CN106162229B - 改善公平性的平滑码率自适应方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供一种改善公平性的平滑码率自适应方法及装置。该方法包括：客户端依据已获得的历史片段序列对应的预测带宽和下载带宽获得目标片段序列对应的预测带宽；客户端依据目标片段序列对应的预测带宽和当前客户端缓存大小获得目标片段序列的目标码率；客户端从服务器获取码率版本为目标码率的目标片段序列；客户端从服务器获取构成目标文件的多个片段序列。本发明实施例探测目标片段序列对应的预测带宽，保证了多个客户端公平分享网络带宽资源；通过目标片段序列对应的预测带宽和当前客户端缓存大小获得目标片段序列的目标码率，能够同时保证较高的带宽利用率和视频码率的平滑性；最终提高了动态HTTP流媒体传输系统的服务质量。

Description

改善公平性的平滑码率自适应方法及装置

技术领域

本发明实施例涉及计算机技术领域，尤其涉及一种改善公平性的平滑码率自适应方法及装置。

背景技术

超文本传输协议(Hyper Text Transfer Protocol，简称HTTP)是互联网中应用最为广泛的一种网络协议，所有的WWW文件都必须遵守这个标准。随着动态图像专家组-动态自适应HTTP流(Moving Picture Experts Group-Dynamic Adaptive Streaming overHTTP,简称MPEG-DASH)国际标准的发展，以及网络流媒体技术的不断提高，基于HTTP的动态流媒体传输技术的应用也越来越多。

在动态HTTP流媒体中，码率自适应方法在保证高质量的视频流媒体服务中至关重要。现有的码率自适应方法旨在通过视频码率适应可用带宽的变化以获得较高的带宽利用率，或者通过维持客户端的视频缓存以确保视频的连续播放即维持视频码率的平滑性。

但是现有的码率自适应方法不能同时保证较高的带宽利用率和视频码率的平滑性，另外，多个客户端同时竞争网络带宽资源时，现有的码率自适应方法不能保证多个客户端公平分享网络带宽资源，导致动态HTTP流媒体传输系统的服务质量较低。

发明内容

本发明实施例提供一种改善公平性的平滑码率自适应方法及装置，以提高动态HTTP流媒体传输系统的服务质量。

本发明实施例的一个方面是提供一种改善公平性的平滑码率自适应方法，包括：

客户端依据已获得的历史片段序列对应的预测带宽和下载带宽获得目标片段序列对应的预测带宽；

所述客户端依据所述目标片段序列对应的预测带宽和当前客户端缓存大小获得所述目标片段序列的目标码率；

所述客户端从服务器获取码率版本为所述目标码率的目标片段序列，所述服务器存储有目标文件对应的多个片段序列，且每个片段序列对应多个码率版本；

所述客户端依据获取所述目标片段序列的方法从所述服务器获取构成所述目标文件的多个片段序列。

本发明实施例的另一个方面是提供一种客户端，包括：

探测模块，用于依据已获得的历史片段序列对应的预测带宽和下载带宽获得目标片段序列对应的预测带宽；

目标码率计算模块，用于依据所述目标片段序列对应的预测带宽和当前客户端缓存大小获得所述目标片段序列的目标码率；

获取模块，用于从服务器获取码率版本为所述目标码率的目标片段序列，所述服务器存储有目标文件对应的多个片段序列，且每个片段序列对应多个码率版本；依据获取所述目标片段序列的方法从所述服务器获取构成所述目标文件的多个片段序列。

本发明实施例提供的改善公平性的平滑码率自适应方法及装置，根据客户端已获得的历史片段序列对应的预测带宽和下载带宽探测目标片段序列对应的预测带宽，保证了多个客户端公平分享网络带宽资源；通过目标片段序列对应的预测带宽和当前客户端缓存大小获得目标片段序列的目标码率，能够同时保证较高的带宽利用率和视频码率的平滑性；最终提高了动态HTTP流媒体传输系统的服务质量。

附图说明

图1为本发明实施例提供的改善公平性的平滑码率自适应方法流程图；

图2为本发明实施例提供的客户端的结构图。

具体实施方式

图1为本发明实施例提供的改善公平性的平滑码率自适应方法流程图。本发明实施例针对现有的码率自适应方法的不足，提供了改善公平性的平滑码率自适应方法，该方法具体步骤如下：

步骤S101、客户端依据已获得的历史片段序列对应的预测带宽和下载带宽获得目标片段序列对应的预测带宽；

所述服务器存储的多个片段序列的播放时长均相等。

本发明实施例适用于客户端从服务器获取视频流数据的过程，服务器将视频文件通过DASH编码器编译出多个码率版本的片段序列，例如一个总时长为600S的视频文件，将其编译成码率版本分别为300K、700K、1500K、2500K和3500K的视频文件，并且将每个码率版本的视频文件分割成多个片段序列，具体可以等时长分割，也可以不等时长分割，本发明实施例优选等时长分割，例如，每个片段序列的播放时长为2S，即将600S的视频文件分割成300个播放时长为2S的片段序列，且每个片段序列对应有300K、700K、1500K、2500K和3500K五个码率版本，则服务器中存储有该视频文件对应的1500个片段序列。本发明实施例可以对视频文件先编译出不同码率版本，再将不同码率版本的视频文件分割成多个片段序列，也可以先将视频文件分割成多个片段序列，再对每个片段序列编译出不同的码率版本。

假设服务器将视频文件分割成N个片段序列，n表示片段序列的编号，1≤n≤N，每个片段序列对应有k个码率版本，该k个码率版本构成码率集合R＝{r_i|1≤i≤k}，r_i表示第i个码率版本，0＜r_i＜r_j,

所述客户端依据已获得的历史片段序列对应的预测带宽和下载带宽获得目标片段序列对应的预测带宽包括：

所述客户端比较已获得的历史片段序列对应的预测带宽b^p(n-1)和下载带宽b^e(n-1)；若b^e(n-1)＞b^p(n-1)，则所述目标片段序列对应的预测带宽若b^e(n-1)≤b^p(n-1)，则所述目标片段序列对应的预测带宽b^p(n)＝b^p(n-1)+α(b^e(n-1)-b^p(n-1))；其中，n-1表示所述历史片段序列，n表示所述目标片段序列，n≥1，Δ为常量，表示预测带宽的最小增量，Δ>0，α为常量，α≥1。

假设b^e(0)＝r₁，b^p(0)＝0；当n＝1时，由于b^e(0)＞b^p(0)，则客户端即将获取的目标片段序列即服务器存储的编号为1的片段序列对应的预测带宽b^p(1)可以通过公式获得。

当n≠1时，客户端即将获取的目标片段序列即服务器存储的编号为n的片段序列对应的预测带宽b^p(n)要根据客户端已获得的历史片段序列即服务器存储的编号为n-1的片段序列确定，具体比较历史片段序列对应的预测带宽b^p(n-1)和下载带宽b^e(n-1)的大小，若b^e(n-1)＞b^p(n-1)，则若b^e(n-1)≤b^p(n-1)，则b^p(n)＝b^p(n-1)+α(b^e(n-1)-b^p(n-1))。

步骤S102、所述客户端依据所述目标片段序列对应的预测带宽和当前客户端缓存大小获得所述目标片段序列的目标码率。

所述客户端依据所述目标片段序列对应的预测带宽和当前客户端缓存大小获得所述目标片段序列的目标码率包括：

若所述当前客户端缓存大小q(n)＞q_max，则所述目标片段序列的目标码率r(n)＝min{r_i|r_i≥b^p(n)}；

若所述当前客户端缓存大小q(n)＜q_min，则所述目标片段序列的目标码率r(n)＝max{r_i|r_i≤b^p(n)}；

若所述当前客户端缓存大小q(n)满足q_min≤q(n)≤q_max，则所述目标片段序列的目标码率r(n)＝r(n-1)；

其中，q_max为预设的客户端缓存最大值，q_min为预设的客户端缓存最小值，r_i表示码率集合R＝{r_i|1≤i≤k}中第i个码率版本，k表示码率版本总个数，且0＜r_i＜r_j,

本发明实施例中当前客户端缓存大小q(n)具体表示当前客户端开始下载第n个片段序列时刻的视频缓存时长，q_max和q_min分别为预设的门限值，假设r(0)＝r₁，通过该步骤可以获得目标片段序列的目标码率r(n)。

步骤S103、所述客户端从服务器获取码率版本为所述目标码率的目标片段序列，所述服务器存储有目标文件对应的多个片段序列，且每个片段序列对应多个码率版本；

客户端从服务器获取码率版本为r(n)编号为n的片段序列，且客户端在下载该片段序列的过程中记录下载时长T(n)，即客户端下载该片段序列所需要的时间。所述服务器存储有目标文件不仅限于视频文件，还可以为语音文件、文本文件和图像文件等。

步骤S104、所述客户端依据获取所述目标片段序列的方法从所述服务器获取构成所述目标文件的多个片段序列。

重复执行上述步骤S101-S103，直到客户端将服务器中存储的N个片段序列都下载完成，此时，N个片段序列构成完成的视频文件。

本发明实施例根据客户端已获得的历史片段序列对应的预测带宽和下载带宽探测目标片段序列对应的预测带宽，保证了多个客户端公平分享网络带宽资源；通过目标片段序列对应的预测带宽和当前客户端缓存大小获得目标片段序列的目标码率，能够同时保证较高的带宽利用率和视频码率的平滑性；最终提高了动态HTTP流媒体传输系统的服务质量。

在上述实施例的基础上，所述历史片段序列对应的下载带宽其中，T₀表示所述服务器存储的第n-1个片段序列对应的播放时长，T(n-1)表示所述客户端从所述服务器获取第n-1个片段序列的下载时长。

例如根据步骤S102获得的r(1)，以及步骤S102记录的T(1)，通过计算出b^e(1)，结合已获得的b^p(1)，重复执行步骤S101获得b^p(2)，依据b^p(2)重复执行步骤S102计算出r(2)，以及步骤S102记录的T(2)，通过计算出b^e(2)，结合已获得的b^p(2)，再次重复执行步骤S101，如此重复计算直到客户端将服务器中存储的N个片段序列都下载完成，此时，N个片段序列构成完成的视频文件。

本发明实施例具体给出了计算历史片段序列对应的下载带宽的方法。

图2为本发明实施例提供的客户端的结构图。本发明实施例提供的客户端可以执行改善公平性的平滑码率自适应方法实施例提供的处理流程，如图2所示，客户端20包括探测模块21、目标码率计算模块22和获取模块23，其中，探测模块21用于依据已获得的历史片段序列对应的预测带宽和下载带宽获得目标片段序列对应的预测带宽；目标码率计算模块22用于依据所述目标片段序列对应的预测带宽和当前客户端缓存大小获得所述目标片段序列的目标码率；获取模块23用于从服务器获取码率版本为所述目标码率的目标片段序列，所述服务器存储有目标文件对应的多个片段序列，且每个片段序列对应多个码率版本；依据获取所述目标片段序列的方法从所述服务器获取构成所述目标文件的多个片段序列。

本发明实施例根据客户端已获得的历史片段序列对应的预测带宽和下载带宽探测目标片段序列对应的预测带宽，保证了多个客户端公平分享网络带宽资源；通过目标片段序列对应的预测带宽和当前客户端缓存大小获得目标片段序列的目标码率，能够同时保证较高的带宽利用率和视频码率的平滑性；最终提高了动态HTTP流媒体传输系统的服务质量。

在上述实施例的基础上，探测模块21具体用于比较已获得的历史片段序列对应的预测带宽b^p(n-1)和下载带宽b^e(n-1)；若b^e(n-1)＞b^p(n-1)，则确定所述目标片段序列对应的预测带宽

若b^e(n-1)≤b^p(n-1)，则确定所述目标片段序列对应的预测带宽b^p(n)＝b^p(n-1)+α(b^e(n-1)-b^p(n-1))；

其中，n-1表示所述历史片段序列，n表示所述目标片段序列，n≥1，Δ为常量，表示预测带宽的最小增量，Δ>0，α为常量，α≥1。

目标码率计算模块22具体用于判断所述当前客户端缓存大小q(n)、预设的客户端缓存最大值q_max和预设的客户端缓存最小值q_min的大小；

若所述当前客户端缓存大小q(n)＞q_max，则确定所述目标片段序列的目标码率r(n)＝min{r_i|r_i≥b^p(n)}；

若所述当前客户端缓存大小q(n)＜q_min，则确定所述目标片段序列的目标码率r(n)＝max{r_i|r_i≤b^p(n)}；

若所述当前客户端缓存大小q(n)满足q_min≤q(n)≤q_max，则确定所述目标片段序列的目标码率r(n)＝r(n-1)；

其中，q_max为预设的客户端缓存最大值，q_min为预设的客户端缓存最小值，r_i表示码率集合R＝{r_i|1≤i≤k}中第i个码率版本，k表示码率版本总个数，且0＜r_i＜r_j,

所述历史片段序列对应的下载带宽其中，T₀表示所述服务器存储的第n-1个片段序列对应的播放时长，T(n-1)表示所述客户端从所述服务器获取第n-1个片段序列的下载时长。

所述服务器存储的多个片段序列的播放时长均相等。

本发明实施例提供的客户端可以具体用于执行上述图1所提供的方法实施例，具体功能此处不再赘述。

本发明实施例具体给出了计算历史片段序列对应的下载带宽的方法。

综上所述，本发明实施例根据客户端已获得的历史片段序列对应的预测带宽和下载带宽探测目标片段序列对应的预测带宽，保证了多个客户端公平分享网络带宽资源；通过目标片段序列对应的预测带宽和当前客户端缓存大小获得目标片段序列的目标码率，能够同时保证较高的带宽利用率和视频码率的平滑性；最终提高了动态HTTP流媒体传输系统的服务质量；具体给出了计算历史片段序列对应的下载带宽的方法。

在本发明所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用硬件加软件功能单元的形式实现。

上述以软件功能单元的形式实现的集成的单元，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。上述软件功能单元存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)或处理器(processor)执行本发明各个实施例所述方法的部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

本领域技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，仅以上述各功能模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能模块完成，即将装置的内部结构划分成不同的功能模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。上述描述的装置的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (8)

1.一种改善公平性的平滑码率自适应方法，其特征在于，包括：

客户端依据已获得的历史片段序列对应的预测带宽和下载带宽获得目标片段序列对应的预测带宽；

所述客户端依据所述目标片段序列对应的预测带宽和当前客户端缓存大小获得所述目标片段序列的目标码率；

所述客户端从服务器获取码率版本为所述目标码率的目标片段序列，所述服务器存储有目标文件对应的多个片段序列，且每个片段序列对应多个码率版本；

所述客户端依据获取所述目标片段序列的方法从所述服务器获取构成所述目标文件的多个片段序列；

所述客户端依据已获得的历史片段序列对应的预测带宽和下载带宽获得目标片段序列对应的预测带宽包括：

所述客户端比较已获得的历史片段序列对应的预测带宽b^p(n-1)和下载带宽b^e(n-1)；

若b^e(n-1)＞b^p(n-1)，则所述目标片段序列对应的预测带宽

若b^e(n-1)≤b^p(n-1)，则所述目标片段序列对应的预测带宽b^p(n)＝b^p(n-1)+α(b^e(n-1)-b^p(n-1))；

其中，n-1表示所述历史片段序列，n表示所述目标片段序列，Δ为常量，表示预测带宽的最小增量，Δ>0，n≥1，α为常量，α≥1。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述客户端依据所述目标片段序列对应的预测带宽和当前客户端缓存大小获得所述目标片段序列的目标码率包括：

若所述当前客户端缓存大小q(n)＞q_max，则所述目标片段序列的目标码率r(n)＝min{r_i|r_i≥b^p(n)}；

若所述当前客户端缓存大小q(n)＜q_min，则所述目标片段序列的目标码率r(n)＝max{r_i|r_i≤b^p(n)}；

若所述当前客户端缓存大小q(n)满足q_min≤q(n)≤q_max，则所述目标片段序列的目标码率r(n)＝r(n-1)；

其中，q_max为预设的客户端缓存最大值，q_min为预设的客户端缓存最小值，r_i表示码率集合R＝{r_i|1≤i≤k}中第i个码率版本，k表示码率版本总个数，且

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述历史片段序列对应的下载带宽其中，T₀表示所述服务器存储的第n-1个片段序列对应的播放时长，T(n-1)表示所述客户端从所述服务器获取第n-1个片段序列的下载时长。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述服务器存储的多个片段序列的播放时长均相等。

5.一种客户端，其特征在于，包括：

探测模块，用于依据已获得的历史片段序列对应的预测带宽和下载带宽获得目标片段序列对应的预测带宽；

目标码率计算模块，用于依据所述目标片段序列对应的预测带宽和当前客户端缓存大小获得所述目标片段序列的目标码率；

获取模块，用于从服务器获取码率版本为所述目标码率的目标片段序列，所述服务器存储有目标文件对应的多个片段序列，且每个片段序列对应多个码率版本；依据获取所述目标片段序列的方法从所述服务器获取构成所述目标文件的多个片段序列；

所述探测模块具体用于比较已获得的历史片段序列对应的预测带宽b^p(n-1)和下载带宽b^e(n-1)；

若b^e(n-1)＞b^p(n-1)，则确定所述目标片段序列对应的预测带宽

若b^e(n-1)≤b^p(n-1)，则确定所述目标片段序列对应的预测带宽b^p(n)＝b^p(n-1)+α(b^e(n-1)-b^p(n-1))；

其中，n-1表示所述历史片段序列，n表示所述目标片段序列，n≥1，Δ为常量，表示预测带宽的最小增量，Δ>0，α为常量，α≥1。

6.根据权利要求5所述的客户端，其特征在于，所述目标码率计算模块具体用于判断所述当前客户端缓存大小q(n)、预设的客户端缓存最大值q_max和预设的客户端缓存最小值q_min的大小；

若所述当前客户端缓存大小q(n)＞q_max，则确定所述目标片段序列的目标码率r(n)＝min{r_i|r_i≥b^p(n)}；

若所述当前客户端缓存大小q(n)＜q_min，则确定所述目标片段序列的目标码率r(n)＝max{r_i|r_i≤b^p(n)}；

若所述当前客户端缓存大小q(n)满足q_min≤q(n)≤q_max，则确定所述目标片段序列的目标码率r(n)＝r(n-1)；

其中，q_max为预设的客户端缓存最大值，q_min为预设的客户端缓存最小值，r_i表示码率集合R＝{r_i|1≤i≤k}中第i个码率版本，k表示码率版本总个数，且

7.根据权利要求6所述的客户端，其特征在于，所述历史片段序列对应的下载带宽其中，T₀表示所述服务器存储的第n-1个片段序列对应的播放时长，T(n-1)表示所述客户端从所述服务器获取第n-1个片段序列的下载时长。

8.根据权利要求7所述的客户端，其特征在于，所述服务器存储的多个片段序列的播放时长均相等。