P2P环境下视频新闻发布系统设计

P2P环境下视频新闻发布系统设计 *实用设计??环境下视频新闻发布系统设计P2P 2012-07-19###############2012-07-19#######2#012-07-19######## 1211吉 军 张顺利 原思聪 王发展 , , , 西安建筑科技大学 机电工程学院陕西西安 ( 1. , 710055; 陕西西北工业大学 现代设计与集成制造技术教育部重点实验室西安 2. , 710072) 要基于 模式的流媒体视频新闻播放需要占用大量网络带宽和服务器资源限制了视频新闻网络发布业务的进展而构摘【】C/S , , 建 环境下的视频新闻发布系统可充分利用网络带宽资源和服务器处理能力有效解决了用户大规模访问视频新闻发布系统P2P , , 时服务器存在的瓶颈问题 。 发布系统关键词对等网络技术 流媒体视频新闻 【】;;; 中图分类号【】TN919.3 文献标识码【】B Resear ch Application of Video News Issuing System in P2P Envir onment on the 1211JI Jun, ZHANG Shun- li, YUAN Si- cong, WANG Fa- zhan Xi′an University of Architecture & Technology, Xi′an 710055, China; 2. Key Laboratory of Contemporary ( 1. Mechanical and Electrical College, Design & Integrated Manufacturing Technology of Ministry of Education, Northwestern Polytechnical University, Xi′an 710072, China) 【Abstr act 】A large amount of network bandwidths and server resources is consumed in the issuing of video news with streaming media based on C/S model, confining the progress of issuing service in video news network. The building up of a Video News Issuing System in P2P Environment can make good use of network bandwidths and disposal ability of server. So the bottleneck problem of server in video news issuing system when visited by massive users is solved. 【Key wor ds】peer- to- peer; streaming media; video news; issuing system 网络需要让某些节点暂时发挥服务器功效的问题P2P , 。 引言1 而这些节点与传统服务器存在差异如提供服务的节点 , 目前利用流媒体技术发布视频新闻是基于 模 , C/S [1][2]位置不固定节点频繁加入退出等因此环境下的, /。, P2P 式主要采用 组播和内容分发网络, IP ( Content Deliv- 组播技术虽可避免重 技术来实现ery Network, CDN) 。IP 如何既充分利用众多播放节点资视频新闻发布系统中 , 复发送数据但存在组播管理支持组播的路由器负担等 , 、源又能确保播放质量是一个很大挑战 , , 。诸多难题广泛采用各种 服务器在用户访 。CDN Cache , 本课题组对视频新闻传播方式进行系统研究后曾 , 问网站时利用负载均衡技术将用户的访问指向到离用 , 设计出基于流媒体技术的视频新闻发布系统但因受带。 户距离最近的工作正常的 服务器上可利用 Cache , CDN 为用户提供视频新闻业务的内容可提高网络中信息流 宽和视频新闻服务器能力的限制当视频新闻点播量较, , 大时系统容易出现服务器反应迟缓网速变慢播放质 , , , 动的效率但由于 需要设置多个边缘服务器增加 , CDN , 量下降等问题经过进一步研究设计出 环境下的 , , P2P 了系统成本和复杂性基于 模式的视频新闻发布系。C/S 视频新闻发布系统。 环境下的视频新闻发布系统2 P2P 其视频新闻播放需要占用大量的网络带宽和服务器统 , 资源而增加服务器数量和提高带宽虽可解决问题但成 , , 系统原理概述2.1 本巨大所以需要采用新的技术手段来解决这一难题环境下的视频新闻发布系统 拓 扑 图 如 图 所 , 。 P2P 1 示其设计原则是每个用户既是视频新闻数据流的消费 。相对于 模式而言对等网络技术C/S , ( Peer- to- Peer, 者同时又是数据流的提供者设计该系统的目标是充分。 的显著特点是节点无需依赖集中式服务器资源 P2P) , , 各节点可直接通信每个节点同时具有信息消费者提供 , 、 降低视频新闻播放对视频新闻服务器和利用现有资源 , 者和信息通信 方面功能并且同时扮演着 模式中3 , C/S 网络带宽的占用实现高扩展性和可靠性提供高质量的 , , 甚至还具有路由器和高速服务器和客户机的双重角色 , 视频新闻播放。[3]缓存的功能网络中每个节点间直接交换数据可。P2P , 系统采用一个单源信息树首先 设备采集现场新, A/D 解决基于模式视频新闻发布系统中服务器负载过重C/S闻源传至视频新闻工作站经编辑形成供网络用的视频新, 2012-07-19###############2012-07-19#######2#012-07-19######## 频新闻数据传输有可能中断因此视频新闻播放软, , P2P 闻节目再转入视频新闻服务器产生视频新闻流并传输 , , 且要有缓存管件不但应该具备使失效节点恢复的能力 ,给播放子节点然后这些节点再把视频新闻流传输给它们 , 理器和伙伴管理器的功能让视频新闻播放能快速恢复 , 。的直接子节点依次类推直到最后一层节点整个传输系 , , 。缓存管理器用来管理客户端缓存的视频新闻数据伙伴 ; 统中的节点都起到了对视频新闻流的接收和发送功能。 [5]管理器负责维护和管理本节点与其他节点之间的关系。 系统体系结构2.2 系统运行过程2.3 硬件体系 2.2.1 系统运行由视频新闻服务器和播放子节点承担播, 环境下的视频新闻发布系统建立在视 频 新 闻P2P 互为服务器和客户放网络中的各个播放节点地位平等 ,制作和 网络技术的基础之上其硬件体系组成如下P2P , : 端视频新闻服务器实质上作为播放子节点的 信息。Web 设备主要是视频采集设备其输入可以是摄像 1) A/D , , 管理器可监视播放子节点的运行状况存放检索视频 , , 、机摄像头等采集设备也可以是存储的模拟视音频文件、, 。 新闻资源管理系统用户信息和视频新闻资源信息, , 转换的数字信号 视频新闻工作站负责把 2) , A/D 播放子节点用户信息实现用户授权管理控制用户权限 , , 进行编码生成视频流用于视频新闻数据的编码制作, , , 等播放子节点可作为其它子节点的视频新闻服务器同。, 成用于网络发布的视频新闻流格式文件。时采用 视频新闻播放软件或 播放控件对所接 , P2P P2P 视频新闻服务器运行视频新闻流媒体服务软件 3) , [6]收的视频新闻数据流进行重排序播放视频新闻系统, 。 组成的视频服务管理平台用来提供视频 ( Helix Server) , 的运行过程如下:新闻流并将新闻内容通过 网络发送到客户端和其 , P2P [4]它服务端同时可兼作 服务器; Web 。 播放子节点登陆视频新闻服务器发送播放申 1) , 请如果登陆不成功跳到步骤 视 , 4) ; 终端客户机即视频新闻播放节点是用 4) , , P2P 视频新闻服务器响应播放子节点的播放申请根 频新闻播放软件收看系统中视频新闻的个人计算机) , 。 2 确定当前可用其它子据视频新闻资源信息检索资源 , 软件体系2.2.2 节点返给子节点资源信息, ; 系统软件平台实质上是新闻发布者同用户之间的交 播放子节点接收视频新闻服务器回应的资源信3) 互平台分为两部分视频新闻服务器软件和 视频 , : P2P 息更新资源信息表 , ; 新闻播放软件。 播放子节点根据资源信息表向可用的其他播放4) 视频新闻服务器软件主要负责接收用户的加入 1) , 子节点发送播放请求 ; 请求视频新闻播放请求管理节点的连接以及从视频、、, 可提供视频新闻播放的其他播放子节点根据 5) , 其资源信息表检索和定位要播放的节目文件向申请本 , 新闻的流媒体文件中读取数据和分发流媒体数据服务。视频新闻播放的子节点发送节目数据包; 器软件主要包括节点管理器分发器和视频新闻管理器、。 节点管理器管理系统中的节点分发器从来自视频新闻 ; 播放子节点启动 视频新闻播放软件下载6) P2P 、 工作站的视频新闻文件中读取流媒体数据并把数据向 , 缓存排序组包播放视频新闻节目数据包、、、; 其直接播放子节点传输视频新闻管理器管理系统的视 ; 频新闻节目及时向用户提供最新的视频新闻资源信息, 。 播放子结点响应其它子节点的视频新闻播放请7) 服务器软件结构如图 所示2 。 求转发当前视频新闻文件或本节点上其它文件 , 。 视频新闻播放软件是系统中运行在视频新 2) P2P , 系统实现的关键问题及解决3 闻播放节点上的软件主要用于从父节点获得视频新闻流 视频新闻播放节点的管理 数据同时把这些数据分发给各子节点由于网络连接是, 。3.1 环境下视频新闻发布系统应该有完善的节点管P2P 包括用户信息管理授权管理业务管理及节点 理体系有可能会在某个节点退出或断开时一个不稳定的状态 , 、、, , 的退出管理等由于每个播放节点有可能随时退出系。失效节点的动态加入和退出以及网络的拥塞使得视 , , , 其正常和非正常退出都会影响到系统和网络的运有效利用了系统中每个播放节点的统 播放质量也越稳定 ,, 网络带宽和磁盘存储资源行需要在节点退出后进行节点失效恢复对于正常的 。, 。 系统具有良好扩展性且成本低视频新闻服务2) , 。 节点向服务器发送退出消息的同时还要向所有的退出 , 直接子节点随机选择一个子节点构成一个功能完整的视频新直接子节点发送消息 器可管理多个播放子节点 ,, 直到退出消息到达组播树的把退出消息继续向下转发 闻发布系统随着用户数增加管理子节点数达到一定量 ,, , 后通过新增服务器来管理新增的播放节点新增服务器 , , 叶节点对于非正常退出节点没有发送退出消息节点 ; , , 和子节点又形成了一个结构功能完全相同的发布系统, 列表中一直存在该节点信息系统采用代为注销机制如 , : 两个系统通过网络连接构成了更大的视频新闻发布体 果网络中其他节点连接该节点不成功则向节点管理器, 系通过这种方式就可简单地实现系统规模扩展, 。 并代替它发送提交自身节点 和非正常退出节点 ID ID, 视频新闻播放节点的加入和退出机制方 便易退出消息考虑到网络阻塞等原因也可能导致连接不 成3) , 功节点管理器并不立即注销该节点而是将该节点设成 , , 行环境下的视频新闻发布系统中播放节点都具有。P2P , 并计数若该节点被置 数达到某值节点 Disable , Disable , 网络通信能力因此只要节点能与互联网进行 TCP/IP , , 管理器把该节点从节点列表中删除。 连接就可很方便地加入该发布系统但系统中的每个视 , 。 频播放节点在播放之前需要缓存一个时间段的流媒体数 视频新闻数据流的分割3.2 据这使得用户看到的视频新闻不是实时信息, 。视频新闻数据没有固定长度, 本系统按时间分割视 频新闻数据将定时接收数据流划分为块这种分割方法 , , 小结4 不要预知数据大小使客户端间交互数据成为可能视频 , 。环境下的视频发布系统是一个架构在 流媒P2P P2P 新闻服务器软件中设置分发器实现数据流的分割分发。 系统有效利用了现体传输技术之上的应用层解决 , 器从视频新闻文件中读取数据并分割成时间长度相等的 有的服务器资源和网络带宽实现视频新闻内容分布式 , 片断然后分发给服务器的子节点, 。 发布的对等网络改善了内容上的流量分布有着很好的 , , 系统运行实现3.3 适应性和响应速度在现有的网络架构下便可实施 。P2P 本课题组开发的基于 的 视频 RTP /RTCP P2P 视频新闻发布项目降低项目成本提供大容量高质量 , , 、新闻发布系统已开始运行采用 公司的 , Real Networks 的视频新闻发布业务但也要考虑到引入 网络技术。P2P 作为 服务器软件作为网 Helix Server, Apache Web , PHP 页编程语言作为网络数据库软件系统运行效 , MySQL 。 完善网络和系统的安全措后可能出现的服务器故障 , ,果如图 所示3 。 施从而构筑稳定的 视频新闻资源平台和应用环境, P2P 。 参考文献 [1] LIU J, LI B. 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P2P [J]. 技术, 2005( 6) :66- 68. 本系统的主要特点如下 : !网络带宽和服务器资源得到充分利用能够提供 1) , 作者简介: 高质量视频新闻播放传统系统虽然支持多客户的视频 。 新闻播放但随着用户增加服务器可分配带宽减少节 , , , 吉军主研智能系统与软件开发硕士生( 1982- ) , , ; 目播放质量下降本系统中的播放节点既可接收视频新 。张顺利主要研究计算机图形图像处理博士生讲师( 1973- ) , , , ; 闻数据也可转发数据每个子节点播放的数据可来自系 , , 原思聪教授 博导 主要研究机 械系 统计 算机辅 助技术( 1955- ) , , , ; 统中其他节点且节点越多可供使用的数据越多节目王发展副教授博士后, , , ( 1966- ) , , 。 收稿日期2007- 01- 17 : 责任编辑刘伯义 : Your requestcould not be processed becauseof a configurationerror: "Could not connect to LDAPserver." For assistance,contact your network support team. file:///C|/Users/Administrator/Desktop/新建文本文档.txt 涵盖各行业最丰富完备的文献,最前瞻权威的行业动态,是专业人士的不二选择。 file:///C|/Users/Administrator/Desktop/新建文本文档.txt2012/8/26 12:19:58