基於非線性控制理論的動態HTTP流媒體碼率控制研究

《基於非線性控制理論的動態HTTP流媒體碼率控制研究》是依託北京大學，由張行功擔任負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：基於非線性控制理論的動態HTTP流媒體碼率控制研究
• 項目負責人：張行功
• 項目類別：面上項目
• 依託單位：北京大學

項目摘要

隨著網路和視頻傳輸技術發展，HTTP流媒體具有廣泛套用前景。但由於終端設備的多樣性和頻寬的時變性，如何實現動態自適應HTTP流媒體傳輸(Dynamic Adaptive Streaming over HTTP, DASH)已成為國內外的一個研究熱點。 本項目將針對DASH碼率控制所面臨的共性基礎問題，在已有的控制理論和視頻質量模型等相關工作基礎上，研究基於非線性控制的DASH碼率動態自適應理論和方法。在模型層面，提出並研究基於緩衝區的碼率控制模型，包括非線性緩衝區控制方法、基於主觀質量的碼率量化方法和公平性控制模型，以解決動態碼流切換導致的質量平滑、碼率抖動和頻寬效率等問題；在方法層面，研究基於非線性控制模型的自適應碼流控制方法，特別是針對多伺服器並發流傳輸，研究多流調度算法、多流控制模型和控制最佳化等問題；在此基礎上，開展多伺服器DASH關鍵技術實現和驗證。

結題摘要

隨著網路和視頻傳輸技術發展，動態自適應流傳輸 (Dynamic Adaptive Streaming, DAS)已成為國內外的一個研究熱點。如何在頻寬波動、環境惡劣的網路環境下實現高質量視頻傳輸，是亟待解決的關鍵問題。動態流傳輸已經從媒體領域的單個研究問題，擴展為網路領域、機器學習、網際網路產業界廣泛關注的研究問題。 本項目重點研究用戶質量體驗驅動的動態流傳輸，包括非線性控制的碼率自適應傳輸理論和方法、視點自適應流傳輸、和網路快取動態流分發等內容。 研究基於非線性控制的動態自適應理論和方法，特別是針對多流調度公平性、多流控制模型和HTTP/2.0推送最佳化等問題，提出一種用戶體驗質量驅動的碼率控制模型，解決視頻傳輸的卡頓、延遲和抖動等問題。相關成果被國際標準MPEG DASH和國內標準AVS採納。 研究超高清/虛擬現實視頻的動態自適應傳輸技術。提出一種基於用戶質量體驗的視點自適應傳輸框架，實現局部數據傳輸；研究用戶視點行為，提出基於機器學習的用戶視點預測方法。相關工作在2017-2018連續兩年獲得國際會議ICME DASH-IF比賽的亞軍。 同時，將動態流傳輸研究擴展到內容中心網路，研究內容路由、快取等網路視頻傳輸的基本理論。提出了基於協作快取的內容分發策略，能有效地利用網路快取，顯著降低內容分發的延遲。 本項目共發表論文20餘篇，其中CCF A和Transaction頂級論文7篇，占比30%以上；申請國家發明專利11項；提交國內外標準提案10餘項，被國際標準MPEG DASH採納提案和專利一項，牽頭起草國內AVS標準兩項；獲得國際會議比賽2次；開發《HTTP動態流直播系統》和《虛擬現實視頻動態流傳輸系統》，相關技術在國內大型視頻網站得到初步套用。