Skype视频带宽变化的响应

Skype视频带宽变化的响应-----吴文刊、尹玉辉、孙海强目录引言相关工作及介绍skype视频及实验实验总结与结论引言TCP/IP协议栈在可靠传输和时间不敏感数据类型传输上已非常成熟。如今，互联网正迅速发展成为一个完全高效的多媒体内容传输平台。这种变革的主要例子如：YouTube，Skype的音频/视频，IPTV，P2P视频布局（如Coolstreaming或Joost的。）

尽管YouTube流视频基于TCP传输控制协议，诸如SkypeVoIP或vedioconferencing等时间敏感型应用则是采用UDP协议，因为他们可以允许小的损失百分比，而不是通过TCP恢复延迟重传。

由于UDP没有实现拥塞化控制，这些应用程序必须在应用层实现这些功能，以避免拥塞化，维护网络的稳定性。相关工作及介绍时间不敏感的数据传输和时间敏感传输之间一个关键的不同点。如VoIP或实时视频，虽然数据发送速率可以被调制，以匹配该网络可用的带宽，而一个实时的音频/视频发送速率必须遵循源速率。

因为这些子数据传输是在TCP下进行的弹性的，它实现拥塞控制，而实时传输是无弹性，并且在UDP上的执行。通过沿使用拥塞控制算法具有可扩展的视频编解器，能够适应视频质量，帧率和图像尺寸匹配两者的要求和网络可用带宽。流的吞吐量发起的装置的可伸缩视频编解码器是始终由最大和最小比特率实现的范围内的由特定编解码器。YouTube与Skype的区别YouTube视频分发系统采用TCP产生弹性传输。特别是，在播放开始之前该视频流被寄存在接收机。

以这种方式，持续时间短的源视频速率和网络可用的频带宽度不匹配被平均并且由输出寄存器标记。Skype的音频/视频是一个封闭源代码的应用化。Skype的音频采用了多种音频编解码器，如G729，SVOPC，ISAC，iLBC，而Skype的视频应用由On2公司提供的VP7编解码器。对Skype的其他有关研究：P2P网络特性;Skype的网络电话流的质量Skype流的认证SKYPE使用的视频编解码器Skype使用ON2公司所提供的专有视频编解码器——TrueMotionVP7，该编解码器用一个数据速率控制以支持实时视频编码和解码，调节帧质量，视频分解，每秒帧的数目，并能适应频带宽度的变化，提供数据传输比特率最低是20kbps;不确定最大比特率。skype视频的实验：为了探讨当网络带宽随时间的变化Skype的音频/视频连接如何变化，我们已经开发了一种测量工具，它允许真正的网络实验被部署在一个或多个主机。吞吐量定义为Δsent/ΔT，损失率Δloss/ΔT和实际吞吐量为（Δsent-Δloss）/ΔT，其中Δsent是在时间段ΔT内传送的比特，Δloss发送的比特数是在同一时期丢失的比特数，考虑的测量时间间隔ΔT=0.4秒Skype视频响应的第一步变化我们开始通过调查一个Skype的行为流访问瓶颈链路的带宽容量更改后阶梯函数的最小值Am=160kbps,最大值点AM=2000kbps。没有并发流量注入。图3显示了吞吐量,帧速率和抖动动力学，通过重复四个试验运行。视频流量开始发送在一个非常低利率和达到稳定状态发送大约80kbps,远低于160kbps的可用带宽。当t=50s的可用带宽增加,发送速率达到平均比特率,这是略低于450kbps,经过相当长的过渡时间约100s。现在,让我们集中我们的注意力在三个变量(t),问(t)和s(t)进行节流的视频编解码器[15]匹配网络可用带宽。首先,在四个实验视频的分辨率s(t)Skype是设定在320240像素保持不变在所有的实验。帧率的行为,f的初始值(t)总是发现15:2fps,那么f(t)减少到10帧/秒不到10s。增量步后可用带宽,f(t)开始增加在t=85s和左右然后在振荡15fps的价值。此外,发送速度rs(t)开始在t=50s而增加f(t)的价值仍大致恒定的时间间隔50个;85s。这可以通过查看图来解释4,显示了四个数据包大小和累积的损失实验运行:数据包大小增加的时间间隔(50,85)而f(t)是几乎不变,这意味着发送速率的增加是由于一个改进质量q(t)。此外,图4显示一个有趣的联系数据包大小和包丢失:每一次大的损失事件发生时(累积行发生了很大一步图4所示)数据包大小双打,因此意义Skype使用了一个选举委员会机制来抵消包的损失。另一方面,Skype不触发一个包大小增加时,实体的损失被认为是可以忽略的因为它可以推断通过查看S3情节时t=177s,表明增加迈出的一小步累计损失曲线不翻包的大小。总而言之,这第一个调查的主要结果是Skype视频流量产生的发送速率达到最大值约为450kbps,使用了选举委员会的机制来应对巨大的包损失

Skype回应的梯度变化在这种情况下我们的目标是在调查一个Skype视频流量适应小梯状递增/递减减少可用的带宽。我们开始的目的通过允许可用带宽变化的范围160--1000kbps。通过使用知识过渡时期我们聚集在前面的场景中,我们设置的带宽变化发生每100s为了让发送利率扑灭他们的瞬变。特别是,在上半年的实验中,可用的带宽增加每100s的168kbps,然而,在下半年的实验,它每100s相同数量的减少图5显示了Skype视频流量有所放缓自最大发送速率达到稳定状态实现只有在时间t=700s下半年实验已经开始了。此外,在一半的实验中,损失可以忽略不计,平均吞吐量约为300kbps,远低于一个值1000kbps的可用带宽。对于帧速率,在初始值f(t)=15:2fps则减,直到t=tA时突然increasesits价值再次15:2fps。突然增加的框架率发生在通信的视频分辨率的变化s(t)从320*240至240*160。的帧率这个值保持不变,直到时间t=tB时分辨率切换回320*240和帧速率再次设置15:2fps。我们运行一个类似的实验,可用带宽变化从160kbps到20kbps为了研究Skypeows能够匹配一个薄的链接能力。图6显示了发送利率是可以的按照带宽减少直到能力下降40kbps。在这种情况下最小的帧速率5fps是测量。当可用的带宽不足在20kbps,最低的比特Skype视频编解码器[15],视频通话将被在t=375年代可能是因为Skype检测到一个很大的包损失的百分比。这个测试的总体结论是,Skype视频带宽增加反应有点慢,意味着Skype不是有效的采取一切可用的带宽因此失去的可能性提供视频在尽可能高的质量。在这个测试可用500s带宽达到500kbps的价值超过这个值,但Skype视频发送速率保持平均发送的速度只有300kbps。另一方面一方面,测试表明,Skype视频能够缩小发送速率匹配一个可用带宽低于40kbps。两个skype视频流占用的方波带宽。在前面的测试中，我们已经说明了如何将一个单一的skype视频流反应为可变的网络状况，如突然上升/下降的可用带宽。在这种测试中，我们的目标是调查多个视频的OWS电子ECT在网络上的稳定性。为了完成以上目标，我们设定了一个场景：第一个视频流S1开始于t=0s第二个视频流S2开始于t=50s该可用带宽改变方波的周期T=400s在周期内存在最大比特率M=384kbps和最小比特率S=160kbps我们选取了M=384kbps的比特率，因为这是一个UMTS链路的下行链路容量，并且比我们已经测定的最大平均发送skype率=450稍微小一点，这样我们选取的两个skyps的视频流便可以造成拥塞的瓶颈。同样当我们选取最小比特率S=160kbps时，如第7图所显示的那样，在开始时，第一个视频流增加其发送速率，就像我们之前的实验中显示的那样，不同的是第一个视频流的速度在在第二个视频流达到阻塞瓶颈时（t=50s）仍然在保持增长，当t>90s时S1开始离开原有带宽趋向于S2，并且增加S1的发送率，直到t=200s，S1的带宽开始下降。可以看出S2产生了一个非常高和持久的损失速率，持续约30秒平均速率为80kbps。图7还展示出了连接的平均通过时间间隔，带宽被保持连续。，具体的，t=[0,200]s时信道链路利用率为68%，t=[200,400]s时利用率为83%，t=[400，600]s时利用率为46%，t=[600.800]s时利用率为61%。更要注意的是，当t=400s时可用带宽再次达到384kbps，这两个skype视频流没有增加他们的发送速率，因此不会达到发送最好质量视频的效果。根据视频分辨率，S1在t=tA时由320*240降到160*120，这是之前的带宽下降。S2在t=tB是发生带宽下降。通过以上分析，得出结论，skype获得宽带利用率的效率很低，因此失去了较高速传递高质量视频的可能性。skype视频流的并发TCP流。在前面的小节中，我们已经调查了skype视频流在随时间带宽变化的视频行为。在这一小节中，我们专注于skype的视频行为在网络与共享TCP流量。我们考虑384kbps比特率下的恒定容量链接。一个Skype的视频通话开始在t=0时，第一个TCP流开始在t=200秒，而第二个开始在t=400秒。当TCP1进入瓶颈，Skype的视频流释放带宽以降低其发送速率。S1与S2共享带宽相当，直到t=250s时，skype的流量开始减少他的发送速率，留下频带宽度为TCP1.实验中显示，在没有达到稳定状态时，TCP2流开始加入瓶颈链路，我们可以观察到，在时间间隔[400，1000]s带宽在某处共享，除了时间间隔[550,700]，随着skype流量增大，带宽获得更大的带宽份额。结果表明：skype花费较大的带宽份额来保证信道容量，而TCP流共享同样带宽，skype视频流比tcp更具侵略性。实验结果这个调查的主要目的是展示Skype视频流量节流，发送率状态变化可用的带宽和Skype流动的行为方式，当并发TCP流共享瓶颈时。值得注意，我们认为梯状的带宽,因为这在控制理论是一个简单和有效的实践测试一个系统的动态行为。事实上,阶跃响应系统的显示系统的有趣的特性等同于动力学瞬态时间和稳定度特别是我们感兴趣的揭示了瞬态Skype流动的动力学响应带宽增加/TCP流的减少或加入/离开。这是合理的假设Skype视频编码器[15]油门发送速率r(t)通过改变画面质量问(t),视频分辨率(t)和数量的帧/秒(帧率)f(t)基于接收方发送的反馈报告因为它是如图2所示。此外,它是合理的猜想,反馈变量用于节流问(t),s(t)和f(t)可用带宽,损失率l(t)和抖动j(t)。整个实验结果的讨论我们将说明变量的除网络条件这三个控制变量通过Skype进行节