重新架构多频道P2P视频直播模型 - 理论和算法研究

随着视频流量的迅猛增长，在互联网上有效的分发各种视频内容成为一个亟待解决的重要研究问题。本项目主要研究新一代基于P2P网络的多频道实时视频直播系统，不同于传统的"独立频道"的设计思想，我们将建立一种"跨频道"的新型直播模型，通过把观看内容与分发内容相分离，以实现频道间资源共享和对频间切换的免疫力，解决传统设计中存在的频道切换延迟过大、播放延迟过大、小频道资源不足、ISP兼容性较差等问题，进一步提高用户的观看体验，并更好地支持高清视频和用户创建直播频道。.主要研究问题包括建立针对多频道P2P视频直播系统的扩展随机网络模型、设计具有鲁棒性和可适应性的跨频道节点调度算法、设计分发群的内部结构、设计针对子流的可扩展多媒体编码、基于地理信息的节点分配机制和原型系统的开发。通过本项目，我们将建立理论框架，开发实际系统和开放协议，从而为新一代基于P2P网络的实时视频直播系统奠定基础。

流媒体已经成为当今互联网最重要的应用之一，给互联网带来了前所未有的带宽压力。本项目旨在研究新一代基于P2P网络的多频道视频直播系统中的关键算法，以满足迅猛增长的视频消费需求。本项目从系统架构和用户特征两方面对新一代视频直播系统进行了研究：一方面，提出高性价比流媒体服务资源部署方案；另一方面，研究能保证P2P网络中用户资源共享有效性的激励机制，并且以移动流媒体为出发点，研究视频系统中移动客户端的资源管理方案。在课题原研究内容的基础上，还通过对以微博为代表的社交网络进行测量分析，发掘流媒体系统中的用户行为特征。首先，本课题设计了一种高效的多频道视频直播系统资源部署和采购策略，同时根据该策略提出了一种优化的用户请求调度方案；其二，本课题提出了一种基于信用额度的分层税收P2P直播流媒体激励机制，该机制通过信用额度的引入解决了微支付模型对第三方服务器依赖过大问题和基于互惠模型中的信誉不能累计、交易受限的问题，并且设计了一种半分布式算法用来控制每个P2P用户的带宽资源的共享；其三，本课题通过测量移动设备在流媒体应用程序过程中的能耗特征，并设计实现了一种既能保证用户视频观看性能又能有效降低移动客户端能耗的智能管理策略；此外，本课题设计了一个分布式测量平台来测量社交网络中视频分享的特征，并且利用这些特征设计了一种基于社交网络特征的P2P视频分发算法。本课题的研究成果对于架构新一代基于P2P网络的大规模实用流媒体系统具有重要现实意义。在本项目的资助下，共计发表和录用论文19篇，其中SCI索引论文6篇（包括5篇IEEE Transactions长文），EI索引论文9篇。申请中国国家发明专利2项，培养学生共计7名。