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中 南 大 学 研究生学位论文选题报告 （学位论文工作计划） 题目名称： P2P流媒体点播系统节点缓存管理策略研究070711001 攻读学位： 硕士学位 学科专业： 教育技术学 学院(系、所)： 现代教育技术中心 所在教研室 (科研所)： 指导教师： 刘海韬副教授 填写日期： 2007.11.9 （选题报告由研究生填写，原件交研究生助理处） 2007年 11 月 9 日 一、课题来源、国内外研究现状与水平及研究意义、目的。（附主要参考文献） 1、课题来源： 一个优秀的流媒体点播系统在教育领域中有着不可估量的作用，它允许学生根据自己的学习进度对视频节目进行暂停、快进、后退、随意点播、重复观看等VCR操作。流媒体点播应用于教育领域可以激发学习者的学习兴趣，便于学习者的自主学习，促进优秀学习资源的共享，对于促进教育的普及和建立终身学习体系具有重大的意义。令人遗憾的是，当前对流媒体点播系统的理论和实践研究还没有跟上用户需求的步伐。用户的规模庞大且VCR操作频繁时，现有的流媒体点播系统常出现响应延迟时间长，视频质量不清晰等问题。为此，加强对流媒体点播系统的研究，减少VCR响应延迟，提高点播的流畅性和画面的清晰度有着十分重要的现实意义。本文设计一个适用于流媒体点播系统的基于Gossip协议的分组P2P模型（Grouping peer to peer VOD model based on Gossip protocol即GGVOD）。该模型将视频节目按场景分成不同的段，点播同一段的用户归为一组，并在每组设立多个超级节点对组内资源和节点进行统一管理。各组超级节点组成Gossip控制层，层内采用Gossip消息进行通信，交换整个点播网络的信息，为跨组操作提供有力的支持。在GGVOD模型的基础上，引入支持VCR操作的节点缓存管理策略。该策略中将内存中的缓存区分为播放缓存、预测缓存和贡献缓存三个子区域：播放缓存是指一帧视频解码以后存放的区域，播放程序就是从播放缓存提取解码的视频数据进行播放；预测缓存用于存储被播放块的后继几块数据，以有效的防止网络抖动；贡献缓存则用于改善系统的服务能力，将播放完的数据按照基于弱健康度的替换策略存储。仿真实验证明GGVOD模型及其节点缓存管理策略能快速响应用户的VCR操作，解决点播用户规模较大时服务质量不佳的问题。二、研究内容，拟采取的研究方法、实验过程、预期成果。 1、主要研究内容： 通过对已有P2P流媒体相关技术的研究和分析，本文试图在目前的技术背景下，为提高流媒体系统的主要性能——节点播放启动延迟、节点播放连续度以及服务器负载提出优化方案，具体内容如下： (1)对现有P2P流媒体系统网络结构和应用特点、衡量P2P流媒体系统的三个主要性能进行描述和分析，对影响主要性能的相关因素进行分析与归纳，将节点缓存管理和数据调度策略确定为改善系统性能的突破点，并对节点缓存管理和数据调度策略的重要性进行了讨论，建立一个基于混合式网络结构的P2P流媒体点播系统模型，为进一步研究提高系统性能的机制确定问题域。 (2)从逻辑缓存范围与实际缓存空间的“映射’’关系以及“连续性和“非连续性”并存两个方面讨论概率缓存机制的特点，针对现有概率缓存机制中“最多可用丢弃策略存在的问题，提出了新的基于服务供需差和 提供了相应的算法描述。 (3)对已有P2P流媒体系统中使用的数据调度策略进行分析和归纳，针对现有策略不能准确反映数据分发过程中供需状况变化的问题，提出了新的基于播放缓存偏移量的调度策略——SSCOP策略，并给出了概率缓存机制中使用SSCOP策略的具体处理过程。 (4)对采用了上述SDDU替换策略以及SSCOP调度策略的概率缓存机制进行了模拟实验，实验测量并统计了新的概率缓存机制在播放启动延迟、播放连续度、服务器负载三个方面的相关数据，通过与原有概率缓存机制的对比，论证了新机制的可行性、有效性。 2、拟采取的研究方法： 本课题将采取文献检索和调查研究相结合的方式，联合学习者的实际学习情况，通过“研究－设计－实践－再研究后完善”的系统开发过程，使研究成果更具实际效果。 系统建立在.NET平台上，采用SQL Server2005作为数据库服务器，主要构件使用C#编写，运用p2p技术进行研究开发，对几大主流Web技术进行混搭集成。 3、实验过程： 1．广泛收集文献资料。 2．结合学习者需求，设计网络学习环境的功能。 3．开发基于p2p技术的视频环境模型。 4．反复测试系统，不断进行修正，使其能很好地满足学习者的需要。 4、预期成果的价值： 1．构建基于P2P技术的系统研究，初步实现所设计的功能。 2．在理论研究和具体实践的基础上，撰写并发表1～2篇相关的学术论文。 3．撰写学位论文。 三、已进行的科研工作基础和已具备