[发明专利]一种基于PeerSim的P2P视频点播仿真系统

说明书

技术领域

本发明涉及多媒体应用与网络通信技术仿真领域，具体涉及一种基于PeerSim的P2P视频点播仿真系统。

背景技术

随着互联网技术的发展以及网络的普及，网络视频点播已经成为一个非常热门的互联网应用。网络视频点播指采用流媒体技术将视频数据以“流”的方式传输到用户终端，用户终端观看视频的方式是“边播放，边下载”，用户不用等到将整个视频文件全部下载完再进行播放。这种网络视频点播服务是流媒体服务的一种形式，由于流媒体服务具有带宽资源消耗大、传输实时性要求高以及传输持续时间长等特点，因而使得P2P(Peer-to-Peer，对等网络)技术在流媒体服务中得到了广泛应用。

基于P2P技术的视频点播系统，其服务器资源和用户计算机资源能同时合理使用，用户在享受流媒体节目的同时，也在利用自身计算机的空闲资源为其他用户提供服务，整个流媒体系统的资源不仅是服务器资源，还包括各用户计算机的空闲资源，因此，使用P2P技术，使视频点播系统提供高质量和大容量的流媒体服务能力成为可能。基于P2P技术的流媒体系统是指采用P2P的对等网络架构，利用P2P的文件交换技术，实现数字媒体内容多节点同时流式传输并播放。在P2P网络下，每个对等实体(Peer节点)既是流服务的提供者，又是流服务的享用者，Peer节点之间互相协作，为其他Peer节点提供服务，将服务器的负载分散到各Peer节点中，使得加入Peer节点越多，Peer节点为系统贡献的资源也越多，整个系统总的流服务能力也就越强，从而有效地减轻了服务器设备的负载，极大地提高了流服务系统的吞吐容量和播放质量。

P2P网络中的节点存在动态性、易失效性，异构性等特点，并且单个Peer节点提供的服务能力有限。而流媒体应用对网络的带宽、延迟、丢包和抖动等有严格的QoS(Quality of Service)要求，而且需要服务的持续时间长，因此为了使基于P2P技术的视频点播系统给用户提供更好的视频点播服务以及最大程度的节约服务器硬件以及带宽的投资，需要进行深入研究的技术难点有：Peer节点的最优选择技术、Peer节点的缓存替代技术、对多个服务节点进行最优速率及数据分配问题、当正在提供服务的节点突然离开或失效时如何保证流媒体服务的连续性、视频数据的最佳缓存等问题。

为了研究解决这些技术难点，需要一个实验平台来实现各种算法并验证算法的效果，此实验平台需要大量(至少几百或几千)Peer节点形成一定的P2P覆盖网络，每个Peer节点需要能够独立发起点播视频行为。如果以真实的Peer节点形成的P2P覆盖网络来做实验，很难获得大量的Peer节点。在只有少数Peer节点形成的P2P覆盖网络上做实验，难以验证算法的实际效果。因此在仿真的环境下进行P2P视频点播相关算法的实验验证是很好的选择，具有很好的可扩展性和易操作性。

当前，P2P方面的开源的仿真框架有P2PSim、PeerSim、Overlay Weaver、PlanetSim等。其中P2PSim采用的是离散事件驱动机制，最多只能支持3000个节点，并且只能统计少量的数据；PeerSim具有离散事件驱动和循环驱动两种机制，其中循环驱动最多可以支持1000000个节点，拥有进行数据统计的组件；Overlay Weaver是一款分布式的仿真器，实现了许多结构化覆盖网算法，最多支持4000个节点，不能统计数据；PlanetSim采用离线事件驱动机制，不能统计数据，最多支持100000节点。这些开源仿真软件仅提供了P2P方面的仿真的框架，具体的P2P应用仿真需要我们在其上做二次开发。NS2是一种离散事件驱动的网络仿真器，并不是专门针对P2P设计的仿真器，如果基于NS2开发P2P仿真，需要做十分复杂的二次开发工作。

发明内容

本发明的主要目的在于基于开源P2P仿真框架PeerSim，设计开发P2P视频点播仿真系统，尽量逼近真实地模拟出实际P2P视频点播系统的节点行为以及节点之间的通信过程。需要解决的技术问题有：如何计算节点当前剩余空闲带宽；如何评估节点观看视频的QoS(Quality of Service服务质量)；如何仿真不同用户不同的点播行为；如何仿真路由网络拓扑；如何仿真节点失效。

为解决上述问题，本发明公开一种基于PeerSim的P2P视频点播仿真系统，其包括：

PeerSim仿真引擎模块，其用于解析配置文件以获取相关参数，并执行事件队列中的各种仿真事件；

P2P VoD网络拓扑模块，其用于根据所解析得到的相关参数构造P2PVoD覆盖网拓扑结构以及路由网拓扑结构；