[发明专利]一种基于带内网络遥测的视频流调度方法和调度系统

说明书

本发明公开一种基于带内网络遥测的视频流调度方法和调度系统，该方法运用带内遥测技术将细粒度的网络信息运载到服务器上，服务器能够掌握整个链路的拥塞情况，并对视频流进行调度，在网络拥塞时及时降低视频流的比特率，以降低网络资源的使用量。本发明解决了传统客户端自适应视频流算法因网络情况估计不准而请求过高质量视频的问题，降低了网络资源使用量，提升了用户观看视频的体验质量。

技术领域

本发明涉及带内网络遥测技术，特别涉及一种基于带内网络遥测的视频流调度方法和调度系统。

背景技术

视频流量在互联网中占据大量份额，其中视频点播流媒体流量占了主要部分。网络用户日益增加但网络资源十分有限，因此如何将有限的网络资源更合理地分配给多个设备尽可能地维护用户体验的公平性和避免网络资源滥用成为了视频流研究的难点，需要在保证用户观看体验的同时尽可能地降低总的网络开销。其中，视频比特率自适应算法是一种能够根据客户端估计的网络情况自适应地选择视频的编码率来调整视频质量，由于其具备较大的灵活性，被视频流领域广泛采用。

然而，比特率自适应算法在实际部署时存在一定问题：客户端估计网络状况是通过连续几个视频块的下载质量或通过检测缓冲区存有的视频内容量来判断当前网络情况。这需要的时间对于瞬息万变的网络来说延迟太大，对于视频比特率自适应算法的决策来说十分不利，可能会高估了网络情况而选择了较高的比特率，导致网络拥塞和不必要的资源开销，甚至会使视频无法及时下载而卡顿。带内网络遥测会触发数据包传输路径上的每个交换机，并嵌入遥测信息。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明公开一种基于带内网络遥测的视频流调度方法和调度系统，该调度方法和调度系统能够在保证提高用户体验的公平性的同时有效减少网络资源消耗。

为实现上述目的，本发明采用以下方案实现：

一种基于带内网络遥测的视频流调度方法，该方法包括如下步骤：

步骤一：客户端向服务器请求下载视频块，服务器发回相应的视频块，视频块以数据包的形式在网络中传输，数据包经过交换机时，以预设的概率选取部分交换机，这些交换机通过带内网络遥测收集数据包通过链路的网络拥塞信息，将这些信息插入数据包的头部，再将数据包传给客户端；

步骤二：所述客户端接收数据包后，将网络拥塞信息存入新的视频块请求中，并将新的视频块请求发送给服务器；部署在所述服务器中的视频流调度器根据数据包携带的链路拥塞信息判断链路是否拥塞，如果拥塞，则根据服务器中创建的包括各条链路的链路号以及对应的链路拥塞情况的链路图快速定位拥塞链路位置，并查询服务器内预先构建的视频清晰度降级表，获得降低视频清晰度的概率，并以该概率降低视频清晰度，以减少网络流量，提高用户体验的公平性。

进一步地，所述步骤一中，采用细粒度网络拥塞信号评估网络链路的拥塞情况，具体收集链路的信息包括数据包通过的网络链路的标记号Link ID、端口的速率类型B、时间戳TS、交换机端口发送的总字节数txBytes、队列的长度qLen、标记数据包来自服务器还是客户端的srcType。

进一步地，所述视频流调度器根据数据包携带的链路拥塞信息，在服务器端计算出链路拥塞信号Inflight Bytes，判断链路是否拥塞的具体过程如下：

(1)根据如下公式计算得到输出速率txRate

其中，txBytes₁是当前请求所携带遥测信息的交换机端口发送的总字节数，txBytes₀是上一个请求所携带遥测信息的交换机端口发送的总字节数；ts₁是当前请求所携带遥测信息的交换机时间戳，ts₀是上一个请求所携带遥测信息的交换机时间戳；

(2)通过如下公式计算第j条链路的Inflight Bytes的数量I_j