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目前获得广泛应用的网络层协议是Internet Protocol Version4(IPv4)。在实际应用中,IPv4获得了巨大的成功。网络视频点播系统是网络多媒体中一类重要的应用,如:家庭娱乐、数字视频图书馆、远程学习、公司培训、电子商务,它通过网络为用户提供包括视频、语音等媒体数据的点播业务。随着IP宽带网和宽带接入网的投入和使用,基于IP的VOD应用越来越广泛,随之带来的是网络规模的扩大和网络用户的增加,IPv4在地址空间、对服务质量的支持、对安全性的支持和流媒体技术方面表现的十分不足。基于IPv6协议的下一代网络提供了运行多媒体业务的机制,它可以有效解决目前Internet上多媒体业务所出现的诸多问题。
VOD应用引起很多研究团体的好多年的关注,然而大部分存在的工作集中对于每个服务请求,如何提高VOD单播部分的服务质量上。尽管单播的方法很简单一般,但是当很多用户居住区点播普通视频内容时,这样的成本太高,并且很难扩展。为了显著地减少这些成本,我们可以通过多播技术允许多个用户分享一个视频流。虽然对于可扩展的VOD应用,多播技术方案已经被深入地研究,但是这些方案设计并没有充分利用传输的性能。此外,由于Internet规模庞大,这些很多方案采用高级别重叠网络,同时避免连接的物理拓扑结构的复杂度,这样就不能很好地使用网络拓扑结构技术的优势。
本文是在已有的研究成果上进行深入分析了视频点播系统的关键技术和相关算法的优缺点并进行了认真分析比较。关键性问题包括:视频服务器对用户的请求响应相关算法、IPv6的网络编程技术、视频点播系统中客户端的播放链路的设计等。
对于视频点播系统中服务器对用户的请求响应相关算法及视频流的传输控制,本文采用一种基于patching的多播技术,以更好地利用网状网络中的带宽资源。基于patching技术,对称之谓“最小成本多播树MCMT”和“最大效益多播组MBMG”两个关键问题进行优化。MCMT问题是在网络中找出MCMT,即在网络中寻找这个树,可以概括成一个图理论的问题,即寻找到具有最小数量的非叶结点的树,并且在多播组中贯穿这些结点,同时提出一个快速贪婪算法以满足VOD应用的实时特性的需要;通过减少patching组在整个网络中的通信来解决MBMG问题,并通过模型仿真和数字研究证实了提出的方案的正确性。本文还研究了在IPv6下VOD相关的套接字技术、多播编程技术,和利用DirectShow技术实现了客户端对接收到的音视频数据进行实时的播放。