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1、V O D 视频点播业务的点播方案南京邮电学院郭礼华龚建荣摘要：采用传统方法，如果我们想对一部1 2 0 分钟的电影每1 0 分钟进行一次点播的话，我们需要1 2 个视频逻辑信道。假设用户端的机顶盒可以把视频数据部分缓存到自己硬盘上的话，P y r a m i d 点播方案【1 】需要5 7 个视频逻辑信道，H a r m 。n i 。点播方案【2 埽；要3 2 个视频逻辑信道，而采用改进的H a r m o n i c 点播方案只需要2 个视频逻辑信道。对于一部长为D 分钟电影，我们想把观众的等待时间减少到D 分钟的话，我们只需周期性地分配H ( N ) 个视频信道。H ( N ) 是一个N
2、 的函数，H ( N ) ：1 + 1 2 + 1 4 +1 8 + + 1 。这种改进H a r m o n i c 点播方案大大的减少信道带宽。A b s t r a c t ：U s i n gc o n v e n t i o n a lb r o a d c a s t i n g ，i fw ew a n tt os u p p o r ta1 2 0 一m i n u t ep o p u l a rm o v i ee v e r y1 0m i n u t e s w en e e d1 2v i d e oc h a n n e l s S u p p o s et h e
3、s e t t o pb o xa tc l i e n te n dc a nb u f f e rp o r t i o n so ft h ep l a y i n gv i d e oo nd i s k P y r a m i db r o a d c a s t i n gs c h e m e sc a nr e d u c et h eb a n d w i d t hr e q u i r e m e n tt o5 7 c h a n n e l s 。h o r m o n i cb r o a d c a s t i n gs c h e m e sc a nr e d
4、 u c et h eb a n d w i d t hr e q u i r e m e n tt o3 2c h a n n e l s W ep r e s e n tai m p r o v i n gh o r m o n i cb r o a d c a s t i n gs c h e m e sw h i c ho n l yn e e d2c h a n n e l s F o ram o v i ew i t hl e n g t hDM i n u t e s ，i fw ew a n tt or u d u c et h ev i e w e rw a i t i n
5、gt i m et oD m i n u t e s ，w eo n l yn e e dt oa l l o c a t eH ( N ) v i d e oc h a n n e l st ob r o a d c a s tt h em o v i ep e r i o d i c a l l y H ( N ) = 1 + 1 2 + 1 4 + 1 8 + + 1 t h i si m p r o v i n gh o r m o n i cb r o a d c a s t i n gs c h e m e sg r e a t l yr e d u c et h eb a n d
6、 w i d t hr e q u i r e m e n t s 1引言在传统的点播方案中，每部电影都是在视频信道中顺序地传送。假设现有一部1 2 0 分钟的大众电影，如果我们分配4 个视频信道，观众的等待时间将要3 0 分钟。此时观众的等待时间直接取决于我们所分配的视频信道。这种方案唯一的好处是不需要在用户端存储数据。在【1 】和【3 】中，使用P y r a m i d 方案，随着信道的分配，观众的等待时间将得到巨大的改善。但是当每部电影分配的信道数小于5 时，P y r a m i d 方案不是很有效。比如，当我们为每部电影分配的4 个信道时，观众的等待时间仍然大于1 9 分钟。在【2
7、 】中，使用H a r m o n i c 方案，它改善了P y r a m i d 方案中的不足，可是信道带宽需要3 2 。在本文中，我们提出了一种改进性的H a r m o n i c 方案，它能在对一部1 2 0 分钟的电影分配4 个信道情况下，观众的等待时间降到不足4 分钟。信道带宽不足2 个基本信道带宽。这种改善是比P y r a m i d 方案与H a r m o n i c方案来说是很明显的。2改进的H a r m o n i c 方案假设一部电影的长度为D ，正常的播放率为b ，这部电影的总大小s = D b 。我们想把观众的等待时间降到d = D 2 ”这里N 为正整数。改
8、进的H a r m o n i c 方案具体如下：1 把电影数据分成N 个等分，假设s ；是这电影数据中的第i 个部分。数据S = S ，S 2 S w 。( ) 表示数据的集联，则整个电影2 把第i 个电影s ；数据再分成个子等分 s ，st ，：；一， 把中的子等分的数据si j 放到cj 逻辑信道中，cj逻辑信道的带宽为b 2J 一。在cj 逻辑信道中，s ；中的每个子等分si j 将周期性的传送，如图1 所示。总的分配信道带宽为B 一喜砉堋( 2 )一1 4 4( 第九届) 金圈有线电貔综合信息网学术研讨会c 有线电视扩展业务与增值业务广1时间DC 2S 7 1S ：e ，2S e ，
9、lS 2 、tS 氘2S e ，l S Z ，2S 翟1S 氛2S z ，l S 2 2S z ，：lS z ，zS z ，l S z 。2S z ，1b 2C 4S 1S 哇垒S 4 、3S q ，4S 哇sS 畦8S 4 7S 4 。8S 4 】S 蠡誓S 4 3s 畦t4 羚哇，群S 8 S 7S 氐8Sdl图1改进性的H a r m o n i c 点播方案这里= 者，是一个N 的函数。 x t = - I 假设用户端有足够的缓存来存储电影的数据片断，接收过程如下：( 1 ) 首先，从第一个信道中c 。下载我们所需电影的第一个数据片断st ，同时从其它信道C ：，cw 下载其它相关的数
10、据片断。( 2 ) 在我们下载数据的同时，我们开始以它正常的播放速率来观看。( 3 ) 当我们接收完第i 个等分s ；中的第2 卜1 子等分时，我们停止从信道ct ( i = 1 ，N ) 中下载数据。前面接收到的2 卜1 1 个子等分将写进缓存，到第i 个等分s ；播放时，它才从缓存取数据。3等待时间与带宽分配与N 的关系如图2 。根据( 1 ) 和( 2 ) ，我们很容易可以得到观众等待时间与我们分配的带宽的关系。例如，我们把一部大众电影划成N = 6 个等分，信道带宽H 。= 1 9 5 也信道带宽。假设电影的长度为1 2 0 分钟的话，观众的等待时间为1 2 0 3 2 = 3 7 5
11、 分钟。并且随着划分的等分的增加，观众的等待时间将大幅度的减小，不过存储量将增加，并且复杂度也将增大。2 0 0 1 年中国有线电视论坛1 4 5 图2H ( N ) 与N 的关系图4用户端的存储量由于分配的信道数N 1 ，传送的视频速率大于正常播放的速率，所以在用户端必须对传送的视频数据进行存储。假设，在t 。时刻，我们开始从第一个信道c ，中下载我们所需电影的第一个数据片断s 。，在t 。+ ( 2H + 1 ) d 到t 。+ ( 2 卜1 ) d 时间段里，从Cj ，一，Cw 信道来到数据必须缓存到存储器中。我们把。专咏( 2 州一1 ) 辜萎，歹lf 】i N 】( 3 )表示成在t
12、 。+ ( 2 一2 + 1 ) d 到t 。+ ( 2 ) d 时间段里写入缓存的数据量。而在相同的时间段里，正常播放的数据 量为 g = 焉唪瓮掣瞵嘲在to + ( 2 卜1 ) d 时间内的存储量我们用Z ；，因而我们有f Z = Z 1 2 ；。乏，+ t QH 删( 5 )结合( 3 ) ( 4 ) ( 5 ) ，我们能够算出对于一固定N 的存储量 o 图3 显示了m a x ) 与N 的关系。从图中，我们可 以看出改进性的H a r m o n i c 点播方案所需的存储量图3存储量与信道划分的关系图N= ! 一1 4 6( 第九届) 全固有线电视综合信息网学术研讨会c 有线电视扩
13、展业务与增值业务口5结论一般来说，高质量的M P E G 一2 的视频数据播放速率为1 0 M b p s ，一部1 2 0 分钟的电影其数据量为9 G b y t e s 。如果我们想要观众在小于l o 分钟的等待时间里观看，我们只需分配4 个信道，其总的带宽为2 个基本逻辑信道带宽。这种情况下，用户端的存储量为3 8 ，大约为3 4 G b y t e s ，这对于现在的个人电脑来说，是可以接收的。参考文献【1 】S V i s w a n n a t h a na n dT i m i e l i n s k i ，M e t r o p o l i t a na r e av i d
14、e o o n d e m a n ds e r v i c eu s i n gp y r a m i db r o a d c a s t i n g M u l t i m e d i aS y s t e m s ，v 0 1 4 ，1 9 9 6【2 】L i S h e nJ u h na n dL i M i n g T s e n g H a r m o n i cB r o a d c a s t i n gf o rv i d e o O N d e m a n dS e r v i c e I E E ET R A N S A C T I O NO NB R O A D
15、C A S T I N G V O L 4 3N O 3S E P T E M B E R 1 9 9 7【31c c A g g a r w a l ，J L W o l f , a n dP S Y u ，Ap e r m u t a t i o n b a s e dP y r a m i db r o a d c a s t i n gs c h e m ef o rv i d e o o n d e m a n ds y s t e m s I E E Ep r o c e e d i n g so ft h eI n t e r n a t i o n a lC o n f e r
16、 e n c eo nM u l t i m e d i aC o m p u t i n ga n ds y s t e m s ，J u n1 9 9 6 【4 】L i S h e nJ u h na n dL i M i n g T s e n g A d a p t i v eF a s tD a t aB r o a d c a s t i n gS c h e m ef o rV i d e o o n D e m a n dS e v i c e I E E ET R A N S A C T I O NO NB R O A D C A S T I N G V O L 4 4N O 2J U
