25、基于LDPC - IRA码的高带宽实时多路径流媒体基础研究

基于LDPC - IRA码的高带宽实时多路径流媒体基础研究

在当今数字化时代，视频流等大带宽应用需求日益增长，但传统网络架构和存储框架在处理这些需求时面临诸多挑战。本文将介绍一种基于低密度奇偶校验不规则重复累积（LDPC - IRA）码的分布式流媒体系统，它为高带宽视频处理提供了新的解决方案。

1. 背景与挑战

软件定义网络（SDN）和网络虚拟化等网络创新技术，使网络更具灵活性和可扩展性，推动了视频流和大数据处理等应用的发展。像视频制作这类需要高带宽网络的应用，正从本地计算资源向云端迁移。然而，保持高带宽极为困难，例如高清未压缩视频流需要1.5 Gbit/s的带宽，这限制了这些应用的发展。

从云数据存储角度看，传统的数据冗余框架如廉价磁盘冗余阵列（RAID）虽用于容错和负载均衡，但简单的数据复制方法处理海量数据成本高昂。内容分发网络服务虽能实现负载均衡，但会导致存储容量线性增加，无法处理如电影制作中的视频素材等海量数据。

一些分布式多路径流媒体系统应运而生，它们具有高容错性、高效网络使用和存储主机负载分散等优点。但现有的系统仍存在不足，如某些系统在控制发送速率以避免播放器卡顿方面存在问题，而引入里德 - 所罗门（RS）码进行前向纠错的系统，在处理海量数据时，由于码长与数据大小成正比，计算过程耗时，且对数据大小和数据包大小缺乏灵活性。

2. 分布式IRA码流媒体系统

该分布式流媒体系统由三个主要组件构成：
- 前向纠错（FEC） ：通过系统纠错码从源数据包生成冗余数据（奇偶校验包）。
- 广泛分布式存储 ：将源数据包和奇偶校