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【摘要】近年来P2P流媒体技术一直是各界研究的热点，本文对现今的P2P流媒体系统作了全面的归类总结,指出P2P流媒体技术研究面临的问题和挑战，对未来的研究方向作了展望。
【关键词】P2P流媒体技术；研究；问题；挑战；展望
中图分类号： TP37 文献标识码： A 文章编号：
前言
P2P流媒体的应用现已深入到各行各业，它的发展和研究方向逐步引起了人们的注意．本文针对性的讨论当前P2P流媒体关键技术的研究和进展，为流媒体的研究方向提高理论支持。
二、P2P流媒体的基本概念与特点
P2P网络流媒体技术是指将P2P技术引入到网络流媒体领域，充分利用普通主机节点的计算、带宽和存储等资源，节点在从其它节点获取流媒体数据的同时，也向其它节点传送数据．P2P流媒体技术具有IP组播的优点，而又无需改变现有的互联网结构，易于实现和部署，因此一直是学术界和产业界的研究热点．近年来，诸如PPHve、PPStream、SopCast、UUSee等P2P流媒体系统均已在互联网上得到了大规模部署和应用，2009年，中国国家网络电视台CNTV也基于P2P流媒体技术通过CBox客户端来提供大规模网络电视服务．
视频流媒体技术具有如下特点：
1.能够实时播放音视频和多媒体内容，也可对其进行点播，具有交互性。
2.边下载．边播放。
3.客户端接收处理和回放一个流媒体文件．但该文件不在客户端驻留．不占用客户端的存储空间．流媒体处理和播放完随即被清除。
只有同时符合这三个特点．才能称其为流媒体。
三、P2P流媒体的主要应用
互联网的迅猛发展和普及为流媒体业务发展提供了强大的市场动力．流媒体业务正变得日益流行。流媒体技术广泛用于在线直播视频点播、远程教育多媒体新闻发布、网络广告电子商务远程医疗网络电台实时视频会议等互联网信息服务的方方面面．对人们的工作和生活将产生深远的影响。
1．Internet视频直播
流媒体技术在互联网直播中充当着重要的角色．随着互联网的普及网民越来越多．从互联网上直接收看体育赛事重大庆典、商贸展览成为很多网民的愿望。而很多厂商希望借助网上直播的形式．将自己的产品和活动传遍全世界．这一切都促成了互联网直播的形成。
2．远程教学
在远程教学过程中．最基本的要求是将信息从教师端传而如何将这些信息资料有效的组合起来以达到更好的教学效果更是我们思考的重要方面。由于当前网络带宽的限制．流式媒体无疑是最佳的选择．就目前来讲．能够在互联网上进行多媒体交互教学的技术多为流媒体．像RealSystemFlashShockwave等技术就经常应用到网络教学中。越来越多的远程教育网站开始采用流媒体作为主要的网络教学方式，它能够集教学和管理于一体．突破了传统面授的局限。
3．会议电视
该系统支持实时广播或在线点播。在电视会议召开时可以通过流媒体系统将会议内容实时广播到企业内部网或互联网。被授权用户则可以通过PC机接收会议内容。也可以会议后点播存储在服务器上的会议内容。它把实时、双向高质量的会议电视和易于实现、灵活、低成本的流媒体有机地结合在一起。
移动通信网
目前网络上实际运行的流媒体业务系统一般都是小随着流媒体技术应用范围的不断扩大．人们已经开始探讨流媒体技术应用于移动通信网的可行性。在移动通信网中传输IP数据已经实现在中国移动通信集团已经投入商用的GPRS系统中．核心网络层采用IP技术底层可使用多种传输技术．很方便地实现与高速发展的IP网无缝连接。证明是可以实现的一个成功的例子就是目前的移动用户通过GPRS手机已经可以进行收发E—mail．浏览网页等这些在互联网上常做的操作。
四、P2P流媒体的关键技术
1.视频编码技术
P2P网络节点资源受限且具有明显的异构性，现有P2P流媒体系统大多采用MDC或分层编码等视频编码技术来解決这一问题．NTUStreaming提出了一种改进的MDC—STHI编码技术，使用空域和时域信息来进一步提高视频质量．对MDC编码和分层编码在P2P流媒体应用中各自的优缺点，另外，对由于节点的动态性而产生的包丢失或错误问题，SplitStream和Promisell等提出采用前向纠错编码来减轻这种影响。
2.网络编码技术
网络编码也被称为网络信息流理论，其革命性的意义在于指出网络信息流可以被压缩，从而进一步提升网络吞吐量．同时相比传统的拉策略在视频播放质量、降低服务器负载和增强对节点动态性的适应能力等方面均有明显的提高．Feng等人对基于网络编码的P2P流媒体系统作了建模研究，着重分析了瞬间拥塞和节点高动态场景下的播放连续度、启动延时及服务器带宽等系统性能参数，结果表明网络编码可使P2P流媒体系统在实际应用环境下取得近似最优的性能．对于P2P视频点播，提出了一种播放截止时问感知的网络编码数据调度算法，使用编码窗的概念以缩短数据获取时间并减轻服务器压力，是网络编码研究的一个重要问题。
3.覆盖网络拓扑优化
P2P流媒体应用会产生大量跨ISP流量，过度占用骨干网络带宽资源，这主要是由P2P流媒体覆盖网络与底层物理网络不匹配造成的．因此，优化覆盖网络拓扑使大多数邻居节点选择在同一ISP内部，可以减少跨ISP流量，同时也能降低节点间延迟，提高流媒体播放质量．研究者已经提出多种基于网络感知的覆盖网络拓扑优化方法。
五、未来研究方向
理论分析和实际应用均表明P2P流媒体技术是一种高效的、可扩展的大规模网络流媒体应用的实现方案，但其仍然面临着许多开放性问题与挑战：服务质量问题、管理和安全问题、数字版权管理(DRM)问题、新型网络应用问题。可见，虽然相关研究已经为现有P2P流媒体系统提供了良好的技术支持，但是很难克服上述问题和挑战，需要从理论技术、体系结构和新型网络应用等层面继续开展广泛而又深入的研究。
1.在理论技术层面，需要继续加强系统建模与理论分析研究工作，明确影响系统性能的关键参数，增强对P2P流媒体系统客观规律的认识，并为相关研究奠定良好的理论基础．进一步深化覆盖拓扑构造、数据块调度策略等核心技术的研究，提高系统的服务质量水平；对于P2P视频点播系统，需要进一步与网络编码技术相结合，以更高效地为VCR操作提供支持．针对日益突出的安全和搭便车问题，需要设计有效的安全机制，并提出适用于P2P流媒体系统的激励机制，促进节点间的有效合作，提升系统的整体服务能力。
2.在体系结构层面，需要继续发展和创新P2P流媒体系统的体系架构，以实现可信、可管、可控的P2P流媒体应用的最终目的．TmstStream[33]基于分层编码和安全应用层组播技术提出了流媒体加密、密钥分发与DRM的体系架构，在安全性、DRM等方面作出了一定的突破．1ETF的PPSP工作组一0_正致力于推动制定开放、标准的P2P流媒体协议，以实现P2P流媒体应用的标准化架构，有利于P2P流媒体流量的管理和控制，得到了GoalBitZ38]等P2P流媒体系统的积极参与．欧盟第七框架计划项目P2P-Next正在研究新一代完全去中心化无服务器的P2P流媒体系统架构，并将制定在互联网上传送电视节目到计算机和电视机顶盒的新标准，以实现新一代IPrV技术的突破性进展。
六、结束语
随着网路技术的不断进步和用户的需求日益增大，P2P流媒体将得到广泛应用。目前，P2P流媒体在远程教育、数字图书馆、电子商务、视频点播、交互电视、远程医疗、网络视频 、多媒体会议等方面都起到很重要的作用。我们有理由相信，在未来信息化时代，P2P流媒体技术研究将取得很大进展并成功应用于各个领域。
参考文献：
[1]吴国勇，邱学刚，万燕仔．流媒体技术与应用[M].北京：北京邮电大学出版社，2001.
[2]梁晓辉，游志胜.流媒体枝术在宽带网络中的应用与发展[J]中国电信.2000.(1).
[3]熊庆国.贺风云.流媒体技术及其在教育中的应用[J]现代电子技术.2003.7.
【关键词】P2P流媒体技术；研究；问题；挑战；展望
中图分类号： TP37 文献标识码： A 文章编号：
前言
P2P流媒体的应用现已深入到各行各业，它的发展和研究方向逐步引起了人们的注意．本文针对性的讨论当前P2P流媒体关键技术的研究和进展，为流媒体的研究方向提高理论支持。
二、P2P流媒体的基本概念与特点
P2P网络流媒体技术是指将P2P技术引入到网络流媒体领域，充分利用普通主机节点的计算、带宽和存储等资源，节点在从其它节点获取流媒体数据的同时，也向其它节点传送数据．P2P流媒体技术具有IP组播的优点，而又无需改变现有的互联网结构，易于实现和部署，因此一直是学术界和产业界的研究热点．近年来，诸如PPHve、PPStream、SopCast、UUSee等P2P流媒体系统均已在互联网上得到了大规模部署和应用，2009年，中国国家网络电视台CNTV也基于P2P流媒体技术通过CBox客户端来提供大规模网络电视服务．
视频流媒体技术具有如下特点：
1.能够实时播放音视频和多媒体内容，也可对其进行点播，具有交互性。
2.边下载．边播放。
3.客户端接收处理和回放一个流媒体文件．但该文件不在客户端驻留．不占用客户端的存储空间．流媒体处理和播放完随即被清除。
只有同时符合这三个特点．才能称其为流媒体。
三、P2P流媒体的主要应用
互联网的迅猛发展和普及为流媒体业务发展提供了强大的市场动力．流媒体业务正变得日益流行。流媒体技术广泛用于在线直播视频点播、远程教育多媒体新闻发布、网络广告电子商务远程医疗网络电台实时视频会议等互联网信息服务的方方面面．对人们的工作和生活将产生深远的影响。
1．Internet视频直播
流媒体技术在互联网直播中充当着重要的角色．随着互联网的普及网民越来越多．从互联网上直接收看体育赛事重大庆典、商贸展览成为很多网民的愿望。而很多厂商希望借助网上直播的形式．将自己的产品和活动传遍全世界．这一切都促成了互联网直播的形成。
2．远程教学
在远程教学过程中．最基本的要求是将信息从教师端传而如何将这些信息资料有效的组合起来以达到更好的教学效果更是我们思考的重要方面。由于当前网络带宽的限制．流式媒体无疑是最佳的选择．就目前来讲．能够在互联网上进行多媒体交互教学的技术多为流媒体．像RealSystemFlashShockwave等技术就经常应用到网络教学中。越来越多的远程教育网站开始采用流媒体作为主要的网络教学方式，它能够集教学和管理于一体．突破了传统面授的局限。
3．会议电视
该系统支持实时广播或在线点播。在电视会议召开时可以通过流媒体系统将会议内容实时广播到企业内部网或互联网。被授权用户则可以通过PC机接收会议内容。也可以会议后点播存储在服务器上的会议内容。它把实时、双向高质量的会议电视和易于实现、灵活、低成本的流媒体有机地结合在一起。
移动通信网
目前网络上实际运行的流媒体业务系统一般都是小随着流媒体技术应用范围的不断扩大．人们已经开始探讨流媒体技术应用于移动通信网的可行性。在移动通信网中传输IP数据已经实现在中国移动通信集团已经投入商用的GPRS系统中．核心网络层采用IP技术底层可使用多种传输技术．很方便地实现与高速发展的IP网无缝连接。证明是可以实现的一个成功的例子就是目前的移动用户通过GPRS手机已经可以进行收发E—mail．浏览网页等这些在互联网上常做的操作。
四、P2P流媒体的关键技术
1.视频编码技术
P2P网络节点资源受限且具有明显的异构性，现有P2P流媒体系统大多采用MDC或分层编码等视频编码技术来解決这一问题．NTUStreaming提出了一种改进的MDC—STHI编码技术，使用空域和时域信息来进一步提高视频质量．对MDC编码和分层编码在P2P流媒体应用中各自的优缺点，另外，对由于节点的动态性而产生的包丢失或错误问题，SplitStream和Promisell等提出采用前向纠错编码来减轻这种影响。
2.网络编码技术
网络编码也被称为网络信息流理论，其革命性的意义在于指出网络信息流可以被压缩，从而进一步提升网络吞吐量．同时相比传统的拉策略在视频播放质量、降低服务器负载和增强对节点动态性的适应能力等方面均有明显的提高．Feng等人对基于网络编码的P2P流媒体系统作了建模研究，着重分析了瞬间拥塞和节点高动态场景下的播放连续度、启动延时及服务器带宽等系统性能参数，结果表明网络编码可使P2P流媒体系统在实际应用环境下取得近似最优的性能．对于P2P视频点播，提出了一种播放截止时问感知的网络编码数据调度算法，使用编码窗的概念以缩短数据获取时间并减轻服务器压力，是网络编码研究的一个重要问题。
3.覆盖网络拓扑优化
P2P流媒体应用会产生大量跨ISP流量，过度占用骨干网络带宽资源，这主要是由P2P流媒体覆盖网络与底层物理网络不匹配造成的．因此，优化覆盖网络拓扑使大多数邻居节点选择在同一ISP内部，可以减少跨ISP流量，同时也能降低节点间延迟，提高流媒体播放质量．研究者已经提出多种基于网络感知的覆盖网络拓扑优化方法。
五、未来研究方向
理论分析和实际应用均表明P2P流媒体技术是一种高效的、可扩展的大规模网络流媒体应用的实现方案，但其仍然面临着许多开放性问题与挑战：服务质量问题、管理和安全问题、数字版权管理(DRM)问题、新型网络应用问题。可见，虽然相关研究已经为现有P2P流媒体系统提供了良好的技术支持，但是很难克服上述问题和挑战，需要从理论技术、体系结构和新型网络应用等层面继续开展广泛而又深入的研究。
1.在理论技术层面，需要继续加强系统建模与理论分析研究工作，明确影响系统性能的关键参数，增强对P2P流媒体系统客观规律的认识，并为相关研究奠定良好的理论基础．进一步深化覆盖拓扑构造、数据块调度策略等核心技术的研究，提高系统的服务质量水平；对于P2P视频点播系统，需要进一步与网络编码技术相结合，以更高效地为VCR操作提供支持．针对日益突出的安全和搭便车问题，需要设计有效的安全机制，并提出适用于P2P流媒体系统的激励机制，促进节点间的有效合作，提升系统的整体服务能力。
2.在体系结构层面，需要继续发展和创新P2P流媒体系统的体系架构，以实现可信、可管、可控的P2P流媒体应用的最终目的．TmstStream[33]基于分层编码和安全应用层组播技术提出了流媒体加密、密钥分发与DRM的体系架构，在安全性、DRM等方面作出了一定的突破．1ETF的PPSP工作组一0_正致力于推动制定开放、标准的P2P流媒体协议，以实现P2P流媒体应用的标准化架构，有利于P2P流媒体流量的管理和控制，得到了GoalBitZ38]等P2P流媒体系统的积极参与．欧盟第七框架计划项目P2P-Next正在研究新一代完全去中心化无服务器的P2P流媒体系统架构，并将制定在互联网上传送电视节目到计算机和电视机顶盒的新标准，以实现新一代IPrV技术的突破性进展。
六、结束语
随着网路技术的不断进步和用户的需求日益增大，P2P流媒体将得到广泛应用。目前，P2P流媒体在远程教育、数字图书馆、电子商务、视频点播、交互电视、远程医疗、网络视频 、多媒体会议等方面都起到很重要的作用。我们有理由相信，在未来信息化时代，P2P流媒体技术研究将取得很大进展并成功应用于各个领域。
参考文献：
[1]吴国勇，邱学刚，万燕仔．流媒体技术与应用[M].北京：北京邮电大学出版社，2001.
[2]梁晓辉，游志胜.流媒体枝术在宽带网络中的应用与发展[J]中国电信.2000.(1).
[3]熊庆国.贺风云.流媒体技术及其在教育中的应用[J]现代电子技术.2003.7.