0028]在自適應(yīng)流傳輸中，源視頻被編碼從而使得相同的內(nèi)容可用于以各種不同的速率流傳輸(這可以通過(guò)多速率編碼(例如，H.264AVC)或分層編碼(例如，H.264SVC))。視頻可以被劃分成一個(gè)或多個(gè)圖片組(GOP)的“區(qū)塊”(例如，通常為2-10秒的長(zhǎng)度)。HAS客戶端可以使用網(wǎng)絡(luò)范例(例如，通過(guò)TCP/IP傳輸?shù)腍TTP GET操作)訪問(wèn)存儲(chǔ)在服務(wù)器上(或者接近實(shí)時(shí)地產(chǎn)生的用于實(shí)時(shí)流傳輸)的區(qū)塊，并且它們?nèi)Q于用于數(shù)據(jù)傳輸?shù)腡CP/IP的可靠性、擁堵控制、和流控制特征。HAS客戶端可以通過(guò)監(jiān)測(cè)傳輸速率和/或其緩沖器的填充水平來(lái)間接地觀察獲取操作的性能，并且當(dāng)帶寬可用時(shí)進(jìn)一步升檔到更高的編碼速率以獲得更好的質(zhì)量，或者當(dāng)可用帶寬減少時(shí)減檔以便避免緩沖器欠載運(yùn)行以及造成的視頻失速(video stall)，或者如果可用帶寬沒(méi)有發(fā)生變化，則保持相同的編碼速率。與非彈性系統(tǒng)(例如，一般的有線電視或廣播服務(wù))相比，自適應(yīng)流傳輸系統(tǒng)使用了顯著更大量的緩沖來(lái)吸收來(lái)自網(wǎng)絡(luò)的變化帶寬的影響。
[0029]在一般情形中，HAS客戶端將以片段為單位從網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器獲取內(nèi)容。每個(gè)片段可以包含一部分程序，通常包括幾秒的程序內(nèi)容。[要指出的是，術(shù)語(yǔ)“片段”和“區(qū)塊”在本公開中可互換使用]。對(duì)于程序的每個(gè)部分，存在可以使用較高的編碼比特率和較低的編碼比特率獲取的不同片段:較高的編碼速率的片段比較低的編碼速率的片段需要更多的存儲(chǔ)空間和更多的傳輸帶寬。HAS客戶端通過(guò)以下方式來(lái)適配變化的網(wǎng)絡(luò)條件:針對(duì)所請(qǐng)求的每個(gè)片段選擇較高或較低的編碼速率；當(dāng)較多的網(wǎng)絡(luò)帶寬可用(和/或客戶端緩沖器接近滿)時(shí)請(qǐng)求來(lái)自較高的編碼速率的片段；并且當(dāng)較少的帶寬可用(和/或客戶端緩沖器接近空)時(shí)請(qǐng)求來(lái)自較低的編碼速率的片段。
[0030]圖2是描繪在高分辨率(HD)視頻回放期間與ABR播放器相關(guān)聯(lián)的示例行為的簡(jiǎn)化圖解40。在此具體示例中示出了緩沖階段和自適應(yīng)開/關(guān)階段。在操作中，ABR系統(tǒng)本質(zhì)上作為閉環(huán)控制系統(tǒng)工作。大多數(shù)ABR系統(tǒng)在兩個(gè)階段中進(jìn)行操作:
[0031]1.緩沖一一在啟動(dòng)期間，播放器積極嘗試填充解碼緩沖器，并且在漸進(jìn)式下載模式中工作。
[0032]2.后緩沖一一一旦緩沖器被填滿，播放器使用特定的服務(wù)速率配置文件移動(dòng)到開/關(guān)模式中。在此模式期間，詢問(wèn)速率與解碼速率密切匹配。在上述情況下，所述系統(tǒng)看起來(lái)像二階系統(tǒng)，其中存在詢問(wèn)速率的階梯跳躍，該詢問(wèn)速率逐漸穩(wěn)定到穩(wěn)態(tài)服務(wù)速率。
[0033]ABR系統(tǒng)的一個(gè)設(shè)計(jì)動(dòng)機(jī)是適配可用的盡力而為網(wǎng)絡(luò)帶寬的變化。這些變化可能由于多個(gè)原因發(fā)生，例如，由另一 ABR或非ABR流建立的競(jìng)爭(zhēng)。因此，當(dāng)盡力而為的封包進(jìn)入家庭邊緣處的網(wǎng)關(guān)時(shí)，用戶分派的優(yōu)先ABR視頻已經(jīng)在網(wǎng)關(guān)設(shè)備處被映射到對(duì)應(yīng)的優(yōu)先處理。
[0034]在家庭訪問(wèn)路由器處存在許多優(yōu)先化問(wèn)題。首先，家庭訪問(wèn)路由器通常通過(guò)兩種機(jī)制來(lái)處理帶寬優(yōu)先化:
[0035]1.對(duì)封包標(biāo)記優(yōu)先級(jí)，使得無(wú)線網(wǎng)段(network segment)可以通過(guò)適當(dāng)?shù)臒o(wú)線多媒體訪問(wèn)類別調(diào)度來(lái)對(duì)其進(jìn)行處理。
[0036]2.通過(guò)靜態(tài)共享用于優(yōu)先流的帶寬分配來(lái)實(shí)現(xiàn)一些水平的類內(nèi)優(yōu)先化。例如，OTT流被突出地盡力而為，盡力而為的ABR視頻可以優(yōu)先于另一個(gè)盡力而為的漸進(jìn)式視頻。
[0037]上述兩種機(jī)制都無(wú)法解決當(dāng)訪問(wèn)鏈路是競(jìng)爭(zhēng)鏈路時(shí)的問(wèn)題。在涉及OTT視頻的情況下，這通常是使用這些部署的突出問(wèn)題。再者，通過(guò)靜態(tài)帶寬分配的類內(nèi)優(yōu)先化具有當(dāng)優(yōu)先流不使用所有的分配帶寬時(shí)過(guò)度配置從而進(jìn)一步浪費(fèi)帶寬的固有問(wèn)題。這在現(xiàn)在討論的背景下是一個(gè)主要問(wèn)題，因?yàn)锳BR OTT視頻在從一個(gè)狀態(tài)過(guò)渡到另一個(gè)狀態(tài)時(shí)趨向于改變播放器的行為。例如，一般ABR流在緩沖狀態(tài)下開始并且像漸進(jìn)式下載流一樣起作用。一旦其填滿緩沖器，它就移動(dòng)到開/關(guān)狀態(tài)中并且穩(wěn)定在映射所需視頻配置文件的服務(wù)速率。
[0038]因此，OTT視頻作為盡力而為的視頻進(jìn)入包括訪問(wèn)鏈路的最后一段。多個(gè)競(jìng)爭(zhēng)流之間的任何網(wǎng)絡(luò)競(jìng)爭(zhēng)迫使ABR流在緩沖階段花費(fèi)更長(zhǎng)的時(shí)間并且以連續(xù)的開/關(guān)切換保持在自適應(yīng)模式中。這造成播放器振蕩、緩沖器欠載、配置文件之間的切換等。尋求通過(guò)優(yōu)先化來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題。然而，優(yōu)先化不一定解決基于競(jìng)爭(zhēng)域的問(wèn)題。
[0039]還應(yīng)該指出的是，為基于TCP的流分配所需帶寬是很困難的，因?yàn)榕渲梦募笸ǔ２皇穷A(yù)先已知的。家庭路由器通過(guò)被配置用于在根隊(duì)列(例如，分層令牌桶(HTB)、分級(jí)公平服務(wù)曲線(HFSC)等)下的葉隊(duì)列之間借用的調(diào)度器來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題，該調(diào)度器允許非優(yōu)先流在優(yōu)先流消耗比分配的帶寬更少的帶寬時(shí)從優(yōu)先流借用帶寬。
[0040]然而，當(dāng)訪問(wèn)鏈路是兩個(gè)競(jìng)爭(zhēng)流之間的競(jìng)爭(zhēng)鏈路時(shí)該方法不起作用，因?yàn)樵L問(wèn)路由器位于訪問(wèn)鏈路的下游邊緣。事實(shí)上，在這種情形下，隊(duì)列之間的借用實(shí)質(zhì)上消滅了優(yōu)先化，并且TCP公正搶先于應(yīng)用優(yōu)先處理；兩個(gè)流穩(wěn)定在平等地共享訪問(wèn)鏈路。此外，這種模型嚴(yán)重依賴于總可用帶寬的精確測(cè)量。任何主要的不足配置都會(huì)造成帶寬浪費(fèi)。與此同時(shí)，超出可用帶寬的一半的任何主要過(guò)度配置將建立TCP搶占以控制并抵消優(yōu)先化。
[0041]實(shí)質(zhì)上，在處理訪問(wèn)鏈路上的優(yōu)先ABR流傳輸時(shí)要解決兩個(gè)主要問(wèn)題:
[0042]1.家庭路由器應(yīng)當(dāng)能在緩沖及穩(wěn)態(tài)回放時(shí)間段期間向優(yōu)先ABR流提供所需的服務(wù)速率。
[0043]2.家庭路由器應(yīng)當(dāng)能在ABR流在穩(wěn)態(tài)開/關(guān)模式下行進(jìn)時(shí)釋放未使用的帶寬給非優(yōu)先流。
[0044]有待解決的另一個(gè)問(wèn)題是網(wǎng)絡(luò)瞬變情況下的播放器振蕩和緩沖器欠載(這個(gè)問(wèn)題是常見(jiàn)的)。任何可行的速率適配算法通常應(yīng)當(dāng)產(chǎn)生高平均視頻質(zhì)量、低視頻質(zhì)量變化，并且提供低概率的由緩沖器欠載弓I起的視頻播放失速。
[0045]在涉及家庭網(wǎng)絡(luò)的一般情形的操作中，家庭訪問(wèn)路由器將為優(yōu)先流提供靜態(tài)帶寬分配。為了避免帶寬浪費(fèi)以及非優(yōu)先流的過(guò)度饑餓，使用基于借用的方案。在此模型中，低優(yōu)先級(jí)流從高優(yōu)先級(jí)流借用帶寬，只要高優(yōu)先級(jí)流在分配速率以下運(yùn)行。盡管此模型對(duì)于管理訪問(wèn)路由器的下游側(cè)的競(jìng)爭(zhēng)域有效，但是當(dāng)北邊的訪問(wèn)鏈路是競(jìng)爭(zhēng)域時(shí)就不起作用了。在這種情形下，TCP公平搶先于流優(yōu)先化，并且優(yōu)先流和非優(yōu)先流二者開始平等地共享訪問(wèn)鏈路帶寬。此外，此模型嚴(yán)重依賴于可用帶寬的靜態(tài)配置。然而，可用帶寬(尤其是訪問(wèn)鏈路上的帶寬)隨時(shí)間變化，并且任何過(guò)度配置將致使優(yōu)先化對(duì)于TCP搶先無(wú)用，并且任何不足配置將形成帶寬浪費(fèi)。
[0046]轉(zhuǎn)到圖3，圖3是描繪出在某些情形下的ABR播放器行為的簡(jiǎn)化圖解45。這個(gè)具體的圖解示出了播放器如何沒(méi)有機(jī)會(huì)進(jìn)行足夠緩沖(當(dāng)它系統(tǒng)地自適應(yīng)與未分類流共享一半可用帶寬時(shí))。此外，由于不充分的初始服務(wù)速率，導(dǎo)致緩沖延遲。在自適應(yīng)比特率的開/關(guān)階段，一個(gè)額外的未分類流可以迫使播放器欠載緩沖。
[0047]圖4是圖示出與本公開相關(guān)聯(lián)的一個(gè)可能的實(shí)施方式的簡(jiǎn)化框圖。在具體實(shí)施例中，網(wǎng)絡(luò)虛擬播放器35可以包括控制器55和調(diào)度器57，調(diào)度器57可以包括多個(gè)優(yōu)先隊(duì)列60。控制器55可以包括低水印(LffM)和高水印(HffM)。圖4的具體框架還包括承諾速率80、當(dāng)前速率85、以及被提供給ABR播放器65的服務(wù)速率。在詳述網(wǎng)絡(luò)虛擬播放器35的活動(dòng)之前，重要的是認(rèn)識(shí)到與優(yōu)先化相關(guān)聯(lián)的一些目的。
[0048]解決優(yōu)先化問(wèn)題有兩個(gè)目的:
[0049]1.家庭路由器應(yīng)當(dāng)能在緩沖及穩(wěn)態(tài)開/關(guān)狀態(tài)期間向ARB播放器提供所需的服務(wù)速率。
[0050]2.家庭路由器應(yīng)當(dāng)將開/關(guān)穩(wěn)態(tài)期間ABR播放器未使用的帶寬釋放給非優(yōu)先流。
[0051]通過(guò)調(diào)度器57的設(shè)計(jì)可以實(shí)現(xiàn)上述目的，調(diào)度器57像閉環(huán)反饋控制系統(tǒng)一樣工作。此系統(tǒng)采用當(dāng)前測(cè)量的速率作為至少一個(gè)輸入，輸出是以步進(jìn)增加開始然后適配到網(wǎng)絡(luò)虛擬播放器35的穩(wěn)態(tài)服務(wù)速率的承諾比特率。隨著承諾速率緩慢減小以漸進(jìn)地匹配優(yōu)先流的服務(wù)曲線，非優(yōu)先流開始借用釋放的承諾速率。與ABR系統(tǒng)類似，調(diào)度器57作為與實(shí)際ABR播放器的行為密切匹配的虛擬ABR播放器在網(wǎng)絡(luò)水平工作。實(shí)際上不需要知道可用于特定的視頻回放的比特率的范圍。然而，如果該信息是可用的，那么可以更積極地調(diào)節(jié)適配曲線。
[0052]在一個(gè)具體示例中，使用一組標(biāo)準(zhǔn)優(yōu)先隊(duì)列來(lái)建立自適應(yīng)比特率網(wǎng)絡(luò)虛擬播放器。隊(duì)列可以被視為虛擬播放緩沖器。隊(duì)列需要以與實(shí)際播放器的解碼速率相同的速率被消耗。此外，播放緩沖器應(yīng)當(dāng)被以與實(shí)際播放器所需的服務(wù)速率相同的速率進(jìn)行填充。然而，實(shí)際播放緩沖器與虛擬播放緩沖器之間的唯一區(qū)別在于虛擬播放緩沖器無(wú)需實(shí)際緩沖。
[0053]重要的是指出，ABR播放器在它們自己的閉環(huán)控制系統(tǒng)中工作。播放