1、2008 年 1 月 Journal on Communications January 2008第 29 卷第 1 期 通 信 学 报 Vol.29 No.1支持 VBR 编码视频的有效平滑算法李凯慧 1,2，吴志美 1，张源海 1,2，许长桥 1,2(1.中国科学院 软件研究所，北京 100080；2.中国科学院 研究生院，北京 100039) 摘 要：针对 VBR 编码视频流传输时造成的资源需求的高可变性和资源利用的不平衡性，提出一个新颖算法BSBS-VBR(buffer sharing and bandwidth smoothing of VBR streams)。通过提前计算并预取最
2、小所需的视频数据量，使服务器以固定码率获取并传输 VBR 编码视频；使用间隔缓存策略，根据系统当前资源状态为新请求分配资源，并根据当前访问分布以及可用资源对已分配缓存进行动态调整，保持资源平衡分配。该算法可减少服务器资源的峰值需求，平滑资源使用，提高资源利用率，扩大可服务用户数量。通过实验进行了验证。关键词：间隔缓存；动态缓存分配；VBR；CBR 中图分类号：TP37 文献标识码：B 文章编号：1000-436X(2008)01-0097-07Efficient smoothing algorithm for VBR-encoded videosLI Kai-hui1,2, WU Zhi-me
3、i1, ZHANG Yuan-hai1,2, XU Chang-qiao1,2(1. Institute of Software, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100080, China;2. Graduate School of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100039, China)Abstract: Using VBR encoded media files could obtain better video quality. However, it produced traffic burst
4、and unbalanced resource utilizations. A novel algorithm BSBS-VBR (buffer sharing and bandwidth smoothing of VBR streams) was proposed. Through computing the minimum size of a video prefix to be prefetched in advance and prefetching them on request, it allowed video server to obtain and transmit a VB
5、R-encoded stream at a fixed rate. Through interval caching, it could keep the balance allocation of the resources, as which allocated resources for each request according to the available cache and disk bandwidth, and adjusted buffer size at run-time according to the current request distribution and
6、 available resources dynamically. With BSBS-VBR, the peak requirements of the resources can be reduced, the utility of the resources can be improved, and more users can be served. These conclusions are proved by comparing with several existing methods experimentally.Key words: interval caching; dyna
7、mic buffer allocation; VBR; CBR1 引言当前视频服务已经成为人们生活、工作中的重要组成部分，视频传输数据量大、持续时间长以及实时性要求比较强等特点对网络带宽、服务器性能提出较高的要求。在提供视频服务中，压缩视频的方式主要包括 VBR(variable bit rate)压缩和 CBR(constant bit rate)压缩，相对于 CBR 压缩方式，VBR 压缩方式在相同平均比特率下能够获得更好的视频质量，换句话说，VBR 压缩方式可以更低的平均比特率提供与 CBR 压缩方式相同质量的视频服务 1,2，所以大多数通过网络提供视频服收稿日期：2007-06-06；
8、修回日期：2007-11-13基金项目：国家重点基础研究发展计划（“973”计划）基金资助项目（2007CB307100, 2007CB307106 ）Foundation Item: The National Basic Research Program of China (973 Program) (2007CB307100, 2007CB307106)98 通 信 学 报 第 29 卷务的应用都以 VBR 压缩方式的视频作为视频数据源进行存储、传输。使用 VBR 压缩方式的视频提供服务时，虽然可以获得恒定的视频质量，但是由于视频流的码率频繁变化，可能会产生突发通信量，对资源的需求也具有高
9、可变性 3，通常需要服务器和传输网络按视频峰值比特率分配资源以保证视频的服务质量，从而导致硬盘和网络带宽的低效使用 4。为了提高资源利用率和系统吞吐量，已经提出许多平滑方法，通过移除 VBR 编码流中对资源的峰值需求使服务器和传输网络服务更多用户。可以把这些方法简单的归纳为以下几类：分段法，将VBR 编码的视频分成具有恒定比特率或者具有相同播放时长的 n 个视频段，再对这些视频段进行规划 5,6，例如，按照不同的存储技术把这些视频段存放在磁盘中以便于在固定大小的时间周期内完成对其检索 7；为了均匀并充分利用服务器缓存和硬盘带宽，根据当前可用资源状态通过动态调整检索数据的周期长度，提高系统吞吐量
10、 8,9；预取数据到服务器、代理或用户端缓存中，以平滑网络带宽和/或服务器磁盘 I/O 带宽的峰值需求 10，例如，通过预取数据到服务器缓存中可以平滑服务器 硬 盘 带 宽 的 峰 值 需 求 。 分 段 法 由 于 各 视 频 段间 的 不 同 ， 会 导 致 磁 盘 检 索 复 杂 化 。 根 据 磁 盘I/O 带 宽 和 缓 存 资 源 动 态 调 整 调 度 周 期 在 整 个 系统 运 行 中 会 消 耗 大 量 系 统 资 源 11。预取数据的方法需要服务器/代理/用户端有可用的缓存空间，利用存储的视频对象作为节目源，在提供连续实时服务的多媒体应用中，该方法对于平滑 VBR 特性是
11、非常有效且是实用的。在 网 络 中 提 供 VBR 编 码 视 频 服 务 时 ， 除 了 通过 平 滑 VBR 特 性 减 少 对 资 源 的 突 发 需 求 ， 还 可 以结 合 普 遍 适 用 于 视 频 服 务 的 缓 存 共 享 策 略 来 提 高 资源 利 用 率 。 本 文 针 对 支 持 VBR 编 码 的 视 频 点 播 应用 提 出 一 个 新 颖 的 缓 存 共 享 和 带 宽 平 滑 算 法 ， 算 法结 合 了 预 取 策 略 (prefetching)12和 间 隔 缓 存 策 略(interval caching)13， 并 通 过 动 态 的 分 配 、 调 整
12、 资 源适 应 当 前 用 户 请 求 分 布 。 该 算 法 可 平 滑 视 频 流 对 服务 器 和 带 宽 资 源 的 峰 值 需 求 ， 以 尽 可 能 少 的 资 源 满足 每 个 请 求 ， 提 高 资 源 利 用 率 ， 扩 大 可 服 务 用 户 数量 。2 有效带宽平滑算法在一个典型的视频点播系统结构中，由媒体服务器、用户终端和提供数据传输的网络构成，如图 1 所示。服务器的硬盘中存储大量已编码完成的视频对象，存储器可以用来缓存数据以减少由于硬盘读取数据引起的延迟，缓存中数据的共享还可以减少对读硬盘的操作，存储器和硬盘带宽是决定点播系统中可以接受的媒体流数量的最重要的因素。连
13、接服务器和用户终端的服务网络对数据的传输提供连续、可靠性保证。用户终端是请求服务的发起者，包含一个可以用来缓存预取数据的缓冲区。图 1 系统结构简单的用户请求处理是为即将接受的每个请求分配一定的独立资源，随后，被接受的请求会周期性地请求所需数据，服务器接到请求后，会从硬盘中读取数据到存储器，在存储器中经处理后通过网络发送给终端用户，直到该流服务结束或者用户请求终止播放。为了提供给用户连续的视频服务，给每个请求服务的用户分配的硬盘带宽应该不小于视频的播放速率。这种服务方式对于 VBR 编码的视频流来说需要消耗巨大的服务器和网络资源，这里主要依赖服务器和用户终端的缓存功能提高可服务的用户数量。2.
14、1 BSBS-VBR 算法VBR 流缓存共享和带宽平滑 BSBS-VBR(buffer sharing and bandwidth smoothing of 第 1 期 李凯慧等：支持 VBR 编码视频的有效平滑算法 99VBR streams)算 法 通 过 快 速 预 取 一 定 量 的 媒 体 数据 来 维 持 后 续 数 据 的 平 稳 传 输 ， 使 用 间 隔 缓 存 策略 共 享 缓 存 中 的 数 据 ， 减 少 硬 盘 I/O 带 宽 的 需 求 ，同 时 根 据 当 前 可 用 资 源 公 平 地 分 配 缓 存 和 硬 盘 带宽 ， 平 衡 消 耗 资 源 。为了获得问题
15、的精确描述，假设使用单一硬盘流为一个请求提供服务时，所消耗的服务器缓存可忽略不计。缓存中有所需数据时只使用缓存服务。所服务的流只能使用硬盘和缓存提供接入和数据传输服务。表 1 给出了 BSBS-VBR 算法中使用到的变量。表 1 BSBS-VBR 中用到的变量变量 描述M 总存储器大小B 硬盘总带宽 M 当前剩余可用存储器大小B 当前剩余可用硬盘带宽 Mi 第 i 个请求所使用的缓存大小Bi 第 i 个请求所消耗的硬盘带宽 BI 被请求视频流的平均速率，B i=视频对象的大小/播放时长BMi 用来传输 Pi 所需的硬盘带宽，B Mi=Pi/ti ti 用户端开始延迟限制Pi 第 i 个请求预取
16、的数据量Pi 为第 i 个请求分配的用户端缓存大小，P iP iN 某时刻服务器所服务的用户数量 dm 访问同一视频的 2 个相邻请求间的间隔缓存限制T 访问某一视频并形成间隔的请求所使用的缓存Pi 和 Pi，是用于平滑 VBR 视频流传输的参数，为了在服务器和网络中通过使用平均比特率满足VBR 视频服务，这里在用户端分配大小为 Pi 的缓存空间，开始播放节目前先快速预取所请求节目的开始部分 Pi 到 Pi 中。P i 和 Pi 值的计算是在系统运行前完成的。计算方法如下：假设所请求节目的平均速率为 Bibit/s，总共有 n 帧，且第 j 帧是 fj bit，那么平均帧大小，并可从式(1)、
17、式(2)中找mea1nijBff帧 率出最小的 Pi 值 14和 Pi 值(1)mean1(,)jkijnfjP imeaneanimean1(1,) jkijnPjffPjffP (2)imeaneanimean1(1,)jkijnPjffPjff 如果预取 Pibit 视频数据到用户缓存中，服务器以该节目的平均比特率 Bi 传输后续数据给用户时，将不会引起传输给用户端的数据滞后于播放，不会引起播放中的用户出现停顿现象。在用户端为请求视频分配缓存 Pi，保证可以容纳预取数据，并且在播放速率较慢时缓存也不会溢出。算法的实际执行次数是 ，时间复杂度为 O(Nf2nf)，f12Niinni 是第
18、i 个视频对象包含的帧数量，N f 是媒体服务器中所拥有的视频对象的数量，而nf= 。f1maxiin 服 务 器 每 接 受 一 个 用 户 请 求 ， 都 需 要 消 耗 一 定量 的 资 源 ， 那 么 ， 系 统 服 务 N 个 流 时 存 储 器 和 硬 盘带 宽 的 使 用 需 满 足 如 下 不 等 式 (3)和 式 (4)， 即 ： 所 使用 的 资 源 量 不 能 超 过 服 务 器 本 身 所 拥 有 的 资 源 量 15。(3)1NiiM(4)1iB表 1 中的 dm 是同一媒体对象 2 个相邻请求间的距离极限(distance threshold)16，如果相邻请求间的
19、时间间隔内消耗的数据量小于 dm，可通过间隔缓存存储数据，共享一个硬盘流；否则就不存储该相邻请求间的间隔数据。其实 dm 就是指可以使用多少缓存资源替代对应的硬盘带宽为用户提供服务。系统的缓存和硬盘带宽需求受 dm 值的影响。在实际系统中，选择最佳 dm 值可使现有资源(存储器和硬盘带宽)得到充分利用。这里的 T 值是访问某一媒体对象时共享一个硬盘流的所有请求所使用的缓存总大小。在该算法中使用式(5)对 dm进行计算 (0and)(1)min(,2)ori iiBMBd iNN (5)100 通 信 学 报 第 29 卷式(5)中根据当前可用资源和新请求平均所需硬盘带宽，计算合适的缓存分配大小
20、，可平衡地使用缓存和硬盘带宽资源。BSBS-VBR 算法的工作流程如下：1) 当 第 i 个 请 求 到 来 时 ， 假 设 请 求 的 对 象 是A， 如 果 缓 存 中 有 所 需 数 据 ， 直 接 由 缓 存 提 供 服 务 ，以 max(BMi, Bi)的 速 率 传 输 节 目 A 的 开 始 部 分 Pi， 完成 Pi 传 输 后 ， 就 以 恒 定 比 特 率 Bi 传 输 节 目 A 的 剩 余部 分 ； 用 户 在 收 到 节 目 开 始 部 分 Pi 后 ， 开 始 进 行 播放 。2) 如果在缓存中找不到所需数据，分配硬盘带宽 max(BMi, Bi)和利用式(5)计算
21、得到的缓存大小dm(T=dm)为请求 i 提供服务；如果 BMiBi，并且完成 Pi 传输后能在已有缓存中找到对象 A 的后续数据，则使用缓存服务该请求的后续部分，并在没有新请求使用缓存 dm 时回收硬盘带宽 max(BMi, Bi)和缓存 dm 资源，否则保持缓存大小不变，回收(BMiBi)硬盘带宽。3) 如果新请求从一开始或者在传输完 Pi 后，使用缓存 T 为其提供服务，利用式(5)为新请求计算可分配缓存大小 dm，并与形成间隔后剩余的缓存大小( dmtBi)进行比较(t 是新请求与上一相邻请求间的时间间隔)，取 max (dm,(dmtBi)作为新的可以用来形成间隔缓存的缓存空间，即：
22、T=T+max (dm,(dmtBi)，直到在可形成间隔的缓存空间内没有新请求到达为止。4) 如果在 T 剩余可用缓存空间所能支持的服务时间内，没有对象 A 的新请求达到，就回收缓存，只剩可以为在该缓存中形成间隔的请求提供服务的缓存空间即可。5) 如果新请求到来时，出现资源不足，服务器的可用资源不能满足为其提供服务所要分配的新资源量，调用对应的资源回收算法，再继续；如果不能替换出足够的资源，即不满足式(3)和式(4)，请求被拒绝。6) 当完成服务时，对缓存和硬盘带宽资源进行回收。2.2 BSBS-VBR 资源分配和回收缓 存 分 配 ： 新 请 求 到 来 时 ， 利 用 式 (5)计 算dm
23、。 如 果 使 用 硬 盘 流 服 务 该 请 求 ， 直 接 分 配 缓 存dm 给 新 请 求 。 如 果 可 以 使 用 缓 存 服 务 新 请 求 ， 比 较已 分 配 中 的 空 闲 缓 存 和 dm 的 大 小 ， 取 较 大 者 为 新可 用 缓 存 。 如 果 缓 存 资 源 不 足 ， 先 进 行 缓 存 回 收 再继 续 进 行 。缓存回收：当服务完成时，回收空闲缓存资源；当用硬盘流传输完 Pi 且转由缓存提供后续部分服务时，回收已分配且没被新请求使用的缓存；如果在 T 剩余可用缓存空间所能支持的服务时间内，没有对象 A 的新请求达到，就回收多余缓存；新请求到来时缓存资源不
24、足，如果存在已分配但在请求间还未形成间隔缓存的缓存，可直接回收，否则回收那些已与前面相邻请求形成间隔缓存，而且这些请求之后没有相邻请求使用该缓存，满足请求所消耗的间隔缓存 Mi 与该请求使用硬盘服务时所要消耗的硬盘带宽 Bi 的比值最大的缓存，把 Mi 服务的请求转由硬盘服务。硬盘带宽的分配：当有足够可用的硬盘带宽时，为请求分配所需带宽；如果硬盘带宽资源不足，先进行硬盘带宽回收再继续进行。硬盘带宽的回收：当使用硬盘流服务的请求结束时，回收相应的硬盘带宽；当使用硬盘流传输完 Pi 后，回收空闲带宽；新请求到来时出现硬盘带宽资源不足，回收同一节目的相继请求间的间隔时间最小、相继请求中后一请求使用硬
25、盘流服务的带宽资源，使用缓存为后一请求提供服务。3 算法分析在本算法中，给出了最小预取数据量、所需用户端最小缓存以及低资源消耗的缓存分配的计算方法，这部分对这些计算方法进行简单分析。3.1 最小预取数据量 Pi最小预取数据量 Pi 值的选取需要满足 2 个方面：1) 保证预取这些数据后再以平均比特率获取后续数据时不会出现停顿现象；2) 满足 1) 时所需预取的数据量最小。首先要保证播放连续。假设有用户请求节目A，节目的帧率为 frame/s，在 t0 时刻有预取数据量 Pi 到达用户终端并开始播放，在完成节目传输前的任一时刻 t1 用户端播放的总数据量为 ，10()tkf而此时真正到达用户端的
26、总数据量为。根据式(1)对 Pi 的定义可知，10mean()itf，即用户端消耗的数iP 10()tkf第 1 期 李凯慧等：支持 VBR 编码视频的有效平滑算法 101据量不超过获取的数据量，能够保证连续播放。其次是保证连续播放时预取的数据量最少。假设存在 ( )，预取数据量 可满足后续iPiiP数据以平均速率传输时用户端连续播放。即，在完成节目传输前的任一时刻 t1 满足用户端获取的总数据量不少于总消耗数据量， 10it。但根据式(1)及 Pi 的 定 义 (Pi 取 的10meantkff是 式 (1)中 的 最 小 值 )可 推 出 ， 所 以 ， Pi 是 保 证ii用 户 端 连
27、 续 播 放 时 预 取 数 据 量 的 最 小 值 。3.2 所需用户端最小缓存 i最小缓存 值的选取也需要满足 2 个方面：1)保iP证可以容纳传输到用户端的待播放的视频数据，不会溢出；2)满足 1)时取值最小。首先要保证缓存不溢出。在完成节目传输前的任一时刻 t1 用户端缓存中应该拥有的数据量为，根据式(2)对 Pi 的定10()0mean()ti kPff义可知， ，即用1010eanti kitff户端分配的缓存能够容纳待播放的视频数据。其次是保证缓存不溢出时分配的缓存最小。假设存在 ( )，满足分配 缓存时保iPiiiP证用户端数据不溢出。即在完成节目传输前的任一时刻 t1 用户端
28、待播放的数据量不超过所分配的缓存大小， 。但10()10mean()ti kitff根据式(2)及 Pi 的定义(P i 取的是式 (2)中的最小值)可推出， 。所以， Pi 是保证可以容纳到达用户端待播放的视频数据的同时，所需的最小缓存分配。3.3 资源分配该算法根据当前可用资源按比值为新请求分配资源，保持在现有可用资源的基础上使资源消耗率尽可能低。例如，当节目 A 的请求 i 到来时，如果缓存中有该请求所需数据，那么该请求既可使用缓存也可使用硬盘提供服务，但资源的消耗情况不同。如果使用缓存服务，消耗的缓存和硬盘带宽资源分别是 Mi=MA（M A 表示请求 i 和节目A 的上一相邻请求间形成
29、间隔缓存所需的缓存空间）和 Bi=0；而使用硬盘服务时，消耗的资源是 Mi=0以及 Bi=Bi。这 2 种服务中所使用的资源相对于当前可用资源的消耗率分别是 MA/M和 Bi/B。通过对这 2 种资源消耗率进行比较，可得出如下结论：当 MA(Bi/B)M时，使用硬盘提供服务时资源消耗率更低；当 MA=(Bi/B)M时，使用缓存或硬盘提供服务时，资源消耗率是一样的。本文中BSBS-VBR 算法对资源的分配、共享基本与该结论保持一致，所以可满足资源分配时的较低的可用资源消耗率。4 实验结果分析在该实验环境中，基于图 1 中的网络结构进行，结构中有足够的网络带宽。服务器中存储 100个 VBR 编码
30、的视频节目，采用文献17中 Robin Hood 影片 MPEG-4 编码的高质量的视频流数据作为数据源，节目长度为 60min，帧速率为25frame/s，平均比特率为 0.87Mbit/s，即Bi=0.87Mbit/s( )，峰值比特率为1iN 3.2Mbit/s，利用式 (1)计算预先获取的数据量Pi=3.9MB( )，利用式(2)计算所需用户端i 缓存 Pi=15.7MB( )，设定用户端开始延 迟限制 ti=3s( )。用户请求到达率 r 服从1i 平均分布，每个视频节目的访问服从参数为 0.271的 Zipf 分布 18，假设节目都是按照访问率中的顺序进行存储的。为测试方便，也不失
31、一般性，忽略服务器和用户间的网络延迟。这里B=1Gbit/s，M=1/2/3/4GB，以下通过实验从几个方面对 BSBS-VBR、以节目的平均比特率预取 Pi 数据量到用户端缓存中的 AVER 算法 19,20(为每个请求分配能够支持所请求节目的平均比特率的资源)以及 BAM(bandwidth allocation mechanism)算法 21(开始时为每个请求分配可支持峰值比特率所需资源，然后随着播放的进行逐渐减少所分配资源)进行比较，AVER 和 BAM 为每个请求独立服务，不支持缓存共享。在 AVER 中，要获得合理的预取数据量和用户端的缓存分配大小，计算复杂度同BSBS-VBR 一
32、致，也为 O(Nf2nf)，而 BAM 相对来说有较高的计算开销，其计算复杂度为 O(Nfnf2)。首先 在 固 定 缓 存 大 小 (M=2GB)的 情 况 下 ， 通过 改 变 请 求 到 达 率 r 来 测 试 使 用 这 些 算 法 所 能 支持 的 最 大 用 户 并 发 数 ， 结 果 显 示 在 图 2 中 ， 从 图102 通 信 学 报 第 29 卷2 中 可 以 看 出 ， BSBS-VBR 算 法 平 均 可 服 务 的 最大 用 户 并 发 数 最 多 ， 被 拒 绝 的 请 求 数 量 减 少 ， 提高 了 用 户 请 求 的 接 纳 率 ， 明 显 优 于 其 他
33、2 个 算 法 ，效 果 比 较 好 。其次 通 过 改 变 缓 存 大 小 对 这 些 算 法 进 行 测 试 ，在 图 3 中 给 出 了 在 请 求 率 r=50 个 /min， 各 个 算 法 随缓 存 M 变 化 (1、 2、 3、 4GB)时 所 能 支 持 的 最 大 并 发数 。 从 图 中 看 出 ， BSBS-VBR 算 法 可 以 服 务 更 多 并发 显 示 数 ， 且 显 示 数 随 着 存 储 器 的 增 加 而 增 加 。 因此 ， BSBS-VBR 算 法 对 资 源 比 例 变 化 的 适 应 性 比 较强 。最 后 在 表 2 中 给 出 这 些 算 法 在
34、 r=50 个/min、M=1GB 、B =1Gbit/s 下，对已分配硬盘或网络带宽的平均使用情况，发出请求的用户端开始延迟以及所需用户端缓存大小。从表 2 中看出，AVER 算法对所分配的硬盘或网络带宽利用率达到了 100%，因为为每个请求都只分配支持平均比特率的带宽，而且这些带宽从分配到回收一直满负载的用于数据传输，但由于要以平均比特率的速度预取 Pi 数据量到用户端才可以开始播放，导致比较长的开始延迟，当然，为了防止出现缓存溢出，需要用户端有一定的缓存空间。BAM 算法由于分配的资源足够于对当前所需数据的直接发送和播放，所以在忽略服务器读取数据延迟和网络传输延迟时，该算法的用户端开始延
35、迟和用户端所需缓存分别为 0s 和 0MB，虽然随着播放的进行会根据码率变化逐渐减少所分配资源，但是，大多数时间分配的资源都不能被很好的利用，对所分配资源的利用率只有 30%左右。BSBS-VBR算法虽然需要一定的用户端缓存，但是可以保证硬盘或网络带宽利用率为 100%，同时限制了用户端的开始延迟。图 2 r 变化时可服务的用户并发数比较图 3 M 变化时可服务的用户并发数比较表 2 实验结果算法 BSBS-VBRAVERBAM已分配硬盘带宽的利用率/% 100 100 30已分配网络带宽的利用率/% 100 100 30用户端开始延迟/s 小于 3 36 0所需用户端缓存大小/MB 15.7
36、 15.7 05 结束语根据当前服务器的配置，想满足大量用户的视频点播服务，为每个用户提供独立服务会很快耗尽服务器硬盘的 I/O 带宽资源，尤其在提供VBR 编码视频服务时，不能很好地利用资源，使用一些带宽平滑算法可以减少突发资源需求，提高资源利用率；而使用缓存共享可使缓存数据重复利用，减少资源整体的需求量。这篇文章中，提出一个有效的缓存共享和带宽平滑算法 BSBS-VBR，通过计算最小所需预取的数据量，在用户端延迟限制的时间内进行快速预取，保证以平均比特率传输后续数据时用户端不会出现饥饿，同时计算所需用户端的最小缓存，确保数据不会被溢出。间隔缓存的使用，以及根据系统资源和访问分布对资源的动态
37、分配，可实现对资源的合理使用，进一步提高资源利用率。算法减少了 VBR 流的突发需求，简化了服务器资源和通信网络的分配，也满足了用户端的访问延迟限制，最重要的是所能服务的平均并发用户数有了明显的增加，可以有效提高用户请求的接纳率。第 1 期 李凯慧等：支持 VBR 编码视频的有效平滑算法 103参考文献：1 CHUN W K, LEE J Y B. Slice-and-patch-an algorithm to support VBR video streaming in a multicast-based video-on-demand systemJ. J Inf Sci Eng, 200
38、3, 19(3): 517-530.2 GRINGERI S, SHUAIB K, EGOROV R, et al. Traffic shaping, bandwidth allocation, and quality assessment for MPEG video distribution over broadband networksJ. IEEE Network,1998,6(11): 94-107.3 ZIMMERMANN R, SHAHABI C, FU K, et al. A multi-threshold online smoothing technique for vari
39、able rate multimedia streamsJ. Multimedia Tools Appl, 2006,28(1-2): 23-49.4 ANASTASIADIS S V, SEVCIK K C, STUMM M. Server-based smoothing of variable bit-rate streamsA. Proc ACM MultimediaC. Ottawa, 2001.5 CHANG S H, CHANG R I, HO J M, et al. An optimal cache algorithm for streaming VBR video over a
40、 heterogeneous networkJ. Computer Communications, 2005, 28(16): 1852-1861.6 谢建国, 陈松乔 , 陈建二. VBR 视频的平滑检索算法J.电子学报,2002,30(8):1235-1238.XIE J G, CHEN S Q, CHEN J E. The smoothing retrieval algorithm for VBR videoJ. Acta Electronica Sinica, 2005,59(1):47-72.7 MAKAROFF D, COUTU J, LIU F. Disk performance
41、 and VBR admission control for media serversA. The Eleventh International Conference on Distributed Multimedia Systems DMS 2005C. Banff, Canada, 2005. 224-227.8 LEE K O, YEOM H Y. An effective admission control mechanism for variable-bit-rate video streamsJ. Multimedia Systems, 1999, 7(4): 305-311.9
42、 LEE K O, YEOM H Y. A dynamic scheduling mechanism for an effective admission control for variable-bit-rate video streamsA. The Twenty-Second Annual International Computer Software & Applications ConferenceC. Vienna, Austria, 1998.614-619.10 ANASTASIADIS S V, SEVCIK K C, STUMM M. Shared-buffer smoot
43、hing of variable bit-rate streamsJ. Performance Evaluation, 2005, 59(1):47-72.11 戚伟世,蔡安妮,孙景鳌.自相似业务下视频服务器的接纳控制J.通信学报,2004,25(10):148-154.QI W S, CAI A N, SUN J A. Admission control on video servers under self-similar trafficJ. Journal on Communications, 2004, 25(10):148-154.12 SONAH B, ROBERT M. Ito:
44、 considering video characteristics for improved cache performance in VOD systemsA. SAC 2001C. Las Vegas, NV, USA, 2001. 429-433.13 DAN A, SITARAM D. Buffer Management Policy for an on-Demand Video ServerR. IBM Research Report RC 19347, T J Watson Research Center, Yorktown Heights, NY, 1993.14 KABIR
45、M H, MANNING E G, SHOJA G C. Scalable multimedia streaming model and transmission scheme for VBR-encoded videosA. Proc of 16th IASTED Int Conf on Parallel and Distributed Computing and Systems (PDCS)C. MIT, Cambridge, MA, USA, 2004. 867-872.15 FERNNDEZ J, CARRETERO J, GARCIA F, et al. Enhancing mult
46、imedia caching algorithm performance through new interval definition strategiesA. 36th Annual Simulation Symposium 2003C. Orlando, Florida,2003.16 SHI W, GHANDEHARIZADEH S. Controlled buffer sharing in continuous media serversJ. Multimedia Tools Appl, 2004, 23(2): 131-159.17 Video trace of MPEG-4 en
47、coded robin hoodEB/OL. http:/www-tkn. ee.tu-berlin.de/research/trace/ltvt.html.18 BESTAVROS A, CUNHA C R, CROVELLA M E. Characteristics of www client-based tracesA. Technical report, BU-CS-95-010C. Boston, 1995.19 SUN K, GHANBARI M, HENNING I, et al. A stored VBR video transmission scheme over Inter
48、netA. Packet Video 2003C. Nantes France, 2003.28-29.20 KABIR M H, MANNING E G, SHOJA G C. A CBR-streaming scheme for VBR-encoded videosA. IEEE PACRIM 2005C. Victoria, Canada,2005.213-216.21 FURINI M, TOWSLEY D F. Real-time traffic transmissions over the InternetJ. IEEE Transactions on Multimedia,2001,3(1):33-40.作者简介：李凯慧（1980-），女，山西襄汾人，中国科学院软件研究所博士生，主要研究方向为视频传输、多媒体通信。吴志美（1942-），男，江苏句容人，中国科学院软件研究所研究员、博士生导师，主要研究方向为宽带网络、多媒体通信。张源海（1979-），男，吉林长春人，中国科学院软件研究所博士生，主要研究
