基于缓存补偿的视频码率自适应算法

针对基于超文本传输协议（HTTP）的动态自适应流（DASH）码率自适应算法未能充分利用视频缓存以及平均码率偏低的问题,提出一种DASH标准的基于缓存补偿的码率自适应切换（BASBC）算法。首先,根据最近下载分片的下载速率分析带宽波动程度并得到预估带宽;其次,依据预估带宽和当前码率等级在缓存区设置码率上切阈值和码率下切阈值,并利用动态上切阈值控制码率向上切换,消耗缓存时长,而利用动态下切阈值控制码率向下逐级切换,累积缓存时长,从而在缓存区形成累积-消耗的缓存状态循环。BASBC算法在视频播放平均码率上高于动态自适应的HTTP流码率渐进切换（DASBS）算法,有效提高了带宽利用率;虽然所提算法的平均码率稍低于基于DASH标准的码率平滑切换（RSS）算法,但所提算法的码率切换更为平滑,整体切换稳定性表现更优。实验结果表明,所提算法在动态网络环境中具有高带宽利用、切换平滑且稳定的良好表现,能够有效提高用户的体验质量（QoE）。     

基于DASH标准的码率平滑切换算法

针对现有的基于超文本传输协议的动态自适应流（DASH）码率自适应算法在无线网络环境中码率切换频繁以及平均码率偏低的问题，提出一种基于DASH标准的码率平滑切换（RSS）算法。首先，算法的带宽检测机制利用滑动窗口对历史下载速率进行取样以计算带宽偏移系数，根据带宽偏移系数的大小初步判断带宽的波动情况，并对波动较大的情况进一步确定是否存在一致性变化趋势，从而区分出带宽的持续变化和短暂抖动，同时计算出相应情况下的带宽预测值；其次，算法的码率决策模型综合考虑带宽波动情况、缓存占用和变化情况及带宽预测值等，并且分别采取快速缓冲（FB）、缓慢切换（SS）、快速上升（FR）、约束下降（LD）、稳定保持（SH）策略和休眠机制对码率选择过程进行动态控制。实验结果表明，与基于模糊逻辑的码率自适应算法以及吞吐量调节驱动的码率自适应算法相比，该算法在播放开始时能够在最短时间内将视频码率提升到最佳水平，提高视频播放过程中的平均码率，在播放过程中带宽骤变和交替性频繁波动情况下都能够很好地维持视频码率的稳定，将切换次数降到最低，从而获得良好的无线端视频体验质量。     

一种基于HTTP自适应流的混合码率自适应算法

码率自适应算法是HTTP自适应流技术的热点和难点。提出一种综合网络带宽和缓存两个因素的终端码率自适应算法(Combined with Bandwidth and Buffer,CBB)。该算法采用“探测”的机制在应用层上估算网络实时带宽,避免视频码率频繁切换;然后构建随缓存状态动态变化的平滑因子模型,并基于指数加权移动平均(EWMA)实现带宽的平滑处理;利用推动缓存趋近均衡级别变化的调度策略,尽可能使缓存区的数据量处于均衡的范围。整个算法经带宽估算、平滑处理、量化及确定调度时间构成一个循环作用的闭环。在使用MPEG-DASH标准的参考平台libdash上验证该算法的性能,结果表明,在变化的网络状况中所提算法表现良好。     

运动感知基于缓存的自适应视频流传输

目的 基于缓存的自适应视频流传输策略无需估测实时带宽,直接通过缓存变化量与码率的映射函数选取符合当前网络状况的最佳质量码流传输。传统基于缓存的自适应视频传输不考虑内容特征,在码率选择上为不同运动级别视频内容均使用相同的码率映射函数,在不稳定的无线网络环境中高运动强度内容的码率急剧降低会严重伤害用户体验质量（QoE）,提出运动感知基于缓存的自适应视频流传输（MA-BBA）算法。方法 MA-BBA算法根据片段运动级别确定码率映射函数,对运动强度高的内容快速切换到较高码率,而对于运动强度较低的内容则使用较为保守的码率,从而使得缓存资源能够位于安全边界之上且较多分配给高级别运动内容,提高不同运动强度内容的平均质量,使整体QoE得到优化。结果 在公开的无线网络带宽数据集上实现本文MA-BBA算法,基于吞吐量的自适应传输算法（TBA）和基于缓存的自适应传输算法（BBA）。MA-BBA在高运动强度内容的平均质量上比TBA和BBA分别提高1.7%和1.2%,且质量波动区间更小。MA-BBA在平均缓存利用率上达到72%,大大高于TBA的45.9%和BBA的45.4%。结论 MA-BBA算法与现有的码率自适应算法TBA和BBA相比,大大提高了缓存资源利用率,提高了对资源要求最苛刻的高级别运动内容的传输质量,减小码率切换幅度频率,优化了视频服务的整体QoE。     

动态自适应的HTTP流码率渐进切换算法

针对在动态网络环境和有限缓存容量限制下用户观看视频体验质量低的问题，提出一种综合考虑带宽和缓存因素的动态自适应的HTTP流码率渐进切换（DASBS）算法。首先，利用滑动窗口分析最近下载分片得到带宽初步估值；然后，依据实时带宽波动程度和缓存状态设置双矫正因子进一步平滑带宽估值；最后，设置缓存阈值使其与当前码率建立相关关系，并利用带宽估值和缓存动态阈值共同控制码率切换。使用libdash平台验证算法性能，DASBS在切换平滑性上优于VQCQ（Video Quality Control for QoE）算法，视频播放平均码率更高，有效提高了带宽利用率；平均码率稍低于EABS（Evolution of Adaptive Bitrate Switching）算法时，切换次数得到大幅下降，整体切换稳定性表现更优。实验结果表明，所提算法在动态网络环境中具有带宽高利用、切换平滑和切换稳定的良好表现，能够有效改善用户体验。     

基于状态机的视频码率自适应算法

由于链路带宽存在随机性,已有的基于超文本传输协议的动态自适应流媒体传输技术（DASH）的码率自适应算法不能很好解决播放流畅性和视频质量之间的矛盾。为解决该问题,提出一种基于状态机的DASH（SDASH）算法,将码率切换过程用状态机进行分析与控制。首先充分考虑客户端观看体验质量（QoE）的影响因素,对影响因素进行数值分析,并设定6个码率等级状态;然后将视频码率与影响因素的数值变化之间的联系作为状态转移条件;最后在保证播放缓存和码率偏移率处于一定阈值的条件下将视频码率切换至视频质量和播放流畅性整体性能相对最佳的码率等级上。实验结果表明,该算法与基于模糊逻辑控制的码率自适应算法相比能够提高客户端请求视频的平均码率,且尽量避免出现码率骤降等情况,从而较好地平衡播放流畅性和视频质量之间的关系,提升了视频观看过程的体验质量。     

视频传输自适应网络带宽控制策略的研究

为有效利用网络资源,提高视频服务的实时性,视频的传输码率应根据网络可用带宽的变化进行调整;对视频传输自适应可用带宽相关技术展开了研究,探讨了自适应实现方法中需要解决的关键技术,通过分析视频种码率控制方法,提出了一种根据可用带宽自适应调节量化步长,优化视频输出码率的策略;实验结果表明,根据网络中链路的带宽状况,自适应改变视频量化步长可以有效地控制视频输出码率,并且能快速而平滑地将视频输出码率调整到一个与网络带宽相适应的值,保证视频网络传输的平稳性和实时性,提高视频服务质量.     

基于DASH的混合控制码率算法

针对平滑流（SF）算法在带宽预测时存在的"毛刺"现象以及仅依靠带宽预测而没有缓存区控制所导致的频繁播放停滞的问题,提出一种动态自适应混合控制码率算法。首先,通过使用标准差来代替原SF算法中波动参数的计算,消除了预测带宽存在的"毛刺"现象;其次,针对原SF算法存在没有考虑缓存区状态所带来的频繁播放停滞问题以及传统缓存区控制算法存在分级困难的问题,引入一种基于缓存区容量的新型缓存区控制策略;最后,将改进SF算法与新型缓存区控制策略相结合形成混合算法来选择视频码率。实验结果表明,混合算法不但消除了原SF算法在带宽预测中存在的毛刺现象,而且弥补了仅依靠单一算法选择码率的不足,使得所选码率视频既降低了播放停滞频率（恶劣网络环境下效果明显,降低43%左右）又符合实际网络情况,提高了用户的观看体验。     

基于模糊控制的流媒体自适应传输算法

基于HTTP的动态自适应流媒体DASH传输协议可以使用户根据自身的终端显示能力和信道条件选择合适的视频质量,是网络视频服务技术的发展方向。如何根据网络吞吐量的变化自适应地选择视频码率,以获得最佳的用户体验质量QOE,在已有的DASH系统中还没有得到很好的解决。 提出了一种基于模糊控制的自适应传输算法,将缓存的视频余量以及用户申请的视频码率和网络吞吐量的码率失配度作为输入,将预期的缓存变化量作为输出,通过模糊逻辑实现以下控制目的：(1）将缓存稳定在一个安全的区间;(2）使传输视频的平均质量最大化;(3）避免因带宽波动所造成的视频播放中断。最后,分别在两种虚拟网络环境和两种实际网络环境下进行性能测试,实验结果表明,与已有的算法相比较,本文提出的算法可以给用户带来更好的QOE。     

一种无线实时流媒体增强型自适应FEC控制机制

无线网络动态的信道特性和带宽有限等特点,使得在无线环境下为流媒体应用提供QoS保证面临更大的挑战。提出一种用于无线实时流媒体传输的增强型自适应前向纠错控制策略,以提高接收方的播放质量。该策略采用跨层设计的方法,根据当前的网络状态,自适应地调整MPEG视频帧的发送速率,在视频源数据和冗余数据之间动态分配网络带宽。仿真结果表明,该策略能使接收方获得最大的可播放帧率,有效提高流媒体传输的可靠性和实时性。     

基于MPEG视频流的动态带宽分配算法

ATM是兴起的宽带网标准,基于报文的视频正是宽带网上的一个典型应用.变位率视频的传输方法为恒定的视频质量提供了可能,但是在传输过程中,报文的丢失、延迟和延迟抖动等因素都会影响视频质量,因此有必要提供QoS保证.提出了两种新的在ATM网上进行MPEG视频传输的动态带宽分配算法,一种是动态计算算法,另一种是动态虚拟缓存算法.在这些算法中,根据允许的丢包率,动态地调整MPEG视频带宽以保证QoS.     

Content-aware rate allocation for efficient video streaming via dynamic network utility maximization

Nowadays it is vital to design robust mechanisms to provide QoS for multimedia applications as an integral part of the network traffic. The main goal of this paper is to provide an efficient rate control scheme to support content-aware video transmission mechanism with buffer underflow avoidance at the receiver in congested networks. Towards this, we introduce a content-aware time-varying utility function, in which the quality impact of video content is incorporated into its mathematical expression. Moreover, we analytically model the buffer requirements of video sources in two ways: first as constraints of the optimization problem to guarantee a minimum rate demand for each source, and second as a penalty function embedded as part of the objective function attempting to achieve the highest possible rate for each source. Then, using the proposed analytical model, we formulate a dynamic network utility maximization problem, which aims to maximize the aggregate hybrid objective function of sources subject to capacity and buffer constraints. Finally, using primal–dual method, we solve DNUM problem and propose a distributed algorithm called CA-DNUM that optimally allocates the shared bandwidth to video streams. The experimental results demonstrate the efficacy and performance improvement of the proposed content-aware rate allocation algorithm for video sources in different scenarios.     

IP／DWDM光Internet中一种演化-单纯形QoS组播路由算法

本文设计了一种IP／DWDM光Internet中的QoS组播路由算法。在给定用户请求的情况下，基于演化一单纯形算法构造带宽、延迟、延迟抖动与出错率受限且费用优化的QoS组播路由树，兼顾网络负载均衡。仿真结果表明，该算法是可行和有效的，明显优于基于传统遗传算法的QoS组播路由算法。     

IP/DWDM光Internet中一种演化一单纯形QoS组播路由算法

本文设计了一种 IP/DWDM 光 Internet 中的 QoS 组播路由算法。在给定用户请求的情况下,基于演化-单纯形算法构造带宽、延迟、延迟抖动与出错率受限且费用优化的 QoS 组播路由树,兼顾网络负载均衡。仿真结果表明,该算法是可行和有效的,明显优于基于传统遗传算法的 QoS 组播路由算法。     

嵌入式无线局域网中H. 264视频传输的QoS研究

就H. 264在无线环境中的传输问题展开研究,针对嵌入式特点对现有的视频传输策略进行了改进,在服务这样可以将网络、缓冲和实时性等加以综合考虑,既保证了视频传输的实时性又提供了一定的网络QoS。且经过实验验证,这两种方法都取得了满意的效果。     

嵌入式系统中流媒体服务质量研究

围绕网络流媒体技术以及嵌入式环境的特点,为保障流媒体的服务质量,研究了基于客户端的缓冲区控制策略,以及具有流量控制机制的流媒体网络通信技术.在探讨嵌入式视频点播系统架构基础上,提出了利用平均传输速率、时延抖动、解码速率和辅助系数这四个参数进行网络缓冲区长度估算的简化算法;并提出在客户端按照数据的重要性或优先级的不同来实施主动抛弃策略;该系统也针对服务器端引入了流量控制算法.结果表明,应用上述策略明显节约了缓存,并且实现了流量控制功能,改善了系统的服务质量(Quality of Service,QoS).     

基于模糊控制的ATM网络VBR视频传输平滑策略

VBR视频传输的突发性是影响ATM网络服务质量的关键因素,文中通过模糊控制方法对视频传输流量的阈值进行监控,实现了接入的平滑并可动态调整传输速度。文中以传输流量及这发级作为评价指标进行分析,结果表明VBR视频传输自适应平滑策略的实效性。     

An efficient joint channel assignment and QoS routing protocol for IEEE 802.11 multi-radio multi-channel wireless mesh networks

With the emerging of video, voice over IP (VoIP) and other real-time multimedia services, more and more people pay attention to quality of service (QoS) issues in terms of the bandwidth, delay and jitter, etc. As one effective way of broadband wireless access, it has become imperative for wireless mesh networks (WMNs) to provide QoS guarantee. Existing works mostly modify QoS architecture dedicated for ad hoc or sensor networks, and focus on single radio and single channel case. Meanwhile, they study the QoS routing or MAC protocol from view of isolated layer. In this paper, we propose a novel cross-layer QoS-aware routing protocol on OLSR (CLQ-OLSR) to support real-time multimedia communication by efficiently exploiting multi-radio and multi-channel method. By constructing multi-layer virtual logical mapping over physical topology, we implement two sets of routing mechanisms, physical modified OLSR protocol (M-OLSR) and logical routing, to accommodate network traffic. The proposed CLQ-OLSR is based on a distributed bandwidth estimation scheme, implemented at each node for estimating the available bandwidth on each associated channel. By piggybacking the bandwidth information in HELLO and topology control (TC) messages, each node disseminates information of topology and available bandwidth to other nodes in the whole network in an efficient way. From topology and bandwidth information, the optimized path can be identified. Finally, we conduct extensive simulation to verify the performance of CLQ-OLSR in different scenarios on QualNet platform. The results demonstrate that our proposed CLQ-OLSR outperforms single radio OLSR, multi-radio OLSR and OLSR with differentiated services (DiffServ) in terms of network aggregate throughput, end-to-end packet delivery ratio, delay and delay jitter with reasonable message overheads and hardware costs. In particular, the network aggregate throughput for CLQ-OLSR can almost be improved by 300% compared with the single radio case.     

基于H.264可伸缩视频流的自适应媒体播放算法

为了应对H.264可伸缩视频编码（SVC）应用中网络特性的波动,提出了一种预测播放中断与缓冲区溢出风险进行及早调节的自适应媒体播放(AMP)算法。该算法估算网络流量与视频图像组（GOP）结构中各帧长度用于风险预测,通过K步调节过程实现良好的调节平滑性与速度,并利用SVC的可伸缩性尽量减少溢出带来的质量损失。仿真结果表明,该算法在抑制播放中断、处理缓冲区溢出与抖动性能等方面,优于现行的平滑AMP与常规AMP算法。     

嵌入式VOD码流传输同步优化方案

嵌入式视频点播在码流传输时流畅度、同步效果及资源利用率等方面存在冲突。为此,提出一种优化的码流传输同步方案。采用音视频分割同步发送算法,实现码流同步发送,使用音频自适应抖动缓冲算法、视频去抖动算法完成音视频去抖动,并降低丢包率,在解码前进行音视频2次同步,利用基于缓冲区的和式增加积式减少控制算法和实时流传输协议实现网络拥塞控制。测试结果表明,该方案的流内同步时延在100 ms内,流间同步时延在125 ms内,能优化码流流畅度和系统资源利用率。