桥梁的模糊综合评估研究[D].内蒙古科技大学,结构工程,2013,硕士.
[16]李萌.基于智慧旅游的旅游公共服务机制创新[J].中国行政管理,2014,06:64-68.
[17]张胡日查.鄂尔多斯市蒙古族蒙古语使用现状研究[D].内蒙古师范大学,语言学及应用语言学,2013,硕士.
[18]毛盛华.中国农村最低生活保障制度研究[D].江西农业大学,农村与区域发展,2011,硕士.
[19]谭跃越.评《土生子》的写作策略[D].吉林大学,英语语言文学,2004,硕士.
[20]李东明.通货膨胀与上证指数的相关性研究[D].山东财经大学,金融学,2014,硕士.
[21]曹育盛.厚板剪切计算机系统优化的设计与实现[D].东北大学,计算机技术,2011,硕士.
[22]王芝江.用于水质监测的嵌入式计算机系统开发与实验研究[D].河北工业大学,仪器科学与技术,2013,硕士.
[23]张艳.一贯煎治疗卵巢早衰大鼠模型的实验研究[D].辽宁中医药大学,中西医结合基础,2012,硕士.
[24]孙成禹.粗糙界面地震反射波场的滤波特性[J].石油地球物理勘探,2004,01:24-28+126-128.
[25]宋德志.NDV 7793株刺激小鼠NK细胞TRAIL表达及杀伤肝癌细胞的实验研究[D].广西医科大学,病理与病理生理学,2014,博士.
[26]叶浩.2024铝合金的熔铸及形变热处理工艺研究[D].湖南大学,材料加工工程,2012,硕士.
[27]刘晓茹.我国公用企业滥用垄断力行为的法律规制[D].山西财经大学,经济法学,2014,硕士.
[28]李静.基于关联整合模式的言语幽默分析[D].山西师范大学,外国语言学及应用语言学,2014,硕士.
[29]王锐拓,赵耀,林春雨,白慧慧,刘美琴.基于图像集大小优化的图像集压缩算法[J].铁道学报,2014,07:51-55.
[30]王珏.双亲性多肽分子刷的合成与表征[D].上海大学,高分子化学与物理,2013,硕士.
[31]张红艳.数据挖掘技术在企业人力资源管理中应用的研究[D].吉林大学,2005.
[32]雷元.除雪车滚刷与振动铲电液控制系统研究[D].长安大学,机械电子工程,2014,硕士.
[33]田金亮.基于J2EE的健身中心信息管理系统的设计与实现[D].山东大学,软件工程（专业学位）,2013,硕士.
[34]苏赤远.高精度调频连续波激光雷达非线性校正及测距实验研究[D].哈尔滨工业大学,光学,2014,硕士.
[35]苏建龙,米鸿,王彦春,张丰麒,唐静.基于支持向量机的非线性弹性阻抗反演方法[J].石油地球物理勘探,2014,04:751-758+6.
[36]王永圣.固体弹道导弹推进/气动/弹道优化设计研究[D].哈尔滨工业大学,航天工程,2013,硕士.
[37]王建伟.阴离子响应的铕配合物荧光探针及杂化发光材料研究[D].兰州大学,无机化学,2013,硕士.
[38]关强,李小坚,郑宁,陆祥瑞.基于数据仓库的热电厂综合查询系统的实现[J].微计算机信息,2002,09:57-59.
[39]徐明,付会兵,刘鹏,钱建阳,求赵明,王浩均,柳志强,郑裕国.毕赤酵母高密度发酵产脂肪酶条件的研究[J].发酵科技通讯,2015,01:33-37.
[40]张水波.拒不执行判决、裁定罪的司法认定[D].厦门大学,刑法学,2014,硕士.
[41]金晶.论我国政府采购权利救济制度的完善[D].浙江工商大学,经济法学,2012,硕士.
[42]程霏.论范小青小说中的女性叙事[D].安徽大学,中国现当代文学,2014,硕士.
[43]马进,盛文进,贺仁睦,岳程燕,张进,C.RHETHANZ.基于广域测量系统的电力系统动态仿真验证策略[J].电力系统自动化,2007,18:11-15+20.
[44]唐毅.电能计量装置远程校验监测系统的设计与实现[D].电子科技大学,软件工程（专业学位）,2012,硕士.
[45]杨洁.基于本体的柑橘病虫害知识建模及推理研究[D].华中师范大学,教育技术学,2014,硕士.
[46]李玲.当前青少年耻感培育研究[D].兰州大学,思想政治教育,2013,硕士.
[47]康雅华.磁不平衡变压器瞬态涡流场场路耦合研究及磁场分析[D].沈阳工业大学,电机与电器,2014,博士.
[48]辛旭明.基于过程监控的数据挖掘系统及其应用[D].东华大学,控制理论与控制工程,2004,硕士.
[49]伊哲.金属烤瓷全冠临床效果评价[D].中国医科大学,口腔临床医学,2004,硕士.
[50]汤广福,刘泽洪.2010年国际大电网会议系列报道高压直流输电和电力电子技术[J].电力系统自动化,2011,05:1-4.