基于用戶感知質量優(yōu)化的流媒體服務系統(tǒng)的研究.pdf

1、隨著計算機技術、壓縮技術以及通信技術的發(fā)展，流媒體業(yè)務得到了飛速的發(fā)展和應用。而Internet的無連接包轉發(fā)機制主要是為突發(fā)性的數(shù)據(jù)傳輸而設計的，并不適用于對連續(xù)媒體流的傳輸。為了在Internet上有效的、高質量的傳輸流媒體，還需要多種技術的支持，例如流媒體編解碼技術、傳輸控制技術、容錯技術、同步技術和相關協(xié)議等。
　　 傳統(tǒng)的網(wǎng)絡應用通常以網(wǎng)絡QoS（Quality of Service）參數(shù)來描述相應的服務質量，并不能完

2、全適用于流媒體應用系統(tǒng)。從流媒體服務系統(tǒng)的角度來說，流媒體服務的最終目的是提供給用戶滿意的感知質量（QoE，Quality of Exeperience），QoE能夠比較準確的反映終端用戶端對流媒體服務的滿意程度，例如圖像是否清晰流暢、聲音是否連續(xù)等。因此針對用戶感知質量的優(yōu)化來進行流媒體傳輸服務控制是研究的方向。
　　 研究內容包括以下幾個方面：
　　 介紹了流媒體服務質量控制的相關理論和技術，提出了一個基于用戶感知質

3、量優(yōu)化的流媒體服務系統(tǒng)框架。該服務框架中最重要的部分是QoE服務質量控制模塊，包括QoE決策、QoE質量映射和服務區(qū)分三個子模塊。QoE決策是針對流媒體應用定義其QoE 指標參數(shù)，針對視頻流應用，通常使用圖像失真作為其QoE指標參數(shù)。QoE質量映射是指將當網(wǎng)絡服務參數(shù)映射為QoE指標參數(shù)，將用戶的QoE需求轉化成對傳輸QoS服務的需求，可以協(xié)助流服務系統(tǒng)對QoE質量進定量的分析。區(qū)分服務則是根據(jù)媒體流數(shù)據(jù)包對QoE影響的不同對數(shù)據(jù)進行了

4、分層處理，在傳輸系統(tǒng)中提供不同質量的服務。結合網(wǎng)絡反饋參數(shù)和QoE服務質量模塊的分析結果，框架中的自適應擁塞控制模塊和自適應錯誤控制模塊采取相應的優(yōu)化控制策略，對傳輸服務進行有針對性的調整。該服務系統(tǒng)框架的特點是結合QoE質量分析進行傳輸策略優(yōu)化控制，實現(xiàn)了高質量、高效率的流媒體傳輸服務。
　　 研究并實現(xiàn)了一個通用的視頻QoE質量映射模型。研究了視頻數(shù)據(jù)包丟失導致的圖像失真和由于幀間解碼依賴關系導致的錯誤擴散失真，結合視頻錯誤

5、隱藏技術進行建模分析，實現(xiàn)了一個通用的視頻流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誤隱蔽算法確定的情況下，在發(fā)送端通過網(wǎng)絡Qos參數(shù)和視頻編碼參數(shù)估算視頻流媒體的QoE質量損失，能夠為同步控制、傳輸控制等算法提供定量的參考指標。QoE質量映射模型實現(xiàn)了QoS參數(shù)到QoE的模糊映射，能夠為視頻流應用提供比較準確的定量分析依據(jù)。
　　 研究了視頻流媒體擁塞控制機制，提出并實現(xiàn)了基于QoE優(yōu)化的自適應擁塞控制算法及

6、改進算法。自適應擁塞控制算法根據(jù)編碼宏塊的重要性測定參數(shù)將數(shù)據(jù)包進行分層處理，在進行擁塞控制的時候，主動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質量最優(yōu)。改進的擁塞控制算法則是使用前向掃描和后向掃描的預取數(shù)據(jù)傳輸機制，保證了QoE質量的平穩(wěn)性。實驗證明基于QoE優(yōu)化的自適應擁塞控制算法及改進算法相比其它同類算法，恢復圖像的平均PSNR有所提高。
　　 研究了視頻流媒體傳輸錯誤控制機制，提出并實現(xiàn)了基于

7、QoE優(yōu)化的自適應FEC算法。算法根據(jù)傳輸層反饋參數(shù)計算冗余數(shù)據(jù)可用的最大帶寬，根據(jù)編碼宏塊的重要性測定參數(shù)對打包數(shù)據(jù)提供了不同的服務策略。包括對可自然恢復的數(shù)據(jù)包不增加冗余數(shù)據(jù)，對不同重要性的編碼宏塊分配相應比例的冗余數(shù)據(jù)，根據(jù)編碼宏塊重要性進行打包策略優(yōu)化。實驗證明了基于QoE優(yōu)化的自適應FEC算法在保證終端QoE質量的同時，能夠減少網(wǎng)絡開銷。在同等網(wǎng)絡條件下，相比其它同類算法能夠提高視頻QoE質量，恢復圖像的平均PSNR值提高了0