基于用戶感知質(zhì)量?jī)?yōu)化的流媒體服務(wù)系統(tǒng)的研究.pdf

1、隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、壓縮技術(shù)以及通信技術(shù)的發(fā)展，流媒體業(yè)務(wù)得到了飛速的發(fā)展和應(yīng)用。而Internet的無(wú)連接包轉(zhuǎn)發(fā)機(jī)制主要是為突發(fā)性的數(shù)據(jù)傳輸而設(shè)計(jì)的，并不適用于對(duì)連續(xù)媒體流的傳輸。為了在Internet上有效的、高質(zhì)量的傳輸流媒體，還需要多種技術(shù)的支持，例如流媒體編解碼技術(shù)、傳輸控制技術(shù)、容錯(cuò)技術(shù)、同步技術(shù)和相關(guān)協(xié)議等。
　　 傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用通常以網(wǎng)絡(luò)QoS（Quality of Service）參數(shù)來(lái)描述相應(yīng)的服務(wù)質(zhì)量，并不能完

2、全適用于流媒體應(yīng)用系統(tǒng)。從流媒體服務(wù)系統(tǒng)的角度來(lái)說(shuō)，流媒體服務(wù)的最終目的是提供給用戶滿意的感知質(zhì)量（QoE，Quality of Exeperience），QoE能夠比較準(zhǔn)確的反映終端用戶端對(duì)流媒體服務(wù)的滿意程度，例如圖像是否清晰流暢、聲音是否連續(xù)等。因此針對(duì)用戶感知質(zhì)量的優(yōu)化來(lái)進(jìn)行流媒體傳輸服務(wù)控制是研究的方向。
　　 研究?jī)?nèi)容包括以下幾個(gè)方面：
　　 介紹了流媒體服務(wù)質(zhì)量控制的相關(guān)理論和技術(shù)，提出了一個(gè)基于用戶感知質(zhì)

3、量?jī)?yōu)化的流媒體服務(wù)系統(tǒng)框架。該服務(wù)框架中最重要的部分是QoE服務(wù)質(zhì)量控制模塊，包括QoE決策、QoE質(zhì)量映射和服務(wù)區(qū)分三個(gè)子模塊。QoE決策是針對(duì)流媒體應(yīng)用定義其QoE 指標(biāo)參數(shù)，針對(duì)視頻流應(yīng)用，通常使用圖像失真作為其QoE指標(biāo)參數(shù)。QoE質(zhì)量映射是指將當(dāng)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)參數(shù)映射為QoE指標(biāo)參數(shù)，將用戶的QoE需求轉(zhuǎn)化成對(duì)傳輸QoS服務(wù)的需求，可以協(xié)助流服務(wù)系統(tǒng)對(duì)QoE質(zhì)量進(jìn)定量的分析。區(qū)分服務(wù)則是根據(jù)媒體流數(shù)據(jù)包對(duì)QoE影響的不同對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行了

4、分層處理，在傳輸系統(tǒng)中提供不同質(zhì)量的服務(wù)。結(jié)合網(wǎng)絡(luò)反饋參數(shù)和QoE服務(wù)質(zhì)量模塊的分析結(jié)果，框架中的自適應(yīng)擁塞控制模塊和自適應(yīng)錯(cuò)誤控制模塊采取相應(yīng)的優(yōu)化控制策略，對(duì)傳輸服務(wù)進(jìn)行有針對(duì)性的調(diào)整。該服務(wù)系統(tǒng)框架的特點(diǎn)是結(jié)合QoE質(zhì)量分析進(jìn)行傳輸策略優(yōu)化控制，實(shí)現(xiàn)了高質(zhì)量、高效率的流媒體傳輸服務(wù)。
　　 研究并實(shí)現(xiàn)了一個(gè)通用的視頻QoE質(zhì)量映射模型。研究了視頻數(shù)據(jù)包丟失導(dǎo)致的圖像失真和由于幀間解碼依賴關(guān)系導(dǎo)致的錯(cuò)誤擴(kuò)散失真，結(jié)合視頻錯(cuò)誤

5、隱藏技術(shù)進(jìn)行建模分析，實(shí)現(xiàn)了一個(gè)通用的視頻流QoE映射模型，也叫做傳輸失真模型。該模型在編解碼算法和錯(cuò)誤隱蔽算法確定的情況下，在發(fā)送端通過(guò)網(wǎng)絡(luò)Qos參數(shù)和視頻編碼參數(shù)估算視頻流媒體的QoE質(zhì)量損失，能夠?yàn)橥娇刂?、傳輸控制等算法提供定量的參考指?biāo)。QoE質(zhì)量映射模型實(shí)現(xiàn)了QoS參數(shù)到QoE的模糊映射，能夠?yàn)橐曨l流應(yīng)用提供比較準(zhǔn)確的定量分析依據(jù)。
　　 研究了視頻流媒體擁塞控制機(jī)制，提出并實(shí)現(xiàn)了基于QoE優(yōu)化的自適應(yīng)擁塞控制算法及

6、改進(jìn)算法。自適應(yīng)擁塞控制算法根據(jù)編碼宏塊的重要性測(cè)定參數(shù)將數(shù)據(jù)包進(jìn)行分層處理，在進(jìn)行擁塞控制的時(shí)候，主動(dòng)丟棄重要性較低的數(shù)據(jù)包，盡量保證高重要性的數(shù)據(jù)包優(yōu)先傳輸，使得QoE質(zhì)量最優(yōu)。改進(jìn)的擁塞控制算法則是使用前向掃描和后向掃描的預(yù)取數(shù)據(jù)傳輸機(jī)制，保證了QoE質(zhì)量的平穩(wěn)性。實(shí)驗(yàn)證明基于QoE優(yōu)化的自適應(yīng)擁塞控制算法及改進(jìn)算法相比其它同類算法，恢復(fù)圖像的平均PSNR有所提高。
　　 研究了視頻流媒體傳輸錯(cuò)誤控制機(jī)制，提出并實(shí)現(xiàn)了基于

7、QoE優(yōu)化的自適應(yīng)FEC算法。算法根據(jù)傳輸層反饋參數(shù)計(jì)算冗余數(shù)據(jù)可用的最大帶寬，根據(jù)編碼宏塊的重要性測(cè)定參數(shù)對(duì)打包數(shù)據(jù)提供了不同的服務(wù)策略。包括對(duì)可自然恢復(fù)的數(shù)據(jù)包不增加冗余數(shù)據(jù)，對(duì)不同重要性的編碼宏塊分配相應(yīng)比例的冗余數(shù)據(jù)，根據(jù)編碼宏塊重要性進(jìn)行打包策略優(yōu)化。實(shí)驗(yàn)證明了基于QoE優(yōu)化的自適應(yīng)FEC算法在保證終端QoE質(zhì)量的同時(shí)，能夠減少網(wǎng)絡(luò)開銷。在同等網(wǎng)絡(luò)條件下，相比其它同類算法能夠提高視頻QoE質(zhì)量，恢復(fù)圖像的平均PSNR值提高了0