[發明專利]一種基于PeerSim的P2P視頻點播仿真系統

有效

• 申請號: 201310222200.7
• 申請日: 2013-06-05
• 公開（公告）號: CN103297861A
• 公開（公告）日: 2013-09-11
• 發明（設計）人: 江勇;劉杰;張樹武
• 申請（專利權）人: 中國科學院自動化研究所
• 主分類號: H04N21/63
• 分類號: H04N21/63;H04L29/08
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 宋焰琴

技術領域

本發明涉及多媒體應用與網絡通信技術仿真領域，具體涉及一種基于PeerSim的P2P視頻點播仿真系統。

背景技術

隨著互聯網技術的發展以及網絡的普及，網絡視頻點播已經成為一個非常熱門的互聯網應用。網絡視頻點播指采用流媒體技術將視頻數據以“流”的方式傳輸到用戶終端，用戶終端觀看視頻的方式是“邊播放，邊下載”，用戶不用等到將整個視頻文件全部下載完再進行播放。這種網絡視頻點播服務是流媒體服務的一種形式，由于流媒體服務具有帶寬資源消耗大、傳輸實時性要求高以及傳輸持續時間長等特點，因而使得P2P(Peer-to-Peer，對等網絡)技術在流媒體服務中得到了廣泛應用。

基于P2P技術的視頻點播系統，其服務器資源和用戶計算機資源能同時合理使用，用戶在享受流媒體節目的同時，也在利用自身計算機的空閑資源為其他用戶提供服務，整個流媒體系統的資源不僅是服務器資源，還包括各用戶計算機的空閑資源，因此，使用P2P技術，使視頻點播系統提供高質量和大容量的流媒體服務能力成為可能。基于P2P技術的流媒體系統是指采用P2P的對等網絡架構，利用P2P的文件交換技術，實現數字媒體內容多節點同時流式傳輸并播放。在P2P網絡下，每個對等實體(Peer節點)既是流服務的提供者，又是流服務的享用者，Peer節點之間互相協作，為其他Peer節點提供服務，將服務器的負載分散到各Peer節點中，使得加入Peer節點越多，Peer節點為系統貢獻的資源也越多，整個系統總的流服務能力也就越強，從而有效地減輕了服務器設備的負載，極大地提高了流服務系統的吞吐容量和播放質量。

P2P網絡中的節點存在動態性、易失效性，異構性等特點，并且單個Peer節點提供的服務能力有限。而流媒體應用對網絡的帶寬、延遲、丟包和抖動等有嚴格的QoS(Quality?of?Service)要求，而且需要服務的持續時間長，因此為了使基于P2P技術的視頻點播系統給用戶提供更好的視頻點播服務以及最大程度的節約服務器硬件以及帶寬的投資，需要進行深入研究的技術難點有：Peer節點的最優選擇技術、Peer節點的緩存替代技術、對多個服務節點進行最優速率及數據分配問題、當正在提供服務的節點突然離開或失效時如何保證流媒體服務的連續性、視頻數據的最佳緩存等問題。

為了研究解決這些技術難點，需要一個實驗平臺來實現各種算法并驗證算法的效果，此實驗平臺需要大量(至少幾百或幾千)Peer節點形成一定的P2P覆蓋網絡，每個Peer節點需要能夠獨立發起點播視頻行為。如果以真實的Peer節點形成的P2P覆蓋網絡來做實驗，很難獲得大量的Peer節點。在只有少數Peer節點形成的P2P覆蓋網絡上做實驗，難以驗證算法的實際效果。因此在仿真的環境下進行P2P視頻點播相關算法的實驗驗證是很好的選擇，具有很好的可擴展性和易操作性。

當前，P2P方面的開源的仿真框架有P2PSim、PeerSim、Overlay?Weaver、PlanetSim等。其中P2PSim采用的是離散事件驅動機制，最多只能支持3000個節點，并且只能統計少量的數據；PeerSim具有離散事件驅動和循環驅動兩種機制，其中循環驅動最多可以支持1000000個節點，擁有進行數據統計的組件；Overlay?Weaver是一款分布式的仿真器，實現了許多結構化覆蓋網算法，最多支持4000個節點，不能統計數據；PlanetSim采用離線事件驅動機制，不能統計數據，最多支持100000節點。這些開源仿真軟件僅提供了P2P方面的仿真的框架，具體的P2P應用仿真需要我們在其上做二次開發。NS2是一種離散事件驅動的網絡仿真器，并不是專門針對P2P設計的仿真器，如果基于NS2開發P2P仿真，需要做十分復雜的二次開發工作。

發明內容

本發明的主要目的在于基于開源P2P仿真框架PeerSim，設計開發P2P視頻點播仿真系統，盡量逼近真實地模擬出實際P2P視頻點播系統的節點行為以及節點之間的通信過程。需要解決的技術問題有：如何計算節點當前剩余空閑帶寬；如何評估節點觀看視頻的QoS(Quality?of?Service服務質量)；如何仿真不同用戶不同的點播行為；如何仿真路由網絡拓撲；如何仿真節點失效。

為解決上述問題，本發明公開一種基于PeerSim的P2P視頻點播仿真系統，其包括：

PeerSim仿真引擎模塊，其用于解析配置文件以獲取相關參數，并執行事件隊列中的各種仿真事件；

P2P?VoD網絡拓撲模塊，其用于根據所解析得到的相關參數構造P2PVoD覆蓋網拓撲結構以及路由網拓撲結構；