因为proxy-driven代理缓存管理和客户驱动的流媒体解决方案的动态自适应流媒体通过HTTP (DASH)是两个独立的过程,一些困难和挑战出现在媒体数据管理代理缓存和速度适应在DASH端。提出一种新颖的客户驱动联合代理缓存管理和冲刺速度适应方法,名叫CLICRA,移动从代理缓存预取情报给客户机。CLICRA哲学的基础上,提出了一种速率适应算法,选择了比特率对未来媒体使用预测缓冲段请求媒体时间在客户端。CLICRA实现传达信息的片段,随后可能会获取代理缓存预取的,以便它可以使用信息。仿真结果表明,该方法优于传统的segment-fetch-time-based率适应和proxy-driven明显不仅在流媒体代理缓存管理质量在客户端还在代理缓存带宽和存储使用。
最近,超文本传输协议(HTTP) (
HTTP流媒体自适应(AHS)是第一个标准化版本9的分组交换流(PSS)服务
在冲刺,客户不断请求和接收小段的多媒体内容,表示媒体部分。适应率可以很容易地支持请求媒体分段编码不同的比特率。的能力适应率的关键优势之一是HTTP流媒体自适应当前的实时视频服务在互联网相比,使用渐进式下载方法,因此,可能遭受频繁播放中断和未达最佳标准的流质量。然而,破折号标准仅仅指定媒体表示描述的格式和媒体部分,而客户端操作,如速度适应,不规范。然而,速度适应影响感知质量在客户端通过媒体的选择部分,因此,媒体接收比特率以及经验丰富的中断频率,也从媒体片段的选择结果。
提出了短跑的速度适应算法在文献中。例如,刘等人。
是很常见的,短跑是在网络,包括代理缓存缓存流内容的能力。一段时将缓存代理缓存第一段的接收和响应请求。这种缓存是表示被动与预取缓存来区分。内容提供商提供了多个表示媒体剪辑,和客户端动态请求不同段不同表示形式作为冲刺支持速率适应。因此,部分来自多个表示可能是缓存的缓存代理,和每个缓存的缓存段表示可能会形成一个完整的表示。本文认为基于策略的操作场景,虽然内容录用前的/推动基于策略是超出了本文的范围。
缓存的结果不完整的表现方法是SFT的变化观察到客户端。原因是被一段请求客户机可能由代理缓存或原始服务器根据是否代理缓存(传递路径的请求向源服务器)已经缓存请求的一部分。SFT的变化可能会进一步导致缓冲媒体时间变化特别是当缓存的状态连续段媒体演示顺序有所不同,例如,当一个段缓存,但下一个不是。
SFT和媒体缓冲时间的变化引起的缓存未命中可能被解释为堵塞或吞吐量的变化速率调整算法。速度适应算法可以使用SFT作为(
除了前面讨论的影响不完全缓存交涉速率适应、动态变化的网络吞吐量变化也会导致缓冲媒体时间。文献[
应对的问题在传统的适应速度的方法冲在代理缓存操作,本文提出了一种新颖联合客户驱动支持缓存预取和速度适应算法。提出联合驱动的预取和速率适应算法决定了表示接下来的请求媒体部分和随后的部分客户端将最有可能请求之后。然后,作为一个常规的HTTP GET请求的一部分,客户也表示段将随后要求(以下称为预期的部分),以便代理缓存预取段应对未来请求的客户端。本文的另一个重要贡献是预测缓冲媒体时代的新算法,可用于速度适应破折号在网络运营包括代理缓存。媒体预测缓冲时间是由以下两个因素。第一个因素是缓存状态所要求的部分和预期的部分。第二个因素是分别测量了sft的代理缓存从原始服务器客户端和代理缓存。
剩下的纸是组织如下。部分
在代理缓存预取部分主要涉及两个问题,即指定发出预取请求的时间和选择段预取的。应对这些问题,本文提出了一种新颖的客户驱动代理预取方法行动的情报DASH客户代理缓存。据我们所知,没有之前工作在文献中使用客户驱动代理预取方法。另一方面,proxy-driven缓存被提出,例如,通过陈et al。
一般来说,proxy-driven预取方法限制用于缓冲,因为以下原因。proxy-driven预取和客户驱动速度适应DASH不能一起运作良好,自预取情报和速度的适应性都位于两个不同的实体,即分别代理缓存和客户端。Proxy-driven预取方法通常预取未来段特定媒体的比特率在一个窗口没有意识到转换/下是否会发生在少量客户,估计客户或代理缓存的速度适应行为。然而,这样的估计是非常困难的破折号客户不使用统一的速度适应算法。当switching-up /表示发生在少量客户,先前缓存的预取的部分表示成为DASH无用的客户,和部分新表示必须预取的。此外,proxy-driven预取方法导致大幅增加的计算和内存要求决定何时,哪些部分需要预取的。破折号的普遍哲学是解决类似的可伸缩性问题定位情报功能,如速度适应和调度请求媒体片段,在DASH客户机。段抓取,串行或并行段获取方法可用于冲刺,通过请求和接收媒体段顺序(
破折号,媒体在介绍描述(MPD)提供了必要的信息为客户建立一个自适应动态通过HTTP流媒体。MPD包含描述信息媒体表示,比如HTTP url的每一部分促进HTTP GET请求部分。破折号的概念引入表示,这是一个替代选择的媒体内容或其子集通常不同的编码选择,例如,比特率,分辨率,语言,编解码器,等等。表示由表示ID。一段包含某些媒体数据从一个特定的表示时间的持续时间和元数据解码和现在所包括的媒体内容。这样的时间被称为媒体段持续时间或段持续时间,而盯着表示一段时间标记成段开始时间。一段号码是用来指定开始时间和段为一段时间。一段是由URI标识的,可以请求的HTTP GET请求。
图
典型缓冲系统[
少量客户机第一次访问一个MPD获取信息的表示和每一部分的URI或URI模板。客户端不断从服务器请求和接收部分。DASH客户请求媒体段不同表征反应不同的网络资源。速度适应决策通常发生每个请求一段时间。如果DASH运营网络中包括许多缓存,缓存或客户先段请求重定向到一个缓存。如果缓存的请求,请求将由缓存和段取时间减少。否则,请求将被转发到原始服务器。
年代ec>图
系统架构与CLICRA-aware DASH辅助缓存。
信号方法包括两个信号的方向从少量客户机代理缓存和信号从代理缓存少量客户提出了部分
在客户端代理缓存信号,DASH客户告知代理缓存,DASH客户机可能会请求一个或多个后续段从特定的表示在未来,随后称为预期的部分。例如,预期的部分信息可能向代理缓存通过使用一个名为预期的新HTTP头段头,当客户端发送请求。收到的信号可能是CLICRA-aware代理缓存或传统的代理缓存。如果代理缓存是意识到信号并希望部署传达预期部分信息来提高其效率,那么它可能利用预期的部分信息预取预期的部分,如果他们还没有代理缓存的缓存。否则,如果代理缓存是意识到信号和不愿使用信息,或如果代理缓存不知道信号,那么它应该忽略中携带的信息标题,可以操作常规,也就是说,如果代理缓存没有收到额外的头。因此,预期的部分信息信号不带来任何负面影响代理缓存,可以提高代理缓存性能的情况下,很清楚的信号。
注意,信号将接收到代理缓存是最接近客户。为了实现这一目标,预期段头可以包含在HTTP连接头;因此,预期的部分信号只会收到最近的代理缓存,不会受到其他代理缓存和源服务器。
proxy-driven预取机制相比,信号的方法释放处理负载代理缓存和避免问题的可伸缩性,当客户端连接到代理缓存数量的增加。
年代ec>此外,DASH客户指示代理缓存,缓存信息的一个或多个后续部分的一个或多个表示DASH客户机请求的适应速度的目的。缓存信息包括缓存状态,开始的时间即时获取一段,和段取时间获取一段从原始服务器代理缓存如果段缓存。之前的信息可以通过代理缓存没有密集的计算处理。因此,该信号不影响代理缓存的效率。
在代理缓存客户端信号,代理缓存可能告知DASH客户指定的缓存信息的后续部分表示。
相似的部分
本节提出了一种新颖的联合驱动的预取和速度适应(CLICRA),它将从代理缓存处理情报DASH客户与传统proxy-driven预取方法。
提出CLICRA方法选择媒体请求当前段的比特率和预期的部分。通过说明预期的部分代理缓存,它能预取的预期片段缓存和获取,以下称为未预期部分。因此,客户驱动关节速度适应和代理缓存预取实现通过使用预期的节段信息信号
段的指定表示请求和预期的部分,我们提出一个方法预测缓冲缓冲操作在网络媒体时间包括代理缓存。我们的方法考虑不完全缓存的表征及其对缓冲媒体时间变化趋势的影响。该缓冲媒体时间预测方法使用信号方法
以下部分组织如下。缓冲媒体时间预测方法提出了缓冲操作在网络包括代理缓存的部分
DASH客户估计未来趋势的缓冲媒体时间考虑这一事实的sft抓取一段从原始服务器代理缓存和抓取是不同的。提出了在(
定义的主要符号。
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媒体预测缓冲时间 |
|---|---|
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的变化预测缓冲媒体时间 |
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媒体比特率 |
| CS | 缓存状态 |
| 默沙东公司 | 预定义的媒体段持续时间 |
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表示ID和段数字识别段 |
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缓存一段时间 |
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接受一段时间 |
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一段时间请求 |
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上阈值,低阈值的预测缓冲媒体时间 |
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上阈值,低阈值的变化预测缓冲媒体时间 |
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段数,当前部分由客户端请求的数量 |
| SFT | 段获取时间 |
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估计SFT的后续部分 |
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SFT衡量客户 |
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SFT衡量代理缓存 |
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SFT测量从代理缓存客户端 |
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SFT测量从原始服务器代理缓存 |
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最近的样本 |
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最近的样本 |
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代理缓存到客户机 |
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起源代理缓存服务器 |
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表示ID, |
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后续的窗口大小,预取和前一段 |
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窗口的大小表示ID |
缓冲媒体时间可以预测通过添加媒体段持续时间的差异和sft的后续部分媒体当前的缓冲时间。在几个候选人交涉的范围
除了预测缓冲媒体时代,媒体预测缓冲时间的变化(
SFT预计使用下列三个方程取决于之一的缓存状态。预测SFT来标示
本节提供了一个方法,更新缓存状态的缓存状态转达了代理缓存和预测未来的段段时的缓存状态请求。节
图
估计每一段的例子缓存请求状态当段。
如图
以下步骤描述了流程的更新和预测对于这个示例。
更新的详细过程和预测缓存状态和方程确定
主要目标冲刺的速度适应包括以下三个方面。第一,适应旨在提供最大可能的媒体比特率。其次,它试图避免播放中断。第三,它应该降低比特率适应频率和平均比特率变化的大小为每个适应提供一个稳定的播放质量。前两个目标需要速度适应媒体比特率迅速适应不同的网络资源,但最后一个目标需要保守长期网络资源的变化做出反应。
为了实现上述目标,本文提出了一种新颖的技术选择的一个相同的媒体编码比特率表示为当前请求分割和预期的部分。拟议中的CLICRA检查预测缓冲媒体几家未来的时间瞬间在相邻的表征和选择的媒体比特率编码表示,媒体预测缓冲时间在一个安全水平。
基于预测缓冲媒体倍适应方法可以忽略短期SFT变化类似于当前缓冲媒体基于时间的方法通过使用一个保守的阈值来调用速度适应。缓冲媒体预测的知识时代,DASH客户不再需要等到缓冲媒体时间达到一定的阈值,将调用速度适应。
速度适应由switching-up switching-down,或保持一个表示不变。
Switching-down (switching-up)表示发生在网络容量(大)低于阈值需要提供当前比特率编码表示,使交付的一个低(高)比特率编码表示。如果网络容量比媒体比特率低(大),那么缓冲区填充率较低(高)比缓冲消费率。所以,较低(高)网络容量可以通过检查发现如果一个(多个)媒体预测缓冲时间(s)在当前表示是()(高)低于预定义的阈值(在一个更高的比特率编码表示高于定义转换阈值)。这里,预测缓冲媒体时代由多个预测在未来的时候,部分是由客户端和接收表示
在所有其他情况下,表示保持不变。
年代ec>进行模拟,CLICRA方法在DASH端操作,且仅在代理缓存操作信号功能。拟议的破折号CLICRA方法是在ns2中实现
在许多服务,预计大量的破折号客户流在同一时间,因此争夺有限的带宽。网络模拟器,如ns2,可以被认为是一个不错的选择对于评估预取和利率调整方法对大量的客户。
<年代ec id="sec6.1">仿真中使用的网络拓扑结构如图
网络拓扑结构。
在我们的模拟,一群五冲客户模拟中链接# 4的带宽设置为0.4 mbit / s, 0.7 mbit / s, 1.0 mbit / s, 1.3 mbit / s,分别和1.6 mbit / s。评估下的缓冲性能动态更改共享网络资源和不同的缓存比率在代理缓存,破折号客户开始流媒体逐步每隔200年代从0年代到800年代。模拟冲刺客户数量为每个组分配给一定的带宽被设置为2,4,6,4,2
实现自适应HTTP流媒体、流媒体服务器为客户端提供十套表示适应媒体比特率在媒体比特率包括64,128,192,256,384,512,640,896,1152,和1408年Kbits / s表示水平0到9,分别。相邻的比特率区别表示增加的函数观察大致相当的质量改进的比特率。段时间,模拟初始缓冲时间,
模拟网络的动态特性,两个指数(Exp)流量发送方是连接到一个代理缓存。实验流量发送方# 2和# 3生成开/关流量。在“上”时期,数据包生成恒定破裂率5 mbit / s和10 mbit / s的Exp发送方# 2和# 3,分别。在“关闭”时期,没有交通生成。破裂时间和空闲时间从指数分布。在仿真中,平均- 2 s和停工时间。Exp接收机# 2连接到第二个代理缓存,而接收机# 3是连接到网络的元素。源服务器还包括一个内部指数流量发生器,产生数据包的破裂率5 mbit / s的“on”时期,将数据包发送到Exp交通接收器# 1。内部指数流量发生器是用来模拟一个场景,源服务器不仅符合短跑客户也提供其他客户,如web浏览器客户端。
接收方可以宣传的最大接收窗口大小为65535字节的16位TCP报头。在这种情况下,可实现的最大TCP吞吐量有限,接收窗口大小和RTT的比值。对于较大的窗口大小,以适应高速传输路径,RFC 1323 (
两个窗口大小,三个不同的链路带宽和延迟测试如表所示
两组仿真设置。
| 设置 | 接收窗口大小 | 连接参数 | # 1和# 2的链接 | 链接# 3 | 链接# 5 | ||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 设置# 1 | 设置# 2 | 设置# 3 | 设置# 1 | 设置# 2 | 设置# 3 | 设置# 1,# 2,# 3 | |||
| 设置1 | 1000 kb的 | 带宽(兆比特/秒) | 10 | 10 | 20. | 20. | 40 | 40 | 10 |
| 链接延迟(女士) | One hundred. | One hundred. | One hundred. | 10 | 10 | 10 | 10 | ||
| 设置2 | 60 k字节 | 带宽(兆比特/秒) | 20. | 20. | 20. | 40 | 40 | 40 | 10 |
| 链接延迟(女士) | 50 | One hundred. | 150年 | 10 | 10 | 10 | 10 | ||
该方法是评估对感知到的流经验DASH客户从原始服务器和网络资源的使用代理缓存。认为流体验在DASH客户评估对收敛表示水平表明媒体比特率,实现媒体比特率,和播放中断频率。网络资源使用测量的媒体流量的数量从原始服务器代理缓存层# 2,和代理缓存的缓存命中率层# 2。
<年代ec id="sec6.2.1">仿真结果被报道为三个不同的带宽与给定的延迟组合链接# 1,# 2,# 3。接收窗口大小设置为1000 kb的;因此,吞吐量主要是由连接的带宽控制。
表
缓冲区下溢计数。
| 带宽 | CLICRA | TraCaMaRA | TraRA |
|---|---|---|---|
| 设置# 1 | 4 | 86年 | 77年 |
| 设置# 2 | 10 | 279年 | 345年 |
| 设置# 3 | 7 | 95年 | 181年 |
评价融合的表现水平,图
开关频率和振幅接收窗口1000 kb。
| 带宽 | 频率 | 振幅 | ||||
|---|---|---|---|---|---|---|
| CLICRA | TraCaMaRA | TraRA | CLICRA | TraCaMaRA | TraRA | |
| 设置# 1 | 0.0867 | 0.4695 | 0.4984 | 0.0978 | 0.5736 | 0.6491 |
| 设置# 2 | 0.0743 | 0.2201 | 0.4959 | 0.0825 | 0.3142 | 0.7176 |
| 设置# 3 | 0.0734 | 0.2060 | 0.4611 | 0.0805 | 0.2832 | 0.6653 |
开关频率和振幅。
仿真结果表明,该CLICRA方法不仅提供了显著降低开关频率也降低切换振幅相比传统TraCaMaRA TraRA方法作为其对应点为该方法集中在左下侧的角落;然而,这些竞争的方法被广泛传播和出现在右上角。
相对较高的原因缓冲区下溢计数和高频率和振幅转换表示TraCaMaRA可以描述如下。传统proxy-driven代理部分预取方法预取后续部分的表示不知道后续段在跑客户。预取的细分将成为无用的,以防客户切换到一个新的表征水平。因此,不必要的部分可能是预取的,这可能导致交通拥堵原始服务器和破折号之间的客户,进一步导致大量的缓冲区下溢的客户。TraRA TraCaMaRA雇佣一个SFT-based速率适应方法,比较的比例媒体段持续时间与速度适应阈值除以SFT,决定是否要转换表示水平。代理缓存的缓存表示不完全造成一个大变化的SFT以少量客户抓取缓存段从代理缓存,从源服务器获取未段。TraRA可能转换后表示水平观察小SFT抓取缓存段的代理缓存和没有检查如果后续段高表示缓存代理缓存。因此,switching-up表示水平后,少量的客户大SFT获取后续段水平更高的表示如果这段没有缓存代理缓存。以防大量冲客户做出这样不正确的switching-up决策,原点之间的网络服务器和代理缓存可能遭受交通堵塞这进一步导致缓冲排水和switching-down表示水平短跑的大量客户。这样一个重复的循环switching-up /向下表示水平导致高开关频率和振幅。
相比之下,该方法预测,SFT对后续部分基于缓存的状态,随后的部分在一个滑动窗口,分别测量了SFT从原始服务器的代理缓存和代理缓存跑客户。因此,不正确的水平可以减少开关向上/向下表示。此外,提出了客户驱动预取方法指定在破折号客户和预期的部分表示最早的未预期部分代理缓存,以便它可以预取指定的预期,因此,减少不必要的段的预取以及减少交通拥堵和缓冲区下溢计数。
图
传输字节(gb)从原始服务器代理缓存。
| 带宽 | CLICRA | TraCaMaRA | TraRA |
|---|---|---|---|
| 设置# 1 | 132.0 | 159.3 | 118.6 |
| 设置# 2 | 216.4 | 287.1 | 169.1 |
| 设置# 3 | 251.7 | 234.9 | 199.9 |
收到平均比特率随着模拟时间为1000 kb的接收窗口。
带宽设置# 1
带宽设置# 2
带宽设置# 3
图
客户的平均缓存命中率在仿真时间接收窗口1000 kb。
带宽设置# 1
带宽设置# 2
带宽设置# 3
仿真结果被报道的三种不同延迟的组合与给定带宽链接# 1,# 2,# 3。接收窗口大小设置为60 k字节;因此,链接的吞吐量受到延误除了带宽。报告的结果是类似的方式在前一节中。表
缓冲流计算接收窗口下60 kb。
| 链接延迟 | CLICRA | TraCaMaRA | TraRA |
|---|---|---|---|
| 150毫秒 | 91年 | 872年 | 668年 |
| 100毫秒 | 44 | 741年 | 371年 |
| 50毫秒 | 4 | 219年 | 22 |
传输字节(gb)从原始服务器代理缓存。
| 链接延迟 | CLICRA | TraCaMaRA | TraRA |
|---|---|---|---|
| 150毫秒 | 118.9 | 121.0 | 102.2 |
| 100毫秒 | 180.3 | 180.5 | 162.0 |
| 50毫秒 | 271.6 | 353.8 | 219.7 |
开关频率和振幅接收窗口60 kb。
| 链接延迟 | 频率 | 振幅 | ||||
|---|---|---|---|---|---|---|
| CLICRA | TraCaMaRA | TraRA | CLICRA | TraCaMaRA | TraRA | |
| 150毫秒 | 0.1117 | 0.4712 | 0.4548 | 0.1388 | 0.6982 | 0.6502 |
| 100毫秒 | 0.0906 | 0.3902 | 0.4892 | 0.1040 | 0.5810 | 0.6892 |
| 50毫秒 | 0.0700 | 0.1596 | 0.2273 | 0.0744 | 0.2092 | 0.3024 |
收到了接收窗口平均比特率在仿真时间60 kb。
链接延迟150毫秒
链接延迟100毫秒
链接推迟50毫秒
客户的平均缓存命中率在仿真时间接收窗口60 kb。
链接延迟150毫秒
链接延迟100毫秒
链接推迟50毫秒
本文表明,当流媒体管理在流媒体代理缓存和速率适应客户通过HTTP使用动态自适应流媒体(DASH)独立执行,网络资源不能有效利用,流在DASH客户是退化的经历。要解决这些问题,本文提出了一种信号方法从流媒体客户端代理缓存管理从代理缓存预取缓存段和流媒体客户端反馈的缓存状态和段取时间从原始服务器代理缓存。信号的基础上,提出了客户驱动联合代理缓存管理和适应(CLICRA)方法估计交付媒体比特率在原始服务器和代理缓存和代理缓存和流媒体客户端之间的分别。因此,获取时间和缓冲媒体持续时间可以预测后续部分根据缓存状态和估计交付媒体比特率。拟议中的CLICRA方法不仅指定了媒体比特率表征水平的要求部分也为预期的部分,客户端将最有可能请求不久。预期的部分的信息传递给代理缓存,以便它可以预取预期的部分。因此,提出CLICRA方法有效地使用有限的网络资源之间的起源服务器和代理缓存和避免交通拥堵。CLICRA显示改进的性能对缓冲区下溢计数,开关频率,实现媒体比特率客户和带宽消耗从原始服务器代理缓存和代理缓存的缓存命中率相比竞争技术。
年代ec>阑尾组织如下。详细的速度适应算法在附录
速度适应行动(部分进行了总结
两个条件来决定是否要转换到一个更高的比特率编码表示。
第一个条件是检查是否交付的网络容量足够大
该决定转换到一个更高的比特率编码表示是由保守但很快提供稳定和回放质量尽可能高。保守的决定是由使用多个条件如前所述,使用预测和快速决策是由缓冲缓冲操作在网络媒体时间包括代理缓存。
年代ec>决定switching-down低比特率编码表示当网络容量减少,和
缓存状态更新和连续预测方法(部分进行了总结
流程5和6是用来连续检查指定的后续部分
测量sft从原始服务器的代理缓存和代理缓存DASH客户,也就是说,
的
每次在收到一个新的部分,最近样品的测量从代理缓存SFT DASH客户机(
每次在收到一个新的部分,
指定的想法
每次在收到一个新的部分,最近的样本测量SFT从原始服务器代理缓存(
这可能发生
如果一段还没有完全收到代理缓存,但花时间比例抓取的段的一部分(
如果是否定的