發(fā)布時(shí)間：2020-11-21 04:34

　　 隨著移動(dòng)終端的普及,網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施的日益完善,人們不再滿足于簡單的會(huì)話通信,更多的是利用互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行多媒體內(nèi)容分享,目前多媒體流量已經(jīng)牢牢占據(jù)著網(wǎng)絡(luò)流量的主體地位。IP網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)初衷是實(shí)現(xiàn)端到端通信,并不能很好地應(yīng)對當(dāng)下網(wǎng)絡(luò)流量新趨勢的挑戰(zhàn),在移動(dòng)性、內(nèi)容分發(fā)、安全性等方面暴露出一系列問題。為了從根本上解決這些問題,研究界提出信息中心網(wǎng)絡(luò)ICN(Informa-tion Centric Networking)。NDN(Named Data Networking)是 ICN 的一個(gè)典型代表。NDN具有基于內(nèi)容名路由、泛在緩存、天然的支持組播以及接收者驅(qū)動(dòng)的傳輸模式等諸多特點(diǎn),對于支持大規(guī)模重復(fù)視頻傳輸擁有巨大優(yōu)勢。近年來,越來越多的視頻網(wǎng)站采用DASH(Dynamic Adaptive Streaming over HTTP)技術(shù),它是DAS(Dynamic Adaptive Streaming)技術(shù)的一種標(biāo)準(zhǔn)實(shí)現(xiàn)。它使得視頻以自適應(yīng)的方式進(jìn)行內(nèi)容分發(fā),并且支持直播,具有很大的優(yōu)勢。另外,可擴(kuò)展編碼技術(shù)SVC(Scalable Video Coding)憑借其對多種異構(gòu)設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)的超強(qiáng)適應(yīng)能力,正逐步在視頻領(lǐng)域得到應(yīng)用推廣。NDN、DAS與SVC的結(jié)合,為大規(guī)模的視頻分發(fā)提供了一個(gè)有效的解決方案。本文結(jié)合可擴(kuò)展編碼技術(shù)以及自適應(yīng)流媒體技術(shù)的特點(diǎn),對NDN路由器隊(duì)列調(diào)度策略與緩存策略進(jìn)行了深入研究,主要貢獻(xiàn)有以下幾點(diǎn):第一,深入研究了 SVC視頻報(bào)文的分層特點(diǎn)以及NDN請求報(bào)文和數(shù)據(jù)報(bào)文的大小對轉(zhuǎn)發(fā)過程的影響,結(jié)合NDN網(wǎng)絡(luò)天然的匯聚能力與泛在緩存特性,提出適合于采用DAS技術(shù)傳輸SVC視頻的NDN報(bào)文隊(duì)列調(diào)度策略BRF(Buffer and Reorder based Forwarding)與 FBW(Forwarding based on Weight)。通過優(yōu)先轉(zhuǎn)發(fā)視頻請求報(bào)文與低層級的視頻數(shù)據(jù)報(bào)文,有效地提高網(wǎng)絡(luò)吞吐量、內(nèi)容的獲取速度,進(jìn)而提高了視頻播放質(zhì)量與用戶體驗(yàn)。此外,在DAS客戶端中增加了Pipeline的請求模式與Smooth算法,利用低層級緩沖區(qū)滿時(shí)的等待時(shí)間,發(fā)起對緩存中空缺的高層級視頻塊的請求,從而在充分的利用網(wǎng)絡(luò)帶寬的同時(shí),減少客戶端視頻播放質(zhì)量的切換次數(shù),使得視頻播放更加平滑流暢。第二,研究了不同層級的SVC視頻報(bào)文的緩存位置對緩存命中率和視頻播放質(zhì)量的影響,提出了兩種面向SVC的緩存決策策略SRPC(SVC-oriented Reverse Probabilistic Caching)與 SLPC(SVC-oriented Linear Probabilistic Caching)。依據(jù)SVC編碼視頻的層級依賴關(guān)系以及節(jié)點(diǎn)在傳輸路徑的位置,給予數(shù)據(jù)報(bào)文不同的緩存概率,將低層級的SVC視頻塊緩存在客戶端附近,高層級視頻塊緩存在內(nèi)容源附近,從而減少網(wǎng)絡(luò)緩存冗余,增加緩存多樣性,提高請求的成功率。最后,本文對基于NS-3環(huán)境的ndnSIM模塊進(jìn)行了擴(kuò)展,實(shí)現(xiàn)了改進(jìn)的DAS客戶端,在NDN路由器中增加了我們提出的兩種調(diào)度策略和兩種緩存策略,并通過仿真實(shí)驗(yàn)對它們的正確性和性能進(jìn)行了驗(yàn)證。
【學(xué)位單位】：南京師范大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：TN919.8
【部分圖文】：

傳輸解決方案。本章分別介紹了?ＮＤＮ網(wǎng)絡(luò)、ＤＡＳ技術(shù)以及ＳＶＣ編碼標(biāo)??后續(xù)的研宄工作奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。??ＮＤＮ網(wǎng)絡(luò)概述??ＤＮ項(xiàng)目是由洛杉磯加州大學(xué)Ｌｉｘｉａ?Ｚｈａｎｇ團(tuán)隊(duì)于２０１０年在ＣＣＮｘ項(xiàng)目的??開展的，主要是為了解決當(dāng)下ＩＰ網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)的種種問題，以及發(fā)展下一代??體系結(jié)構(gòu)。??ＤＮ作為信息中心網(wǎng)絡(luò)的典型代表，將傳統(tǒng)的ＩＰ網(wǎng)絡(luò)中發(fā)送者驅(qū)動(dòng)的端到??模式向接收者驅(qū)動(dòng)的內(nèi)容獲取模式轉(zhuǎn)變，把信息內(nèi)容作為網(wǎng)絡(luò)的核心，對??用獨(dú)一無二的名字標(biāo)識，并根據(jù)內(nèi)容名字進(jìn)行路由。這從根本上解決了?ＩＰ??、網(wǎng)絡(luò)地址耗盡以及可擴(kuò)展地址管理等問題，同時(shí)由于ＮＤＮ網(wǎng)絡(luò)泛在緩??的存在，打破了傳統(tǒng)的Ｃ／Ｓ結(jié)構(gòu)，有利于解決ＩＰ網(wǎng)絡(luò)中熱門服務(wù)器負(fù)載??問題。??ＮＤＮ網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)??

?雖然ＮＤＮ網(wǎng)絡(luò)屬于革命式方案的一種，但是依舊沿用了?ＩＰ網(wǎng)絡(luò)中的沙漏??模型［１４］，見圖２．１。ＮＤＮ把內(nèi)容作為網(wǎng)絡(luò)中的核心元素，將最重要的細(xì)腰部分由??ＩＰ報(bào)文替換為內(nèi)容塊。將數(shù)據(jù)內(nèi)容切分成小的內(nèi)容塊，對小內(nèi)容塊進(jìn)行命名，然??后基于小內(nèi)容塊的名字進(jìn)行路由和轉(zhuǎn)發(fā)，從而實(shí)現(xiàn)內(nèi)容塊和內(nèi)容地址的解耦。如??此，ＮＤＮ協(xié)議棧結(jié)構(gòu)層次分明，既保證了報(bào)文在網(wǎng)絡(luò)中的快速轉(zhuǎn)發(fā)，又能保證??ＮＤＮ網(wǎng)絡(luò)上層和下層獨(dú)立的技術(shù)創(chuàng)新活力。??另外，在細(xì)腰內(nèi)容塊（Ｃｏｎｔｅｎｔｃｈｕｎｋｓ）的下面一層是Ｓｔｒａｔｅｇｙ層，這層的主要??功能是為請求報(bào)文的轉(zhuǎn)發(fā)提供一定的“智能”。對于一個(gè)請求報(bào)文，路由器往往有??多個(gè)可用接口，Ｓｔｒａｔｅｇｙ層有多個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)策略Ｍｌ轉(zhuǎn)發(fā)策略能夠根據(jù)實(shí)時(shí)的網(wǎng)絡(luò)狀??況、報(bào)文名字或者其他因素，選取可用接口向上游轉(zhuǎn)發(fā)請求報(bào)文，實(shí)現(xiàn)最優(yōu)路徑??轉(zhuǎn)發(fā)

?雖然ＮＤＮ網(wǎng)絡(luò)屬于革命式方案的一種，但是依舊沿用了?ＩＰ網(wǎng)絡(luò)中的沙漏??模型［１４］，見圖２．１。ＮＤＮ把內(nèi)容作為網(wǎng)絡(luò)中的核心元素，將最重要的細(xì)腰部分由??ＩＰ報(bào)文替換為內(nèi)容塊。將數(shù)據(jù)內(nèi)容切分成小的內(nèi)容塊，對小內(nèi)容塊進(jìn)行命名，然??后基于小內(nèi)容塊的名字進(jìn)行路由和轉(zhuǎn)發(fā)，從而實(shí)現(xiàn)內(nèi)容塊和內(nèi)容地址的解耦。如??此，ＮＤＮ協(xié)議棧結(jié)構(gòu)層次分明，既保證了報(bào)文在網(wǎng)絡(luò)中的快速轉(zhuǎn)發(fā)，又能保證??ＮＤＮ網(wǎng)絡(luò)上層和下層獨(dú)立的技術(shù)創(chuàng)新活力。??另外，在細(xì)腰內(nèi)容塊（Ｃｏｎｔｅｎｔｃｈｕｎｋｓ）的下面一層是Ｓｔｒａｔｅｇｙ層，這層的主要??功能是為請求報(bào)文的轉(zhuǎn)發(fā)提供一定的“智能”。對于一個(gè)請求報(bào)文，路由器往往有??多個(gè)可用接口，Ｓｔｒａｔｅｇｙ層有多個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)策略Ｍｌ轉(zhuǎn)發(fā)策略能夠根據(jù)實(shí)時(shí)的網(wǎng)絡(luò)狀??況、報(bào)文名字或者其他因素，選取可用接口向上游轉(zhuǎn)發(fā)請求報(bào)文，實(shí)現(xiàn)最優(yōu)路徑??轉(zhuǎn)發(fā)
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本文編號：2892530