IPTV-網絡部分-流媒體代理ppt課件

1、IPTV-網絡部分-流媒體代理緩存擁塞控制謝衛(wèi)華IPTV流媒體代理緩存擁塞控制 多媒體代理效力器(proxy server) 位于因特網邊緣，經過局域網(LAN)或接人網(xDSL，HFC)等，近間隔與用戶相銜接IPTV流媒體代理緩存擁塞控制 多媒體代理效力器的作用與現(xiàn)狀 多媒體代理效力器是流媒體研討領域中的重要課題，隨著流媒體技術近年來在Internet和無線網絡環(huán)境中的高速開展，對多媒體代理效力器的研討也逐漸深化 多媒體代理效力器的研討集中于緩存交換(cache replacement)算法、媒體預取(prefetch)算法、前綴緩存(prefix caching)算法等。其中，緩存交換算

2、法是管理緩存的主要手段，因此也是決議代理效力器性能的中心要素IPTV流媒體代理緩存擁塞控制 多媒體代理效力器的作用與現(xiàn)狀 普通代理效力器的作用 代理效力器承當了一部分用戶訪問，有效降低了Web網站效力器的訪問負載 由于位于Internet邊緣，代理效力器利用緩存數(shù)據(jù)效力用戶，可節(jié)約從遠程效力器到代理效力器之間的網絡資源 利用代理效力器直接效力用戶，可提高用戶的訪問呼應速度 代理效力器是提高Internet效力器魯棒性(robust)的有效手段IPTV流媒體代理緩存擁塞控制 多媒體代理效力器的作用與現(xiàn)狀 多媒體代理效力器與傳統(tǒng)代理效力器也有顯著的區(qū)別 具有傳統(tǒng)代理效力器的特點 可有效降低用戶的啟

3、動延遲(startup latency) 媒體代理效力器間隔用戶較近，因此網絡情況較好，從而可以提高用戶接納媒體流的媒體質量 在無線網絡中的代理效力器作用更明顯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效力器 internet環(huán)境下，多媒體代理效力器的研討集中于緩存交換算法、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效力器的研討尚未深人展開，現(xiàn)有任務主要集中于碼率控制戰(zhàn)略、代碼轉換等方面IPTV流媒體代理緩存擁塞控制 多媒體代理效力器的體系構造 多媒體代理效力器(在下文中簡稱代理效力器)位于Internet網絡邊緣，一端支持Internet用

4、戶和無線用戶，另一端銜接Internet中的視頻效力器 代理效力器由懇求管理、緩存管理、效力器選擇、無線信道編碼和網絡監(jiān)控等模塊組成IPTV流媒體代理緩存擁塞控制 多媒體代理效力器的體系構造 效力器選擇模塊用于執(zhí)行對遠程視頻效力器的選擇 為了提高效力性能，Internet視 頻效力器經常經過鏡像等方式設置多個效力器。在這種多效力器模型下，代理效力器需求按照一定的效力器選擇算法為預取或未命中效力選擇一個最正確的遠程視頻效力器。 效力器選擇算法的優(yōu)劣，也直接影響到代理效力器對終端用戶提供的效力質量IPTV流媒體代理緩存擁塞控制 擁塞控制的根本概念 基于TCP的擁塞控制方案 傳統(tǒng)方案，運用往返時間延

5、遲方差估計、指數(shù)重傳定時器退后、慢啟動、擁塞時動態(tài)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、視頻會議和其他同類型的實時運用繼續(xù)添加，一個能夠的結果是非TCP通訊量的百分比大幅度提高，沖擊TCP的擁塞控制 該當針對非TCP通訊量定義適當?shù)乃俾首皂槕?guī)那么和機制，以便與TCP的速率自順應機制一致IPTV流媒體代理緩存擁塞控制 TCP擁塞控制機制 原理 TCP協(xié)議以段為單位發(fā)送數(shù)據(jù)在TCP協(xié)議中，當建立銜接時確定進展通訊的數(shù)據(jù)單位稱為最大段長(MSS：Maximum SegmentSize) 運用窗口控制來提高速率，發(fā)送端

6、主機對于所發(fā)送的段不等待一定確認應對包，實現(xiàn)了多個段的發(fā)送。我們把不等待一定確認應對包可以發(fā)送數(shù)據(jù)的大小稱為窗口的大小(windows size)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 要保管一個比較大的緩沖區(qū)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(fā)控制 包喪失，如沒有窗口控制時要重發(fā) 有窗口控制時，需求多次確認這個重發(fā)懇求以加快發(fā)生IPTV流媒體代理緩存擁塞控制 TCP擁塞控制機制 流控制(flow control) 流控的需求，負載比較重的時候，有能夠不能接納完數(shù)

7、據(jù)。假設接納端主機無法接納所發(fā)送的數(shù)據(jù)，那么必需重新發(fā)送該數(shù)據(jù)，這就添加了浪費 在TCP協(xié)議中，接納端主機向發(fā)送端主機發(fā)送一個接納數(shù)據(jù)大小的通知。這個大小就是窗口的大小。這就是說，窗口大小是由接納端主機來決議的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(xié) 議的窗口控制，那么即使沒有一定確認應對包，也可以延續(xù)地發(fā)送大量的包 防止這種情況的發(fā)生，在TCP協(xié)議中，當通訊開場時，運用了慢啟動(slow start)法來控制數(shù)據(jù)的發(fā)送量IPTV流媒體代理緩存擁塞控制 TCP擁塞控制機制 TCP和TCP友好 運用TCP協(xié)議的網絡中，要求一種數(shù)據(jù)的添加不會呵斥另一種數(shù)據(jù)的擁塞

8、，這種相互制約的關系稱為友好 算法 啟動時TCP實行慢啟動，這期間速率大約每RTT添加一倍，以后快速得到它本人公平的帶寬份額。在穩(wěn)定形狀下，TCP運用一種加法添加，乘法減少的機制AIMD來探測額外的帶寬和執(zhí)行擁塞控制 假設沒有喪失信息，TCP的擁塞窗口每RTT添加一個時隙。假設一次超時指示分組喪失，擁塞窗口減少到一個時隙，TCP重新進人慢啟動階段；假設3個一樣的ACK指示分組喪失，那么窗口減半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流媒體代理緩存擁塞控制 擁塞控制的分類方

9、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)接納端運用擁塞控制 碼率控制經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(shù)目降至最低 碼率整形迫使信源以碼率控制算法規(guī)定的碼率發(fā)送視頻流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訊發(fā)送碼率的技術 現(xiàn)有的碼率控制方案可分為三類：基于信源的、基于接納端的和混合的碼率控制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(fā)信方擔任調理視頻傳輸碼率 基于信源的碼率控制機制要利用反響。發(fā)信方根據(jù)網絡的反響信息調

10、理視頻 流的碼率 基于信源的碼率控制可運用于單播和組播。對于單播 現(xiàn)有的基于信源的碼率控制機制按照兩種方法實現(xiàn)：基于探測器的方法和基于模型的方法IPTV流媒體代理緩存擁塞控制 擁塞控制的分類方法 基于接納端的碼率控制 在基于接納端的碼率控制下，接納端經過添加或丟棄通道(層)來 調理接納的視頻流碼率，而發(fā)信方不參與碼率控制 基于接納端的碼率控制只運用于分層的組播，而不運用于單播視頻 現(xiàn)有的 基于接納端的碼率控制機制按照兩種方法實現(xiàn)：基于探測器的方法和基于模型的方法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，接納端經過添加或丟棄通道來調理接納碼率，同時發(fā)

11、信方根據(jù)從接納端反響回的信息也調理發(fā)送碼率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 經過碼率整形技術可以將預緊縮的視頻比特流的碼率修正到目的碼率。碼率整形器是緊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)，經過它可以到達視頻流與可用帶寬之間的匹配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展緊縮和解壓 棄幀濾波器：棄幀濾波器可以區(qū)分幀的類型(例如MPEG中的I幀、P幀和B幀)，并根據(jù)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(jù)重要程度丟棄某些層 頻率濾波器：頻率濾波器在緊縮層進展運算 再量化

12、濾波器：再量化濾波器在緊縮層進展運算(即DCT系數(shù))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(fā)送端或者接納端運用一個擁塞窗口來保證TCP友好 基于速率的擁塞控制根據(jù)某些指示網絡擁塞的網絡反響機制動態(tài)地調整傳輸率，以獲得TCP友好性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 單播和組播通訊量都要求TCP友 好。然而，好的組播擁塞控制協(xié)議的設計比單播協(xié)議的設計要困難得多 組播擁塞控制機制理想的形狀應該可以擴展到較大的接納端集合，可以處置接納端異構的網 絡條件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(xié)議一個普通的分類規(guī)范是它們以單速率或者以多