منابع لاتین:

1. Akerlof, G. (1970). “The Market for lemons: Quality and Market Mechanisms”. Quarterty Journal of Economic، ۸۴(۳): PP 488-500.

1. Ambrose, B. and X. Bian. (2009). “ Stock Market Information amd REIT Earning Management “. The Pennsylvania State University.

1. Bachtiar, Y . S. (2008). “Accrual and Information Asymmettry”. Paper Present at the Ninth International Business Research Conference, Held at Dubai, United Arab Emirates, from WBI.

1. Barton, J. J., and P. J. Simko. (2002).” The balance sheet as an earnings management constraint”. The Accounting Review (Supplement): PP 1-27.

1. Bhattacharya , Neil ,H .Desai and K .Venkataraman, (2010) . “Earnings Quality and Information Asymmetry” Available at URL: http://www.ssrn.com.

1. Ambrose, B. and X. Bian .(2010). “Stock Market Information and REIT Earnings Management”. The Pennsylvania State University.

1. Cohen, D. and P. Zarowin. (2008). “Accrual-based and real earnings management activities around seasoned equity offerings”.Working paper, New York University , PP 1-20.

1. Dechow, P. M., And I. D. Dichev. (2002). “The quality of accruals and earnings: The role of accrual estimation errors”. The Acccounting Review (Supplement): PP 35-59.

1. Degeorge, F. J, Patel and R, Zechhauser. (1999). “Earning management to exceed thresholds”. Journal of Business, PP 1-32.

1. Dye, R.H. (1988). “Earning Management in an Overlapping Generation Model”, Journal of Accounting Research, PP 195-235.

1. Elton, E.J., M.G. Gruber, and M.N. Gultekin, 1984, “Professional Expectations: Accuracy and Diagnosis of Errors,” Journal of Financial and Quantitative Analysis 19, 351-363.

1. Fern,R.H. B.Brown. and S.W. Dickey. (1994). “An Emperical Test of Politically-motivated Incom Smooting in the Oil Refining Industry”, Journal Applied Research, PP 92..

1. Francis, J., R. LaFond, P. M. Olsson, and K. Schipper. (2004). “Costs of equity and earnings attributes”. Accounting Review 79, 967–۱۰۱۰٫

1. Frankel, R. M., M. F. Johnson, and K. K. Nelson. (2002). “The relation between auditor’s fees for nonaudit services and earnings management”. The Accounting Review (Supplement): PP 71-106.

1. Garcia Lara, J,M. Garcia Osma, B. and Penalva, F. (2008). “Accounting conservatism and corporate governance. Rev of Account, Stud, Forthecoming.

1. Graham. Dodd, B & B Cottle, S.,( 1989). “Security analysis: principles and techniques”. New york, McGraw- Hill, PP 465.

1. Gunny, K. (2005). “What are the consequences of real earnings management” http://ssrn.com/abstract=816025.

1. Jayaraman. S. (2008).“Earnings volatility, cash flow volatility and informed trading”. Journal of Accounting Research 46: PP 809-851.

1. Jones, J. (1991). “Earning management during import relief investigation”. Journal of Accounting Research, PP 193-228.

1. Kasznik, R., (1999). “ On the association between voluntary disclosure and earningsmanagement, J”. of Account. Res., Vol. 37:. 1, pp 57-81.

1. Kim, J. and B. C. Sohn. (2008). “Real versus Accrual-based Earnings Management and Implied Costs of Equity Capital”.

1. Cormier, D. Aerts, W. Ledoux, M-J and M, Magnan. (2009). “Attributes of Social and Human Capital Dislosur and Information Asymmetry between Manageres and Investors”. Canadian Journal of Administrative Sciences, 26(1): 71-88.

1. Li, K., and X. Zhao.(2008). “Asymmetric Information and Dividend Policy”. Financial Management, 37(4): PP 673-694.

1. Matsumoto, D. A. (2002). “Management’s incentives to avoid negative earnings surprises”. The Accounting Review 77 (July): PP 483–۵۱۴٫

1. Mohd ,E.(2005). “Accounting for Software Development Costs and Information Asymmetry” .The Accounting Review 80 (4): PP 1211-1231.

1. Richardson,V.J. (1998). “Information asymmetry and earnings management: some evidence.”Review of Quantitative Finance and Accounting. 15: PP 325 –۳۴۷٫

1. Roychowdhury, S. (2006).”Management of earnings through the manipulation of real activities that affect cash flow from operations”. Journal of Accounting and Economics, 42(3): PP 335-370.

1. Schipper, K. (1989). ” Commentary on earnings management”. Accounting Horizons, 3(4): PP 91-102.

1. Wasan, S and Boon, P. (2010). Do Accoruals Exacerbate Information Asymmetry in the Market?. Advances in Accounting, 26(1): PP 66-78.

1. Yu, W. (2008). “Accounting-Based Earnings Management and Real Activities Mnipulation”. Georgia Institute of Technology..

• 1. فرضیه‏های تحقیق

نفت خام ایران با تنوع میکروبی بالا با احتمال زیاد حاوی تنوعی از باکتری های بی هوازی از جمله باکتری های بی هوازی احیاء کننده ی نیترات می باشد. این باکتری ها با حذف نیترات می توانند این باکتری ها با حذف نیترات می توانند پلی سیکلیک آروماتیک های با وزن مولکولی بالا را شکسته و یا حتی با شکستن آلکان های بلند زنجیره ، ترکیبات قابل دسترس تری برای میکروب های نفتی فراهم آورند. لذا در فرآیندهای حذف آلاینده های نفتی و یا سبکسازی نفت می توانند مثمرثمر باشند. کنترل دمایی محیط به عنوان یکی از فاکتورهای مهم در رشد و فعالیت باکتری های نفت زی می تواند در میزان حذف آلاینده ها تاثیر بگذارد. محققین رشته های مختلف علوم خاک ، محیط زیست و رفع آلودگی های محیطی ، پزوهشگاهها و پالایشگاههای نفت از این اطلاعات در چنین فرآیندهای مشابهی استفاده می کنند.

• 1. سوالات تحقیق

۱-آیا در نفت ایران باکتری احیاء کننده ی نیترات وجود دارد؟
۲-آیا نفت های خام مورد بررسی در این تحقیق دارای باکتری احیاء کننده ی نیترات میباشد؟
۳-چالش ها و مشکلات کشت بی هوازی میکروبی چیست؟
۴-آیا باکتری های احتمالی احیاء کننده ی نیترات جدا شده از نفت های مورد بررسی قابلیت ایجاد تغییر در ساختار نفت را دارند؟
۵-مراحل شناسایی باکتری های جدا شده چگونه است؟
فصل دوم
پیشینه پژوهش
 
۲-۱ مقدمه
امروزه نفت یکی از مسائل اساسی دنیاست. مسائلی از قبیل عرضه و تقاضای نفت ، بهای نفت ، مواد جایگزین نفت ، باکتری های تولید کننده ، نحوه ی بهره برداری و غیره. نمونه های فراهم شده از یک بستر نفتی فعالیت قابل توجهی از باکتری مزوفیلیک احیا کننده ی نیترات و سولفات را نشان داده است. بانک میکروبی بیوتکنولوژی نفت برای اولین بار در دنیا با ۱۵۰ سویه ی میکروبی توسط محققان کشورمان در پژوهشگاه صنعت نفت ایجاد شد. ایزوله کردن و توصیف صفات اختصاصی نمونه های جدید باکتری های احیاء کننده نیترات از نفت از مسائل مهم این تحقیق بشمار میرود. نفت به عنوان یک کالای تجاری با استراتژی های ملی و قدرت جهانی عجین شده است. نفت در طبقه بندی منابع خام در ردیف منابع معدنی استراتژیک است. نفت ایران سهم عظیمی در تجارت جهانی دارد بطوریکه در سال های اخیر سهم کشورمان در تجارت جهانی حدود ۳۴ % بوده است ( ۲۰ ) .
شهرستان های مسجد سلیمان و گچساران قسمت اعظم نفت و گاز ایران را تولید می کنند و دو مخزن بزرگ بی بی حکیمه و گچساران که در منطقه ی گچساران واقع است هر کدام چیزی حدود ۳۲ میلیارد بشکه نفت با کیفیت دارند و تقریبا از دهه ی هفتاد این میادین وارد چرخه ی تولید نفت ایران شدند. با این حال استخراج نفت دارای مشکلاتی است و نیاز به تشخیص صلاحیت قابل اعمال دارد به این معنا که آیا محدوده ی اکتشافی استخراجی در حیطه ی صلاحیت ملی است یا صلاحیت مرجع بین المللی (سازمان ملل متحد) . در برداشت اولیه استخراج نفت بیشتر با استفاده از انرژی داخلی مخزن که توسط گازهای تحت فشار یا رانش طبیعی توسط آب ایجاد میشود صورت میگیرد. در برداشت ثانویه بیشتر از تزریق آب یا آبروبی استفاده میشود و EOR به عنوان سومین مرحله برداشت مطرح می شود. EOR مبحثی راجع به روشهای مورد استفاده برای بازیافت بیشتر نفت از مخازن نفتی است ( ۱۴ و ۱۸ ) .
ازدیاد بازیافت نفت ( Improved oil) و بازیافت پیشرفته ی نفت AOR (Recovery advanced oil) معانی مشابهی با EOR دارند بجز آنکه آنها روشهای مقدماتی و ثانویه برداشت را هم در بر میگیرند. چهار گروه از روشهای بازیافت حرارتی (Thermal Recovery) امتزاج گاز (Miscible gas) رانش شیمیایی (Chemical recovery) و رانش میکروبی (Flooding Microbial) وجود دارند. روشهای میکروبی عبارتند از : رانش میکروبی و بازیافت میکروبی دوره ای (Cyclic Microbial Recovery) . گاهی از امواج الکترو مغناطیس هم استفاده میشود (EMH) که در آن با ایجاد یک میدان مغناطیسی متغیر با فرکانس بالا انرژی مولکولها افزایش یافته و در نهایت از گرمای تولید شده برای ازدیاد برداشت نفت استفاده می شود. ( از چند مگا هرتز تا ۳۰۰ مگا هرتز ) از این روش برای برداشت نفت های نیمه سنگین و سنگین استفاده میشود. شدت جریان به جنس مخزن بستگی دارد.
تولید نفت سنگین کانادا در آینده ی نزدیک از مرز ۲/۱ میلیون بشکه در روز هم می گذرد ولی در ایران با وجود ذخایر قابل ملاحظه ی نفت سنگین به دلیل عدم انتقال تکنولوژی مربوطه تولید از میادین نفت سنگین صورت نمی گیرد. یکی از روش های غیر حرارتی جهت ازدیاد برداشت از مخازن نفت سنگین روش تزریق گاز دی اکسیدکربن است. شناسایی و ارزیابی انواع آلاینده ها در محیط راهکار مناسبی برای حل مشکلات زیست محیطی صنعت نفت میباشد. از جمله اولویت های این بخش شامل:
-پایش و شبیه سازی پراکنش آلاینده ها در محیط زیست
-کنترل و پاکسازی آلاینده ها در مناطق صنعتی
-ارزیابی و جایگزینی مواد مصرفی و تولیدی در صنعت نفت در راستای کاهش پیامدهای زیست محیطی
-حذف نیترات از نفت خام و اثر آن روی صنایع مربوطه
-تحقیق در زمینه ی ردیابی آلودگی های نفتی و منشا یابی آن ها
امروزه با مصرف بسیار زیاد نفت سبک بسیاری از کشورها رو به تکنولوژی هایی جهت قابل مصرف کردن نفتهای سنگین نموده اند. یکی از متداول ترین روشهایی که امروزه مورد تحقیق و بررسی در جوامع علمی است استفاده از روش های میکروبی است. در این میان شکستن ترکیبات سنگین بسیار مورد توجه هستند، یعنی باکتریهایی که از نفت به عنوان منابع کربن ، ازت و گوگرد استفاده می کنند با بیرون کشیدن این ترکیبات از ساختارهای پیچیده ی نفتی مثل آسفالتین یا رزین باعث فروپاشیده شدن این ساختارها و سبک تر شدن نفت می گردند لذا تحقیق در زمینه ی یافتن باکتری های بومی که قادر به انجام این مهم می باشند در عرصه ی بیوتکنولوزی نفت امروزه نقش به سزایی ایفا می کند ( ۱۶ ) .
۲-۲ نظریه منشاء آلی نفت
نظریه ی منشاء آلی نفت در سال ۱۸۸۸ توسط انگلر (Engler) و(Hofer) هوفر بیان شد. امروزه می توان گفت که نظریه ی منشا آلی برای نفت خام نسبت به هر نظریه دیگری قابل قبول تر است. نفت خام معمولا در لایهای رسوبی یافت می شود و همواره مقدار زیادی مواد آلی در این لایه ها وجود دارند. بقایای این مواد اعم از گیاهی و یا حیوانی محتوی مقدار زیادی کربن و هیدروژن هستند که سازنده ی اصلی نفت خام میباشند. بنظر می رسد موجودات بسیار کوچک و بی شماری که در دریاها ، دریاچه ها و مرداب ها زندگی می کنند و پلانکتون نامیده می شوند منشاء مواد آلی مولد نفت باشند. توزیع پلانکتون ها در سطح دریاها یکنواخت نیست. این موجودات در قسمت بالای آب دریاها ( عمق ۵۰ تا ۱۰ متری) که اشعه ی خورشید نفوذ می کند و نیز در مجاورت سواحل متمرکز اند. تولید مثل این موجودات بسیار زیاد است و پس از نابودی در کف دریاها رسوب کرده قسمت اعظم مواد آلی را تشکیل می دهند که بعدا با رسوب های مختلف مخلوط می شوند. همچنین آب رودخانه هایی که به دریا می ریزند حاوی مقداری مواد هیومیک است که ترکیباتشان نزدیک به هیدروکربن ها میباشد. از دیدگاه دیگر بر اساس زمان و هنگام بروز نشت نفت را به انواع زیر طبقه بندی می کنند :
۱-نفت سبک و فرار :
دارای ویژگی های سیالیت زیاد و بی رنگ، سرعت پخش روی آب سریع، بوی تند و قوی و سرعت تبخیر زیاد می باشد.
۲- نفت نچسب :
این نفت دارای پایه ی پارافینی متوسط تا سنگین با داشتن حالت واکسی و نچسبی می باشد و در حرارت های پایین بصورت جامد در می آید.
۳- نفت سنگین و چسبناک :
غلیظ و رسوبی ، چسبناک ، معمولا بی رنگ ولی قهوه ای یا سیاه نیز می باشد و در بستر دریا ته نشین می شود و در معرض هوا بصورت قیر یا آسفالت در می آید.

با توجه به مقادیر به دست آمده در نتایج مشاهده شد که میزان نیترات موجود در در نمونه نسبت به حالت شاهد یا کنترل کم شده و در نتایج به صفر رسیده است. در واقع همه میزان نیترات نفت توسط باکتری مصرف شده است. قاعدتا میزان ازت در نمونه از سایر عناصر کمتر است. چون ازت در نفت در داخل ساختارهای پیچیده وجود دارد. پس از ازت میزان گوگرد در نمونه کاهش یافته است زیرا در محیط MSM استفاده شده در این تست کمی منبع گوگرد وجود داشت و چون باکتری هیچ منبع غذایی به جز نفت در اختیار نداشته در نتیجه ممکن است برای تغذیه به سراغ منبع گوگرد رفته و آن را مصرف کند و مقدار گوگرد کاهش پیدا کند ولی هیچ منبع کربن و هیدروژنی در نمونه نداشتیم که باکتری NRB بی هوازی ما حتما نیاز اولیه خود را از نفت تامین کند.
انتظار داریم بعد از کربن ، میزان هیدروژن بیشترین مقدار باشد زیرا ترکیب عمده محیط را کربن و هیدروژن تشکیل داده بودند. ولی اگر نمونه نفتی مورد استفاده ترش باشد میزان گوگرد در آنالیز عنصری بیشترین مقدار خواهد بود زیرا افزایش گوگرد باعث ترش شدن نفت می شود. در نهایت با توجه به درصدهای به دست آمده میانگین این عناصر به صورت C + N + H + S = 100% خواهد بود. حال این درصد بین ۱۰۰-۹۰ ٪ ممکن است متغیر باشد به دلیل اینکه در این آنالیز دقت اندازه گیری در حد میلی گرم است و ممکن است در اثر خطای اندازه گیری در برخی موارد میزان نمونه نزدیک به صفر باشد ولی دستگاه آن را صفر گزارش کند و یا ممکن است نمونه نفتی آنالیز شده دچار آلودگی شده باشد (مثل آلوده شدن با خاک ) و خطا ایجاد کند. باید توجه داشت نفت مورد آزمایش ممکن است دارای ناخالصی هم باشد که شامل عناصری به غیر از کربن ، هیدروژن ، نیتروژن و گوگرد می باشد زیرا غلظت نمونه های نفتی با هم متفاوت است. برخی از انها سبک و برخی دیگر غلیظ و سنگین هستند و دارای ناخالصی و ترکیبات پیچیده می باشند. این مقادیر در سه بار تکرار آزمایش به دست آمده و گزارش شده اند که می توان با توجه به وجود آلودگی یا ناخالصی در نمونه از آنها میانگین گرفت.
فصل پنجم
بحث و نتیجه گیری
۵-۱ مقدمه
شاید امروز بتوان گفت که ارزش مشتقات پتروشیمی بسیار حائز اهمیت می باشند زیرا منابع سوختی دیگری وجود دارند که از آنها به عنوان منبع انرژی می توان استفاده نمود. حال آنکه نفت میزانی محدود داشته و چنانچه به اتمام برسد تهیه ی مشتقات مهم آن نیز منتفی خواهد شد. لذا تولید صحیح و برنامه ریزی های دقیق در صنعت نقش بسیار مهمی را ایفا می کنند و با مرور زمان بصورت رکن اساسی این صنعت تلقی می گردند.
۵-۲ بیوتکنولوژی و اهمیت بیوتکنولوژی نفت
کلمه ی بیوتکنولوژی که از دو بخش ” بیو ” به معنای زندگی موجودات زنده و ” تکنولوژی ” به معنای هنر بشر در استفاده از علم تشکیل شده است بطور کلی بر استفاده از موجودات زنده یا بخشی از آنها برای تولید فراورده ی ویژه ای دلالت دارد. بیوتکنولوژی ( فناوری زیستی ) علم جدیدی نیست. هزاران سال است که انسان برای حل مشکلات و بهبود شیوه ی زندگی خود با دستکاری ژن ها اصلاحاتی را در موجودات زنده بوجود آورده است.
سرآغاز این علم به تقریبا ۱۰۰۰۰ سال پیش بازمی گردد زمانی که مردم دانه های گیاهانی را که دارای ویژگی ها و صفات بهتری بودند برای کاشتن در سال بعد گرداوری می کردند. شواهد و مدارک موجود نشان میدهد که بابلی ها ، مصری ها و رومی ها کار انتخاب گونه های بهتر را برای اصلاح نژاد دام ها هم انجام می دادند. در حدود ۶ هزار سال پیش از میلاد مسیح مردم با استفاده از فرآیند طبیعی تخمیر آبجو ، شراب و نان تهیه می کردند. ۴ هزار سال پیش از میلاد مسیح چینی ها از باکتری های تولید کننده ی اسید لاکتیک برای ساختن ماست ، از کپک برای ساختن پنیر و از باکتری های تولید کننده ی اسید استیک برای ساختن شراب استفاده می کردند. ۱۵۰۰ سال پیش از میلاد گرداوری گیاهان برتر تقریبا رواج یافت و این کار منجر به پایه گذاری نخستین بانک ژن گیاهی شد. گیاهانی که دارای صفات دلخواه مثل مقاومت به بیماری ها بودند برای استفاده های بعدی نگهداری می شدند. ” نیکولای واویلور ” دانشمند ژنتیک گیاهی پژوهش ها و برنامه های پرورشی گسترده ای را روی گیاهان آغاز کرد. در اواخر سده ی ۱۹ تحولات عظیمی در زیست شناسی “بیولوژی” صورت گرفت. در این سده میکروارگانیسم ها و عمل پاستوریزه کردن ( پاستوریزاسیون ) شناخته شدند. گرگور مندل با استفاده از دانه ها و آزمایشهای گیاهی مطالعه در مورد ژنتیک را آغاز کرد. کلمه ی بیوتکنولوژی اولین بار به وسیله ی کارل ارکی ( مهندس بلغاری ) در سال ۱۹۱۹ به کار رفت. در آن زمان منظور از این کلمه همه ی کارهایی بود که با استفاده از موجودات زنده فراورده هایی از مواد خام اولیه بدست می آمد. بیوتکنولوژی علمی بود که در آغاز سده ی بیستم کشاورزی و صنعت را در کنار هم آورد ( ۲۳ ) .
بین سالهای ۱۹۳۰ و ۱۹۵۲ تلاش پژوهشگران روی ارتباط ژن و پروتیین تمرکز یافت. آنها ارتباط مستقیمی بین جهش های یک ژن و توالی های اسید آمینه در پروتئین پیدا کردند. کشف پنی سیلین در طی جنگ جهانی دوم منجر به توجه روی پروتئین های دارویی گردید. سال های جنگ سرد با کار روی میکروارگانیسم ها برای آماده سازی انها به عنوان سلاح های زیست شناختی ( بیولوژیکی ) و تولید آنتی بیوتیک های بیشتر سپری شد. با کشف ساختارDNA توسط جیمز واتسون و فرانسیس کریک در سال ۱۹۵۳ نخستین گام بسوی بیولوژی و مولکولی مدرن برداشته شد . پس از آن دانشمندان بسیاری به انجام آزمایشهایی پرداختند تا مشخص کنند که اطلاعات بدست آمده درباره ی ساختار سلول در ژن ها چگونه به رمز درآمده (کدشده) و بیان می شوند. اطلاعات بدست آمده درباره ی ساختار سلول زیست شیمی (بیوشیمی) و وراثت درهای تازه ای را به روی بیولوژی مولکولی مدرن و بیوتکنولوژی باز کردند. در سال ۱۹۸۵ برنامه ای برای تعیین نقشه ی ژتتیکی انسان طراحی شد. این برنامه به نام پروژه ی ژنوم انسانی نامیده میشود که هدفش کشف همه ی ۸۰ هزار تا ۱۰۰ هزار ژنهای انسان تا سال ۲۰۰۳ است. تعریف رسمی بیوتکنولوژی که تمام بخشهای دولت کانادا از آن استفاده میکنند عبارت است از ” کاربرد علم و مهندسی در استفاده مستقیم یا غیرمستقیم از موجودات زنده ، بخشی از بدن موجود زنده یا فراورده های آنها در شکل طبیعی یا تغییر یافته ی آنها ” . هزاران سال است که نان ، پنیر ، سرکه، شراب و آبجو با کمک تخمیر بوسیله ی میکروب ها (مخمر ها، باکتری ها، کپک ها و قارچ ها ) ساخته میشوند ( ۲۶ ) .
تخمیر ، تولید پادزیست ( آنتی بیوتیک ) و پخت نان در قلمرو بیوتکنولوژی سنتی به شمار می آیند در حالیکه روشهای مربوط به کشت سلول ، هموشی (فیوژن) سلول ها، هیبریدوما و مهندسی ژنتیک در قلمرو بیوتکنولوژی نوین بشمار می آیند. هرچند بیشتر مردم بیوتکنولوژی را همان مهندسی ژنتیک می دانند ولی مهندسی ژنتیک تکنیک مورد استفاده در بیوتکنولوژی مدرن و شاخه ی جدیدی از بیوتکنولوژی است که دانشمندان را قادر می سازد تا ژنهای موجودات زنده را با دستکاری تغییر دهند و یا ژنهای ویژه ای را بین موجودات زنده منتقل کنند و از این طریق بتوانند موجب تکثیر صفات دلخواه شوند. بیوتکنولوژی توانایی تغییر ویژگی های ژنتیکی موجودات زنده را به طریقی بی سابقه فراهم می سازد. این تکنیک با پتانسیل زیادی که برای حل مشکلات بشری مانند بیماری ها ، فقر ، گرسنگی ، آلودگی و غیره دارد به عنوان برجسته ترین نشانه ی پیشرفت بیولوژی از زمان مشاهدات مندل در زمینه ی ژنتیک گیاهی با کشف آنتی بیوتیک ها به شمار میرود. بیوتکنولوژی از راههای مختلفی به نوع بشر سود می رساند. بیوتکنولوژی یعنی تولید فکر و ایده ی جدید در زمینه های مختلف غذایی، دارویی و حتی مواد صنعتی. امروزه افزون بر صدها مرکز آموزشی و پژوهشی، شرکتهای تجاری متعددی نیز برای کسب منافع بلقوه بیوتکنولوژی به پژوهش در این زمینه روی آورده اند. تاکنون کارهایی در مورد استفاده از مواد زاید و پسماندها بوسیله ی بیوتکنولوژی صورت گرفته است. کارخانه های پالایش پساب ها که تقریبا در همه ی شهرهای جهان وجود دارد برای مصرف یک سری از مواد زاید جامد از میکروب ها استفاده می کنند. بیوتکنولوژی همچنین برای حل مشکلات آلودگی های صنعتی به کار گرفته شده است. در این زمینه باکتری های تغییر نیافته برای تجزیه ی نفت و از بین بردن آلودگی های نفتی مورد استفاده واقع شده اند و در حال حاضر باکتری هایی با تغییر ژنتیکی یافته شده اند که می توانند از مواد نفتی تغذیه کنند. دانشمندان در حال پژوهش روی میکروارگانیسم هایی هستند که می توانند فرم های دیگر آلودگی مانند آفات، حشرات و مواد شیمیایی زاید را از بین ببرند. پژوهش های دیگر در حال بررسی چگونگی استفاده از میکروب ها برای تولید گاز متان از مواد زاید و هیدروژن از آب هستند ( ۲۳ ) .
بیوتکنولوژی به طور مستقیم و غیرمستقیم میتواند بر محیط زیست و حفظ منابع طبیعی اثرات مثبت داشته باشد مثلا با بکارگیری بیوتکنولوژی کشاورزی مقدار قابل توجهی از حجم سموم شیمیایی که وارد محیط می شوند کاهش خواهد یافت. کشاورزی سنتی مستلزم استفاده از میلیون ها پوند ( وزنی ) مواد آفت کش، حشره کش و مواد غنی کننده ی خاک است. این مواد شیمیایی که اکثرا برای سلامت مردم، حیوانات و برخی حشرات سودمند زیان دارند در خاک باقی می مانند یا وارد آبهای زیرزمینی می شوند. علم بیوتکنولوژی با تقویت و اصلاح سیستم مقاومت طبیعی گیاه و تولید حشره کش های بیولوژیک میتواند به حل این مشکل یاری دهد و از این طریق به سلامت افراد جامعه و محیط زیست کمک کند. ” پاکسازی بیولوژیکی ” که از قابلیت های متابولیسمی میکروارگانیسم ها برای پاکسازی محیط زیست و از بین بردن آلاینده ها ( بنزین، سموم کشاورزی، پساب کارخانه ها، نفت خام و غیره ) و دیگر مشکلات محیطی استفاده میکند شاخه ی مهمی از بیوتکنولوژی است که در سالهای اخیر بسیار مورد توجه قرار گرفته است. اساس این تکنیک در نتیجه عمل طبیعی ” فرسایش بیولوژیکی ” است که در آن مواد شیمیایی به وسیله ی عوامل بیولوژیکی از بین می روند. بیوتکنولوژی محیطی در واقع بطور طبیعی در محیط وجود دارد یکی از مثال های اولیه پدیده ی کودسازی (کومپوستینگ ) است که در آن باکتری ها و قارچ ها و دیگر ارگانیسم ها مواد آلی را تجزیه کرده و به خاک باز میگردانند. میکروارگانیسم هایی که در طبیعت وجود دارند اساس کار بیوتکنولوژی بوده و بسته به موارد استفاده از آن انتخاب یا سازگار می گردند. معمولا میکروارگانیسم های مربوطه را از محل های مربوطه جداسازی کرده و مستقیما یا بعد از سازگار نمودن بکار می برند. در صنعت نفت نیز از بیوتکنولوژی به ترتیب قدمت در تمیز کردن آلودگی های نفتی ، ازدیاد برداشت از مخازن زیرزمینی هیدروکربنی ، جلوگیری از خوردگی و رسوب زدایی مواد معدنی و آلی بهره برداری شده است و دیگر کاربرد مهم آن در ممانعت از پیشرفت و گسترش معضل مخروطی شدن آب و گاز در اطراف چاه تولیدی می باشد که با انسداد لایه ای از خلل و فرج در سطوح زیرین و فوقانی لایه ی تولیدی مخزن بوقوع می پیوندد ( ۱ و ۲۳ ) .
۵-۳ بحث
در سال ۱۹۷۵ در کارولینای جنوبی از یک مخزن نفت خام متعلق به ارتش در حدود ۸۰ هزار گالون نفت خام به آب دریا نشت کرد. کمک رسانی سریع باعث شد که تا حدودی از انتشار آلودگی جلوگیری شود اما نتوانست از نفوذ نفت خام به خاک شنی نفوذپذیر دریا و رسیدن به بستر زیر آب جلوگیری کند. به زودی آب بالای بستر شروع به جذب مواد شیمیایی سمی نظیر بنزن از خاک اشباع شده از نفت خام کرد و این مواد سمی به طرف مناطق مسکونی کشیده شد. تا سال ۱۹۸۵ آلودگی به مناطق مسکونی رسید و ساکنان منطقه با مشکل جدی محیطی روبه رو شدند. خارج کردن خاک آلوده عملا نا ممکن بود و خارج کردن آب آلوده سطحی نیز منبع آلودگی را برطرف نمیکرد. یک راه حل ممکن استفاده از فن آوری جدید “پاکسازی زیستی” بود. مطالعات انجام شده بوسیله ی سازمان زمین شناسی آمریکا ( USGS ) نشان داده است میکروارگانیسم هایی که بطور طبیعی در خاک وجود دارند می توانند مواد سمی مشتق شده از نفت خام را مصرف کرده و آنها را به کربن دی اکسید بی زیان تبدیل کنند. مطالعات انجام شده نشان داده است که قدرت این تبدیل بیولوژیکی با افزودن برخی از مواد افزایش می یابد. از لحاظ نظری با تحریک اجتماع میکروبی طبیعی از طریق افزودن برخی از مواد اولیه میتوان میزان تجزیه بیولوژیکی مواد را افزایش داد و سدی برای جلوگیری از سرایت آلودگی به مناطق شهری به وجود آورد.
در سال ۱۹۹۲ این نظریه بوسیله ی دانشمندان USGS به مرحله ی عمل درآمد. مواد غذایی اولیه وارد خاک آلوده شد. آب آلوده سطحی با حفر چاه های استخراجی خارج گردید و کار اندازه گیری میزان آلودگی آغاز شد. تا پایان سال ۱۹۹۳ آلودگی مناطق مسکونی تا ۷۵ درصد کاهش یافت حتی کاهش درصد آلودگی در نزدیکی منابع غذایی بیشتر هم بود، در آب سطحی که زمانی بیش از ۵ هزار قسمت در میلیارد به تولوئن آلوده بود دیگر آلودگی وجود نداشت ( ۱۹ ) .
روش غربالگری و جداسازی باکتری تجزیه کننده ی نیترات توسط Bicca و همکارانش در سال ۱۹۹۹ انجام شد. گام بعدی جهت جداسازی باکتری های بی هوازی و هوازی تولید کننده ی بیوسورفاکتانت اندازه گیری تغییرات کشش سطحی محیط کشت باکتریایی است. که Francy در سال ۱۹۹۱ سویه هایی را که تجزیه کننده هیدروکربن های نفت بودند و نیز از نظر تولید بیوسوفکتانت بررسی شده بودند را به عنوان سویه نهایی معرفی کرد ( ۷ ) .
فاکتورهای محیطی و شرایط رشد از جمله PH و دما از عواملی هستند که بر رشد باکتری ها و به دنبال آن توانایی استفاده از هیدروکربن های نفت و نیترات نفت تاثیر گذارند.
در این زمینه محققین مختلف نتایج متفاوتی را در مورد باکتری های مختلف جدا شده بدست آوردند.
Salmon در سال ۱۹۹۸ PH برابر ۷ را به عنوان بهترین PH برای بیودگراداسیون معرفی نمو( ۸ ) .
Bartha و Bossert در سال ۱۹۸۴ نشان دادند که درصد تجزیه با کاهش درجه حرارت کاهش می یابد و با افزایش درجه حرارت افزایش در سرعت متابولیسم هیدروکربن ها به ماکزیمم مقدار خود میرسد که معمولا در درجه حرارت ۴۰-۳۰ درجه سانتی گراد است (۹) .
Banat در سال ۱۹۹۳ یک باسیلوس بی هوازی روی یک محیط حاوی هیدروکربن جداسازی کرد که قادر به احیای نیترات نفت در دمای ۴۰ درجه بود ( ۹ ) .
Banat در سال ۱۹۹۵ یک درجه حرارت ۳۰ درجه را به عنوان اپتیمم درجه حرارت برای رشد و تجزیه ی PAH ها گزارش نمود. Sugiura در سال ۱۹۹۷ گزارش نمود که Acineto bactersp. T4 حدود ۲۰-۳۴ ٪ نفت خام سبک عربی و ۲۷-۱۴ ٪ نفت خام دبی و ۲۵-۱۴ ٪ نفت خام Shengai و ۱۶-۱۲ ٪ نفت خام Maya را در ۲۰ درجه تجزیه می کند.
همینطور Rahman و همکارانش در سال ۲۰۰۲ نشان دادند که پنج ایزوله ی جدا شده توسط آنها به صورت تکی و هم به صورت مخلوط میکروبی بیشترین تجزیه ی نفت خام را در دمای ۳۰ درجه نشان دادند.
ما در این پژوهش درجه حرارت ۴۰-۳۸ درجه را به عنوان بهترین دما برای رشد و تولید باکتری های احیاء کننده ی نیترات نفت معرفی کردیم.
در سال ۱۹۹۳ دانشمندی به نام James M. Tiedje به صورت مشابه روی بقای نیترات آزاد در محیط بی هوازی فاقد نیترات در دانشگاه میشیگان کار کرد. وی از محیط کشت واسطه MSM در مراحل تحقیق در آزمایشگاه استفاده نمود.
در تایید مطالب ذکر شده در مورد تضاد بین باکتری های NRB و SRB در سال ۲۰۱۱ دو محقق به نام های Shao Hongbo و Zhuang Wen بر روی جداسازی یک سویه از باکتری های احیا کننده نیترات از بستر نفتی آب شور و ممانعت از رشد باکتری های احیا کننده سولفات پژوهش انجام دادند و نتایجی تقریبا مشابه گزارش کردند ( ۱۰ ) .
در سال ۲۰۰۸ محققی به نام ّAleksadr A. Grigoryan به همراه یک تیم پژوهشی روی رقابت بین باکتری های احیا کننده سولفات و باکتری های احیا کننده نیترات در یک بستر نفتی روی سویه Argentina مطالعه و پژوهش انجام داد. آنها در مراحل اولیه کشت باکتری ها به صورت مشابه از محیط نوترینت براث استفاده نمودند.

شکل ‏۲‑۲مدل معماری شبکه توزیع ویدئو
تلویزیون اینترنتی: در اینترنت، اکثریت VDN ها دارای یک ساختار CDN (شبکه‌ی تحویل محتوا) سنتی هستند، که در آن مجموعه‌ای از مراکز داده‌ها تمامی بار را تحمل می‌کنند، یعنی بر روی توزیع محتوا به مشتریان تمرکز می‌کند. برای نمونه، در مورد msnTV، YouTube، Jumptv، myTVPal و …، که تماما با ویدئوهای خاصی کار می‌کنند.
P2PTV: روش دیگری که این روزها در اینترنت محبوب شده است؛ شامل استفاده از ظرفیت بلااستفاده کلاینت‌ها، برای به اشتراک گذاشتن توزیع ویدئو با سرور‌ها، از طریق سیستم‌های با ماهیت نظیر به نظیر است. امروزه، موفق‌ترین شبکه‌های P2PTV شامل iMP (متعلق به BBC)، Joost، PPlive و TVUnetwork، PPstream، SopCast، TVAnts هستند. اینها شبکه‌های مجازی هستند که در سطح برنامه و بر روی زیرساختار اینترنت توسعه یافته‌اند. گره‌های موجود در شبکه، به اسم نظیر‌ها، منابع خود (پهنای باند، قدرت پردازش و ظرفیت ذخیره‌سازی) را به گره‌های دیگری که علایق مشترکی (از طریق برنامه در نظر گرفته شده) دارند را به اشتراک می‌گذارند. در اثر این ویژگی، با افزایش تعداد مشتریان، منابع شبکه‌ی P2P نیز افزایش میابد. و این چیزی است که به آن در اینترنت، مقیاس‌پذیری (scaling) اطلاق می شود. به طور واضح، استفاده از زیرساخت P2P برای توزیع ویدئو، به دلیل نیازی بالای پهنای باند این کار، ایده‌ی خوبی به نظر می رسد، همچنین می توان نتیجه گیری کرد که سرویس‌های ویدئو در زمان تقاضا (VoD) مشخصه‌های مشابهی از سیستم‌های P2P محبوب را، برای اشتراک و توزیع فایل دارا هستند. با این وجود، جریان ویدئوی بلادرنگ (TV زنده) محدودیت‌ها‌ی متفاوت و مقیدی دارند که به یک سری مسائل تکنیکی خاص می انجامد.

شبکه‌های محتوا برای تحویل ویدئو در اینترنت

در قسمت ۲٫۲ دو معماری اصلی را برای شبکه‌های تحویل ویدئو برپایه‌ی اینترنت را معرفی کردیم: TV اینترنتی و P2PTV. در این قسمت آنها را بطور عمیق‌تری مورد بحث و بررسی قرار می دهیم. بسته به تعداد مشتری های همزمان آنها، TV های اینترنتی با استفاده از مجموعه ای از سرورها یا توسط یک شبکه‌ی تحویل محتوا‌ی مقیاس‌پذیر (CDN) به کار بسته شده‌اند. از طرف دیگر، P2PTV بر اساس سیستم‌های نظیر به نظیر (P2P) تشکیل شده است.
معماری‌های گوناگونی برای سرویس‌های یکسان، با توجه به مقیاس و هزینه‌ کاربری ها مورد نیاز است (توسعه‌ی این سرویس در اینترنت به دلیل هزینه‌های بالای پهنای باند بسیار گران است).

مشکل مقیاس پذیری و هزینه‌ی ارسال ویدئوی زنده در اینترنت

مشکل مقیاس و هزینه از این واقعیت که تنها ارتباطات موجود در اینترنت، ارتباطات یک به یک هستند نتیجه می‌شود، که به ارسال نسخه های متعددی از ویدئو به هر کلاینت اشاره دارد.
پهنای باند، گرانترین منبع در اینترنت است و تحویل ویدئو، سرویسی است که بیشترین تقاضای پهنای باند را دارد. به طور خاص، هزینه‌ی تحویل زنده‌ی ویدئو با تعداد کلاینت‌هایی که همزمان در شبکه وجود دارند متناسب است و امروزه این اولین محدودیت برای در دسترس بودن و تنوع محتوای ویدئو در اینترنت است. با این حال، به دلیل اینکه جریان ویدئوهای پرطرفدار، ازدحام زیادی در اغلب بخش های اینترنت ایجاد می کنند، مقیاس‌بندی تحویل ویدئوی زنده بدون یک برنامه‌‌ریزی دقیق، مشکل است. ازدحام، به تعداد زیاد تلفات بسته ها در هنگام توزیع و در نتیجه تنزل کیفیت تصویر دریافت شده توسط کلاینت‌ها منجر میشود.
با این حال ارتباط نقطه به نقطه یک محدودیت استاندارد پروتکل اینترنت[۱۲] نیست، بلکه یک قانون تجاری مهیا کننده‌ی سرویس اینترنت[۱۳] مرسوم است که بر اساس نبود استاندارد‌های پخته و حفاظت از منافع است. در IP، ارتباط یک به یک، تک پخشی[۱۴] نامیده می‌شود. استاندارد IP، ارتباط یک به همه[۱۵] و یک به تعداد[۱۶] را نیز ممکن می‌سازد. در حالی که در IP همه پخشی، داده به تمامی مقصد‌های ممکن فرستاده می‌شود (فقط یکبار توسط منبع)، در چندپخشی IP، داده به تمامی متقاضیانی که علایقشان به آن داده را در منبع ثبت کرده‌اند، فرستاده می‌شود (فقط یکبار توسط منبع). همه پخشی IP و چندپخشی IP به شبکه‌های اختصاصی محدود شده‌اند (شبکه‌های صنفی یا سازمانی). برنامه‌های کاربردی که چندپخشی IP را استفاده می‌کنند؛ شامل: معماری‌های IPTV (بخش ۲٫۲ را ببینید)، ویدئو کنفرانس، یادگیری از راه دور، ارتباطات صنفی، توزیع نرم‌ افزار، پروتکل‌های مسیریابی، نشان دادن سهام، اخبار و غیره می‌باشند. IP چندپخشی قادر به کمینه کردن پهنای باند مصرف شده در شبکه است. یک متقاضی به منظور دریافت یک محتوای چندپخشی خاص، به یک گروه چندپخشی می پیوندد (توسط پروتکل مدیریت گروه اینترنت IGMP). مسیر‌یاب‌ها درخت‌های توزیع را برای هر گروه چندپخشی می‌سازند (با استفاده از چندپخشی مستقل پروتکل PIM) که محتوای چندپخشی را به تمامی متقاضیانی که در این گروه هستند ارسال و توزیع می‌کند.

شبکه‌های تحویل محتوا (CDN): مقیاس پذیری جهانی

بدون استفاده از IP multicasting در اینترنت، زیرساخت تحویل ویدئو معمولا توسط یک مجموعه سرور آغاز می‌شود که ارتباطات تک پخشی را بکار می‌برند. این مجموعه قابلیت دسترسی و حفظ تعادل بالایی را بین سرور‌های خود فراهم می‌کند. این مجموعه سرورها دارای یک پهنای باند در دسترس (و گران قیمت) B Kbps است، که توسط مجموعه‌ای از سرورها (معمولا بطور یکنواخت) به اشتراک گذاشته می‌شود. اگر جریان، bw Kbps را مصرف کند، تعداد کل کلاینت‌های همزمان باید کمتر از B/bw باشد. با افزایش پهنای باند B در دسترس (که هزینه را نیز افزایش می‌دهد)، یا با کاهش کیفیت ویدئو (کاهش bw) می‌توان تعداد کلاینت‌های را افزایش داد. برای مثال اگر bw=500 Kbps باشد و ما چهار هزار کلاینت داشته باشیم (که برای یک سیستم جهانی تعداد کمی است)، ما نیاز به B=2 Gbps داریم (که برای اکثر مدل‌های تجاری مقدار بسیار بالایی است). سرور‌های واقعی می‌توانند جریان‌های تقریبی ۸۰۰ Mbps را جاری سازند و می‌توانند بسیار مطمئن باشند. با این وجود، زمانی که تعداد کلاینت‌ها افزایش می یابد، مجموعه سرورها برای اجتناب از ایجاد گلوگاه و کاهش تاخیر برای کاربران انتهایی، باید به چندین مجموعه ارتقا یابد.
شبکه‌های تحویل ویدئوی برپایه‌ی اینترنت موفق کنونی، یک ساختار شبکه‌ی تحویل محتوای (CDN) سنتی دارند. یک شبکه‌ی تحویل محتوا (CDN)، سیستمی از سرورهاست که در نقاط استراتژیک در سرتاسر اینترنت قرار گرفته‌اند و بصورت ناپیدا[۱۷] برای تحویل محتوا به کاربران نهایی با یکدیگر همکاری دارند. اساسا تمامی گره‌ها در یک CDN می‌توانند محتوای مشابهی را سرویس‌دهی نمایند. اولویت برای یک گره خاص برای سرویس‌دهی یک کلاینت خاص با استفاده از پروتکل‌هایی بین سرور‌ها برای تشخیص اینکه کدام گره برای این کار بهترین است، مشخص می‌شود. هر CDN قواعد خاص خود را برای تعیین بهترین سرور دارد، که معمولا بر اساس مجاورت شبکه، ازدحام شبکه و غیره است.
CDN ها در اصل، برای بهبود سرویس جهانی وب[۱۸] توسعه یافته بودند. این راهکار، تاخیر و ترافیک شبکه را با مسیر‌دهی تقاضاهای کلاینت‌ها به یک گره نزدیک به آن کلاینت، کاهش می‌دهد. علاوه بر آن، CDN قابلیت در دسترس بودن سرویس را با اجتناب از نقاط نقص یگانه[۱۹] و انکار توزیع شده‌ی سرویس[۲۰]، بهبود می‌بخشد. امروزه، دانش آکادمیک وسیعی از زمینه‌های مختلف استفاده از تکرر CDN به WWW وجود دارد. برخی از مهمترین زمینه‌ها که راهکارهای CDN را متمایز می‌سازند، عبارتند از: مکانیزم مسیر‌یابی تقاضا، که تعیین می‌کند کدام گره به عنوان کلاینت سرویس‌دهی خواهد کرد، محتوا در کجا تکرار خواهد شد (یعنی در کجا، گره‌ای از CDN در اینترنت قرار داده شود و در کدام گره، هر محتوا، بسته به محبوبیتش تکرار شود)، چگونه پایداری بین سرور‌ها، با در نظر گرفتن تغییرات محتوا حفظ شود، و چگونه CDN با تغییرات محتوا، سرور و کلاینت وفق یابد. CDN های موفق کنونی عبارتند از: Akamai، با ده‌ها هزار سرور جایگزین[۲۱]، که در سرتاسر اینترنت قرار گرفته‌اند؛ CDNetworks، با گستره ای وسیع در سطح آسیا؛ Globule، یک CDN جمعی با کد باز؛ CoDeeN، یک سیستم ‌آزمایشی آکادمیک که بر روی PlanetLab ساخته شده است وغیره.
با در نظر گرفتن اینکه تحویل ویدئو، یکی از کاربرد‌های با تقاضای پهنای باند بالاست که در اینترنت وجود دارد، طبیعی است که فکر کنیم که CDN ها می توانند به خوبی، سرویس‌های خود را به تحویل ویدئو گسترش دهند. امروزه، تمامی CDN‌های تجاری، سرویس ویدئو در زمان تقاضا، به دلیل اینکه از نظر تکنیکی مشابه دانلود فایل است، را ارائه می دهند. همچنین CDN های خاصی برای سرویس تحویل رسانه، برای جریان صوت، و جریان تصویر توسعه یافته‌اند. موفق‌ترین TV اینترنتی از معماری CDN استفاده می‌کند، برای نمونه YouTube، msnTV، Jumptv و غیره را می توان نام برد. در پشت CDN های تجاری نیز مطالعات آکادمیک وجود دارند.
از نقطه‌ نظر مقیاس و هزینه، ساختار CDN، مشکل مقیاس‌پذیری مجموعه سرورها را (با اجتناب از گلوگاه ها) حل می‌کند؛ اما مساله‌ی هزینه همچنان پابرجا است، چرا که در یک CDN، مجموعه‌ای از سرور‌ها تمامی بار را تحمل می‌کنند (بر عمل توزیع محتوا به مشتریان متمرکز می‌شوند). بنابراین همانند راهکار مجموعه سرورها، هزینه، متناسب با تعداد کل کلاینت‌های همزمان در شبکه است. علاوه بر آن، هزینه‌ی عملکرد و نگه‌داری سرور‌هایی که در سرتاسر جهان توزیع شده‌اند، نیز باید در نظر گرفته شود. این هزینه‌ی عملیاتی، معمولا کاربرد CDN را فقط به سایت‌های تجاری بزرگ محدود می‌کند.
با این وجود، CDN، مشکل مقیاس‌پذیری را فقط تا حدی حل می‌کند:
پهنای باند در دسترس متغیر نیست؛ بنابراین یک CDN، نمی تواند با محتوایی که ناگهان محبوب می شود، مقیاس‌پذیری را فراهم ‌کند.
اگر سرور‌های CDN نزدیک به کلاینت‌ها باشد، از ایجاد تنگنا اجتناب می‌کنند. برای مثال، برای یک محتوای جهان‌گستر، این کار آسان است، اما در صورتی که برخی محتواها در داخل یک شبکه محبوبیت بسیاری داشته باشند، این عمل غیرممکن است. بعنوان مثال، مسابقات فوتبال یکی از محتواهای زنده‌ی محبوب در جهان هستند، اما برای نمونه مسابقه‌ی ایران-عراق طرفداران زیادی در داخل ایران خواهد داشت و داشتن سرور‌های زیاد در خارج از ایران کمک زیادی به ما نخواهد کرد، زیرا آنها، همان لینک‌های مزدحم را برای کلاینت‌ها به اشتراک می‌گذارند.

شبکه‌های نظیر به نظیر (P2P): کم کردن هزینه‌ها

از نقطه نظر مقیاس‌پذیری، اگر بخواهیم ویدئوهایی با محبوبیت های متفاوت را ارائه دهیم، بنظر لازم می‌رسد که باید سرور را تا حد ممکن در مجاورت کلاینت‌های نهایی داشته باشیم. از نقطه نظر هزینه، توزیع بار تحویل ویدئو به کلاینت‌های علاقمند، امری ایده‌آل بنظر می‌رسد.
روشی که در حال محبوب شدن است، شامل استفاده از ظرفیت عموما بلااستفاده کلاینت‌ها برای به اشتراک گذاری توزیع ویدئو با سرور‌ها، از طریق سیستم‌هایی با ماهیت نظیر به نظیر کنونی است. P2PTVها، شبکه‌های مجازی هستند که در سطح برنامه توسعه یافته‌اند، و گره‌ها در این شبکه‌ها،‌ نظیر نامیده می‌شوند. این گره‌ها به این دلیل که اساسا همگی علایق مشترکی دارند، منابع خود (پهنای باند، توان پردازش و ظرفیت ذخیره‌سازی) را به گره‌های دیگر ارائه می‌دهند. در نتیجه، با افزایش تعداد مشتریان، افزایش منابع کلی شبکه نیز بوقوع میپیوندد. با این وجود، نظیر‌هایی که به نظیر دیگری سرویس می‌دهند، می‌توانند با ملاک مجاورت در شبکه،‌ با اجتناب از گلوگاه ها، حتی به صورت کارآمدتری نسبت به سرورهای CDN انتخاب شوند. پایه‌گذاری مقیاس‌پذیری در خاصیت اثر شبکه به دلیل هزینه‌ی بالای پهنای باند توزیع ویدئو،‌ بنظر ایده‌ی خوبی می‌آید. نقطه ضعف این رویکرد، این است که نظیر‌ها کاملا خودمختار و غیر‌همزمان و با فرکانس‌های بالایی قطع و وصل می‌شوند. زمانی که گره‌ای شبکه را ترک می‌کند (ما این وضعیت را نقصان[۲۲] خواهیم خواند)، باعث از دست رفتن اطلاعاتی می‌شود که در حال ارسال به گره دیگر بوده است. بنابراین، منابع شبکه تماما متغیر هستند و این منجر به یک محدودیت جدی در سطح کنترل می‌شود؛ زیرا شبکه باید دارای استقامت بالایی نسبت به این نوسانات داشته باشد. مهمترین چالش در طراحی P2P، ارائه کیفیت مورد درخواست کلاینت‌ها، در یک محیط با نوسانات بالا می باشد.
برای توزیع ویدئو در شبکه‌های P2PTV، تعدادی نمونه تجاری موجود هست. موفق‌ترین آنها عبارتند از BBC:iMP (بر اساس نرم‌افزار VeriSign Kontiki )، Joost، PPlive، PPstream، SopCast،‌ TVAnts و TVUnetwork. در کنار شبکه‌های تجاری، برخی مطالعات آکادمیک نیز از جمله SpreadIt، CoopNet و SplitStream بر روی P2PTV انجام شده است.
چالش‌های پیاده سازی یک شبکه P2P برطبق انواع سرویس‌ ویدئوی ارائه شده، متفاوت‌اند. برای نمونه، ویدئو در حین تقاضا (VoD) مشخصه‌های مشابهی به عنوان سیستم‌های P2P محبوب برای به اشتراک گذاری و توزیع فایل دارد. با این حال، جریان ویدئوی بلادرنگ (TV زنده)، محدودیت‌های متفاوت و سخت تری دارد، که به یک سری نیازمندی های تکنیکی خاص اشاره می‌کند، که برآورده ساختن آنها در محیط‌های با دینامیک بالا، بسیار مشکل است. در قسمت بعدی، خلاصه‌ای از تکنولوژی P2P را معرفی خواهیم کرد و رویکرد‌های کنونی برای سرویس TV زنده را مورد بحث قرار خواهیم داد.

شبکه‌های نظیر به نظیر

شبکه‌های نظیر به نظیر دسته‌ای از سیستم‌ها و برنامه‌ها هستند که منابع توزیع شده را برای انجام برخی اعمال بحرانی به شکلی تمرکز یافته بکار می‌برند. منابع می‌توانند از نوع پردازش، ذخیره‌سازی (بویژه محتوا) و یا ارسال (پهنای باند) باشند. کارکرد‌های بحرانی عبارتند از: محاسبه‌ی توزیع شده، اطلاعات به اشتراک گذاشته شده، همکاری بین نظیر‌ها یا هر نوعی از سرویس که بتواند توسط سیستمی با این ویژگی‌ها ارائه شود.
در رابطه با شبکه‌های P2P، یک سری از تعاریف وجود دارد (۱). در این نوشته، از تعریف زیر که توسط Clay Shriky ارائه شده ، استفاده شده است: یک شبکه‌ی نظیر به نظیر، شبکه‌ی محتوایی‌ای است که از منابع آزاد موجود در لبه‌های[۲۳] اینترنت (کاربران انتهایی) بهره می‌جوید.
شبکه‌های نظیر به نظیر موردی خاص از شبکه‌های محتوا هستند، اختلاف‌‌ها در برخی مشخصه‌های معماری و گره‌های شبکه است:
شبکه‌ها‌ی P2P از نظیر‌های مستقل تشکیل شده‌اند. در حقیقت، گره‌ها باید قابلیت قطع و وصل به شبکه را در هر زمان و به طریقی قابل انعطاف را داشته باشند. علاوه بر این، در حالت کلی هر گره‌ای، خود، مقدار منابعی که میخواهد به اشتراک بگذارد را تعیین می‌کند.
با در نظر گرفتن اینکه گره‌ها می‌توانند آزادانه وارد سیستم شده و منابع خود را به اشتراک بگذارند، یک مکانیزم تشویقی برای این عضویت در شبکه لازم است. این عامل تشویقی، به این دلیل که در شبکه‌های P2P، نظیر‌ها اهداف و یا نیازهای مشترکی را به اشتراک می‌گذارند، در حالت کلی حاصل شده است. بنابراین، میل ضمنی برای به اشترک گذاری منابع در این نوع از سیستم‌ها وجود دارد.
دست‌آورد دیگری که از استقلال نظیرها به دست می‌آید، گمنامی[۲۴] است. عموما، منابع و گیرنده‌های یک محتوا نمی‌خواهند شناخته شوند (برای مثال به دلایل قانونی، هنگامی که محتوا شامل حقوق کپی‌رایت باشد)، یا در موارد دیگر، به این دلیل که این دانش، کاملا غیرضروری است.
دسته‌بندی اولیه شبکه‌های P2P که در نشریات ظاهر شد، بر پایه‌ی نوع برنامه شبکه بود (۲):
اشتراک محتوا: تحویل فایل، توزیع چند‌رسانه‌ای، حافظه‌های توزیع یافته، نهان‌سازی[۲۵]، مدیریت اطلاعات (کشف، توده‌سازی، فیلتر کردن، واکاوی[۲۶]،‌ سازماندهی و … ).
همکاری: ارتباطات (چت، پیغام‌های فوری)، بررسی/ویرایش/تالیف/ایجاد اشتراکی، بازی کردن، شبکه‌های اجتماعی و غیره.
محاسبات توزیع شده: محاسبات توزیع شده‌ی اینترنت/اینترانت و غیره. کاربرد آن شامل جستجوی حیات برون‌زمینی، پروژه‌ی ژنوم[۲۷]، تحلیل بازار، تحلیل ریسک مالی، تحلیل آمارگیری نفوس[۲۸] وغیره.
دسته‌بندی بر پایه‌ی کاربرد، برای فهم انواع مختلف طراحی‌ها، معماری‌ها و الگوریتم‌هایی که در دنیای P2P وجود دارد ناکافی است.

شبکه‌ی پوششی: لایه‌ی کنترل و مسیر‌یابی

در یک شبکه‌ی P2P، دو نوع داده‌ی مبادله شده وجود دارد: خود محتوا (یعنی فایلها، ویدئو‌ها و غیره ) و پیغام‌های کنترل و مسیر‌یابی (قطع و وصل نظیر‌ها، انتشار محتوا،‌ جستجو‌ها و غیره). هر شبکه‌ی P2P، روش خود را برای مبادله‌ی انواع داده‌ها را دارد. همانطور که در شبکه‌های محتوا، مساله‌ی طراحی مبادله‌ی محتوا، توزیع محتوا و مساله‌ی طراحی مبادله‌ی پیغام‌های کنترل، کشف محتوا نامیده می‌شود.
با در نظر گرفتن کشف محتوا، یک شبکه‌ی P2P مجبور است که بصورت ناپیدا[۲۹]، محتوا‌ها را به کاربران انتهایی ارائه کند، یعنی نمای کلی و ثابتی از محتواها را ارائه دهد. به منظور دست یابی به این هدف، برخی پیغام‌های کنترل و مسیر‌یابی، مجبورند که بین نظیر‌ها، برای کشف موقعیت محتوا به طریق کارآمد و موثر (موثرترین و کارامدترین طریق ممکن) مبادله شوند. با اطلاعات کنترلی مبادله شده، شبکه‌ی دانش[۳۰] ساخته می‌شود. دانش، اطلاعاتی است درباره‌ی موقعیتی (در هر نظیر) که محتوایی خاص، در آن یافت می‌شود. شبکه‌ی شناخت معمولا شبکه‌ی پوششی نامیده می‌شود و بدین صورت تعریف می‌شود: شبکه‌ی پوششی، یک گراف جهت‌دار است. گره‌ها همان نظیر‌ها هستند. اگر یک نظیر شرکت کننده، موقعیت نظیر دیگر را بداند، مسیر مستقیمی از گره اولیه به گره دیگر وجود دارد.
خودسازماندهی. یک دسته‌بندی مشترک برای P2P، برپایه‌ی اینکه چگونه شبکه پوششی ساخته می‌شود وجود دارد. خودسازماندهی شبکه‌ی P2P می‌تواند ساخت‌یافته یا غیر‌ساخت یافته باشد.