孫偉鈞

【摘要】 在網(wǎng)際互聯(lián)協(xié)議的充分影響下，使用組播網(wǎng)絡(luò)電視的用戶日漸增多，同時在頻道切換中，等待時間太長引起了用戶體驗網(wǎng)絡(luò)電視中的不滿。為了解決這一現(xiàn)狀，本文提出了組播環(huán)境下快速頻道切換的方法，即通過終端上傳帶寬向同頻道的其他終端傳輸數(shù)據(jù)，讓視頻緩存快速完成，減少切換時間。通過理論研究及實踐分析，發(fā)現(xiàn)可以用百分之20的新增帶寬讓視頻的切換時間減少百分之15到45，大大的加快了切換時間。

【關(guān)鍵詞】 組播 網(wǎng)際互聯(lián)協(xié)議 頻道切換 終端用戶

隨著網(wǎng)絡(luò)用戶的不斷增多，使用新媒體軟件IPTV進(jìn)行視頻播放的用戶也不斷增多，僅2009年統(tǒng)計，就有將近五千萬個，可見其應(yīng)用范圍之廣，然而IPTV頻道切換時，所花費(fèi)的時間太長，最久能達(dá)70秒，影響了用戶的觀看體驗。因此采用P2P技術(shù)對網(wǎng)絡(luò)體驗進(jìn)行改進(jìn)，利用終端上傳帶寬，對觀看此頻道的其他終端輸送數(shù)據(jù)，達(dá)到快速緩存視頻的作用，加快視頻的切換時間。

一、針對快速切換頻道的相關(guān)研究

目前針對快速頻道切換的方法大致有以下四類，第一類，用戶同時緩存兩個或者兩個以上的頻道，但不允許出現(xiàn)切換到非緩存的頻道，這就容易對帶寬進(jìn)行浪費(fèi)。第二類，就是在接受頻道數(shù)據(jù)的同時，將其他頻道的信息通過額外占領(lǐng)的帶寬以壓縮的形式發(fā)送過來，用戶要切換時，以解碼的形式進(jìn)行視頻播放，這中方法對視頻編碼技術(shù)提出了考驗，且解碼的時間很長，可能會使切換時間更長。第三種，用戶根據(jù)個性列出自己最喜歡的節(jié)目單，以此來減少切換次數(shù)，這種方法不是快速切換頻道的根本方法，而且也會導(dǎo)致用戶對冷門節(jié)目的推薦。第四種，在終端與服務(wù)器之間建立一個單播連接，在用戶發(fā)送請求后，將播放的緩存?zhèn)魉瓦^來，這方法要增加設(shè)備成本，在用戶增多的情況下易導(dǎo)致服務(wù)器死機(jī)、帶寬不足等情況發(fā)生。

二、組播環(huán)境下IPTV快速頻道切換方法

2.1假設(shè)和定義

本文的研究環(huán)境是在IPTV的組播環(huán)境下進(jìn)行的，因此排除所有的外界干擾信息，所有路由器均只處理IPTV數(shù)據(jù)，并只有一套視頻服務(wù)器，這個服務(wù)器有多個視頻通道，在向終端傳輸數(shù)據(jù)時的速度也是相同的。必須定義一下，頻道切換時間是用戶發(fā)起切換指令到收取數(shù)據(jù)緩存結(jié)束可以播放的時間段。終端的穩(wěn)態(tài)是頻道已緩沖完可以讀取視頻信息的播放狀態(tài)。

2.2算法步驟

第一步，終端加入視頻節(jié)目組，并進(jìn)入穩(wěn)態(tài)模式，向視頻服務(wù)器申請記錄這種終端與頻道之間的對應(yīng)關(guān)系，當(dāng)在穩(wěn)態(tài)模式下，終端繼續(xù)向視頻服務(wù)器提出申請，申請收看其他頻道終端的信息，第二步，當(dāng)終端想要切換頻道，收看另一個頻道的視頻，終端用戶向邊緣路由器提出更換頻道申請，同時向正在收看此頻道的其他終端提出要求，獲取此頻道的視頻數(shù)據(jù)，此視頻的數(shù)據(jù)將會分成幾個部分，由其他終端以多種通道分部分通過帶寬上傳數(shù)據(jù)到申請終端，讓用戶終端在提出切換頻道的申請后子啊短時間內(nèi)緩沖完收取該視頻的全部視頻信息。當(dāng)其他頻道終端在發(fā)送視頻數(shù)據(jù)信息失敗后，將會自動由其他終端完成該視頻信息的傳輸工作。此后收看的節(jié)目信息將會以傳統(tǒng)組播的形式向邊緣路由器獲得。第三部，終端停止收看此頻道的信息，將停止命令傳達(dá)給是視頻服務(wù)器，視頻服務(wù)器將會終止此終端與此視頻的相關(guān)信息，把該終端的數(shù)據(jù)庫從這個頻道的節(jié)目組中清除開來，這個終端將失去獲取其他頻道終端的信息的能力。

3.3最終結(jié)果

通過復(fù)雜的計算，我們可以得出這樣的一條信息，即新增的帶寬與視頻的切換次數(shù)成正比，與播放緩存容量成正比，與總運(yùn)算時間成反比。這就表明了在這種P2P技術(shù)的頻道切換運(yùn)行下，當(dāng)終端申請切換頻道的次數(shù)越多，所新增的帶寬也就越多，而總運(yùn)行的時間也就越少。這與其他視頻切換方式相比，節(jié)省了大量的切換視頻所花費(fèi)的時間，與傳統(tǒng)的視頻切換模式相比，大大提高了速度，便捷了用戶的收看體驗。

三、仿真及結(jié)果分析

為了驗證本文頻道切換模式提升切換速度的有效性，我們通過試驗認(rèn)證。我們選取100各頻道終端用戶，有20各頻道可供收看，在150秒的時間內(nèi)切換次數(shù)為10次。通過試驗我們可以得出結(jié)論，利用此方法收看視頻，頻道的切換時間為1秒左右。大大提高了切換速度，在仿真實驗的前20秒，因為尚無可能從其他視頻終端獲取信息，所以都是從邊緣路由器獲取視頻信息，當(dāng)想收看的頻道已經(jīng)有人在收看時，頻道的緩存將會自動生存，在有其他終端收看節(jié)目時，來傳輸給該視頻終端用戶。通過試驗我們還可以知道，當(dāng)從一個終端處獲取信息，花費(fèi)時間為1到1.5秒，當(dāng)從兩個視頻終端處獲取信息時，花費(fèi)時間為0.6秒，當(dāng)從三個終端處獲取信息時，花費(fèi)時間為0.4秒，而從邊緣路由器獲取信息時，花費(fèi)時間為5秒。所以我們得出結(jié)論，當(dāng)有一個視頻終端用戶收看該頻道時，切換的時間提升了兩到三倍，當(dāng)增加到從兩個視頻終端時，視頻切換時間提升兩倍，當(dāng)增加到三個時，頻道切換時間提升百分之四十，也就是說附近有兩個該頻道的終端時，緩存效果最佳。如果可以共享的終端增多后，切換頻道的加速度減少，而花費(fèi)的帶寬將會增多，考慮到效益上來，正好在附近有兩個終端共享用戶時，所切換的時機(jī)最好。并且通過分析，該方法所增加的帶寬比傳統(tǒng)方法所增加的帶寬量減少百分之二十左右，大大增加了經(jīng)濟(jì)效益。

四、小結(jié)

隨著IPTV的產(chǎn)生，其使用的用戶增多，但在組播環(huán)境下的頻道切換時間太慢，大大影響了用戶視頻體驗的樂趣。針對如何加快切換頻道的時間的方法上，本文在P2P技術(shù)的感染下提出了自己覺得可行的方略。終端用戶不再從邊緣路由器獲取速度一致的緩存，而是從其他頻道終端處獲取視頻緩存，加入將要收看的頻道終端小組里，與其他終端共享頻道緩存，讓緩存在第一時間充滿，這樣一來，便使視頻切換所花費(fèi)的時間大大減少。而且該方法用新增的不到百分之二十的帶寬讓視頻切換時間減少了百分之十五至四十五。大大發(fā)展了經(jīng)濟(jì)效益。

參 考 文 獻(xiàn)

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