动态http流自适应控制理论算法

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1、AControl-theoreticApproachtoRateAdaptationforDynamicHTTPStreaming【作者】CZhou,XZhang,LHuo,ZGuo【会议】VisualCommunications&ImageProcessing（IEEE收录）【日期】2012参考文献[1]ChenghaoLiu,ImedBouazizi,andMoncefGabbouj,“RateAdaptationforAdaptiveHTTPStreaming”inProc.ACMMMSys11,pp.169–174,Feb.20112目录一、背景介绍二、论文的主要思想三、论文的

2、主要内容四、论文的理论分析五、论文的仿真结果六、论文的结论七、我的思考3一、背景介绍研究背景当前MPEG-DASH技术研究过程中，提供高质量视频的媒体服务仍然具有挑战性。挑战主要来自时变带宽，码率自适应技术是重点研究对象。通过自动调节视频质量以匹配可用带宽，从而使得用户得到很好地观看体验。目前，主流的码率自适应技术可以分为三类：i）基于带宽；ii）基于缓存；iii）基于流畅度。目前存在的问题在基于带宽的速率自适应技术中，它以估计的网络带宽来切换比特率。一些商业供应商采用的速率适配方案大多属于这一类别。基于带宽的速率自适应方案的主要缺点是：i）由于复杂的网络条件，难以准确地估计吞吐量；i

3、i）随时变化的带宽将导致短期比特率切换会影响用户观看体验。4二、论文的主要思想本论文的解决思路提出了一种新的控制理论方法来切换动态自适应HTTP流中的切片等级。基于缓存器，设置两个阈值：上溢阈值和下溢阈值。适应目标使播放质量最大化，并且通过防止接收缓冲区溢出或下溢来进行不同比特率之间的切换。算法引入两种机制：i)睡眠机制，用于在接收缓冲区的占用太高时防止选择不必要的低比特率或者缓存上溢；ii)复位机制，当接收缓冲区的占用太低时，采用这种机制预先避免缓存下溢。5二、论文的主要思想论文的补充知识6积分中值定理：若函数f(x)在闭区间[a,b]上连续，则在积分区间上至少存在一个点ε，使下式成

4、立：二、论文的主要思想7论文的主要参数和公式说明r(k)*L——第k个切片大小——tk-1~tk时间内缓存净增加量——下载第k个切片用的时间三、论文的主要内容算法中主要公式8(tk-tk-1)*d(t)=r(k)*L其中，这里运用了积分中值定理。三、论文的主要内容上述公式解析：第k个切片的大小：r(k)*L=对于t∈(tk-1,tk],忽略切片获取过程中request时间（或者d(t)置为0，保证其连续），由积分中值定理有：存在t0∈(tk-1,tk]，满足：结合Δtk=tk-tk-1，即存在t∈(tk-1,tk]，r(k)*L=得到(2)式。同理，推导=9论文的算法模型i)上溢模型为

5、了防止缓存上溢，须使成立，那么将(3)式b(tk)带入不等式，有：对(4)不等式右边rover(k)进行量化取值运算Q[rover(k)]可以得到r(k)可取上限值rmax(k)，并且下限值应不低于当前带宽(即下载速度的d(t))，只适用于rmax(k)≥d(t)的情形。三、论文的主要内容10三、论文的主要内容对于rover(k)＜d(t)的情形，须启动睡眠机制，延迟ts后[rover(k)≥d(t+ts)]再进行第k个切片文件的下载。式(6)(7)用于计算延迟ts后缓存增大足以使成立rover(k)≥d(t+ts)再次成立，从而开始启动下载。11三、论文的主要内容上述公式解析：对于时

6、刻t∈(tk-1,tk]，若rover(k)＜d(t)，那么停止下载切片文件。在延迟ts后重新启动。显然，在此期间p(t)保持不变，假设d(t)也保持不变。正常情况下，ts后必有：化简，有：，再将(6)式带入，即可得到(7)式。12论文的算法模型ii)下溢模型在缓存下溢情况下，b(t)单调递减。需要保证b(tk)≥bmin，同理，将该条件带入到式(3)。得到：(8)式得到r(k)的一个上限值runder(k)，对于runder(k)＜r1的情形，此时不再有符合要求的r(k)，因此引入保护参数β(β≥1)。当runder(k)＜βr1时，即进入码率复位机制。三、论文的主要内容13三、论文

7、的主要内容当runder(k)＜βr1时，βr1可以是切片码率等级集合R中某个大于r1的等级。此时，码率等级直接复位为r1，从而防止缓存下溢的情况发生。另一方面，对于runder(k)≥βr1(β≥1)的情形：此时，满足r(k)≥r1。三、论文的主要内容论文的算法模型iii)均衡阶段前面提到的是缓存上溢或者下溢的情况，对于p(t)=d(t)的情形：r(k)=r(k-1)算法总结四、论文的理论分析理论分析的特点论文中提出的算法，在分析、建模过程中