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视频直播系统中流媒体加速传输技术研究

作　者: 商丽丽
导　师: 宿红毅
学　校: 北京理工大学
专　业: 计算机科学与技术
关键词: 直播流媒体 CDN H.264
分类号: TN919.8
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 38次
引　用: 0次
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内容摘要

随着互联网的发展,利用网络进行流媒体的播放成为一个热点,在移动互联网中也得到了广泛的应用。目前我国大多数的流媒体分发解决方案一般采用服务器集群的方式,以集中的方式对全国乃至全球的用户提供统一服务,实行统一管理。这种方式的优点是架构简单,管理容易,然而随着用户的增多,宽带接入方式的高速发展以及访问量的快速增大,势必会给流媒体服务器与网站的带宽带来巨大的压力,对带宽、时延和抖动的要求都很高的流媒体来说,服务质量必将受到严重的影响。与此同时,低分辨率与低帧率的网络多媒体也不再满足商业和生活需求。因此设计一种良好的网络服务模式和合理的内容部署策略来实现流媒体直播流的分发,通过高效的编解码技术和传输控制策略加快流媒体的传输具有至关重要的意义。本文介绍了视频直播系统中流媒体技术的发展现状,视频直播系统中的网络协议等关键技术,并对比P2P以及CDN技术手段的优缺点,结合CDN的思想,提出了一种新型网络构建方式,即分层的视频传输模型,尽可能避开互联网上有可能影响数据传输速度和稳定性的瓶颈和环节,解决Internet网络拥挤的状况,使内容传输的更快、更稳定。CDN系统能够实时地根据网络流量和各节点的连接、负载状况以及到用户的距离和响应时间等综合信息将用户的请求重新导向离用户最近的服务节点上实现流媒体加速的目的。此外,本文还对流媒体传输标准进行了研究,并着眼于H.264编码标准,以更低的码率获取更好的质量,设计相应的网络传输和控制方案,服务器端针对网络状况进行自适应调整,从而实现流媒体加速传输的目的。基于既定的模型,详细阐述了整体设计思路,并对各个层次维度的模块实体功能和特点展开介绍,针对存在的潜在问题给出分析并予以改进,对运行流程及实现作出了详细的阐述。优化了原有模型中未能解决H.264高清媒体传输以及客户端播放器安装复杂等问题,使用JAVA多媒体开发框架JMF编程,各层节点通过Socket通信,通过RTP将视频流从源节点推送到边缘节点流媒体服务器中,并最终送到客户端浏览器显示。系统实现后搭建试验环境,并对视频直播进行了测试,达到了系统稳定、图像清晰、运行效果良好的预期目的。

全文目录

摘要  5-6
ABSTRACT  6-10
第1章绪论  10-18
  1.1 研究背景  10-11
  1.2 研究意义  11-13
  1.3 国内外研究现状与趋势  13-15
  1.4 主要研究内容  15-16
    1.4.1 视频直播系统  15-16
    1.4.2 高清视频传输研究  16
  1.5 论文的组织结构  16-18
第2章视频直播技术  18-39
  2.1 流媒体技术  18-19
    2.1.1 流媒体技术  18
    2.1.2 流媒体技术优势  18-19
  2.2 视频直播网络传输协议  19-26
    2.2.1 实时传输协议(RTP)  19-22
    2.2.2 实时传输控制协议(RTCP)  22
    2.2.3 实时流传输协议(RTSP)  22-23
    2.2.4 实时消息传送协议(RTMP)  23-24
    2.2.5 媒体服务器协议(MMS)  24-25
    2.2.6 HTTP 实时流媒体协议(HLS)  25-26
  2.3 内容分发网络(CDN)  26-31
    2.3.1 CDN 概念及特点  26-27
    2.3.2 CDN 网络模型  27-28
    2.3.3 CDN 中主要技术  28-31
  2.4 视频编码格式及传输标准  31-38
    2.4.1 常用编码格式  31-32
    2.4.2 H.264 特点  32-35
    2.4.3 H.264 RTP 负载  35-38
  2.5 本章小结  38-39
第3章视频直播系统模型设计  39-55
  3.1 视频直播系统发展现状  39-40
  3.2 视频直播加速系统架构  40-48
    3.2.1 总体架构设计思路  41-44
    3.2.2 功能分析  44-45
    3.2.3 分层传输流程  45-48
    3.2.4 直播系统模块划分  48
  3.3 流媒体发布模块设计  48-49
  3.4 流媒体分发模块设计  49-51
  3.5 流媒体显示模块设计  51-52
  3.6 视频直播系统特点  52-53
  3.7 本章小结  53-55
第4章视频直播系统中流媒体加速传输实现  55-73
  4.1 开发环境  55-59
    4.1.1 JMF(Java Media Framework)  55-58
    4.1.2 Adobe Flash  58-59
  4.2 视频直播系统实施方案  59
  4.3 流媒体发布模块  59-62
    4.3.1 RTP 传输步骤  59-60
    4.3.2 H.264 RTP 传输插件设计  60-62
  4.4 流媒体分发模块  62-67
    4.4.1 RTP 会话  62-63
    4.4.2 内容部署  63
    4.4.3 流媒体转发  63-64
    4.4.4 流媒体服务器  64-67
  4.5 流媒体显示模块  67-72
    4.5.1 flash 播放器  67-70
    4.5.2 频道列表及频道切换  70-72
  4.6 本章小结  72-73
第5章性能分析  73-77
  5.1 实验方案  73-74
  5.2 实验步骤  74
  5.3 实验结果  74-76
  5.4 本章小结  76-77
结论  77-79
  论文主要完成的工作  77
  论文创新点  77-78
  未来展望  78-79
参考文献  79-81
致谢  81

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