基于IPv6 的高清視頻系統實(shí)現與性能分析
加入技術(shù)交流群
(1) 發(fā)送引擎監測:在發(fā)送端記錄發(fā)送數據包的序列號和時(shí)間戳；同時(shí)統計單位時(shí)間內發(fā)送的包數，實(shí)時(shí)計算發(fā)包速率。
(2) 網(wǎng)絡(luò )傳輸測量:測量系統發(fā)送端與接收端之間鏈路的擁塞狀況。 此功能是通過(guò)定時(shí)發(fā)送一定數量的ICMP 報文然后統計應答報文來(lái)實(shí)現，可以得到網(wǎng)絡(luò )層丟包率等參數。
(3) 接收組幀引擎監測:監測接收組幀引擎接收數據包與解包( depacketize) 的情況，解包后可以得到各包的序列號和時(shí)間戳；在多種時(shí)間粒度下作統計，可以得到應用層丟包率等參數。需要指出，在統計丟包率時(shí)要首先定義統計的時(shí)間粒度。 時(shí)間粒度的選取不僅要注意應盡可能精確以利于編程計算丟包率，同時(shí)要注意，由于相同Sample 的43 個(gè)包被認為是邏輯上同時(shí)產(chǎn)生的，它們的時(shí)間戳是相同的，分開(kāi)統計既不符合邏輯規律也不符合實(shí)際的物理組幀規律。 考慮到這一點(diǎn)，統計丟包的時(shí)間單位的劃分時(shí)刻必須選在Sample 的邊界上。
高清視頻系統在IPv6 網(wǎng)上的應用
在國內IPv6 網(wǎng)上的應用
2004 年3 月19 日，基于IPv6 的HDV 視頻系統首次在國內IPv6 試驗網(wǎng)CERNET2 上試用，視頻源采用JVC-HDR 攝像頭(720p) ，視頻發(fā)送地點(diǎn)為清華大學(xué)，視頻接收點(diǎn)為北京國際會(huì )議中心的演示大廳。 網(wǎng)絡(luò )線(xiàn)路為帶寬100 Mbp s 的共享線(xiàn)路；在網(wǎng)絡(luò )負載較輕時(shí)，圖像基本流暢。 當網(wǎng)絡(luò )上其他應用較多時(shí)，會(huì )出現丟包和抖動(dòng)。
在國際IPv6 網(wǎng)上的應用
2005 年3 月，清華大學(xué)和韓國KAIST 大學(xué)之間通過(guò)國際互聯(lián)的IPv6 網(wǎng)絡(luò )進(jìn)行了HDV 的對傳試驗，兩端點(diǎn)間的網(wǎng)絡(luò )連接配置如圖2 所示。
雙方發(fā)送和接收端地址如表1 所示。 該試驗中，網(wǎng)絡(luò )跨越了中韓兩國，國際互聯(lián)帶寬為155 Mbps ，途經(jīng)的路由器均支持IPv4/ Ipv6 雙棧協(xié)議。 由于中間網(wǎng)絡(luò )條件比較復雜，試驗過(guò)程中出現了馬賽克和抖動(dòng)現象。 當網(wǎng)絡(luò )擁塞導致丟包率大過(guò)一定閾值時(shí)，圖像會(huì )出現短時(shí)間停滯。
表1 中韓HDV 系統IPv6 測試收發(fā)端地址
高清視頻系統對網(wǎng)絡(luò )背景流量的依賴(lài)性和敏感性
HDV 系統的性能可通過(guò)觀(guān)察接收端的視頻質(zhì)量感受，如是否流暢、是否出現抖動(dòng)或馬賽克等。 利用測量子系統，對HDV 系統在接收端的視頻質(zhì)量和丟包率進(jìn)行了比較。 結果表明，接收端看到的視頻質(zhì)量(主觀(guān)) 與系統的丟包率(即客觀(guān)測量得到的應用層丟包率) 有著(zhù)一一對應關(guān)系，即系統的丟包率越大，視頻質(zhì)量的下降越明顯。 因此作者可以以系統的丟包率來(lái)反映接收端視頻質(zhì)量的下降，以丟包率的平均值反映接收端視頻質(zhì)量下降的平均水平，丟包率的方差和峰值反映接收端視頻質(zhì)量的波動(dòng)(偏離平均水平的程度) 。
為定量分析HDV 系統性能對網(wǎng)絡(luò )背景流量的依賴(lài)性和敏感性，本文設計了一個(gè)網(wǎng)絡(luò )背景流量逐級增加的試驗:用流量發(fā)生器逐級注入流量，同步記錄HDV 傳輸系統在網(wǎng)絡(luò )載荷增加各時(shí)刻的丟包率。 根據記錄的數據繪制網(wǎng)絡(luò )背景流量和丟包率關(guān)系圖。
圖3 表示系統平均丟包率與注入網(wǎng)絡(luò )背景流量的關(guān)系，圖4 表示系統丟包率方差(a) 和丟包率峰值(b) 與注入網(wǎng)絡(luò )背景流量的關(guān)系。
從圖3 可以看出，網(wǎng)絡(luò )背景流量增加時(shí)，系統的平均丟包率相應增加。 二者近似為線(xiàn)性單調關(guān)系，符合一般的規律。
由圖4 (a) 可以看出，隨著(zhù)人為網(wǎng)絡(luò )背景流量的增加，系統丟包率方差并不是單調增加的。 在背景流量超過(guò)35 Mbps (此時(shí)網(wǎng)絡(luò )載荷接近飽和) 以后，系統的丟包率方差曲線(xiàn)呈現波動(dòng)性狀。 即背景流量降低并不意味著(zhù)丟包率方差的降低，此時(shí)丟包率方差反可能升高，體現出和平均丟包率不同的性態(tài)，主觀(guān)感覺(jué)就是視頻圖像偏離平均水平的變壞程度(停頓或花屏) 并不會(huì )因為背景流量的降低而降低，而是過(guò)了一定背景流量閾值后就有著(zhù)較高的丟包率方差(丟包峰值表現類(lèi)似，見(jiàn)圖4 ( b) ) 。 這種性態(tài)顯示了高清視頻傳輸的丟包率方差和丟包率峰值對網(wǎng)絡(luò )背景流量的改變不敏感，可從HDV 應用本身流量載荷較大的角度去理解。 同時(shí)可看出當注入的背景流量超過(guò)一定閾值后(圖中為35 Mbps) ，平均丟包率和丟包率方差會(huì )顯著(zhù)增加。
評論