基于QUIC传输的自适应流媒体技术研究

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随着多媒体技术的发展,流媒体逐渐成为人们生活必不可少的一部分。DASH因其初始缓冲时延短,重缓冲次数少的特点,被广泛应用于视频点播、直播中。传统的DASH采用基于HTTP/TCP的传输方案,但由于TCP建链、慢启动等相关机制,一定程度上限制了数据传输的速度。针对如何提升网络传输速度,基于UDP的QUIC协议受到了相关人员的广泛关注,其具有建链时延短、传输速度快、无队头阻塞等优势,能有效地减少传输时延。尤其是近年来全景视频等沉浸式媒体的出现,对存储空间和网络带宽提出更高的要求。因此基于QUIC传输的流媒体传输技术已成为工业界和学术界的研究热点。本文研究和分析了QUIC性能并将其应用于全景视频传输方案,提出了并行多路传输视频分段的的方案来提升DASH传输性能。针对QUIC性能建模展开研究。在实际场景中,吞吐量往往受到网络丢包、传输往返时延和拥塞控制等因素的影响。本文基于QUIC的相关文档与源码,充分分析了QUIC拥塞控制机制。在参考已有TCP吞吐量模型的基础上,采用简单丢包模型描述网络端到端的丢包行为,并依据QUIC的拥塞控制机制对QUIC在不同往返时延和丢包率下的拥塞控制过程进行数学建模,提出了QUIC吞吐量模型。搭建测试平台对该模型进行了仿真测试。实验结果表明,在不同往返时延和丢包率下,TCP PFTK模型的平均误差为14%,最大误差21%,本文提出的吞吐量模型的平均误差为8%,最大误差为13%。验证了所提出模型的准确性。针对基于HTTP/QUIC的全景视频自适应传输技术展开研究。基于Tile划分的DASH传输方式,能有效解决在传输全景视频时带宽不足的问题,为用户提供了较好的观看体验。然而当传输的视频分段时长减少,DASH传输性能却随之下降。本文研究分析基于Tile划分的全景视频自适应传输方案,确认DASH下载视频的方式和其使用的HTTP/TCP协议是导致DASH传输性能下降的两个主要因素,并搭建相关平台进行验证;在对QUIC协议分析的基础上,研究了在DASH中使用HTTP/QUIC传输全景视频的性能。结合基于Tile划分的全景视频特点,提出了HTTP/QUIC并行多路传输全景视频分段的方案。搭建相关平台分别测试使用HTTP/QUIC串行与并行传输全景视频分段。实验结果验证在0.1%丢包率和0.5%丢包率环境下,相对于HTTP/TCP,使用HTTP/QUIC串行传输视频的传输时间有3%到5%提升;相较于HTTP/QUIC串行传输视频分段,并行传输全景视频的传输时间有27.1%和14.6%的提升。
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