NDN中视频流传输机制的研究
Research on Video Streaming Transmission Mechanism in NDN
随着互联网的迅速发展及广泛应用,网内流量急剧增长,导致传统TCP/IP网络在移动性、安全性、可扩展性及服务质量等方面暴露诸多问题.针对上述问题,研究者提出诸多以内容为中心的未来互联网体系架构,其中,命名数据网络(Named Data Networking,NDN)是最具发展前景的未来网络架构.随着用户需求的转变,新型业务的出现,内容化是互联网的发展趋势,视频业务成为网络主流业务,所以,实现视频数据在NDN中高效、可靠地传输具有重要的研究价值.NDN采用基于Pull的传输模型,用户每发送一个兴趣包获取唯一的数据包,兴趣包和数据包之间存在"一对一"的关系,但该请求方式并不适合时延敏感的视频业务;网内节点具有缓存数据的功能,针对视频数据设计缓存策略时,若不考虑视频数据本身的特点,将无法突出缓存的优势.针对上述问题,本文第三章提出基于Pull-Push混合请求方式下的流行度缓存机制(Pull-Push Double Level Popularity,Pull-Push-DLP).根据视频数据连续性请求特点,提出Pull-Push混合请求方式,用户通过发送视频文件的部分兴趣包获取完整的视频文件,该请求方式减少了网内兴趣包数量.在混合请求方式的基础上,设计基于流行度的缓存策略,考虑视频文件的流行度以及视频块的潜在价值对缓存的影响,同时结合视频文件内部数据块之间的关联性,文件尺寸大等特性,节点根据视频文件在节点的流行度为不同视频文件提供差异化服务,从而将对用户有价值的视频文件分散地缓存在不同节点内.仿真结果表明,本文提出的基于Pull-Push混合请求方式下的流行度缓存机制在相同的时间内获取更多的视频数据包,降低用户请求时延,提高网络缓存性能,实现NDN中视频数据的高效传输.NDN采用客户端重传机制恢复丢失的数据,但客户端检测到数据包丢失存在严重的时延等待,并且无控制重传可能加剧网络拥塞,无法满足时延敏感的视频业务的要求.针对上述问题,本文第四章提出NDN中视频数据的丢包恢复机制.该机制结合兴趣包的自适应转发以及节点的缓存特性实现视频数据的丢包恢复.针对丢包恢复设计自适应转发算法,通过检测链路状态,获取最佳的转发接口,避免兴趣包向拥塞链路转发,从而缓解链路拥塞,为丢包恢复提供链路条件;针对丢包恢复设计缓存策略,考虑接口的拥塞情况对缓存的影响,将欲转发失败的数据包缓存在节点内,为丢包恢复提供数据源条件;利用以接口为索引的结构记录转发失败的数据名字信息,实时检测接口队列缓冲空间,通过名字信息在节点的内容存储库中获取数据包,对该数据包进行重新转发,实现丢失视频数据的快速恢复.在中间节点无法恢复的数据,则根据时延控制的重传机制实现丢失数据包的恢复.仿真结果表明,本文针对视频数据提出的丢包恢复机制,在满足视频数据实时性的条件下,实现丢失数据的快速恢复,改善视频数据的服务质量,实现视频数据的可靠传输.
- 作者：
- 郝言明
- 学位授予单位：
- 重庆邮电大学
- 专业名称：
- 信息与通信工程
- 授予学位：
- 硕士
- 学位年度：
- 2017年
- 导师姓名：
- 黄胜
- 中图分类号：
- TP393.02
- 关键词：
- 命名数据网络；视频传输；请求模式；数据缓存；丢包恢复
- Named Data Networking； video transmission； request mode； data cache； packet loss recovery