无缝的视频直播计划的支持

文摘

广播方案,如快速广播和谐波广播方案,大大降低带宽需求的视频点播服务。在现实世界中,有些历史事件非常热。例如,每年3月,成千上万的人连接到互联网观看奥斯卡之夜的现场表演。这样的行为容易导致网络竞争。然而,前面提到的计划不能缓解这个问题,因为他们不支持直播。在本文中,我们分析的要求将现场视频。基于需求、时间扭曲的方法提出了使广播方案支持直播。然而,改善方案需要额外的带宽在直播现场表演的长度超过默认值。因此,我们提出了一个可伸缩的二项式视频直播计划将使用常数的带宽增加客户的等待时间。方案时发现一个视频的长度超过默认,双打播放段的长度,然后它所需的带宽是恒定的。

1。介绍

随着宽带网络的发展,视频点播(VOD) (1)成为现实。许多研究开始调查视频点播。重要领域之一是探索如何分发前十或二十所谓热门视频更有效率。广播是一种有前途的解决方案。它传输每个视频根据一个固定的时间表和消耗恒定带宽无论请求视频的存在与否。即系统的带宽要求独立于用户的数量给定视频观看。一个基本的广播计划批处理方案(2),推迟用户的请求一定的时间,这些请求在批处理以便其带宽消耗降低。然而,批处理方案仍然需要相当大的带宽的一个热门视频。例如,给定一个120分钟的视频,如果最大客户的等待时间= 10分钟,所需的带宽是12,在那里是视频播出率。

许多广播方案提出了进一步降低带宽需求通过使用机顶盒(STB)在客户端。方案包括快速广播(FB) [3,4),宝塔广播(PB) [5),新宝塔广播(NPB) [5),recursive-frequency分裂(RFS) [6广播(某人)[],楼梯7),和谐波广播(HB) [8,9计划,将视频分成多个部分通过几个独立的数据通道和分发它们。,这些计划需要机顶盒接收的部分通道当用户开始观看视频。热方案大大减少带宽要求视频。例如,如果一个视频服务器分配4视频通道传输FB 120分钟的视频,那么它的最大等待时间仅仅是8分钟。FB方案,与批处理方案相比,减少了带宽需求和等待时间。

在现实世界中,有些历史事件非常热。例如,每年3月,许多人连接到互联网观看奥斯卡之夜的现场表演。这种行为容易造成网络拥挤。然而,计划,如铅、NPB,某人,RFS, HB,不能直播节目缓解交通拥堵。为了克服这个障碍,我们分析了直播的要求,提出了一个方法,称为时间扭曲,使这些计划分发现场表演。然而,改善方案需要额外的带宽在直播现场表演的长度超过默认值。因此,提出了一种可伸缩的二项式广播方案演示如何转移生活视频带宽无论视频长度不变。

本文的其余部分如下。部分2分析直播的要求。这一节还介绍了时间扭曲和可伸缩的二项式广播方案。提出了部分进行了分析和比较3。最后,我们做一个简短的结论4。

2。直播方案

2.1。背景

这项工作首先简要介绍了FB和HB。假设有一个视频长度(例如,120分钟)。视频的消费率(例如,10 Mbps)。视频的大小(例如,9 gb)。假设所需的观众的等待时间小于,在那里是一个正整数。两种方案都涉及到了以下步骤。(1)视频也同样分为段。假设是我段视频。连接(●)的所有部分,增加部分的顺序数字,构成了整个视频,。(2)在服务器端,FB和HB计划包括以下步骤,分别。(一)对facebook来说,存在一个整数这样。然后,服务器定期转移部分来频道,在那里,如图1。因此,视频的总带宽分配。(b)同样HB,服务器进一步分裂成子分段。的子分段段然后在频道播出,在那里显示在图2。的带宽因此=。的总带宽视频=,在那里谐波的数量吗。(3)在客户端,假设有足够的缓冲空间来存储数据段的视频。看视频的步骤包括以下。(一)客户端下载第一个数据段第一次出现在第一通道,然后从其他渠道同时下载其他相关数据段。(b)一旦完成第一部分的下载,客户端开始播放视频的正常速度的顺序。(c)客户端阻止加载通道当收到所有数据片段。

2.2。直播的要求

直播的部分描述了三个重要的要求。(R1)数据传输通道的速度必须小于或等于媒体产量。在直播的情况下,新媒体产生恒定速度的广播计划在一个通道上传输数据率高于媒体直播产量无法支持。(R2)广播计划不能提前传播向后方的和不可用的视频片段。(R3)直播计划必须忍受生活的不同长度的视频。在现实世界中,过早或过晚的现场演出经常,很少。最新的广播计划(3- - - - - -9)认为视频是已知的和固定的长度。在早期结束的情况下,这些计划只是免费分配渠道或重复过去的或空白的视频段。因此,观众看视频不受影响。然而,在年底结束的情况下,方案需要额外的带宽处理程序伸长的情况。如果没有可用的带宽,直播将中断。

受制于上述要求,我们检查几个提出广播计划是否支持直播节目广播。首先,金字塔广播(10)计划违反了要求R1因为它使用多倍的带宽渠道发布视频片段。第二,HB,某人与需求R2冲突,因为他们试图播放不存在向后方的视频片段。第三,所有的提到R3广播方案不能满足要求。他们需要分配额外的通道将超过长度的视频直播。因此,他们不能使用恒定带宽分配现场视频。因此,我们提出了时间扭曲使R2方案来满足需求。此外,一个可伸缩的二项式广播、FB的基础上,提出了R3演示如何满足需求。

2.3。时间扭曲

假设一个广播计划安排亚节段的在通道在一个持续的周期时间。也就是说,亚节将会出现一次频道每一次。这项工作还假定,在播放视频的开始,段还没有可用的。因此,视频服务器必须推迟的传播直到段是可用的。一旦接收部分从一个视频源,如摄像机、视频服务器传输延迟亚节通过通道是预先录制的视频。我们称之为推迟随着时间的扭曲。图3显示了定期广播方案之间的差异和广播计划时间扭曲。

扭曲的时间是一个通用的方法。如果无法重新适应广播计划时间扭曲,那么它不能支持直播。在本文中,我们只演示HB支持直播方法的优势。这是因为HB证明要求下的最小带宽相同的平均等待时间(9]。

现场谐波广播
假设默认的视频直播的长度和最大用户的等待时间。根据HB,视频也同样分为五段,j段是进一步分为子分段。时间扭曲,我们推迟后的传播视频片段,直到他们是可用的。图4显示的场景。
英吉利海峡按顺序广播直播视频。与此同时,其他渠道,来随着时间的推移,分发记录段生活计划的扭曲。当整个视频记录,它分布在HB方案。

2.4。可伸缩的二项式广播

扭曲的时间成功地让前面的广播计划(3- - - - - -9]分发现场视频;然而,它并没有解决超长的问题。例如,在图4,如果程序的长度长于生活,我们必须分配一个额外的通道将多余的部分视频。如果带宽不可用,系统必须停止视频分布。为了克服这个障碍,我们开发一个可伸缩的二项式广播,广播直播视频使用带宽不变,不管它的长度。

这个想法来自facebook的二项式关系(3]。揭示了FB方案二项两个连接通道(图之间的关系5(一个))。为通道,基本周期的长度单位()是大于两倍()的通道。二项式关系是独立于每个视频片段的长度。因此,服务器可以播放视频的两倍长度相同数量的渠道增加一倍的长度基本周期单元(图5 (b))。即通过增加循环的长度单位需求,超长的一部分视频可以通过预先分配广播频道。

工作然后礼物如何无缝地活泼广播一个超长的视频以恒定带宽。(1)安排定期FB的分配渠道。(2)当最后一个时隙的基本周期单位最高编号的通道(在在图6(一))分配和没有添加频道直播视频,基本周期单元的伸长过程就开始了。这个过程双打基本周期单元的每个通道的长度(频道频道,频道)。,起始段每个通道的基本周期单元推导出基于以下公式: 在哪里是次伸长过程应用于。(如图6 (b)起始段的通道,,是,,、职责)。(3)如果起始段已经通过这个频道播放,视频点播服务器扫描向后一个接一个,直到第一次出现的和马克新的广播的运行周期。(4)如果一个新的数据周期已经完全播放实时视频还没有结束,然后视频服务器跳回到第2步,开始一个新的伸长过程(图6 (c))。否则,视频服务器周期性广播基本周期的两倍长度单位。

可伸缩的二项式广播、视频服务器可以使用一个常数分发现场视频通道的数量。方案的成本,后来者的等待时间和缓冲需求增长两个的力量。

3所示。分析和比较

本节介绍了网络带宽的需求,缓冲区大小,和I / O负载对每个客户端直播计划。包括以下的假设。让视频的长度。(1)媒体回放速度。(2)段的长度。(3)视频片段的数量。媒体直播视频的大小字节。超长部分是。(4)上场时间槽表示。

3.1。带宽需求

当实时视频的长度长于,广播方案必须分配额外的渠道发布超长部分,如上所述的部分2。3。每个广播方案的带宽需求列出如下。(我)现场谐波广播(LHB)。它的带宽需求包括直播的频道和多个渠道为客户(图4)。由于每个通道的带宽是一个调和级数(8),带宽需求()是 方程(2)代表了带宽需求时,视频还没有结束: 方程代表了带宽需求实时视频结束时,和渠道被释放。(2)住楼梯广播(LSB)。与常规相比楼梯广播(7),这个计划需要一个额外的通道C_l直播。因此,带宽需求()是 在哪里,,: 在哪里,,。(3)生活快广播(局部反馈。它的带宽需求可以从[获得3];它是 (iv)可伸缩的二项式广播。自可伸缩的二项式广播方案传输视频以恒定的渠道,它的带宽要求是

图7描述了每个广播方案的带宽需求。在[9),我们证明了最优广播方案谐波方案。然而,在这项研究中,我们发现,当实时视频的长度小于16 l,局部反馈成为最佳的直播方案,如图7。这是因为LHB要求额外的渠道,现场CL,频道播出的生活计划。此外,当长度超过16 l, LHB可以被证明是最优方案遵循相同的演绎过程显示在[9]。最后,图7显示的可伸缩的二项式广播与常数渠道的成本翻倍的最大等待时间。

3.2。的最小磁盘传输速率的要求

广播方案,视频片段写入磁盘的客户,因为他们需要缓冲。当客户需要使用部分,他们需要从磁盘读取。磁盘传输速率(Φ)读取传输速率(的总和)和写传输速率()。为了确保顺利播放,最低传输速率是回放速度读B。,最低传输速率写必须大到足以拯救need-to-be-buffered段。这取决于时间槽端接收到的视频片段。下面讨论所需的磁盘传输速率的广播方案。(我)LHB。从(2)和(3),我们可以发现,带宽需求最大的时候。带宽需求β当时槽当时,服务器分配最大数据槽。完全为了节省视频片段,最低传输速率写在客户端()必须等于带宽需求。因此,最小磁盘传输速率(Φmin)的总和和。也就是说, (2)LSB。像LHB,什么时候,带宽需求是最大的。因此, 在哪里,。(3)局部反馈。从(6),我们就可以得到最充足的带宽需求时。因此, (iv)可伸缩的二项式广播。由于恒带宽要求,磁盘传输速率也不变,等于 图8显示了最大的I / O负载Φ广播方案。

3.3。最大客户端缓冲区需求

基于前面的讨论,我们发现客户的视频输入率()大于视频回放率()。未耗尽的视频片段将被保存在客户机上的辅助存储器。因为媒体回放速度等于直播率(),来填补缺失的部分主要是有助于缓冲积累,显示在图9。

假设失踪的灌装工艺段结束T_f和视频直播结束T_e。因此,集成是失踪的视频片段的大小。如果T_f在T_e,如图9,最大缓冲区要求()等于丢失的视频片段的大小。为了满足约束的连续播放,时间来填补缺失的部分必须短于时间玩失踪的部分。因此,如果一个客户端到上半年的直播,缓冲视频的大小总是等于丢失的视频片段的大小。相反,如果一个客户到达的中点现场表演后,最大缓冲要求随采用直播计划。假设实时视频的长度是1024 l。图10演示了缓冲区之间的关系需求和客户的到达时间。

假设一个客户到达时间槽和直播视频长度。直播方案,他们的最大缓冲区()需求列出如下。(我)LHB。它的最大缓冲要求 在哪里。的的总和(i n)在(th填充率矩阵的列6)当;其他人。(,当;其他人。)(2)LSB。它的最大缓冲要求 在哪里。的的总和(i n)在(th填充率矩阵的列9)当;其他人。(,当;其他人。)(3)局部反馈。它的最大缓冲区需求可以从[获得3] 在哪里通道的数量,。(iv)可伸缩的二项式广播。它的最大缓冲区需求是相同的快速生活的广播: 在哪里是一个常数预先分配通道的数量。

根据(13)(16),图11说明的最大缓冲需求的百分比中以前的直播视频长度。

4所示。结论

生活项目分布是一个重要的互联网服务。然而,最新的广播计划,如铅、NPB,某人,HB,不能支持直播。在本文中,我们分析的要求现场直播节目。此外,时间扭曲的方法提出了让传统的视频点播直播计划分配的项目。我们也开发可扩展的二项广播分发一个生活计划,可变长度恒定带宽消耗,然而,在更长的等待时间的成本。分析和比较表明,可伸缩的二项式广播提供一个合理的性能比其他直播方案对带宽需求,I / O能力,和接收方的缓冲区大小。

引用

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