多媒体传送调度策略综述

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1、多媒体传送调度策略综述摘要：概要地介绍了网络上多媒体的传输、发送、拥塞控制、服务提供以及并行服务器体系结构等各方面策略。其中，流媒体传输策略包括：流式传输、缓冲预存、智能流、资源预留和分层编码等，发送策略包括：广播、组播、广播式点播、分组、融合和分组融合等，拥塞控制策略包括：基于窗口的和基于速率的。还介绍了并行视频服务器系统结构策略和关键技术。最后介绍了内容分发网络（CDN）。关键字：流媒体；流控；拥塞控制；并行视频服务器；CDN1.引言多媒体数据包括文字、图形、语音、图像等等，计算机对多媒体数据进行处理，要解决信息采集、编码、压缩、

2、存储、传输、解压缩、解码、信息重现等等一系列的问题，当然，在这些方面，现在已经有了许多很好的技术和标准。由于图像所包含的信息量太大，象电影、电视等节目的视频文件仍然需要很大的存储空间，这使得视频文件在Internet/Intranet上进行传输有更多的技术困难。随着时代的进步，这些技术问题也不断地得到解决。早些年，人们要观看Internet/Intranet上的视频节目需下载整个视频文件。通过TCP/IP协议下载文件时，服务器会按照一定的次序将文件分成若干独立的数据包，然后依次发送出去，而客户端的程序会将这些数据包重新组装起来，最终形

3、成和原来完全一样的文件。这时，人们才可以操作文件。在Internet上下载一部90分钟电影一般需要十多个小时，这还需要能保证一次成功。近年来，流媒体技术[1]（也称流式传输技术）的诞生和逐步成熟使得人们只需等待很短的时间就能以边接收边播放的方式欣赏视频节目。流媒体技术，从原理上讲，要对视频文件做预处理以使文件适合于流式传输，预处理是以降低图像质量为代价对原有视频文件进行高效压缩以大幅度减小文件的体积（一般是原来的1/5~1/3），流式传输技术还需要适合的协议和一些策略以及专用的服务器和播放器。需求量的日益增大给媒体服务器和网络传输带来

4、了很大的压力，同时也对它们提出了更高的要求。因此，也就产生的一些应付大需求量的流量控制、拥塞控制等策略，也出现了并行服务器、CDN（内容分发网络）等产物。本文对流式传输、流量控制、拥塞控制、并行视频服务器、内容发送等方面的策略和关键技术做一个概述。2.基本策略2.1流式传输策略此策略在于消除以往下载方式的过长的等待时间。流式传输中，服务器将原视频文件分解成一个个小的数据包，按照特定的顺序，以比较平稳的速度发送到网络上，客户端的播放程序可边接收数据边播放，如图1。用户不必等到文件整个内容全部到达后，才开始播放，数据包也不保存到硬磁盘上，

5、播后就丢。流式传输还带来另外两大好处：一是，只占用很少的用户端资源；二是，对音像产品的版权进行了有效的保护。图1流式传输示意图2.2缓冲预存策略此策略在于保证播放的连续性。流式传输允许数据包通过不同的路径到达目的地，因此，可能出现文件包先发后至的现象。再者，由于网络的不稳定性可能造成在客户端断流的情况。为了保证节目播放的连续性，客户端播放器在开始播放之前，在客户端建立一个一定大小的缓冲区，并按发送时间顺序将接收到的数据包送至缓冲区预存，并等到缓冲区被充满后才开始播放。从客户提出请求到开始播放一般只有几秒到十几秒钟。缓冲区的作用是，当在

6、播放过程中出现短时间的网络拥塞致使数据包不能按时到达时，播放器还有预存在缓冲区中的数据包可以播放，而不至于播放中断[1]。2.3智能流策略此策略在于网络不畅时用户仍然能接收到平稳的视频流。在网络不畅时，用户能够接受质量相对较差的视频信息，但不能容忍节目断断续续，尤其是在观看直播节目时。智能流[1]策略是，允许不同速率的多个流同时编码，合并到同一个文件中，此文件称为智能流文件。同时，采用一种复杂客户/服务器机制探测带宽变化。客户端根据所接收的视频信息，将网络可用带宽反馈给服务器，服务器根据客户带宽将智能流文件相应部分传送给客户，最大限度

7、地使客户满意。2.4分层编码策略此策略也在于网络不畅时用户能接收到平稳的视频流。多媒体数据在网上传输的困难，主要是视频图像数据量太大。分层编码[2]的做法是，按照信息的重要性的不同对视频图像分层，最重要的信息（如一幅图像的大体轮廓）作为第一层，次要的信息作为第二层，更次要的信息（如色彩、亮度等）作为第3、4、…、N层。第一层称为基本层，其它层称为增强层。一幅图像可以看作是多个层叠加而成。编码时，各层单独编码，并分配不同的优先级。在传输过程中，根据用户带宽、网络情况以及实时要求等因素对数据包的传输动态地做出一些选择。当网络不够顺畅时，视

8、频数据中一些次要的增强层数据包将被丢弃，以保证重要的数据能正常传送。这时，客户也能不中断节目播放，只是视频质量有所下降。3.流量控制策略对一些热门节目，尤其是大型体育赛事、文艺演出、重大事件等直播节目，用户需求量特别大，