文摘
近年来,随着多媒体技术和网络技术的不断发展,基于网络的多媒体应用越来越多,无论是在规模和数量的用户。然而,随机、时变和用户行为和网络的复杂性使其无法保证服务质量(带宽、延迟等)的多媒体服务,因此很难满足用户日益增长的需求,多媒体服务。同时满足应用需求,如何设计和开发一个可伸缩的多媒体服务体系已成为一个关键的问题支持良好的多媒体服务和更好的开发多媒体服务服务。此外,用户需求的激增带来了各种挑战。高清流畅的多媒体服务需要稳定的带宽。然而,随机、时变和用户行为和网络状态的复杂性通常很难保证服务质量。的现实意义研究如何克服这些问题,也是当前研究的一个热点。本文主要论述了多媒体服务系统的可扩展性元素之间的关系,并提出了各种元素的可扩展性和可扩展性的一些设计原则。为了克服无线信道的随机变化的影响在视频回放,本文采用可伸缩编码技术。即通过回放过程的分析,提出下溢概率和定义,从而建立一个约束优化问题。 Finally, this paper also proposes the multimedia adaptive transmission in the network to do the optimization.
1。介绍
今天,每个人的物质生活水平提高,人们不仅仅满足于物质带来的乐趣,但越来越多的人开始注意提高精神生活的质量。教育和娱乐,作为两个主要的方式在人们的精神生活,在日常生活中起到了重要作用(1,2]。无论它是教育服务或娱乐服务,主要服务形式是提供多媒体服务。多媒体服务的出现,尤其是视频和音频服务的出现,不像之前的电子邮件,简单的WEB和FTP服务。其服务的形式从可靠的交互实时交互,开始转变为网络性能提出了更高的要求(3,4]。
随着多媒体技术的迅速发展,网络技术,通信技术,基于流媒体传输的网络多媒体服务技术已广泛应用(5,6]。随着网络媒体用户的不断增长的需求,现有的媒体服务技术挑战。例如,媒体资源管理系统只是针对单个媒体资源所有者、视频点播(VOD)用户需要注册多次得到相应的服务,和媒体资源所有者都要服务更多的视频点播用户与他们的媒体资源。显然,现有媒体资源服务技术不再能满足要求7,8]。一个可伸缩的系统应该能够提供更好的性能和更多的功能。系统的整体计算能力应该在资源规模的比例增加。理想情况下,增长速度是线性的。
与中国强调教育和学校投资增加软件和硬件资源,学校教学质量的持续改进和不断增加的学生数量放置高需求学校教学设备。因此,许多学院和大学增加了多媒体教学设备。与设备的增加,如何管理设备已成为一个大问题,尤其是统一远程管理学校的设备提出了更高的要求。如何规范学校的多媒体设备,设备管理的信息化和自动化管理是非常重要的。因此,多媒体教学设备可以发挥更大的作用;例如,多媒体教学设备的遥控器是集中管理所有教室多媒体设备。它还可以减少人工工作量,提高工作效率,改善学校设备管理的标准,有效改善学校的多媒体教学设备的管理,有效改善学校的多媒体设备(9,10]。管理可以减少手工管理设备的可能的错误,导致在课堂上延迟或未能打开设备,等。使用远程集中控制可以有效地减少人为错误,提高设备利用率。它扮演着一个重要的角色在提高高校设备管理(11,12]。根据传统媒体出版的特点,多媒体出版有一些固有的属性,如point-to-face出版、发表的大量的数据和反馈。这些特点决定了一些媒体服务的网络技术。
目前,许多多媒体教学设备在一些大学依靠手工管理因为设备管理不规范,和设备管理信息很低。随着多媒体教学设备的增加,人工管理方法正变得越来越不合适更好地管理设备。事实上,有很多非标准的管理,需要改进。统计数据也容易出错,也很难统计数据和信息共享(第二次13,14]。没有一个统一的设备管理系统,多媒体教学设备的信息共享非常繁琐,甚至不能被共享,导致信息冗余和垃圾信息。迫在眉睫的是有一个统一的平台来管理设备信息15,16]。
在过去的十年里,教学中多媒体技术和信息技术的成熟,国家支持的增加,和投资在多媒体教学中,多媒体教室主要大学的推广。多媒体教学可以生动地显示声音和动画,从而大大提高了学生在课堂上的积极性,提高教学效率。多媒体教室,各种教学设备是单连通的,每个设备都有自己的开关,方便使用,不利于安全使用。许多学院和大学的解决方案是安装一个中央控制系统来管理整个学校的设备在一个统一的方式,有效地管理各种多媒体设备,实现集中管理的效果,实现多媒体教室的统一管理17,18]。多媒体中央控制器使用多媒体教室的解决问题,但仍不能解决多媒体教室的管理。如今,大学多媒体教室主要分布在不同的教学楼,还有地理距离(19,20.]。有很多层上下同样的教学楼,不便管理。如今,许多学校使用人力来管理和开放中央控制柜和打开时间类的设备。然而,一个人可以管理多达20多媒体教室。例如,在不同的教学楼,许多多媒体教室经理是必需的。鉴于上述困难的管理、多媒体中央管理系统基于校园网可以构建来解决上述问题。跨段管理也可以解决不同学校的统一管理,甚至管理人员可以管理通过网络在家里21,22]。
从现有的媒体服务网站架构的分析,发现这些媒体服务网站的媒体资源管理系统有以下缺点。首先,媒体资源管理系统服务的局限性,媒体服务系统,网站绑定在一起。不同的媒体服务网站使用自己的媒体资源管理系统来管理和发布他们的媒体资源。其次,媒体资源管理系统的可扩展性很差。即很难媒体服务器和媒体资源所有者添加到现有的系统,这是必要的对现有系统架构大大改变了。第三,秩序是不方便为用户需求,以及资源和媒体资源管理系统所提供的服务不同的站点都是相互独立的。当媒体服务网站视频点播用户所在地不能提供所需的服务,他要去另一个媒体服务网站注册以获得所需的服务23,24]。
现有媒体资源管理系统是面向服务的单个媒体资源所有者所拥有的系统,无法实现资源的统一管理多个媒体资源所有者。扩展到更多类型的资源更加困难。可伸缩的媒体服务技术的要求是建立一个service-expandable媒体资源管理系统,它允许动态媒体资源所有者添加到系统,和媒体资源所有者还可以添加所需的媒体服务器,从而实现互联网环境。实现的目标管理多个不同的媒体资源的资源所有者和能够管理自己的媒体资源在网络环境中,必须有效地分辨和利用媒体资源所有者的相关属性。从媒体资源所有者的角度来看,每个媒体资源站相当于传统的资源发布点与独立的服务能力,有自己的媒体资源管理系统和服务机制。媒体资源所有者可以使用媒体资源站来定义自己的媒体资源管理的范围。所有媒体资源站形成一个巨大的媒体资源能力图书馆,让更多的资源选择视频点播用户(25,26]。
可伸缩的系统有三个扩张方面:资源、应用程序和技术替代。从广泛的角度来看,资源包括硬件资源和软件资源和硬件资源包括cpu的个数,存储设备,输入输出设备。例如,软件资源包括操作系统和应用软件。在日益复杂的网络应用的时代,资源的概念延伸到用户需要的水平。不仅资源是可扩展的应用程序也必须是可扩展的。时,同样的程序运行在一个可扩展的系统,其性能提高比例与尺度。两个重要的因素是机器大小的可伸缩性和可伸缩性问题的大小。技术一代可伸缩性是一个当地的概念而不是一个全球的概念。主要是指计算机系统可以改善系统的性能或功能的升级组件的基础上保持原来的可用性的变化和替代技术。这里的升级可以替换CPU频率更高,或者系统中增加的内存数量,或升级新版本的操作系统(27]。
2。多媒体网络自适应传输
2.1。多媒体背景自适应传输
视频服务质量受到各种主观因素的影响,因人而异,时间,地点,和地点。因此,主观评价过于复杂而难以实现。在实际应用程序中,一个易于实现的客观质量评估方法是必需的。同时,为了确保结果的准确性,要求结果的主观评价和客观评价的结果有良好的相关性或相同的测试环境下的一致性。在本文中,我们主要考虑不同的自适应算法对服务质量的影响。因此,通常在相同的其他因素的前提下,也就是说,除了自适应算法的差异,其他影响因素在服务级别,用户级别和环境水平保持不变比较算法的性能。这允许我们定义一些客观适应多媒体应用的服务质量指标。直观,用户通常想和良好的图像质量和观看视频流畅播放。忽视用户和环境的影响,当所使用的视频来源是相同的,服务质量主要取决于视频质量等因素,平滑播放,平滑的视频。
为可伸缩的无线网络视频传输的问题,核心是如何设计一个高效、可靠的代码流自适应算法。在实际应用程序中,从用户的角度来看,人们普遍希望当有足够的视频数据缓冲区,容许收到视频比特率大于当前可用带宽,以便获得更好的视频质量。同样,当缓冲区数据不足,希望接收到的视频比特率小于当前可用带宽缓冲更多的视频数据,从而避免回放突然网络中断造成的恶化。因此,设计一个有效的代码流自适应算法,有必要综合考虑无线信道的变化和缓冲区的状态。然而,通道的变化在实际系统中通常是不可预测的。为了实现自适应视频传输,我们设计一个可伸缩的视频传输系统。在视频传输过程中,移动终端动态选择的层数可伸缩视频根据比特率自适应算法和发送比特率调整请求到视频服务器。视频服务器动态地从可伸缩的视频文件中提取相应的代码流根据终端的请求。为了克服无线信道的随机性质(如随机干扰,用户运动和多路径),我们使用概率方法建模问题。
2.2。多媒体自适应传输
假设编码视频包含一个基本层和l1增强层。在第n个时间槽,视频的层数由用户表示为接收 在哪里l层数。
当前的缓冲区大小问n,表示为视频帧的数量
其中,一个是视频帧的数量。
假设帧到达过程是一个独立且同分布随机过程。的变化过程可以被描述为接收缓冲队列
其中,问是缓存。为了测量各种随机因素的影响,在时间下溢的概率n定义;也就是说,播放中断概率
使用下溢的概率,不能播放中断的要求转化为一个约束下溢概率必须低于要求。因此,可以构造一个约束优化问题。即为了最大化视频比特率,同时保证不间断播放,方程如下: 在哪里问代表了容许下溢的概率。
对于一个给定的时间段k根据(3),播放队列的变化可以获得
其中,我k措施之间的不匹配当前视频比特率和信道的吞吐量。预测信道N的变化在未来时段;即预测区间长度变化n来n+N播放队列:
因此,在时间播放队列的长度n+N是
在时间的概率下溢n+N是
定义的平均变化的期望队列N在未来时段
在实际应用中,平均帧速率可以用来描述流畅性:
其中,年代(T)代表的总数时帧视频的长度l分钟了,T是实际播放时间。中断频率的统计数据或回放过程中平均中断时间也可以代表平滑的回放。也就是说,中断频率如下:
其中,C(T)代表总数的中断。图1显示了随机变化的3 g下行信道的带宽。因此,它不能提供一个可靠的带宽保证视频传输的无线网络。
3所示。可伸缩的多媒体系统的研究和设计
3.1。多媒体系统
如果资源可以增加,以满足性能和功能需求的不断增长,可以减少或资源降低成本,从硬件和软件的角度,我们可以把一个计算机系统能够满足这一特点可伸缩。多媒体服务系统指的是一个服务系统,提供多媒体内容,如视频、音频、动画、文本、4 d。目前,主要的多媒体服务系统包括华为的远程教育系统,兰屿视频网络多媒体采集,编辑、广播和出版系统,世韩科技远程教育系统,金通网络多媒体教学系统。在这些系统中,远程教育系统提供了一套完整的解决方案,服务器,网络,和客户端。世韩技术的远程教育系统主要提供了服务器系统,和兰屿视频网络多媒体收集、编辑、广播和发布系统提供高质量的视频服务。当前多媒体系统设计主要侧重于网络访问、多媒体信息生产管理和用户访问控制。例如,系统的核心层在华为的解决方案支持实时互动视频的访问终端如IP, El, ISDN, V35并完成交换图片,声音,和数据远程教育服务。用户访问层是用于设置专业电子教室和提供强大的实时网络视频教学功能。另一个例子是兰屿视频网络多媒体收集、编辑、广播、出版系统,主要集中在流媒体资源的生产和管理,获得各种接入设备(如机顶盒、有线电视调制解调器访问)和其他充电策略。在设计系统中,当前的多媒体服务系统主要是基于分层的解决方案。 For example, Huawei’s distance education system is divided into the management and control layer, system core layer, and teaching user access layer. The last two layers are network transmission and access. Huawei divides the multimedia service system into a business support layer, a media exchange control layer, and a user access layer. These layers focus on the overall network solution and do not involve the hierarchical division of the multimedia service management system. In terms of expansibility, these multimedia service systems focus more on the expansion of multimedia content formats and the expansion of access devices or the expansion of a certain aspect. For example, the Jintong network multimedia teaching system supports customizable user interface expansion, supports PC, STB, and POA terminal access type expansion, and supports secondary development (including teaching management and courseware production, playback). Another example is the Lanyu Video Network Multimedia Collection, Editing, Broadcasting, and Publishing System which supports the expansion of the video server but does not support the expansion of the text service. From the above several current typical multimedia service systems, we can see that the design of the current multimedia system does not clearly propose the management elements and scalable elements in the multimedia system and focuses more on the network extension and services of the multimedia system. The overall construction elements of the current multimedia service system have been very clear, but the extensible elements of the multimedia service system have not yet been systematically proposed. But clarifying the extensible elements has great guiding significance for designing an extensible multimedia service system.
多媒体信息服务系统支持四个角色:最终用户,企业/商、运营商管理员,和呼叫中心代理。终端用户可以通过手机登录到服务平台通过全面的搜索和浏览他们需要的信息,分类搜索和导航功能。注册用户,他们可以进一步选择书签和订阅信息感兴趣的企业/商人和发表相关评论企业/商人。此外,终端用户可以进一步开放个人交易的功能。个人交易成功后,用户可以在视频导航平台发布自己的信息,可以分为房地产交易、寻租,视频求职,个人物品跳蚤市场等。企业/商家可以申请多媒体信息发布服务根据电信运营商的有关规定。申请成功后,企业/商家可以发布他们的多媒体信息系统。此外,根据自己的特点,企业/商人也可以深入与联通合作,为用户提供增值服务,如预订酒店和预订机票。根据开发多媒体信息服务的需求,运营商管理员具有不同的权限。不同的管理员使用不同的帐户登录到系统和显示不同的管理门户页面基于他们的账户的权利来执行不同的管理功能。呼叫中心代理可以登录到多媒体信息服务系统使用指定的帐户和密码,企业/商业信息发送到终端用户消息的形式根据用户的查询需求。
摘要多媒体系统是指发送中心系统,主要提供视频和音频服务和补充文本服务。系统应该不仅提供可靠和高质量的媒体服务,还提供一个灵活的和可扩展的系统框架,这样可以容易地扩展系统根据业务需求。每个系统都有不同的可伸缩的资源和多媒体系统也有相应的资源。分析和明确地定义这些资源是可伸缩的系统设计的基础,和多媒体系统的扩张动力分析的基本依据是系统的可伸缩性。最后,分析了企业管理软件设计的可伸缩性。可伸缩的系统具有以下特点,包括资源可伸缩的元素,包硬件和软件可扩展方面,推动可伸缩性来自性能、功能、和成本需求,可伸缩的方法是成长和萎缩。
多媒体服务系统是一个系统。虽然可以提供单个super-capable服务器和超高速内部总线来支持这个系统,这不是系统设计的最终形式,因此,多媒体服务系统必须与多个服务器互连,提供和服务形式的网络数据,因此网络层必须是必需的。除了提供服务、多媒体服务系统必须提供一些辅助服务,如授权服务,应准确地称为服务支持,所以应该有一个服务支持层和服务层。提供了许多服务,例如点播和直播,合理地组织和管理的服务,然后形成一个可操作的业务,必须有一个业务层服务层。根据分层设计的原则,我们把整个多媒体系统分为四层,如图2。网络层的主要功能是将各种多媒体服务在一个特定的网络带宽和网络设备。网络带宽和网络设备成为网络层的两个主要的资源。多媒体信息服务系统的功能为最终用户包括self-browsing功能,人工服务功能,短信接收功能,欢迎词功能。呼叫中心的服务获得用户的个人信息,包括时尚购物信息查询、精彩的旅游信息查询、风味食品信息查询。管理员提供信息管理、日志管理、数据管理服务。
服务载体层的主要功能是提供网络资源分配和调度,以及安全可靠的各种服务的机制。这一层将网络资源转化为资源的这一层向上提供和盾牌的可见性从上层下层资源。
3.2。讨论
网络层对应于传输层和下面层OSI七层协议的模型,包括服务器设备和网络连接设备。服务支持层是提供功能支持多媒体服务和提供网络层资源调度功能。服务层主要是指服务相应的多媒体系统,如点播、直播和文件下载。业务层是对应于多媒体应用,如远程教育和娱乐服务。每一层都有相应的操作元素,这些元素都对应于上层的资源。然而,为了严格区分资源,我们不叫所有元素资源。图3使用算法的传输速率是基于下溢的概率。相比之下,传输速度也与传统方法如图4,可以看出,该方法具有更快的速度。
多媒体服务主要有四种传输形式:可靠的发布,实时发布,可靠的交互,实时交互。功能单元的设计也需要支持这些运输形式。除了支持四种传输形式,管理的业务需求。因此,根据不同的业务支持功能,它可以分为三种类型的单位:业务部门,业务支持部门,运营管理单位。业务单位是单位直接支持多媒体服务的四种传输模式。基本单元包括一个实时发送单位,非实时流发送单元,一个可靠的数据发送单元,一个交互式访问单元。实时流媒体单元提供real-time-one-way服务交付模式服务。非实时流媒体单元提供服务在non-real-time-one-way服务传输模式中,这是不可靠的。可靠的数据传输单元提供服务在reliable-one-way服务传输模式。交互式访问reliable-interactive单位提供服务的服务传播模式,并结合实时流媒体单元,它提供的服务在real-time-interactive服务模式。 Figure5显示了在不同的频道视频质量品质。随着信道质量的提高,视频质量变得更好。结果表明,该算法可以实现比特率和视频质量的适应在不同通道的品质。图6显示视频的中断频率突变通道。可以看到,中断随不同的条件,及其最大几乎是1.6,这也可以解释在图7。
业务支持部门不直接支持多媒体服务的四种传输模式,但为单位提供辅助服务访问的功能。基本单位有项目导航发送单元和一个授权发送单元。节目指南发送单元发送接收信息描述服务实体和程序。授权访问控制信息发送装置发送服务。运营管理单位执行硬件管理和广播监控整个系统。它不直接参与服务传输但起着至关重要的作用在正常发展的服务和业务单位的管理和业务支持单位。基本单元包括一个广播控制单元和一个流监控单元。广播控制单元分配、分派和管理系统资源,并管理和命令每个业务单元和业务支持的状态。的流量监测单位监测网络流量实时整个系统。严格区分这些单位可以反映两个扩张优势,包括增值业务发展的可伸缩性和可伸缩性服务功能的简单叠加相同的功能单位。 Business development always starts with low risk and low investment, and there should be multiple options for starting a business. In the early stage of business development, for services that only require a reliable-one-way service transmission mode, only reliable data transmission units, business support units, and operation management units are required; for real-time-one-way service transmission mode, only a real-time stream sending unit, business support unit, and operation unit are required. For the later stage of subservice development-integrated services, all business units, including business support units and operation units, are needed. The evaluated data are plotted in Figure8。
如果业务需要添加纯数据流媒体服务业务,只需要添加一个实时发送单元和非实时流发送单位业务单元。如果一个服务授权和控制,授权派遣单位可以被添加到服务支持单位。如果您需要支持交互式服务,添加一个交互式访问单位可以满足要求。
业务服务类型的扩张不仅可以扩大不同单位(如上所述)来实现服务单元的扩张也扩大相同的业务单位根据每个业务单元扩大服务的功能。例如,有必要扩大可靠的数据传输服务。条件下的一个可靠的数据传输单元的能力有限,可以添加另一个可靠的数据传输单元,扩大服务能力。可伸缩性不仅指的是软件功能的可伸缩性,也指物理硬件的可伸缩性和连接,和功能单元也有他们的物理连接方法的可伸缩性。考虑服务能力的扩张,网络流量特征不同的功能单元,功能单元的可共享的特点,功能分类放置的物理连接方法连接采用的整个功能单位。即单位有类似的网络流量特征和服务能力的可伸缩性构成物理连接单元,在多个物理连接单元的组合构成了整个的系统连接结构功能单位。然而,当前的负载平衡调度也被认为是基于算法的简单性和调度的速度,和资源充分利用的目的仍然是可以避免的。
4所示。结论
在当前形势下的网络服务转向多媒体服务,分析多媒体服务系统的实际使用。针对可伸缩元素的缺乏清晰的定义和区别在当前多媒体系统中,提出了一种可伸缩的多媒体系统的设计框架。分析多媒体服务的可扩展的元素系统,提出了一种分层的体系结构,并提出了可扩展的资源为每个级别。其中,主要的扩展元素主要集中在服务支持层。旨在扩大分析的软件和硬件系统的功能单元和渠道服务支持层,可伸缩性的化身在这样的一个设计,提出了业务服务的扩张是动力系统的可伸缩性。
然而,仍然缺乏可扩展性介绍了在考虑成本的可伸缩性;也就是扩张成本需要控制和优化同时扩张。
数据可用性
数据集支持本文的结论可以从相应的作者在合理的请求。
的利益冲突
作者宣称没有利益冲突。