MPEg-DASH流速率控制與緩存優(yōu)化研究.pdf

1、隨著互聯(lián)網(wǎng)流媒體服務的發(fā)展，人們對流媒體的觀看體驗提出了更高的要求?；贖TTP協(xié)議的動態(tài)自適應流媒體技術(shù)MPEG-DASH可以有效利用網(wǎng)絡帶寬資源，為用戶提供動態(tài)、高質(zhì)量的流媒體觀看體驗，且具有良好的通用性和可部署性，被主流互聯(lián)網(wǎng)流媒體提供商廣泛采用。與此同時，利用代理緩存、CDN等網(wǎng)絡基礎(chǔ)設施進行流媒體分發(fā)可以有效提高終端用戶體驗、減少骨干網(wǎng)壓力，是當前IP網(wǎng)的發(fā)展方向。客戶端的自適應碼率判決算法是DASH協(xié)議的核心，直接影響用戶的

2、體驗。然而，目前主流的碼率判決算法并未考慮接入網(wǎng)邊緣存在代理緩存的場景，導致其易受代理緩存的干擾，出現(xiàn)碼率乒乓效應、視頻卡頓等現(xiàn)象。同時，現(xiàn)有的流媒體緩存管理策略不能有效挖掘DASH流媒體的特征，性能表現(xiàn)也不夠理想。因此，研究如何更好地利用代理緩存進行DASH流媒體分發(fā)、將二者有效地結(jié)合具有重要意義。
　　本文針對接入網(wǎng)邊緣存在代理緩存的DASH流媒體分發(fā)場景，研究DASH協(xié)議與代理緩存間的聯(lián)系，設計了一種緩存優(yōu)化的DASH自適應

3、碼率判決算法和基于灰色預測的DASH緩存管理策略。論文的主要研究工作包括:
　　(1)分析了代理緩存對DASH自適應碼率判決的影響，指出代理緩存將導致切片存在兩個來源，現(xiàn)有的基于吞吐率預測和基于緩沖區(qū)占用率的碼率判決算法易受切片二源性的影響，造成客戶端的乒乓效應和播放卡頓。針對這一問題，論文提出了緩存優(yōu)化的DASH碼率自適應算法——COBA，該算法使用重疊、自適應調(diào)節(jié)的緩沖區(qū)區(qū)間，生成不同的緩沖區(qū)級別，消除代理緩存帶來的乒乓效應，

4、同時引入快速啟動算法，加速客戶端碼率的收斂。
　　(2)針對DASH流媒體切片流行度較難預測的問題，提出了基于灰色預測的DASH緩存管理策略——GPCM，設計了對應的緩存架構(gòu)。GPCM策略包含兩個子策略:緩存預取策略和緩存替換策略，其核心是基于RGM(1，1)模型進行在線的流行度預測，該預測具有短期預測精度較高、預測耗時短的特點。緩存預取策略依據(jù)切片流行度預測值進行預取碼率計算和預取請求發(fā)送決策，緩存替換策略則依據(jù)切片流行度預測值

5、選擇需要替換的流媒體切片。
　　(3)對COBA算法和GPCM策略的性能進行實驗評估。搭建了真實的網(wǎng)絡場景，使用FCC吞吐率數(shù)據(jù)集模擬真實網(wǎng)絡吞吐率，測試COBA算法的性能表現(xiàn)。針對GPCM策略大規(guī)模的測試需求，開發(fā)了流媒體代理緩存仿真器DashProxySim，使用Trace數(shù)據(jù)集驅(qū)動仿真器，對GPCM策略的性能進行評估。實驗結(jié)果表明，COBA算法可以較好地消除客戶端的乒乓效應、減少播放卡頓，GPCM策略提高了緩存命中率和客戶端