有效的周期性广播，延迟和缓冲需求较小

抽象的

广播协议可以有效传输客户同时共享视频将视频分区分为细分市场的视频。许多研究着重于减少客户的等待时间，例如固定播放宝塔广播（FDPB）和谐波广播方案。但是，PDA和Set-Top Boxes（STB）等有限的客户端设备在观看时存储了每个视频的很大一部分。因此，如何减少客户的缓冲需求是一个重要问题。相关作品包括楼梯广播（SB），反向快速广播（RFB）和混合广播（HYB）方案。这项工作改善了FDPB，以节省客户缓冲空间以及等待时间。与SB，RFB和HYB相比，改进的FDPB方案可以在相同的缓冲区要求下产生最小的等待时间。

1.简介

如何在客户数量增长的情况下如何有效地保持疲惫的带宽是VOD部署的重要问题。Dan等。[[1]表明，有80％的需求是一些非常受欢迎的视频的数字（10或20）。广播流行视频的一种方法是将视频分为几个细分市场，这些视频当前和定期在多个频道上传输。该方法（称为定期广播[2]）允许多个用户共享频道，从而获得高带宽利用率。其中一个频道仅实时广播第一部分。其他通道传输其余部分。当客户想观看视频时，他们会在第一个频道上等待第一部分的开始。当客户开始观看视频时，他们的机顶盒（STB）或计算机仍然从频道下载和缓冲段未知段，以使他们能够连续播放视频。

交错的广播[3]方案将完整的视频视为单段，然后在不同的开始时间在每个通道上传输它。快速广播（FB）方案[4]改善细分分区和布置，以产生较短的服务延迟。谐波广播（HB）方案[5]最初将视频分为同等大小的片段，根据谐波系列，该视频将进一步分为较小的子汇率。HB可以产生最低等待时间[6];但是，由于大量广播渠道，它的实施很困难[7]。递归频率分解（RFS）[7]方案将一段段广播尽可能接近其频率，以达到近乎最小的等待时间。研究 [8]专注于降低RF的计算复杂性。巴黎[9]提出了一个固定的播放宝塔广播（FDPB）方案，该方案要求客户在观看选定的视频之前等待小固定延迟。

楼梯广播（SB）方案[10]要求客户仅缓冲播放视频的25％。在修改FB方案时，反向快速广播（RFB）方案[11]还可以缓冲视频大小的25％，仅是FB方案所需的一半。通过组合RFS和RFB混合广播方案（HYB）[HYB）[12]产生较小的客户缓冲空间和等待时间。[13]提出了一个总体化反向序列的模型，以减少其客户缓冲区要求。这项工作旨在改善FDPB，以减少所需的播放延迟和缓冲空间。我们证明了改进的FDPB的适用性，并将其性能与几种现有方法的性能进行了比较。给定5个频道的带宽，与HYB相比，新方案与HYB相比，与RFB和SB相比，广播潜伏期降低了24％，而34.5％的延迟则减少了34.5％。这些方案的缓冲要求约为视频尺寸的25％。

本文的其余部分安排如下。部分2介绍FDPB并提出改进。绩效分析和比较在一节中3。我们在部分中做出了简短的结论4。

2.拟议方案

本节简要审查FDPB，然后提出改进。

2.1。固定延迟宝塔广播（FDPB）方案

为了帮助解释改进的FDPB，我们首先回顾了文献中的FDPB方案[9]。假设持续时间的视频被广播频道。该方案将每个视频划分为持续时间等级段。这些细分市场将以不同的频率广播频道。FDPB-P方案要求客户等待固定的时间间隔， 在哪里  ≥1. Segment因此，至少每次传输一次老虎机。FDPB-P方案分区每个通道进入子渠道以插槽的方式渠道属于其子通道。然后，FDPB以严格的顺序方式将片段映射到子通道中。

数字1说明了FDPB-3的视频分区和段布置。渠道被划分为两个子通道，因为接近2成为第三部分。自从， 部分需要至少每三个插槽一次广播，并分配给子渠道1。子通道2的第一部分是段，每3 + 2 - 1 = 4个插槽至少出现一次。因此，我们将两个段映射到子通道2中，并通道传输三个部分（即到）。频道的第一部分是细分市场，每3 + 4- 1 = 6个插槽至少每3 + 4-1插入一次。由于6接近， 渠道分为两个子通道。第一个亚通道定期传输段到，以及第二个子渠道广播细分市场到。频道的第一部分是细分市场，每3 + 11-1 = 13个插槽至少每3 + 11-1。同样，由于13种方法， 渠道分为四个子通道。第一个子通道发送细分市场到，第二个子通道发送细分市场到，第三个子通道发送细分市场到，第四个子通道发送到。因此，频道广播18个细分市场。数字1（b）演示了如何在三个频道上广播细分市场以及如何下载片段彩色灰色。假设客户在时间开始接收细分市场。该图表明，客户开始观看视频。

2.2。FDPB的改进

通过将RFB与FDPB集成，此工作设计了RFB-FDPB（RFDPB）方案，该方案获得了较小的低缓冲区要求以及等待时间。

2.2.1。服务器端的段交付

让是分配的通道的数量。假定每个通道的数据传输速率等于播放率。RFDPB服务器根据以下步骤广播段。（1）FDPB-的最多的细分市场可以使用假定频道相等。RFDPB-然后计划将恒定比率（CBR）视频平均分为段，表示顺序，其中。让成为视频的长度。段的长度，，因此等于。（2）频道到定期发送细分市场到根据FDPB-P。（3）细分市场到在频道上传输。（4）细分市场到在频道上播放。

数字2说明RFDPB-3的段交付，其中。服务器广播段到在频道上到通过FDPB-3，因为FDPB-3可以使用两个通道传输10个段，如图所示1。由于，RFDPB定期广播细分市场到和到在频道上和。

2.2.2。客户端的细分接待

假设客户有足够的缓冲区来存储播放视频的部分。让在视频播放过程中成为基本时间单元。我们也让是客户开始下载视频并成为整个论文时轴的原点（即第一个时间单元）的时间。在客户端播放视频的涉及以下步骤。（1）客户在频道上接收细分市场到当它们在网络上可用时。数字3进一步演示了下载细分市场，客户端下载的段为灰色。（2）在频道上下载的细分市场如下。假设客户首先看到细分市场在频道上时间和下一个部分时间。也假定客户玩段和时间和， 分别。[11，，，，12]表示如果，客户无需接收细分市场时间并实际上执行下载，不会引起打扰。FDPB进一步揭示了客户必须等待修复时间单元播放收到的细分市场。因此，时间单元，时间单元，。将这些方程式替换为， 我们获得 如果这种不平等成立，客户将无法接收细分市场时间;否则，它立即下载。假设客户首先看到细分市场通道上只有对角线在第六次单位，如图所示3。由于，，，，，，，，， 和，，，，，，，，， 和。显然，没有必要下载细分市场此时单位是因为不平等（1），，持有。结果还反映了客户不必在。下一个细分市场图中有色灰色3到达第16次单位，不平等已不正确，，客户因此下载了它。（3）频道上的细分市场以相似的方式收到3。假设客户首先看到细分市场在频道上时间，下一段时间。也假定客户玩段和时间和。同样，如果，客户没有收到细分市场。代替时间单元，时间单元，进入不平等获得 如果不平等是正确的，客户会跳过细分市场的下载。假设客户首先看到细分市场通道上只有对角线在第12次单位，如图所示3。由于，，，，，，，，， 和，，，，，，，，， 和。显然，没有必要下载细分市场此时单位是因为不平等（2），， 是真的。结果还反映了客户不必在。下一个细分市场图中有色灰色3到达第32次单位，不平等不正确，，客户因此下载了它。（4）客户按顺序播放视频时间。（5）收到所有段时，停止从网络加载数据。

2.2.3。可行的验证

本节描述RFDPB方案保证在客户端连续播放。因为频道上的细分市场广播到基于FDPB [9]，RFDPB对于这些渠道是可行的。接下来，我们证明了频道上的细分市场安排和还要确保客户不断播放视频。FDPB进一步表明视频服务器必须广播段至少每一个时间单元可以在客户端保持准时数据传输。对于RFDPB方案，服务器广播段在频道上在每一个时间单元，哪里。因为，RFDPB客户端可以在频道上接收视频片段准时。同样，RFDPB方案需要服务器来传输段在频道上在每一个时间单元，哪里。因为，此通道上的段交付也准时。因此，RFDPB确保在客户端进行连续播放视频。

3.分析和比较

在调查RFDPB的整个缓冲要求之前，本文分析了在频道上下载的细分市场第一的。对于RFDPB-p，客户在时间单元期间从该频道接收到的细分市场到。下载细分市场的可能时间是在到时间单元。假设客户看到细分市场在时间单元。不平等（1）制作通道的完整段下载图，如图所示4，客户下载的细分市场是彩色灰色的。该图显示，客户不会连续下载细分市场，并且跳过了一些细分市场。这些细分市场在第一次到达期间未下载时间单元，期间到时间单元，期间到时间单元，以及到时间单位分别。这样的结果反映了客户可以通过由于时间单位，由于1）。相似地， （2）还为频道制作完整的段下载图，如图所示6，假定客户端查看细分市场在时间单元。

RFDPB方案使用与HYB相同的方法，结合了非谐波方案和RFB来减少客户的等待时间和缓冲空间（图5）。用于频道上的细分广播到使用非谐波方案，频道和根据RFB广播其他细分市场。Yu的工作[12]已证明HYB仅为视频尺寸的25％的缓冲区， 在哪里是广播频道的数量。客户对RFDPB的最大段数证明与HYB相似，因此本文忽略了它。因此，让是客户缓冲的最大段数，是广播频道的数量。对于RFDPB， 先前的分析表明RFDPB缓冲区最多视频尺寸。桌子1列出了RFDPB-3，FB，SB，RFB，FDPB-3和HYB所需的最大缓冲空间的比较。与FB相比，与FDPB-3相比，RFDPB-3可将缓冲空间降低到32.4％，而与FB相比，缓冲空间最多可降低50％，并且与其他方案相同。给定120分钟的视频，图6显示不同渠道的缓冲区要求。要了解RFDPB方案在客户等待时间上的性能，此工作计算了由RFDPB-6，SB，FB，RFB，FDPB-6和HYB提供的服务器频道，如表中所示2。逆每个计划提供的内容反映了新客户启动其VOD服务的等待时间。数字7以对数尺度绘制的，表明RFDPB-6的性能接近FDPB-6稳定。为了，除FDPB-6外，RFDPB-6优于所有方案。为了了解RFDPB和HYB方案之间的关系，这项工作计算了客户端的等待时间RFDPB-9，RFDPB-6，HYB和RFDPB-3，如表中所示3。数字8表明，因为≥6，RFDPB-P优于HYB。先前的比较清楚地表明，RFDPB在客户缓冲空间和等待时间之间表现出良好的权衡。

4。结论

本文介绍了FDPB的改进版本，以有效地对流行视频进行定期广播。拟议的方案利用FDPB和RFB方案获得了较小的等待时间和低缓冲区的需求。通过数学分析，我们通过证明客户播放连续性可以证明该方案的适用性。给定5个频道的带宽，与HYB相比，新方案与HYB相比，与RFB和SB相比，广播潜伏期降低了24％，而34.5％的延迟则减少了34.5％。这些方案的缓冲要求约为视频尺寸的25％。

参考

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