用于MPEG视频流的使能服务质量中间件

用于MPEG视频流的使能服务质量中间件

(1)介绍

在线视频流业务近几年在互联网上非常流行。视频流是一种并发处理，它从服务器发送视频图像通过网络到达客户端，由客户端视频播放器播放这些视频图像。

在线视频流业务系统是一个在线的、严格实时的多用户系统，它在开放网络（例如因特网）运行无法控制，性能不稳定，不可预测。MPEG逐渐成为视频编码事实上的标准，MPEG视频流系统的一个挑战是向客户端提供了很高的服务质量（QoS）。此处有许多软件，如Real Player，用于在线视频流的播放。由于开放网络的特性，它是低效的，因为靠调节网络性能来改进在线视频流的服务质量几乎不可能。人们对如何增强在线视频流的服务质量做了大量研究，这些研究主要分为下列三类：

1、通过新编码算法和数据结构取代现有的视频编码数据格式，使开放网络更适合处理视频图像。

2、通过新协议和新的视频图像传输机制代替现有的流行协议。

3、视频预先准备几个版本，每个版本有不同的解析度或帧尺寸，即有不同的QoS级。这些版本在不同的流下能并发播放。根据网络的性能，服务器选择客户端最适合的QoS质量的流。

前两个方法的主要缺点在于需要新的视频播放器或通信系统。实际上，这两个方法都不可行。最后一个方法的缺点在于需要大量资源，包括处理器和宽带。因此，这些方法都得不到流行。

我们考虑在服务器和客户端之间放置一个中间件软件系统，目的是提供增值业务给C/S系统。这就是使能服务质量多媒体中间件。大多数中间件设计实现了此方法。他们在服务器端调节可观察到带宽的QoS。然而，在开放网络上的服务器和每个单独客户端之间的吞吐量是不同的，此方法不能为每个客户端提供一个可定制的QoS调节。更为重要的是，这些研究没有考虑多种不同的编码格式。因此，QoS调节模式也不适合MPEG视频编码格式的特点。

为了允许用户用他们喜爱的播放器播放视频，我们解决了此问题。那就是利用“分布式使能QoS中间件”。此中间件位于视频服务器和客户端视频播放器之间，它由服务端件（Serverware）和一些客户端件（clientware）组成。既然服务器和每个单独的客户端之间的吞吐量不同，每一客户端的视频QoS质量也不相同。而且，当网络阻塞时，一些帧会下降。下降的QoS可以映射到一些跳过的MPEG帧模式。因此，服务端件不需传输所有MPEG帧给客户端，而是只有一些根据选定与QoS一致的帧才传输给客户端。这就是分布式中间件提供的增值业务。

服务质量QoS是视频流系统的一个关键的成功因素。有两个测量因子：一是字节传输率，二是帧传输率。

MPEG由三种不同的帧组成，这些帧有不同的尺寸和不同的视频质量。这是一种组帧模式（Group Frame Scheme）。