IPTV---網絡部分-流媒體代理緩存擁塞控制謝衛華IPTV-網絡部分-流媒體代理共28頁，您現在瀏覽的是第1頁!IPTV流媒體代理緩存擁塞控制多媒體代理服務器(proxyserver)位于因特網邊緣，通過局域網(LAN)或接人網(xDSL，HFC)等，近距離與用戶相連接IPTV-網絡部分-流媒體代理共28頁，您現在瀏覽的是第2頁!IPTV流媒體代理緩存擁塞控制多媒體代理服務器的作用與現狀多媒體代理服務器是流媒體研究領域中的重要課題，隨著流媒體技術近年來在Internet和無線網絡環境中的高速發展，對多媒體代理服務器的研究也逐步深入多媒體代理服務器的研究集中于緩存替換(cachereplacement)算法、媒體預取(pre—fetch)算法、前綴緩存(prefixcaching)算法等。其中，緩存替換算法是管理緩存的主要手段，因此也是決定代理服務器性能的核心因素IPTV-網絡部分-流媒體代理共28頁，您現在瀏覽的是第3頁!IPTV流媒體代理緩存擁塞控制多媒體代理服務器的作用與現狀多媒體代理服務器與傳統代理服務器也有顯著的區別具有傳統代理服務器的特點可有效降低用戶的啟動延遲(startuplatency)媒體代理服務器距離用戶較近，因此網絡狀況較好，從而可以提高用戶接收媒體流的媒體質量在無線網絡中的代理服務器作用更明顯IPTV-網絡部分-流媒體代理共28頁，您現在瀏覽的是第4頁!IPTV流媒體代理緩存擁塞控制多媒體代理服務器的體系結構多媒體代理服務器(在下文中簡稱代理服務器)位于Internet網絡邊緣，一端支持Internet用戶和無線用戶，另一端連接Internet中的視頻服務器代理服務器由請求管理、緩存管理、服務器選擇、無線信道編碼和網絡監控等模塊組成IPTV-網絡部分-流媒體代理共28頁，您現在瀏覽的是第5頁!IPTV流媒體代理緩存擁塞控制擁塞控制的基本概念基于TCP的擁塞控制方案傳統方案，使用往返時間延遲方差估計、指數重傳定時器退后、慢啟動、擁塞時動態窗口調整(AIMD)以及快速重傳等算法使有效帶寬在理想情況下被平均分配給各個TCP流Internet音頻播放器、IP電話、視頻會議和其他同類型的實時應用持續增加，一個可能的結果是非TCP通信量的百分比大幅度提高，沖擊TCP的擁塞控制應當針對非TCP通信量定義適當的速率自適應規則和機制，以便與TCP的速率自適應機制一致IPTV-網絡部分-流媒體代理共28頁，您現在瀏覽的是第6頁!IPTV流媒體代理緩存擁塞控制TCP擁塞控制機制原理滑動窗口方式IPTV-網絡部分-流媒體代理共28頁，您現在瀏覽的是第7頁!IPTV流媒體代理緩存擁塞控制TCP擁塞控制機制窗口控制和重發控制包丟失，如沒有窗口控制時要重發有窗口控制時，需要多次確認這個重發請求以加快發生IPTV-網絡部分-流媒體代理共28頁，您現在瀏覽的是第8頁!IPTV流媒體代理緩存擁塞控制TCP擁塞控制機制擁塞的產生采用TCP協議的窗口控制，那么即使沒有肯定確認應答包，也能夠連續地發送大量的包防止這種情況的發生，在TCP協議中，當通信開始時，使用了慢啟動(slowstart)法來控制數據的發送量IPTV-網絡部分-流媒體代理共28頁，您現在瀏覽的是第9頁!IPTV流媒體代理緩存擁塞控制擁塞控制的分類方法碼率控制／碼率整形和基于窗口／基于速率的分類方法基于單播、組播、單速率、多速率以及端到端的路由器支持的方法IPTV-網絡部分-流媒體代理共28頁，您現在瀏覽的是第10頁!IPTV流媒體代理緩存擁塞控制擁塞控制的分類方法碼率控制是一個基于估計的網絡中的可用帶寬來確定視頻通信發送碼率的技術現有的碼率控制方案可分為三類：基于信源的、基于接收端的和混合的碼率控制IPTV-網絡部分-流媒體代理共28頁，您現在瀏覽的是第11頁!IPTV流媒體代理緩存擁塞控制擁塞控制的分類方法基于接收端的碼率控制在基于接收端的碼率控制下，接收端通過增加或丟棄通道(層)來調節接收的視頻流碼率，而發信方不參加碼率控制基于接收端的碼率控制只應用于分層的組播，而不應用于單播視頻現有的基于接收端的碼率控制機制按照兩種方法實現：基于探測器的方法和基于模型的方法IPTV-網絡部分-流媒體代理共28頁，您現在瀏覽的是第12頁!IPTV流媒體代理緩存擁塞控制擁塞控制的分類方法碼率整形通過碼率整形技術可以將預壓縮的視頻比特流的碼率修正到目標碼率。碼率整形器是壓縮層與網絡傳輸層之間或兩個網絡段之間的一個接口(或濾波器)，通過它可以達到視頻流與可用帶寬之間的匹配IPTV-網絡部分-流媒體代理共28頁，您現在瀏覽的是第13頁!IPTV流媒體代理緩存擁塞控制擁塞控制的分類方法基于窗口和基于速率的擁塞控制基于窗口的擁塞控制在發送端或者接收端使用一個擁塞窗口來保證TCP友好基于速率的擁塞控制根據某些指示網絡擁塞的網絡反饋機制動態地調整傳輸率，以獲得TCP友好性IPTV-網絡部分-流媒體代理共28頁，您現在瀏覽的是第14頁!IPTV流媒體代理緩存擁塞控制擁塞控制的分類方法單速率和多速率的擁塞控制TCP友好的組播擁塞控制協議一個普通的分類標準是它們以單速率或者以多速率方式操作在單速率方式中，數據以相同速率發送到所有的接收端多速率的擁塞控制協議允許一個更靈活的在不同網絡路徑上的帶寬分配機制IPTV-網絡部分-流媒體代理共28頁，您現在瀏覽的是第15頁!IPTV流媒體代理緩存擁塞控制多媒體代理服務器的作用與現狀普通代理服務器的作用代理服務器承擔了一部分用戶訪問，有效降低了Web網站服務器的訪問負載由于位于Internet邊緣，代理服務器利用緩存數據服務用戶，可節約從遠程服務器到代理服務器之間的網絡資源利用代理服務器直接服務用戶，可提高用戶的訪問響應速度代理服務器是提高Internet服務器魯棒性(robust)的有效手段IPTV-網絡部分-流媒體代理共28頁，您現在瀏覽的是第16頁!IPTV流媒體代理緩存擁塞控制Internet及無線網絡下的多媒體代理服務器internet環境下，多媒體代理服務器的研究集中于緩存替換算法、媒體預取算法、前綴緩存算法到目前為止，針對無線網絡的多媒體代理服務器的研究尚未深人展開，現有工作主要集中于碼率控制策略、代碼轉換等方面IPTV-網絡部分-流媒體代理共28頁，您現在瀏覽的是第17頁!IPTV流媒體代理緩存擁塞控制多媒體代理服務器的體系結構服務器選擇模塊用于執行對遠程視頻服務器的選擇為了提高服務性能，Internet視頻服務器常常通過鏡像等方式設置多個服務器。在這種多服務器模型下，代理服務器需要按照一定的服務器選擇算法為預取或未命中服務選擇一個最佳的遠程視頻服務器。服務器選擇算法的優劣，也直接影響到代理服務器對終端用戶提供的服務質量IPTV-網絡部分-流媒體代理共28頁，您現在瀏覽的是第18頁!IPTV流媒體代理緩存擁塞控制TCP擁塞控制機制原理TCP協議以段為單位發送數據在TCP協議中，當建立連接時確定進行通信的數據單位稱為最大段長(MSS：MaximumSegmentSize)使用窗口控制來提高速率，發送端主機對于所發送的段不等待肯定確認應答包，實現了多個段的發送。我們把不等待肯定確認應答包能夠發送數據的大小稱為窗口的大小(windowssize)IPTV-網絡部分-流媒體代理共28頁，您現在瀏覽的是第19頁!IPTV流媒體代理緩存擁塞控制TCP擁塞控制機制原理滑動窗口方式要保留一個比較大的緩沖區IPTV-網絡部分-流媒體代理共28頁，您現在瀏覽的是第20頁!IPTV流媒體代理緩存擁塞控制TCP擁塞控制機制流控制(flowcontrol)流控的需求，負載比較重的時候，有可能不能接收完數據。如果接收端主機無法接收所發送的數據，則必須重新發送該數據，這就增加了浪費在TCP協議中，接收端主機向發送端主機發送一個接收數據大小的通知。這個大小就是窗口的大小。這就是說，窗口大小是由接收端主機來決定的IPTV-網絡部分-流媒體代理共28頁，您現在瀏覽的是第21頁!IPTV流媒體代理緩存擁塞控制TCP擁塞控制機制TCP和TCP友好使用TCP協議的網絡中，要求一種數據的增加不會造成另一種數據的擁塞，這種相互制約的關系稱為友好算法啟動時TCP實行慢啟動，這期間速率大概每RTT增加一倍，以后快速得到它自己公平的帶寬份額。在穩定狀態下，TCP使用一種加法增加，乘法減少的機制（AIMD）來探測額外的帶寬和執行擁塞控制如果沒有丟失信息，TCP的擁塞窗口每RTT增加一個時隙。如果一次超時指示分組丟失，擁塞窗口減少到一個時隙，TCP重新進人慢啟動階段；如果3個相同的ACK指示分組丟失，則窗口減半IPTV-網絡部分-流媒體代理共28頁，您現在瀏覽的是第22頁!IPTV流媒體代理緩存擁塞控制擁塞控制的分類方法碼率控制和碼率整形減少丟包和延遲的一個方法是在信源和(或)接收端應用擁塞控制碼率控制通過使視頻流的碼率與可用的網絡帶寬相匹配，力求將網絡擁塞和丟包的數目降至最低碼率整形迫使信源以碼率控制算法規定的碼率發送視頻流IPTV-網絡部分-流媒體代理共28頁，您現在瀏覽的是第23頁!IPTV流媒體代理緩存擁塞控制擁塞控制的分類方法基于信源的碼率控制在基于信源的碼率控制下，由發信方負責調節視頻傳輸碼率基于信源的碼率控制機制要利用反饋。發信方根據網絡的反饋信息調節視頻流的碼率基于信源的碼率控制可應用于單播和組播。對于單播現有的基于信源的碼率控制機制按照兩種方法實現：基于探測器的方法和基于模型的方法IPTV-網絡部分-流媒體代理共28頁，您現在瀏覽的是第24頁!IPTV流媒體代理緩存擁塞控制擁塞控制的分類方法混合的碼率控制：在混合的碼率控制下，接收端通過增加或丟棄通道來調節接收碼率，同時發信方根據從接收端反饋回的信息也調節發送碼率IPTV-網絡部分-流媒體代理共28頁，您現在瀏覽的是第25頁!IPTV流媒體代理緩存擁塞控制擁塞控制的分類方法碼率整形編解碼濾波器：編解碼濾波器對視頻流進行壓縮和解壓棄幀濾波器：棄幀濾波器可以辨別幀的類型(例如MPEG中的I幀、P幀和B幀)，并根據幀的重要程度丟棄某些幀棄層濾波器：棄層濾波器可以識別并根據重要程度丟棄某些層頻率濾波器：頻率濾波器在壓縮層進行運算再量化濾波器：再量化濾波器在壓縮層進行運算(即DCT系數)IPTV-網絡部分-流媒體代理共28頁，您現在瀏覽的是第26頁!IPTV流媒體代理緩存擁塞控制擁塞控制的分類方法單播和組播的擁塞控制單播和組播通信量都要求TCP友好。然而，好的組播擁塞控制協議的設計比單播協議的設計要困難得多