基于微数据中心的低能耗移动流媒体分发机制研究

With the prevalence of mobile terminals (such as smart phones, tablet PCs, etc), how to conduct large-scale mobile streaming at low cost becomes a very challenging problem. In this project, we will propose an energy-efficient cloudlet-based mobile streaming framework, which aims at improving the efficiency of mobile media distribution, optimizing the streaming quality, enhancing the scalability of the distribution platform and supporting the distribution of various media types (including HD video, 3D video, user-generated video, etc.). To achieve the above objectives, we will explore a new mobile streaming architecture, conduct theoretical analysis, design key algorithms, and develop the corresponding prototype and protocols. The success of this project can lay the foundation for the next-generation cloudlet-based mobile streaming platform.

随着移动互联网的发展和移动智能终端的普及，如何低代价地进行大规模移动流媒体分发成为一个亟待解决的重要研究问题。在本项目中，我们提出一种基于微数据中心的低能耗分布式移动流媒体分发机制，提高面向以智能手机为代表的移动终端的流媒体分发效率，优化移动终端的流媒体服务质量，增强流媒体分发平台的可扩展性，更好地支持各种类型流媒体的分发（包括高清视频、三维视频流、用户创建视频等）。通过本项目，我们将提出新型体系结构，建立理论框架，设计关键算法，开发原型系统和开放协议，从而为建立基于微数据中心架构的移动流媒体分发系统奠定基础。

随着无线带宽的快速增长和移动智能终端的普及，近年来移动互联网用户数呈现井喷式增长。目前针对大规模移动流媒体应用，主要存在两种体系架构：一种是基于大型数据中心的体系架构，另一种是基于对等网络的体系架构。但是这两种体系架构均无法很好地解决移动流媒体应用所面临的挑战。在本项目中，我们研究一种基于微数据中心的新型体系架构，其中心思想是利用位于网络底端的微型数据中心构建一个完全分布式的服务平台，提供有服务质量保证的流媒体业务。该架构既可以达到传统数据中心的可信可控性，也具有对等网络系统的高可扩展性、低能耗性和近端用户性。该服务体系结构不需要运营商投入额外大量的投资，只需要对微数据中心进行部分软硬件升级，就可以提供有服务质量保证的业务，为流媒体服务提供商带来经济收益。在项目执行过程中，我们针对微数据中心的特征，着重研究由微数据中心组成的服务平台的体系架构、资源管理机制、并行处理机制、移动终端与微数据中心的协同交互机制等关键问题。本项目的实施初步奠定了基于微数据中心的服务架构的理论基础，设计了实用算法和协议，并开发出基于该模型的验证系统和仿真平台。在国家基金委的资助下，本项目取得较多研究成果，累计有24篇论文发表或者录用，其中SCI源期刊论文19篇（包括12篇IEEE Transactions期刊长文），申请中国国家发明专利6项（已授权2项），授权软件著作权3项，培养毕业研究生12人。本项目的研究成果对于设计基于微数据中心的新型流媒体分发系统具有重要的指导意义。