唐朝偉,張 希,王雪鋒,周 旭,宋俊平

(1.重慶大學(xué)通信工程學(xué)院,重慶400030;2.中國科學(xué)院聲學(xué)研究所高性能網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)室,北京100190)

基于用戶行為特征的SVC分片調(diào)度算法

唐朝偉1,張 希1,王雪鋒1,周 旭2,宋俊平2

(1.重慶大學(xué)通信工程學(xué)院,重慶400030;2.中國科學(xué)院聲學(xué)研究所高性能網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)室,北京100190)

針對異構(gòu)環(huán)境中網(wǎng)絡(luò)和終端的復(fù)雜性,以及用戶隨機(jī)搜索行為造成的視頻點(diǎn)播服務(wù)中播放進(jìn)度的突變性,提出一種異構(gòu)環(huán)境中基于用戶行為特征的可擴(kuò)展視頻編碼分片調(diào)度算法。設(shè)計(jì)2類調(diào)度窗口,即根據(jù)當(dāng)前播放時(shí)刻保證順序播放數(shù)據(jù)持續(xù)功能的播放窗口和依據(jù)服從Weibull分布的用戶隨機(jī)搜索行為設(shè)計(jì)的加入數(shù)據(jù)預(yù)取機(jī)制的錨點(diǎn)窗口。對播放窗口和第一個(gè)錨點(diǎn)窗口采用逐層調(diào)度策略,以保證數(shù)據(jù)的及時(shí)性,其余錨點(diǎn)窗口使用rarestfirst策略,以平衡整個(gè)系統(tǒng)的分片分布。在OverSim平臺上的仿真結(jié)果表明,與現(xiàn)有的逐層調(diào)度算法和權(quán)值調(diào)度算法相比,該算法在發(fā)生用戶隨機(jī)搜索行為的應(yīng)用場景中能提高節(jié)點(diǎn)分片調(diào)度性能,縮短響應(yīng)時(shí)延,降低服務(wù)器負(fù)載,提高用戶觀看視頻的質(zhì)量和流暢度。

異構(gòu)環(huán)境;用戶行為;分片調(diào)度;錨點(diǎn)窗口;對等網(wǎng)絡(luò);可擴(kuò)展視頻編碼

1 概述

近年來,互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)中對等網(wǎng)絡(luò)(Peer-to-Peer Network,PPN)技術(shù)發(fā)展迅速,這歸功于它不僅能夠明顯地緩解傳統(tǒng)C/S(客戶端/服務(wù)器)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)中服務(wù)器端負(fù)載壓力過大、單點(diǎn)失效等瓶頸問題,具有低成本、可擴(kuò)展、健壯等優(yōu)勢,又能充分利用和分享各終端的豐富資源,在現(xiàn)今網(wǎng)絡(luò)視頻需求和流量的飛速增長的大環(huán)境下,基于對等網(wǎng)絡(luò)的視頻流媒體技術(shù)在當(dāng)前互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用[1]。

隨著無線移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)日新月異的發(fā)展以及三網(wǎng)融合產(chǎn)業(yè)蒸蒸日上的趨勢,當(dāng)前所面臨的是一個(gè)越發(fā)豐富和復(fù)雜的異構(gòu)環(huán)境。主要表現(xiàn)在:(1)網(wǎng)絡(luò)異構(gòu),表現(xiàn)為接入網(wǎng)類型多樣化,如3G、以太網(wǎng)、WLAN、LTE等;(2)終端異構(gòu),表現(xiàn)為用戶所使用客戶終端類型多樣化。除了傳統(tǒng)的電腦作為視頻流媒體系統(tǒng)客戶終端,電子產(chǎn)品的發(fā)展也使智能電視機(jī)、便攜的平板電腦、智能手機(jī)等成為當(dāng)下流行的流媒體播放載體[2]。

要處理好異構(gòu)環(huán)境中所普遍存在的用戶帶寬、處理能力、分辨率、在網(wǎng)時(shí)間等方面的差異,可擴(kuò)展視頻編碼(Scalable Video Coding,SVC)技術(shù)在對等網(wǎng)絡(luò)視頻流媒體系統(tǒng)中的應(yīng)用已獲得越來越多的關(guān)注。SVC技術(shù)將同一視頻文件編碼成一個(gè)基礎(chǔ)層(Base Layer,BL)和若干增強(qiáng)層(Enhancement Layer, EL),用戶可根據(jù)自身網(wǎng)絡(luò)狀況和終端能力合理選擇接受層數(shù),形成同一視頻文件以不同的播放質(zhì)量適應(yīng)不同的用戶終端的模式,更加適用于異構(gòu)環(huán)境[2]。

在基于對等網(wǎng)絡(luò)+SVC流媒體系統(tǒng)的視頻點(diǎn)播服務(wù)中,客戶端的分片調(diào)度方法舉足輕重,直接影響用戶觀看質(zhì)量和整個(gè)系統(tǒng)的負(fù)載及分發(fā)效率。隨著快餐速食文化模式的發(fā)展,一個(gè)用戶體驗(yàn)質(zhì)量高且生命力長的視頻點(diǎn)播服務(wù),不但要滿足用戶隨意選擇觀看內(nèi)容,還要支持用戶在觀看視頻過程中類似使用傳統(tǒng)錄像機(jī)的一些交互式操作(VCR操作)。如在客戶端播放過程中可隨意暫停、恢復(fù)播放,以及一些隨機(jī)搜索的行為即隨機(jī)改變播放進(jìn)度,如前向搜索、后向搜索等[3]。研究表明,用戶行為是服從一定統(tǒng)計(jì)分布的高頻行為[3-4],所以,在分片調(diào)度算法中還應(yīng)考慮到此因素,使用戶盡可能流暢地欣賞視頻內(nèi)容,縮短由于發(fā)生VCR行為特別是其中的隨機(jī)搜索行為引起的響應(yīng)時(shí)間。

傳統(tǒng)的調(diào)度算法采取將視頻數(shù)據(jù)根據(jù)大小分塊[5],沒有考慮到異構(gòu)環(huán)境的適用性以及對網(wǎng)絡(luò)動(dòng)態(tài)變化的彈性自適應(yīng)。隨著異構(gòu)環(huán)境的復(fù)雜度增加,需要在異構(gòu)環(huán)境中生存的對等網(wǎng)絡(luò)+SVC分片調(diào)度算法越來越受到重視。在調(diào)度算法中引入窗口概念也成為熱點(diǎn),其將視頻數(shù)據(jù)的下載范圍局限在一個(gè)或多個(gè)實(shí)時(shí)的窗口中,這樣通過窗口的規(guī)劃、下載策略和滑動(dòng)可以有條不紊地合理利用資源,實(shí)現(xiàn)優(yōu)化調(diào)度。文獻(xiàn)[6-8]采用了視頻SVC分層的處理方法以及單窗口分層以固定順序下載的策略,在調(diào)度上利用了SVC的分層特性,保證了播放的實(shí)時(shí)性,但該方法只考慮到順序播放中靠近播放點(diǎn)的數(shù)據(jù)到達(dá)的實(shí)時(shí)性,未考慮到整個(gè)系統(tǒng)的分發(fā)效率。文獻(xiàn)[9-10]采取窗口內(nèi)下載順序根據(jù)分片權(quán)值的大小來決定的策略,綜合考慮待下載分片距離播放點(diǎn)遠(yuǎn)近、分片稀有程度(在鄰居節(jié)點(diǎn)存在的拷貝數(shù)目)、基礎(chǔ)層分片等因素,但未考慮用戶行為。文獻(xiàn)[11]提出一種考慮用戶行為、跳轉(zhuǎn)受限、流行度感知的數(shù)據(jù)預(yù)取機(jī)制,但是沒有把異構(gòu)環(huán)境納入考慮因素。

基于對等網(wǎng)絡(luò)+SVC技術(shù),通過在視頻點(diǎn)播系統(tǒng)客戶端上引入數(shù)據(jù)預(yù)取功能以解決上述問題。數(shù)據(jù)預(yù)取即根據(jù)現(xiàn)在的播放情況預(yù)測用戶的將來數(shù)據(jù)需求,更好地利用合理的空閑資源預(yù)先獲取部分?jǐn)?shù)據(jù)[5],以便在用戶人為改變播放進(jìn)度時(shí),系統(tǒng)各終端能夠作出及時(shí)響應(yīng),優(yōu)先使用本地資源。

本文基于對等網(wǎng)絡(luò)和SVC技術(shù)的視頻點(diǎn)播系統(tǒng),考慮用戶隨機(jī)搜索行為,運(yùn)用窗口概念,提出一種基于用戶行為特征的Anchor-對等網(wǎng)絡(luò)SVC分片調(diào)度算法(UACS),該算法在縱向(“層”的角度)上根據(jù)網(wǎng)絡(luò)和終端條件選擇下載SVC層數(shù),在橫向(“時(shí)間”的角度)采用一個(gè)播放窗口+若干錨點(diǎn)窗口的模式。前者保證順序播放條件下的數(shù)據(jù)持續(xù),后者根據(jù)用戶隨機(jī)搜索行為特征的數(shù)學(xué)模型生成,從而保證在發(fā)生用戶隨機(jī)搜索行為時(shí)能優(yōu)先利用預(yù)取數(shù)據(jù),縮短響應(yīng)時(shí)間,提高用戶體驗(yàn)質(zhì)量。

2 用戶行為數(shù)學(xué)模型

流媒體系統(tǒng)在為用戶提供視頻點(diǎn)播服務(wù)時(shí),在客戶端可發(fā)生一系列隨機(jī)搜索的用戶行為,文獻(xiàn)[3]的測量、分析、總結(jié)顯示,用戶在觀看視頻過程中發(fā)生的隨機(jī)搜索行為(隨機(jī)跳轉(zhuǎn)長度)符合Weibull分布,概率密度函數(shù)如下:

視頻文件的長度不同(分為長視頻、短視頻),隨機(jī)搜索的方向不同(分為跳轉(zhuǎn)到大于當(dāng)前播放點(diǎn)時(shí)刻的前向搜索,跳轉(zhuǎn)到小于當(dāng)前播放點(diǎn)時(shí)刻的后向搜索),所滿足的Weibull分布參數(shù)也不一樣,如表1所示。

表1 隨機(jī)搜索跳轉(zhuǎn)長度特征參數(shù)設(shè)置

流媒體點(diǎn)播服務(wù)支持客戶端用戶邊看邊下載,看過的內(nèi)容得以保存,則小于播放點(diǎn)播放時(shí)刻的后向搜索易于實(shí)現(xiàn)。因此,本文在設(shè)計(jì)調(diào)度算法時(shí)主要考慮的應(yīng)用場景是用戶發(fā)生的長視頻前向搜索跳轉(zhuǎn)行為。由表1可知,其跳轉(zhuǎn)長度分布服從參數(shù)α=0.10916,β=0.54129的Weibull分布。

3 本文算法設(shè)計(jì)

在本文基于異構(gòu)環(huán)境中用戶行為特征的Anchor-對等網(wǎng)絡(luò)SVC分片調(diào)度算法中,運(yùn)用原有窗口概念,除設(shè)計(jì)保證數(shù)據(jù)及時(shí)性的播放窗口外,引入考慮用戶行為的錨點(diǎn)窗口。其中,播放窗口采用已有的逐層調(diào)度策略;錨點(diǎn)窗口則根據(jù)用戶行為特征模型對播放窗口進(jìn)行補(bǔ)償以及分段輻射整個(gè)播放區(qū)間,并根據(jù)播放進(jìn)度周期更新。通過播放窗口+錨點(diǎn)窗口的機(jī)制,既保證播放的實(shí)時(shí)性,又縮短用戶行為引起的響應(yīng)時(shí)延。

主要步驟如下:

Step1根據(jù)當(dāng)前播放時(shí)刻狀況,依據(jù)上述窗口設(shè)計(jì)的原則規(guī)劃播放窗口和錨點(diǎn)窗口的數(shù)據(jù)范圍。

Step2首先申請下載播放窗口中分片,然后為第一錨點(diǎn)窗口分片,最后為剩下錨點(diǎn)窗口分片。

Step3判定緩存達(dá)到解碼播放條件,進(jìn)行播放。

Step43種情況下播放窗口被觸發(fā)滑動(dòng),則重復(fù)Step1。

Step5播放結(jié)束。

3.1 播放窗口的設(shè)計(jì)

播放窗口的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則是保證順序播放中數(shù)據(jù)的及時(shí)性,因此,在設(shè)計(jì)上緊緊結(jié)合當(dāng)前播放點(diǎn)Pcurrent。設(shè)計(jì)如下:

(1)窗口size:初始化播放窗口的size為固定值。

(2)窗口的滑動(dòng):播放窗口從播放時(shí)間為0時(shí)開始生成,窗口滑動(dòng)的觸發(fā)模式有3種:

1)窗口的周期更新:系統(tǒng)中每次觸發(fā)窗口滑動(dòng)更新后會(huì)在指定的周期時(shí)間后再次滑動(dòng)窗口,每次滑動(dòng)步長為一個(gè)播放窗口size。

2)窗口內(nèi)數(shù)據(jù)下載完畢后即時(shí)更新:當(dāng)前窗口內(nèi)所有的數(shù)據(jù)申請下載完畢或判定放棄后,距離上次周期更新的時(shí)間還未達(dá)到周期更新時(shí)間,那么會(huì)自動(dòng)觸發(fā)即時(shí)更新機(jī)制,每次滑動(dòng)步長為一個(gè)播放窗口size,周期更新計(jì)時(shí)刷新。

3)用戶行為的影響:系統(tǒng)內(nèi)發(fā)生用戶前向搜索的行為,播放窗口需要及時(shí)反應(yīng),窗口起始點(diǎn)更新為用戶跳轉(zhuǎn)后的當(dāng)前播放時(shí)刻Pcurrent。

(3)窗口內(nèi)數(shù)據(jù)塊的調(diào)度:由于播放窗口中的數(shù)據(jù)是所有窗口中數(shù)據(jù)緊急度最高的區(qū)域,具有最高的優(yōu)先級,因此采用逐層依次調(diào)度的策略,即規(guī)劃到播放窗口的數(shù)據(jù)塊依次從基礎(chǔ)層到增強(qiáng)層對分層中缺失的分片進(jìn)行請求下載。同一分層內(nèi),距離播放點(diǎn)越近的分片具有越高的請求下載優(yōu)先級。

3.2 錨點(diǎn)窗口的設(shè)計(jì)

除了保證用戶在順序播放過程中數(shù)據(jù)塊的及時(shí)性所設(shè)置的播放窗口,本文根據(jù)用戶行為的特征模型設(shè)計(jì)了實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)預(yù)取功能的錨點(diǎn)窗口。根據(jù)播放點(diǎn)離結(jié)束點(diǎn)的距離計(jì)算錨點(diǎn)窗口個(gè)數(shù),根據(jù)錨點(diǎn)輻射區(qū)間范圍內(nèi)用戶跳轉(zhuǎn)累計(jì)概率,計(jì)算該錨點(diǎn)窗口大小。參數(shù)說明如表2所示,其中,調(diào)整參數(shù)根據(jù)分片長度和緩存能力設(shè)置。

表2 錨點(diǎn)窗口參數(shù)描述

錨點(diǎn)窗口的個(gè)數(shù)、長度計(jì)算原理如下:

(1)錨點(diǎn)窗口實(shí)時(shí)個(gè)數(shù):

(2)錨點(diǎn)分區(qū)長度:

(3)第n個(gè)錨點(diǎn)輻射區(qū)間范圍:

第n個(gè)錨點(diǎn)輻射區(qū)間對應(yīng)窗口比重:

第n個(gè)錨點(diǎn)輻射區(qū)間錨點(diǎn)窗口長度:

在確定錨點(diǎn)窗口數(shù)目和長度后,數(shù)據(jù)的調(diào)度策略為:第1個(gè)錨點(diǎn)窗口是緊跟著播放窗口,根據(jù)在Weibull分布的特征,用戶搜索步長落在第1個(gè)錨點(diǎn)窗口內(nèi)的數(shù)據(jù)被搜索的概率也最大,故將其視為對播放窗口的補(bǔ)償。在此窗口內(nèi)數(shù)據(jù)的下載調(diào)度采取逐層的方式。

為了均衡整個(gè)流媒體視頻點(diǎn)播系統(tǒng)的數(shù)據(jù)片分布,在余下錨點(diǎn)窗口內(nèi),采取rarest-first策略,即是將剩下窗口內(nèi)的數(shù)據(jù)片根據(jù)鄰居節(jié)點(diǎn)中擁有的拷貝數(shù)目進(jìn)行從小到大排列,先下載拷貝數(shù)最少的片,如果拷貝數(shù)相等則依次優(yōu)先考慮所在層數(shù)越低、距離播放越近的分片。

4 仿真實(shí)驗(yàn)與性能評估

本文基于OverSim仿真平臺,搭建一個(gè)對等網(wǎng)絡(luò)流媒體系統(tǒng),模擬異構(gòu)環(huán)境,基于等時(shí)長分片的方式[12]采用SVC可擴(kuò)展視頻編碼技術(shù)將視頻源文件分成一個(gè)可獨(dú)立解碼的基礎(chǔ)層和17個(gè)依賴于低層解碼的增強(qiáng)層,每個(gè)客戶端節(jié)點(diǎn)根據(jù)自身入網(wǎng)類型需求申請可下載的SVC視頻層數(shù)。

4.1 關(guān)鍵性能指標(biāo)

本文選擇2個(gè)重要參數(shù)作為分片調(diào)度算法的關(guān)鍵性能指標(biāo),也是此仿真實(shí)驗(yàn)的重要測量對象:

(1)平均接收SVC視頻層數(shù):在客戶端節(jié)點(diǎn)使用點(diǎn)播服務(wù)過程中,平均接收SVC視頻層數(shù)直接反映了客戶端觀看視頻的質(zhì)量,實(shí)際接收SVC視頻層數(shù)越多,則獲得的視頻質(zhì)量越好。

(2)數(shù)據(jù)塊本地命中率:除了需要測量用戶觀看視頻的質(zhì)量,觀看視頻時(shí)流暢度也是一個(gè)重要的性能。在發(fā)生用戶跳轉(zhuǎn)行為時(shí),播放點(diǎn)所在數(shù)據(jù)塊(即將解碼播放的當(dāng)前數(shù)據(jù)塊)若已下載,滿足即時(shí)播放的條件,則將其視為數(shù)據(jù)塊本地命中。數(shù)據(jù)塊本地命中率越高,則視頻播放越流暢。

4.2 結(jié)果分析

為了評估以上調(diào)度算法的性能,在OverSim仿真系統(tǒng)中,將基于用戶行為特征的Anchor-對等網(wǎng)絡(luò)SVC分片調(diào)度算法與基于逐層(Layer by Layer,LL)的分片調(diào)度算法[7]和基于權(quán)值的分片調(diào)度(Score Based Chunk Scheduling,SCS)算法[11]進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。

仿真實(shí)驗(yàn)拓?fù)淙鐖D1所示。

圖1 仿真實(shí)驗(yàn)拓?fù)?/p>

仿真實(shí)驗(yàn)節(jié)點(diǎn)生成為4類:1個(gè)Traker,負(fù)責(zé)索引服務(wù);5個(gè)種子節(jié)點(diǎn)(Seeds),其擁有視頻文件的所有分片;100個(gè)Client節(jié)點(diǎn),分為固網(wǎng)、WLAN、3G,如表3所示。在初始階段,網(wǎng)絡(luò)中除了Traker,還有5個(gè)以太網(wǎng)方式接入的種子節(jié)點(diǎn)。將100個(gè)Client節(jié)點(diǎn)逐個(gè)加入網(wǎng)絡(luò),每個(gè)新加入的節(jié)點(diǎn)從Traker服務(wù)器獲取鄰居節(jié)點(diǎn)列表,交換bitmap獲取各鄰居節(jié)點(diǎn)的分片擁有情況。

表3 3類Clients節(jié)點(diǎn)參數(shù)

仿真實(shí)驗(yàn)采用播放時(shí)長為60 min(代表長視頻)的視頻源,SVC編碼后共18層。仿真過程中利用Weibull隨機(jī)序列發(fā)生器模擬系統(tǒng)中各Client節(jié)點(diǎn)的發(fā)生跳轉(zhuǎn)的用戶行為,每隔1s統(tǒng)計(jì)各Client節(jié)點(diǎn)的實(shí)際播放層數(shù),以及每次發(fā)生跳轉(zhuǎn)時(shí)統(tǒng)計(jì)跳轉(zhuǎn)播放點(diǎn)所在數(shù)據(jù)塊是否下載。播放結(jié)束后,計(jì)算實(shí)際播放層數(shù)的平均值和數(shù)據(jù)塊本地命中率。

從圖2可以看出,Wired節(jié)點(diǎn)、WLAN節(jié)點(diǎn)及3G節(jié)點(diǎn)客戶端在發(fā)生用戶隨機(jī)搜索操作行為(LLVCR和SCS-VCR)時(shí)的平均接收層數(shù)相比只考慮順序播放(LL、SCS)分別降低約36%,24%及18%。說明用戶隨機(jī)搜索行為會(huì)對只考慮順序播放的算法中的視頻點(diǎn)播體驗(yàn)造成嚴(yán)重影響。

圖2 Client節(jié)點(diǎn)平均實(shí)際接收視頻層數(shù)

從圖3～圖5的Wired、WLAN、及3G用戶節(jié)點(diǎn)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看出,與LL和SCS算法相比,在發(fā)生用戶跳轉(zhuǎn)行為的視頻播放過程中,綜合考慮異構(gòu)環(huán)境和用戶行為的本文算法在不同終端所統(tǒng)計(jì)的平均實(shí)際解碼接收SVC視頻層數(shù)都集中于高質(zhì)量部分,如WLAN Clients節(jié)點(diǎn)統(tǒng)計(jì)結(jié)果中,使用本文算法有63.1%的用戶可以觀看8層及以上質(zhì)量的視頻,而LL和SCS算法分別為43.4%和22.9%,明顯看出,本文算法在發(fā)生用戶跳轉(zhuǎn)的應(yīng)用場景中都優(yōu)于對比算法,即能使用戶享受到更好的視頻質(zhì)量。從圖6可以看出,使用本文算法在不同終端所統(tǒng)計(jì)的數(shù)據(jù)塊本地命中率比2種對比算法都有所提高。綜上,使用該算法能從整體上降低響應(yīng)用戶隨機(jī)搜索操作所需要的時(shí)間,從而提高觀看過程中的流暢度,減小服務(wù)器的負(fù)載。

圖3 Wired類型節(jié)點(diǎn)平均接收視頻層數(shù)

圖4 WLAN類型節(jié)點(diǎn)平均接收視頻層數(shù)

圖5 3G類型節(jié)點(diǎn)平均接收視頻層數(shù)

圖6 節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)塊本地命中率平均值

5 結(jié)束語

本文研究異構(gòu)環(huán)境下基于對等網(wǎng)絡(luò)+SVC流媒體系統(tǒng)中的分片調(diào)度問題。在分析視頻點(diǎn)播用戶隨機(jī)搜索行為特征的基礎(chǔ)上,提出一種基于用戶行為特征的Anchor-對等網(wǎng)絡(luò)SVC分片調(diào)度算法。其優(yōu)勢在于在客戶端建立播放窗口+錨點(diǎn)窗口的機(jī)制,并分別采取不同的調(diào)度策略,在保證數(shù)據(jù)及時(shí)性和分片分發(fā)效率的同時(shí),解決了用戶隨機(jī)搜索行為對播放質(zhì)量的干擾。仿真結(jié)果表明,該算法綜合考慮異構(gòu)環(huán)境和用戶行為,保證用戶觀看視頻時(shí)的質(zhì)量和流暢度,提高用戶體驗(yàn),同時(shí)也減少了服務(wù)器的負(fù)載。

[1] 張春紅,裘曉峰,弭 偉,等.P2P技術(shù)全面解析[M].北京:人民郵電出版社,2010.

[2] 宋俊平,張 棪,周 旭,等.基于SVC的P2P流媒體系統(tǒng)研究綜述[J].計(jì)算機(jī)應(yīng)用研究,2013,30(4): 965-970.

[3] Garcia R,PanedaXG,GarciaV,etal.Statistical Characterization of a Real Video on Demand Service:User Behavior and Streaming-media Workload Analysis[J]. Simulation Modeling Practice and Theory,2007,15(6):627-689.

[4] Choi J,Reaz A,Mukherjee B.A Survey of User Behavior in VoD Service and Bandwidth-saving Multicast Streaming Schemes[J].IEEECommunicationsonSurveys& Tutorials,2012,14(1):156-169.

[5] 朱子榮,壽志勤.P2P點(diǎn)播系統(tǒng)中資源下載算法的研究[J].計(jì)算機(jī)應(yīng)用與軟件,2008,25(10):175-178.

[6] Asiolo S,Ramzan N,Izquierdo E.Efficient Scalable Video Streaming over P2P Nextwork[M].Berlin, Germany:Springer,2010.

[7] Ding Yan,Liu Jiangchuan,Wang Dan,et al.Peer-to-peer Video-on-demand with Scalable Video Coding[J]. Computer Communications,2010,33(14):1589-1597.

[8] Lee T C,Liu P C,Shyu W L,et al.Live Video Streaming Using P2P and SVC[M].Berlin,Germany:Springer,2008.

[9] Abboud O,Zinner T,Pussep K,et al.On the Impact of Quality Adaptation in SVC-based P2P Video-on-demand Systems[C]//Proceedings of the 2nd Annual ACM Conference on Multimedia Systems.New York,USA: ACM Press,2011:223-232.

[10] Liu Zhengye,Shen Yanming,Shivendra S P,et al.Using Layered Video to Provide IncentivesinP2PLive Streaming[C]//Proceedings of Workshop on Peer-topeer Streaming and IP-TV.New York,USA:ACM Press,2007:311-316.

[11] 王 娟,紀(jì)其進(jìn),朱艷琴,等.基于用戶行為特征的P2P視頻點(diǎn)播系統(tǒng)數(shù)據(jù)預(yù)取機(jī)制[J].小微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng), 2010,31(10):2049-2053.

[12] Zhang Yan,Zhou Xu,Song Junping,et al.Time-stamped Equal Size Segmentation and Chunk Scheduling Algorithms for SVC Based P2P Streaming Systems[C]//Proceedings of the18th IEEE International Conference on Parallel and Distributed Systems.[S.l.]:IEEE Computer Society,2012: 706-707.

編輯 劉 冰

SVC Fragment Schedule Algorithm Based on User Behavior Characteristic

TANG Chaowei1,ZHANG Xi1,WANG Xuefeng1,ZHOU Xu2,SONG Junping2
(1.College of Communication Engineering,Chongqing University,Chongqing 400030,China;
2.High Performance Network Lab,Institute of Acoustics,Chinese Academy of Sciences,Beijing100190,China)

In view of the complexity of the network and terminal in heterogeneous environment,and the mutability of playback progress in the video-on-demand service that is caused by user random seeking,an Scalable Video Coding (SVC)fragment schedule algorithm based on user behavior characteristic is proposed.In the proposed algorithm,two types of windows are designed.One is playback window based on current playtime to ensure order data continues,the other one is anchor window designed with data prefetching,which is based on user random seeking following the Weibull distribution.The Layer-by-Layer(LL)schedule strategy is utilized in playback window and the first anchor window to ensure the timeliness of data,and the rarest-first strategy is used in the other anchor windows to balance the fragment distribution of the whole system.Simulation results in OverSim show that,compared with current LL schedule algorithm and weighted schedule algorithm,the proposed algorithm can improve the fragment scheduling performance,shortens the response time delay,reduces the server load,and improves the quality and fluency of the user in watching video.

heterogeneous environment;user behavior;fragment schedule;anchor window;Peer-to-Peer Network (PPN);Scalable Video Coding(SVC)

唐朝偉,張 希,王雪鋒,等.基于用戶行為特征的SVC分片調(diào)度算法[J].計(jì)算機(jī)工程,2015, 41(2):248-252,257.

英文引用格式:Tang Chaowei,Zhang Xi,Wang Xuefeng,et al.SVC Fragment Schedule Algorithm Based on User Behavior Characteristic[J].Computer Engineering,2015,41(2):248-252,257.

1000-3428(2015)02-0248-05

:A

:TP301.6

10.3969/j.issn.1000-3428.2015.02.047

國家科技重大專項(xiàng)基金資助項(xiàng)目(2011ZX03005-004-02);國家自然科學(xué)青年基金資助項(xiàng)目(61102076)。

唐朝偉(1966-),男,教授、博士后,主研方向:網(wǎng)絡(luò)多媒體技術(shù);張 希(通訊作者)、王雪鋒,碩士;周 旭,副研究員、博士;宋俊平,博士。

2014-03-05

:2014-04-04E-mail:zhangxi1989xi@163.com