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随着互联网带宽的增加和计算机性能的提高,流媒体技术得到了快速发展。在一个拥有大规模不同性能用户的系统中,如何快速有效地将流媒体数据扩散到系统中已经成为人们密切关注的问题之一。对等网络(Peer-to-Peer,P2P)技术由于其良好的分布性、可扩展性、自组织性、容错性和协作性等优势,使得基于对等网络技术的流媒体系统成为解决大规模多媒体应用的最重要技术之一。 对等网络流媒体直播系统是一种基于对等网络技术实现的流媒体直播系统,是目前应用前景最为广阔的流媒体系统。在对等网络流媒体直播系统中,需要研究的关键技术问题主要有:节点间进行数据传输的逻辑结构关系,即虚拟传输网络的构造问题;节点动态接入或退出时邻居节点的选择问题;虚拟传输网中节点带宽在链路上的配置问题;数据传输调度问题等。 本文系统地研究了对等网络流媒体直播系统的关键技术问题,包括虚拟传输网的构建、邻居节点的动态选择、链路带宽配置和数据传输调度等,建立相应的数学模型,并给出有效的算法。主要的工作和贡献如下: 1.提出了一种基于分簇的虚拟传输网构建方法。对节点分簇、簇内节点的连接以及簇间的连接进行了详细的描述,给出了相应的算法。该构建方法充分考虑了系统的传输时延和带宽利用率,并兼顾了节点负荷的平衡,按照这种方法所构造的非特定性网络拓扑结构具有很好的普适性和可扩展性,可提高数据块传输效率,减少传输时延,能为保障系统播放质量提供良好的基础结构。 2.研究了节点接入和退出时的邻居节点选择问题。为了适应对等网络节点的高度动态变化,提出一种接入节点快速选择邻居节点的算法,和一种退出节点的子节点快速调整邻居节点的算法。使得新加入系统的节点能够快速选择合理的邻居节点,而节点退出系统时可及时调整其子节点的邻居节点。 3.系统研究了虚拟传输网络中链路带宽配置问题。建立了虚拟传输网络链路带宽配置问题的最优化数学模型,讨论了其可行解存在的条件,给出了相应的定理。将虚拟传输网络链路带宽配置问题转化为网络最大流问题,给出了相应的算法。针对带有时延优化目标的带宽配置问题,给出了一种基于最小费用流的算法。研究了互不共享的带宽配置问题,给出了一种基于二部图匹配的带宽配置算法。对带有时延要求的互不共享带宽配置问题,给出了一种基于最小权匹配的配置算法。 4.研究了对等网络流媒体系统的数据调度问题。建立了数据局部调度的最优化数学模型,并将其转化为网络最大流问题,给出一种基于最大流的数据局部调度算法。对带有时延要求的数据调度问题,提出了一种基于最大流的局部调度算法。定义了数据调度的紧迫性和稀缺性优先级指标,研究了带有优先级考虑的数据调度算法,给出了一种基于最小费用流的数据优先级局部调度算法,以及一种基于最优匹配的数据优先级局部调度算法。仿真结果表明本文所提出的分布式调度算法在吞吐率、平均传输时延和系统开销等方面都有较好的性能。