【摘要】：隨著互聯(lián)網(wǎng)流媒體服務(wù)的發(fā)展,人們對(duì)流媒體的觀看體驗(yàn)提出了更高的要求。基于HTTP協(xié)議的動(dòng)態(tài)自適應(yīng)流媒體技術(shù)MPEG-DASH可以有效利用網(wǎng)絡(luò)帶寬資源,為用戶提供動(dòng)態(tài)、高質(zhì)量的流媒體觀看體驗(yàn),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(shí),利用代理緩存、CDN等網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施進(jìn)行流媒體分發(fā)可以有效提高終端用戶體驗(yàn)、減少骨干網(wǎng)壓力,是當(dāng)前IP網(wǎng)的發(fā)展方向�？蛻舳说淖赃m應(yīng)碼率判決算法是DASH協(xié)議的核心,直接影響用戶的體驗(yàn)。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(chǎng)景,導(dǎo)致其易受代理緩存的干擾,出現(xiàn)碼率乒乓效應(yīng)、視頻卡頓等現(xiàn)象。同時(shí),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(jìn)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(duì)接入網(wǎng)邊緣存在代理緩存的DASH流媒體分發(fā)場(chǎng)景,研究DASH協(xié)議與代理緩存間的聯(lián)系,設(shè)計(jì)了一種緩存優(yōu)化的DASH自適應(yīng)碼率判決算法和基于灰色預(yù)測(cè)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(duì)DASH自適應(yīng)碼率判決的影響,指出代理緩存將導(dǎo)致切片存在兩個(gè)來(lái)源,現(xiàn)有的基于吞吐率預(yù)測(cè)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(yīng)和播放卡頓。針對(duì)這一問(wèn)題,論文提出了緩存優(yōu)化的DASH碼率自適應(yīng)算法——COBA,該算法使用重疊、自適應(yīng)調(diào)節(jié)的緩沖區(qū)區(qū)間,生成不同的緩沖區(qū)級(jí)別,消除代理緩存帶來(lái)的乒乓效應(yīng),同時(shí)引入快速啟動(dòng)算法,加速客戶端碼率的收斂。(2)針對(duì)DASH流媒體切片流行度較難預(yù)測(cè)的問(wèn)題,提出了基于灰色預(yù)測(cè)的DASH緩存管理策略——GPCM,設(shè)計(jì)了對(duì)應(yīng)的緩存架構(gòu)。GPCM策略包含兩個(gè)子策略:緩存預(yù)取策略和緩存替換策略,其核心是基于RGM(1,1)模型進(jìn)行在線的流行度預(yù)測(cè),該預(yù)測(cè)具有短期預(yù)測(cè)精度較高、預(yù)測(cè)耗時(shí)短的特點(diǎn)。緩存預(yù)取策略依據(jù)切片流行度預(yù)測(cè)值進(jìn)行預(yù)取碼率計(jì)算和預(yù)取請(qǐng)求發(fā)送決策,緩存替換策略則依據(jù)切片流行度預(yù)測(cè)值選擇需要替換的流媒體切片。(3)對(duì)COBA算法和GPCM策略的性能進(jìn)行實(shí)驗(yàn)評(píng)估。搭建了真實(shí)的網(wǎng)絡(luò)場(chǎng)景,使用FCC吞吐率數(shù)據(jù)集模擬真實(shí)網(wǎng)絡(luò)吞吐率,測(cè)試COBA算法的性能表現(xiàn)。針對(duì)GPCM策略大規(guī)模的測(cè)試需求,開(kāi)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(dòng)仿真器,對(duì)GPCM策略的性能進(jìn)行評(píng)估。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,COBA算法可以較好地消除客戶端的乒乓效應(yīng)、減少播放卡頓,GPCM策略提高了緩存命中率和客戶端吞吐率,將二者同時(shí)部署可以較好地提升用戶體驗(yàn)。
【學(xué)位授予單位】：東南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TP333;N941.5

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本文編號(hào)：2719336