由于分布式多媒体应用具有复杂而敏感的服务质量(QoS, Quality of Service)需求(如网络资源共享、运行实时、交互透明等),QoS服务保障成为了分布式多媒体技术领域的一个亟待解决的问题。覆盖网络QoS控制技术能够在不改变基础网络架构的情况下进行以满足各种QoS需求为目的服务控制(如资源调度、容灾恢复、QoS感知等),因此对于解决这一难题具有重要意义。但是目前的覆盖网络QoS控制技术仍存在共享资源分配不公平,容灾恢复时间过长,动态网络QoS检测不灵敏等问题,对于承载分布式多媒体业务未能达到期望的服务质量,因此覆盖网络QoS控制技术研究仍面临非常严峻的挑战。本文在武汉市重点科技攻关计划“城市公安应急联网平台建设”(No.20063003109-2)和广东省教育部产学研结合项目“新一代IP监控系统平台”(No.2006D90104005)资助下,对覆盖网络QoS控制技术和视频监控系统应用技术展开研究。本文针对共享资源分配不公平,容灾恢复时间过长,动态网络QoS检测不灵敏等问题,首先研究覆盖服务网络的经典理论模型,在该模型的基础上分别提出公平负载均衡QoS路由算法、快速QoS重路由算法和基于高斯混合模型的QoS需求变化动态感知的方法,最后综合以上研究成果,以视频监控应用为背景,提出一种适用于大容量视频监控系统的体系模型设计方案,并以此为指导开发和建设了一系列城市联网视频监控项目,在视频监控领域取得了重大的成效。本文在理论算法、应用方案方面具有如下贡献和创新：(1)覆盖网络公平负载均衡QoS路由算法目前的负载均衡QoS路由在路由选择过程中无法排除局部负载较重的繁忙节点和链路,导致服务成功率降低,负载波动率增大。针对这一问题,本文提出一种公平负载均衡QoS路由算法。该方法引入表征路径瓶颈程度的资源公平系数,依据代价模型建立新的负载均衡效用函数,并采用自适应的系统负荷状态加权方法修正QoS约束项权重。仿真实验结果表明,本算法可降低瓶颈区域出现的概率,与RBLCP、PBSP算法相比平均提高1%-5%的QoS服务成功率(QSSR),降低2%-8%的资源负载饱和度的波动率(RLCD、RNCD)。这对于大规模分布式多媒体业务的持续开展、吞吐量的提高有着重要的意义。(2)覆盖网络快速QoS重路由算法目前的覆盖网络QoS重路由在备选路由选择过程中未考虑路由重构延迟代价对恢复效率的影响,造成服务恢复时间过长。针对这一问题,本文提出覆盖网络快速QoS重路由算法,该算法引入路径重建时的时延约束作为备选路径的选择条件,有利于选出恢复速度快的备选路径,通过扩展失效区域,将选出单一的备选路径过程转化为选出备选路径的集合,可提高选出高质量备选路径的成功概率。仿真实验结果表明,本算法能够有效提高路由恢复时间效率,与CSR及PSR算法相比平均降低5%-8%的恢复延迟时间(RD),提高5%的路径修复成功率(RSR)。这对于大规模分布式多媒体业务的容错能力、自恢复能力的提升具有重要的意义。(3)覆盖网络QoS需求变化动态感知的方法目前的覆盖网络QoS感知路由静态阈值感知方法无法反映出实际环境中各种QoS指标(带宽、延时、丢包率等)的波动特性,从而导致检测准确度下降,误检测率上升。本文提出基于高斯混合模型的QoS需求变化动态感知的方法,通过自学习的样本训练原则建立统一的评价模型体系,屏蔽了参数间的差异性,可适应不同QoS性能参数的监测。仿真实验结果表明,该方法能够有效检测出连续性的QoS性能异常情况,并避免突发样本异常的误检测。实际网络环境下测试表明,该算法能够检测出92%以上的异常情况,并使误检测率控制在6%以内。这对于准确掌握网络环境的实时动态变化特性具有重要的指导性意义,以助于实施对症的QoS调度策略。(4)基于覆盖网络环境的视频监控体系模型现有的视频监控系统采用一体化的单层服务网络模型,将高服务质量需求的多媒体业务和低服务质量需求的普通数据业务混合管理,缺乏可分级的QoS服务调度机制,无法满足海量异构监控业务接入时的服务质量需求。针对这一问题,本文提出基于覆盖网络环境的监控体系模型,将单层架构扩展为面向服务的双层体系结构,通过在应用层建立虚拟的多媒体覆盖服务资源网络,部署QoS服务路由协议,解决了监控业务中多媒体服务保障的问题。“平安城市”等实际监控项目的应用效果证明了该体系模型的有效性。综上所述,本文研究成果从应用层的角度探索高效可靠的QoS控制策略,为大规模分布式多媒体系统的科学设计提供开创性的指导思想,具有重要的理论意义,对于视频监控系统、视频会议系统、网络电视、IPTV等实用产品的研制与开发具有重要的应用价值。本文的最后还给出对未来研究工作的展望。