一种公平、有效且稳定的多服务器自适应流媒体传输算法

摘要

近年来，基于HTTP协议的动态自适应流媒体技术越来越多的被应用到工业界。利用该技术，流媒体播放器可以动态地调节视频流的比特率，以适应不断变化的互联网带宽。然而，当多个播放器竞争同一个带宽受限连接的时候，目前市面上的动态自适应流媒体技术的性能就会出现明显不足。已有技术的不足主要表现在三个方面：公平性、有效性和稳定性。学术界已经对该问题进行了深入的研究，并针对单服务器下的自适应流媒体协议提出了有效的算法来提高其数据传输性能。这里的“单服务器”是指一个播放器只会从一台服务器请求并下载流媒体数据。但是随着流媒体应用的快速发展，用户对流媒体服务的要求也越来越高，包括更加高清的视频内容和更加稳定播放体验。因此，具有负载均衡、容错率高、高并行度等优势的多服务器并发技术也被引入到自适应流媒体领域来。在多服务器框架下，一个播放器会同时向多台服务器发送请求并下载流媒体数据。因此，我们重新评估了多服务器框架下基于HTTP协议的动态自适应流媒体（后文中均简称为“多服务器自适应流媒体”）系统数据传输的性能。结果显示已有的针对单服务器条件下设计的算法在多服务器系统中并没有起到预期的作用，系统的数据传输在公平性、有效性和稳定性三个方面都表现得不如人意。 本文针对多服务器自适应流媒体系统的特点设计了一种新的协议，以在多服务器条件下保证自适应流媒体系统数据传输的公平性、有效性和稳定性，从而最大程度地提高流媒体用户的体验。在本文中，我们实现了多用户分别建立多个流连接的情况下用户层面带宽分配的公平性。进一步的，为了提高有效性和稳定性，本文还提出了一种根据当前网络状况进行流连接调度的算法。最后通过大量实际条件下的实验验证了我们的算法的正确性。实验结果显示，相比于其他已有的算法，本文提出的算法可以显著提高多服务器自适应流媒体系统数据传输的公平性、有效性和稳定性。

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