本文關(guān)鍵詞：基于節(jié)點粘度的混合組網(wǎng)架構(gòu)及性能優(yōu)化算法研究　出處：《中國電力科學(xué)研究院》2014年博士論文　論文類型：學(xué)位論文

  更多相關(guān)文章： 復(fù)雜網(wǎng)絡(luò) 節(jié)點粘度 實時流媒體 數(shù)據(jù)傳輸與調(diào)度 熵權(quán)法 層次分析法

【摘要】：隨著公司信息化水平不斷提升,一些新的工作模式正在逐漸形成,如視頻業(yè)務(wù)會議、信息配送以及遠程教學(xué)等,大大提升了工作效率。此外,伴隨3G、4G移動通信技術(shù)的不斷成熟與逐步部署以及音視頻編碼技術(shù)的發(fā)展,使很多靈活的業(yè)務(wù)成為可能,應(yīng)用諸如移動視頻電話、視頻音頻直播、點播及移動視頻監(jiān)控等。上述業(yè)務(wù)對海量實時流媒體數(shù)據(jù)傳輸產(chǎn)生了廣泛的需求。 對于大型企業(yè)(員工超過萬人),其實時流媒體應(yīng)用不同與傳統(tǒng)企業(yè)或互聯(lián)網(wǎng)流媒體應(yīng)用,具有自己的特點,主要是海量用戶的在線接入和實時交互需求同時存在,但在線用戶相對穩(wěn)定,頻繁上下線情況較少。另外,通信網(wǎng)絡(luò)的性能及拓撲的感知性較好,可以更好的支撐流媒體傳輸。因此,根據(jù)大型企業(yè)實時流媒體應(yīng)用的特點,研究實時流媒體傳輸及調(diào)度具有重要意義。 國家電網(wǎng)公司擁有員工150萬,國家電網(wǎng)公司注冊的內(nèi)網(wǎng)桌面終端60萬,外網(wǎng)桌面終端20萬,如果同時有超過數(shù)萬、數(shù)十萬的員工訪問視頻服務(wù),面對海量用戶的在線接入和實時交互需求,傳統(tǒng)的流媒體傳輸系統(tǒng)面臨巨大挑戰(zhàn)。海量流媒體數(shù)據(jù)傳輸對電力通信網(wǎng)帶來巨大沖擊,當(dāng)前的基礎(chǔ)設(shè)施根本無法滿足海量流媒體數(shù)據(jù)傳輸?shù)男枨?傳輸?shù)膶崟r性更加難以保證。這使各種實時流媒體傳輸業(yè)務(wù)的發(fā)展越到瓶頸,在此背景下,以視頻會議直播為對象,研究大型企業(yè)海量實時流媒體數(shù)據(jù)的傳輸調(diào)度模式顯得異常重要。 將傳統(tǒng)流媒體傳輸技術(shù)在應(yīng)用于電力通信網(wǎng)時,存在很多問題：(1)目前存在多種傳輸技術(shù),它們的特點和資源分配成本大不相同,因此選擇何種技術(shù)需要深入研究。在應(yīng)對大規(guī)模數(shù)據(jù)傳輸時,如果采用C/S模式,服務(wù)器承載能力受限,網(wǎng)絡(luò)帶寬存在瓶頸；而CDN技術(shù)可以解決帶寬問題,但是服務(wù)器成本昂貴,維護代價較大；P2P技術(shù)雖然可以解決服務(wù)器負載問題,但是網(wǎng)絡(luò)瓶頸沒有解決,它會帶來巨大的網(wǎng)絡(luò)傳輸流量,尤其是帶來了大量的跨網(wǎng)域的冗余流量,浪費寶貴的骨干網(wǎng)和網(wǎng)問互聯(lián)帶寬。因此,如何綜合利用這些技術(shù),揚長避短,是需要研究的問題。(2)長期以來在傳統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)中視頻應(yīng)用中,視頻體驗差是一個關(guān)鍵問題,視頻啟動延遲較大影響著用戶的感受,阻礙了流媒體應(yīng)用的發(fā)展。因此,如何降低視頻啟動延遲,提升系統(tǒng)服務(wù)質(zhì)量(QoS)和用戶體驗(QoE)已是亟待解決的問題。(3)在電網(wǎng)系統(tǒng)中,終端的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境差異很大,有線、無線節(jié)點異構(gòu)節(jié)點同時存在,異構(gòu)節(jié)點對視頻的數(shù)據(jù)傳播方式帶來了挑戰(zhàn),一方面移動終端是否能夠滿足電力業(yè)務(wù)需要進行進一步進行實際驗證；另外,異構(gòu)節(jié)點對視頻質(zhì)量的要求不一樣,帶寬性能不一樣,視頻數(shù)據(jù)傳輸調(diào)度如何滿足不同接入終端的需要,是一個亟待解決的問題。 論文基于復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)理論、數(shù)據(jù)分發(fā)、視頻編解碼等術(shù)對電力海量數(shù)據(jù)實時調(diào)度及傳輸進行研究,以電力視頻會議直播為突破口,對實時流媒體數(shù)據(jù)分發(fā)的關(guān)鍵性能,包括視頻質(zhì)量、啟動及傳輸延時、跨網(wǎng)流量、負載均衡等進行多目標優(yōu)化。論文采用兩層優(yōu)化方法,一是對覆蓋網(wǎng)拓撲進行優(yōu)化；二是對數(shù)據(jù)傳輸與調(diào)度算法進行優(yōu)化。 論文首先對各種數(shù)據(jù)分發(fā)技術(shù)進行了全面的分析評價,構(gòu)建了一種適合電力海量實時流媒體數(shù)據(jù)分發(fā)混合傳輸架構(gòu)；對移動終端的接入能力進行驗證,論證其應(yīng)用于電力視頻業(yè)務(wù)的可行性�；趶�(fù)雜網(wǎng)絡(luò)理論,搭建了一種基于節(jié)點粘度對等網(wǎng)拓撲模型(P2P-NMNV).并針對該模型拓撲度量指標進行了全面分析,結(jié)論表明該網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點度符合冪率分布,有較短的特征路徑和較高的聚集系數(shù),適合實時流媒體數(shù)據(jù)分發(fā)的,有利于降低傳輸延時,提高用戶體驗。結(jié)合P2P-NMNV模型,在電力系統(tǒng)首次引入P2P-CDN網(wǎng)絡(luò)模式,并提出了一種基于自治域的混合組網(wǎng)架構(gòu)HPCS。HPCS綜合利用了P2P、CDN和分自治域傳輸?shù)膬?yōu)點。通過采用分域傳輸?shù)姆绞?有效降低骨干網(wǎng)流量,降低傳輸延時；采用P2P與CDN技術(shù)相結(jié)合混合組網(wǎng)模式,可以有效提高視頻服務(wù)質(zhì)量,提高網(wǎng)絡(luò)承載能力；采用P2P核心節(jié)點與CDN網(wǎng)關(guān)互用的模式,大幅的降低設(shè)備部署成本。基于熵權(quán)分析法,提出了核心節(jié)點選舉算法,優(yōu)化了網(wǎng)絡(luò)傳輸性能；采用CDN節(jié)點單域多核心的模式,核心節(jié)點互為備份,提高了網(wǎng)絡(luò)的魯棒性,提升了數(shù)據(jù)傳輸?shù)男剩粸榱颂岣呦到y(tǒng)容錯能力,在核心節(jié)點出現(xiàn)故障的情況下,通過采用跨網(wǎng)域連接的方式,提高系統(tǒng)魯棒性,并得到了跨網(wǎng)流量的最佳配置比例。基于HPCS混合組網(wǎng)架構(gòu),構(gòu)建一種適合于固網(wǎng)和移動混合環(huán)境下的視頻直播調(diào)度模型,并基于熵權(quán)層次分析法提出了一種多目標數(shù)據(jù)調(diào)度算法。實驗結(jié)果表明該算法可以在網(wǎng)絡(luò)異構(gòu)的情況下,實現(xiàn)了局部最優(yōu)的數(shù)據(jù)調(diào)度,在P2P流媒體低延時播放、高視頻質(zhì)量和負載均衡之間達到一個局部最優(yōu)的配置。 綜上所述,論文基于復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)理論、數(shù)據(jù)傳輸技術(shù),在電力海量實時數(shù)據(jù)傳輸方面進行了創(chuàng)新,以視頻會議直播為突破口,提出了傳輸模型和數(shù)據(jù)調(diào)度算法,并取得了豐碩的成果,有效解決實時視頻數(shù)據(jù)傳輸存在的傳輸瓶頸,并獲得了良好的用戶體驗。本成果適用于各種實時、非實時的海量數(shù)據(jù)傳輸應(yīng)用,在電力系統(tǒng)和互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用空間。
[Abstract]:With the continuous improvement of the company ' s informatization level , some new modes of operation are being gradually formed , such as video business meeting , information distribution and distance teaching , so that the work efficiency is greatly improved . In addition , with the development of 3G and 4G mobile communication technologies and the development of audio and video coding technology , many flexible services are possible , such as mobile video telephone , video audio live broadcasting , on - demand and mobile video monitoring , etc . The above - mentioned services have a wide demand for massive real - time streaming media data transmission . In the case of large enterprises ( over ten thousand employees ) , the application of streaming media is different from that of traditional enterprises or Internet streaming media , and has its own characteristics , mainly in the presence of online access and real - time interactive demand of mass users , but online users are relatively stable and frequent up and down . In addition , the performance and topology of the communication network are relatively stable , and the streaming media transmission can be better supported . Therefore , according to the characteristics of the real - time streaming media application of large enterprises , it is important to study the transmission and scheduling of real - time streaming media . The State Grid Company has an employee of 1.5 million , the internal network desktop terminal registered by the State Grid Corporation is 600,000 , and the external network desktop terminal is 200,000 . If there are more than tens of thousands of employees accessing the video service at the same time , the traditional streaming media transmission system is faced with great challenges . The large amount of streaming media data transmission has great impact on the power communication network , and the real - time performance of the transmission is more difficult to guarantee . There are many problems in the application of traditional streaming media technology in power communication network : ( 1 ) There are many kinds of transmission technologies , which have different characteristics and resource allocation cost . On the basis of complex network theory , data distribution , video coding and decoding , real - time scheduling and transmission of power mass data are studied . The key performance of real - time streaming media data distribution , including video quality , start - up and transmission delay , cross - network traffic and load balance , is optimized . This paper makes a comprehensive analysis and evaluation of various data distribution technologies , and constructs a hybrid transmission architecture suitable for power - mass real - time streaming media data distribution . Based on the complex network theory , a new P2P - NMNV model is proposed . In conclusion , based on the complex network theory and the data transmission technology , the paper makes innovations in the real - time data transmission of power , proposes the transmission model and the data scheduling algorithm , and obtains the fruitful results , effectively solves the transmission bottleneck existing in the real - time video data transmission , and obtains a good user experience . The results are suitable for various real - time and non - real - time mass data transmission applications , and have wide application space in the power system and the Internet .

【學(xué)位授予單位】：中國電力科學(xué)研究院
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：TN919.8

【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 吳君青,陳衛(wèi)衛(wèi),胡谷雨;物理網(wǎng)絡(luò)拓撲發(fā)現(xiàn)算法的研究與改進[J];北京郵電大學(xué)學(xué)報;2003年S2期

2 朱少敏;劉建明;;電力設(shè)備三維網(wǎng)格模型自適應(yīng)魯棒水印算法[J];電工技術(shù)學(xué)報;2011年12期

3 劉建明;趙峰;;ICT網(wǎng)絡(luò)模式的關(guān)鍵技術(shù)與發(fā)展[J];電力系統(tǒng)通信;2009年04期

4 趙峰;劉建明;張永軍;左勇;;光傳送技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用研究[J];電力系統(tǒng)通信;2009年08期

5 趙峰;李宏佳;崔琪楣;張月霞;;移動視頻會議系統(tǒng)在國網(wǎng)ICT網(wǎng)絡(luò)中的研究與應(yīng)用[J];電力系統(tǒng)通信;2009年11期

6 鄭海,張國清;物理網(wǎng)絡(luò)拓撲發(fā)現(xiàn)算法的研究[J];計算機研究與發(fā)展;2002年03期

7 彭凱;武娟;楊宗凱;唐宏;;基于P2P的流媒體直播技術(shù)研究與展望[J];計算機科學(xué);2009年01期

8 尹浩;林闖;文浩;陳治佳;吳大鵬;;大規(guī)模流媒體應(yīng)用中關(guān)鍵技術(shù)的研究[J];計算機學(xué)報;2008年05期

9 蔣海;李軍;李忠誠;;混合內(nèi)容分發(fā)網(wǎng)絡(luò)及其性能分析模型[J];計算機學(xué)報;2009年03期

10 葉楓;張思發(fā);;基于Gossip協(xié)議的P2P流媒體直播系統(tǒng)的研究[J];計算機與數(shù)字工程;2009年05期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前4條

1 吳建軍;城市交通網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)復(fù)雜性研究[D];北京交通大學(xué);2008年

2 王波;基于派系的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)及其在公交網(wǎng)絡(luò)上的應(yīng)用研究[D];浙江工業(yè)大學(xué);2009年

3 王光增;基于復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)理論的復(fù)雜電力網(wǎng)絡(luò)建模[D];浙江大學(xué);2009年

4 王安斯;基于事故鏈的電網(wǎng)脆弱性評估與穩(wěn)定控制[D];華中科技大學(xué);2010年

，

本文編號：1395414