核基于流媒体直播系统关键技术的研究长沙中南大学，杨国燕基于网络流媒体直播系统研究与设计信息技术杨海滨基于流媒体直播系统的研究与设计南京理工大学，赵志升技术与流媒体发展新趋势河北北方大学学报贾学锋基于协议的穿越技术在中的研究与实现计算机应用与软件杨雪基于的流媒体技术研究与设计西南交通大学，到多播树中。需要注意的是，在加入过程中计算节点到服务器的延时时，这里要求所有子树的所有叶子到服务器的延时均小于保证基本服务的最小延时，方算成功重构了多播树。若有子树发出的加入请求被拒绝，即无法以整棵子树为单位加入多播树，则让该子树中的每个节点以单个节点的形式向服务器发出加入请求，启动节点的加入算法。最后，更新索引服务器和相关节点中的信息即可。如图所示。图嫁接法心跳检测机制在任何网络应用中，变故都是不可避免的，有些变故会对系统造成定影响。例如在基于的应用层多播网络中，部分区域突然变得堵塞，导致些之间的延时增大，以至于末端节点由于到服务器的延时过大而无法得到满意的音频服务个转播者由于些原因，自身的可用带宽变小，导致它无法继续给所有的儿子提供音频服务个节点由于断电网络故障等原因，在没有发送正常退出请求的情况下离开了多播树，导致多播树的结构受损等等。因此，系统必须不断更新多播树中所有节点的实时信息，若发生了突如奇来的变故并对系统造成些影响，则提供些应对策略，避免系统崩溃。可以采取心跳检测机制来检测这样的些变故，节点定时例如每隔秒向多播网络中的父节点所有子节点以及索引服务器发送心跳包来表明自己的状态，并接受它们发给自己的心跳包。节点根据接收到的信息更新自己所维护的实时信息，例如到服务器的延时可用带宽在线时长等索引服务器根据接收到的所有普通节点的信息，更新自身维护的节点列表和相关信息。节点的非正常退出节点的异常退出就是最主要的种变故，应用心跳检测机制来轮询这种故障，节点超过规定时间没有收到从其父节点处转发来的数据，就给父节点发送检测信息，看父节点是否断开了连接，若该父节点由于异常退出了网络，系统就节点请求离开会启动处理正常退出的重构算法，并通知服务器节点的离开。本章小结在树状模型的流媒体直播系统中，首要问题是将服务器和参与服务的节点组织成应用层多播树。多播树的建立和维护算法的好坏将直接决定流媒体直播系统的连接效率，进而影响的服务质量。因此，有必要深入研究应用层多播树的建立和维护算法。本章主要介绍多人语音系统的方案设计和基于的应用层多播树的算法设计。第部分重点介绍基于的多人语音系统的设计原则，系统的基本原理以及系统的拓扑结构。第二部分重点描述基于的应用层组播树的相关算法初始多播树的生成算法节点的加入算法，其中引入了多播树中节点对新节点的服务能力参数，增加了对特殊节点后的节点的处理说明节点的退出算法，包括节点的正常退出和异常退出，其中引入了心跳检测机制。第四章仿真系统设计与实现本章首先介绍仿真实验平台的设计，然后介绍了仿真系统的体系结构以及功能模块，并在描述系统各层次结构的同时详细阐述各功能模块设计原理，接着分别论述多人语音系统的各个模块子模块的功能。仿真实验平台的设计为了方便对算法进行测试，用语言实现了基于轮询机制的仿真系统作为仿真平台。所谓轮询是指在每个周期内对每个节点轮流进行处理。下面对仿真平台作详细的介绍。单位时间单位时间是仿真系统内部定义的个时间单位，是仿真系统内部时间的最小时间单位。仿真系统内部的所有的时间包括系统时间和延时都以该单位时间来衡量。系统时间系统时间从开始，每轮询次，系统时间就增加个单位时间。每个单位时间称为个时间片，在每个时间片上，仿真系统对每个节点进行次处理，也就是说每个节点在每个时间片上都得到次运行的机会。所以从单个节点的角度来看，节点是连续运行的。节点每个节点都有个全局标识的标识，称为，通过可以唯确定个节点。所有的节点都被保存在张哈希表中，以其为关键字。每个节点都有个消息队列，用来保存其它节点发过来的但还没有处理的消息。消息队列按照消息的处理时间从小到大进行排列。节点延时任意两个节点之间的延时是介于系统定义的最大延时和最小延时之间的个随机值。与可以根据需要进行调整。消息消息的构成如表所示表消息的结构发送消息的源节点的消息发送的目的节点消息体消息的发送时间系统定义的时间而非正真的时间消息在传输过程中的延时发送消息系统中个专门负责发送消息的模块，称为。要发送消息的节点只需要将消息的和填入消息中，然后调用提供的方法就可以向任何个节点发送消息。的工作过程是这样的，首先根据消息中的和属性查找延时表，获取消息发送者和接收者之间的延时，将延时信息填入消息的属性中，同时还将当前的时间填入消息的属性中然后，根据消息的属性查找哈希表，将消息添加到为的节点的消息队列中。消息的发送过程如图所示。填充消息的和属性,将消息加入节点的消息队列中节点向节点发送消息节点节点图消息的发送过程消息的处理从上面消息的放送过程中可以看到，个节点向另个节点发送消息，消息会马上加入到该节点的消息队列中。但消息并不会立即得到处理，因为消息在传输过程中会有定的延时，所以消息的正真处理时间为。消息对列按照消息的进行排列，越小的消息排得越靠前。节点在每个时间片内得到运行机会时，就会对消息队列进行处理，直到处理完所有小于或等于当前系统时间的消息为止。命令设置命令的目的是为了执行些在特定时刻运行的特殊操作，每个命令都有个运行时间属性，表示命令应该在这个时刻运行。通过命令可以执行如停止模拟器的运行监视系统的状态等操作。每个命令只需要实现接口即可。定时器为了方便些算法的实现，特别是些需要周期性运行的算法，每个节点都与个定时器。仿真系统内部的定时器的使用方法和其它的定时器非常类似，需要周期性运行的任务只需要实现接口，然后在将任务加入到定时器的时候，提供个运行周期参数就可以了。多人语音仿真系统的功能模块仿真系统由四个模块组成，分别为网络与媒体数据传输管理模块，节点组织与管理模块，基于心跳的通信管理模块和音频管理模块，如图所示。这四个模块相互支撑，协同工作，缺不可，其中心为这样就可以判断是否有电话打入，并且能在设定的振铃次数后接通电路，然后解码得出远程操作按键的码，从而得出操作指令，进入录音程序。子录音程序流程图录音程序的操作如下如果从处录音，则按以下时序发命令等待上电延时发命令等待倍发地址值为的命令发命令。器件便从地址开始录音，直到出现存贮器末尾时，录音停录音地址是可以经过串行通信有进行设置的，段录音停止时，会自动产生个标志，同时在产生个低脉冲信号，假如要在次基础上继续录音，则可以使用继续录音放音主程序放音主程序流程图放音主程序注释用户使用键盘，当需要放音时，按放音键，查询输入端口，在录音子程序前放置标志位，标志有录音否，在查询到要放音时，查询该标志位，若有标志位，既有录音在，进如放音子程序，否则返回待机。待机用户按键放录音检测有录音否放音子程序返回放音子程序流程图如下放音子程序步骤为例如，从从处发音，应遵循如下时序发命令等待上电延时发地址值为的命令发命令。器件会从此地址开始放音，当出现时，立即中断，停止放音。执行命令，从当前地址开始放音，遇到段结束标志或存储器末尾标志时停止放音，同时引脚输出低电平，指示当前段播放结束录音放音段起始地址与每段最短时间及放音长度有关。例如，对芯片来说，最多有段段地址编号为，每段最短录音时间为。如果每段记录个单音，长度为即每个单音占用两段，则第个单音对应的段地址为用户在放音时能使用快进模式，用户不必知道信息的确切地址，就能快进跳过条信息。信息快进只用于放音模式。放音速度是正常的倍，遇到后停止，然后内部地址计数器加，指向下条信息的开始处。当需要播放两段或两段以上时，如果段与段之间间隔很小时，可在上段播放结束后，延迟段时间需通过试听确定延迟时间的长短，般为数十毫秒再播放下段。放音过程如图所示。在放音操作过程中，执行或命令时，将终止当前放音操作。系统的拓展储音信号，其采样频率也必须满足采样定理当采样频率大于信号最高频率的倍时，在采样过程中就不会丢失信息，并且可以用采样后的信号重构原始信号。即为最小采样频率，亦为奈奎斯特频率。的采样率为，满足采样定理的频率标准，虽然录放时间较短但是音质较好，甚至可满足播放简单背景音乐的需求声音立体化原理在实际的语音系统中双声道立体声是项应用最为普遍的技术，他是利用人们的听觉错觉，通过改变两个扬声器的声级差，能使聆听者前方产生定角度的声音方向信息，从而使人们在聆听时有身临其境的听觉感受。然而目前较为简单的语音录放系统多数采用单声道，当需要实现双声道语音系统时，往往采用复杂的硬件电路才能构成个双声道语音系统，使得双声道语音系统的制作成本大大提高。因此用个较为简单的电路来实现双声道语音系统就显得很有实用价值。立体声录放的实现采用两片芯片构成，工作原理为将输入的双声道语音信号分为左右声道分别接入两片芯片信号输入端，录音时由单片机发出让两片芯片同时录音的指令，进行同步录音，使得输入的信号在存储的时候就能保证其原有的声级差，从而达到了双声道录音的目的。放音时由单片机同时发出核基于流媒体直播系统关键技术的研究长沙中南大学，杨国燕基于网络流媒体直播系统研究与设计信息技术杨海滨基于流媒体直播系统的研究与设计南京理工大学，赵志升技术与流媒体发展新趋势河北北方大学学报贾学锋基于协议的穿越技术在中的研究与实现计算机应用与软件杨雪基于的流媒体技术研究与设计西南交通大学，到多播树中。需要注意的是，在加入过程中计算节点到服务器的延时时，这里要求所有子树的所有叶子到服务器的延时均小于保证基本服务的最小延时，方算成功重构了多播树。若有子树发出的加入请求被拒绝，即无法以整棵子树为单位加入多播树，则让该子树中的每个节点以单个节点的形式向服务器发出加入请求，启动节点的加入算法。最后，更新索引服务器和相关节点中的信息即可。如图所示。图嫁接法心跳检测机制在任何网络应用中，变故都是不可避免的，有些变故会对系统造成定影响。例如在基于的应用层多播网络中，部分区域突然变得堵塞，导致些之间的延时增大，以至于末端节点由于到服务器的延时过大而无法得到满意的音频服务个转播者由于些原因，自身的可用带宽变小，导致它无法继续给所有的儿子提供音频服务个节点由于断电网络故障等原因，在没有发送正常退出请求的情况下离开了多播树，导致多播树的结构受损等等。因此，系统必须不断更新多播树中所有节点的实时信息，若发生了突如奇来的变故并对系统造成些影响，则提供些应对策略，避免系统崩溃。可以采取心跳检测机制来检测这样的些变故，节点定时例如每隔秒向多播网络中的父节点所有子节点以及索引服务器发送心跳包来表明自己的状态，并接受它们发给自己的心跳包。节点根据接收到的信息更新自己所维护的实时信息，例如到服务器的延时可用带宽在线时长等索引服务器根据接收到的所有普通节点的信息，更新自身维护的节点列表和相关信息。节点的非正常退出节点的异常退出就是最主要的种变故，应用心跳检测机制来轮询这种故障，节点超过规定时间没有收到从其父节点处转发来的数据，就给父节点发送检测信息，看父节点是否断开了连接，若该父节点由于异常退出了网络，系统就节点请求离开会启动处理正常退出的重构算法，并通知服务器节点的离开。本章小结在树状模型的流媒体直播系统中，首要问题是将服务器和参与服务的节点组织成应用层多播树。多播树的建立和维护算法的好坏将直接决定流媒体直播系统的连接效率，进而影响的服务质量。因此，有必要深入研究应用层多播树的建立和维护算法。本章主要介绍多人语音系统的方案设计和基于的应用层多播树的算法设计。第部分重点介绍基于的多人语音系统的设计原则，系统的基本原理以及系统的拓扑结构。第二部分重点描述基于的应用层组播树的相关算法初始多播树的生成算法节点的加入算法，其中引入了多播树中节点对新节点的服务能力参数，增加了对特殊节点后的节点的处理说明节点的退出算法，包括节点的正常退出和异常退出，其中引入了心跳检测机制。第四章仿真系统设计与实现本章首先介绍仿真实验平台的设计，然后介绍了仿真系统的体系结构以及功能模块，并在描述系统各层次结构的同时详细阐述各