论文总字数：27675字

摘 要

随着互联网技术的不断发展，智能移动终端设备呈现了急剧的增长，用户对网络数据量的需求也大大增加。但是移动设备以请求蜂窝数据的方式获取网络数据会耗费用户高额的流量费用，而据数据统计，10%的音视频内容占了音视频访问量的80%，浪费了不必要的数据缓存，大大加重了服务器的负载。而通过附近对等移动设备的资源共享，用户可以不经过蜂窝数据的请求而快速获取想要的资源。

本文基于Android设备实现了一个协同存储系统，通过让Android设备之间进行端到端的数据共享，实现了音视频流媒体的高效播放，减少了蜂窝网络的传输量。在通信层面，Android设备之间采用自带的WiFiDirect功能实现发现，连接和数据共享。在流媒体播放层面，则应用了NanoHttpd的开源技术在Android设备上搭建轻量级的http服务器与文件的切片整合实现流媒体视频的播放。除此之外，本文设计了面向连接与存储的优化技术，在网络连接方面设计了考虑网络状况和设备性能的自适应算法，在设备缓存方面考虑本地缓存的的多种策略。

本文所设计的协同存储系统，可以快速搜索匹配附近设备，使得Android客户端可以不使用蜂窝数据，仅依靠WiFi环境就可以进行文件传输和视频流媒体的播放，经过测试与评估，实验结果表明该系可应用于同一WiFi环境下的多个Android的数据共享和视频播放，具有一定的实用性。

关键词：Android，WiFiDirect，流媒体，文件传输

COOPERATIVE CACHING SYSTEM BASED ON ANDROID DEVICE

09013324 Pengjun Yang

Tutor Jiahui Jin

Abstract

With the development of Internet technology, the number of smart mobile devices and the demand for network data have increased significantly. The mobile devices need to access cellular data networks, which will consume high cost for users. According to the statistics, 10% of audio and video contents occupy 80% of the total audio and video traffic, which leads to unnecessary data traffics and greatly increases the servers’ loads. However, we notice if the audio and video contents can be shared by the mobile devices, users can quickly obtain the desired contents from nearby devices without using the cellular networks.

The thesis shows the design of a cooperative caching system on Android devices, which allows end-to-end data sharing among Android devices and supports efficient playbacks of audio and video streaming. As a result, our system can efficiently decrease the amount of data transmission in cellular networks. The system design has two layers. At the communication layer, the Android device uses its own WiFiDirect function to realize device discovery, connection and data sharing. At the streaming media layer, we use NanoHttpd, an open-source technology, to build lightweight HTTP server and split audio and video streams, which implements streaming media video playback. In addition, we design the optimization techniques for improving the efficiencies of connection and storage.

With the cooperative caching system designed in this thesis, people can discover the nearby devices and play audio and video streaming on Android devices with the cache. We evaluate our system and the experimental results show that the cooperative caching system can efficiently improve the efficiency of playing audio and video streaming on Android devices.

KEY WORDS：Android，WiFiDirect，stream media，file transfer

目 录

摘要 I

Abstract II

第一章 绪论 2

1.1 研究背景 2

1.2 研究动机 3

1.3 研究目的 4

1.4 研究内容 4

1.5 本文的组织结构 5

第二章 研究现状与相关技术 6

2.1 研究现状 6

2.2 相关开发技术 8

第三章 系统设计架构 13

3.1 系统整体设计架构 13

3.2 WiFiDirect架构 14

第四章 系统详细设计 18

4.1 基于WiFiDirect的协同存储 18

4.2 基于共享缓存的流媒体播放 21

4.3 性能优化算法 25

第五章 系统实现与性能测试 28

5.1 界面交互设计 28

5.2 性能测试 31

第六章 总结与展望 32

6.1 总结 32

6.2 展望 32

致 谢 33

参考文献 34

绪论

1.1 研究背景

近年来智能手机日益普及，人们对于移动互联网的流量需求呈现爆炸式的增长。根据We Are Social 发布的最新的“2016年数字报告”，全球网民达到34.2亿人，相当于全球人口的46%，而手机用户则达到了37.9亿人，相当于全球人口的51%。和2015年相比，网名数量增长3.32亿人，年增幅10%，新增手机用户1.41亿人，年增幅4%。同时，移动占全球网站流量份额持续增长，StatCounter报道手机目前占网页访问量的39%（仅浏览器）。而中国的移动设备用户更是达到了13亿1千4百万，普及度高达95%。而据最新统计数据显示，在2016上半年，数据显示安卓操作系统占有全球移动智能手机系统86.2%的市场份额，可以说Android设备俨然成为了移动终端设备中的主力军。图1.1展示了2016年的全球状态报告（摘自We Are Social网公开数据）。

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