2018 基于TCP视频流的多层视频体验质量评价方法研究

        摘要：针对网络性能的参数不能有效评估TCP视频流体验质量的问题，提出了一种客观多层视频体验质量评价方法。该方法有两个步骤。在第一步中，考虑到视频播放性能参数对体验质量的影响，提出了三个新颖的应用层参数；在对网络状态参数进行研究的基础上，提炼出高级网络层参数；对网络层参数和应用层指标之间的关系进行推导和计算。在第二步，对应用层指标与体验质量进行测试。在实际网络下的仿真和测试实验显示，本文提出的方法能够很好的评价TCP视频流体验质量。

　　论文关键词：体验质量,TCP,应用层参数,网络层参数,BPNN

　　0引言

　　在过去的几年中，在线视频业务数量飞速增长，据估计到2017年在线视频播放消费将增加到总体视频消费量的69%[1]。随着视频流量的不断增加，视频业务的质量是否被用户认可成为了摆在视频网站、内容提供者、流媒体服务商和网络运营商面前的一个重要和急迫的问题[2]，而目前对视频业务质量的研究中，各种算法和方案都存在不同程度的局限性，无法准确的反应用户的主观感受，所以研究面向视频流媒体业务的用户体验质量评价具有重要的社会意义与较大的经济价值。

　　目前获取网络视频的手段很丰富，主要有网络电视、视频分享网站、P2P视频等。基于TCP协议传播的网络视频已经超过基于HTTP协议的网络视频。本文算法是对TCP视频进行体验质量评价。

　　本文提出了一种基于TCP视频流的客观的分层体验质量评价方法。考虑到视频播放性能参数对体验质量的影响，本文提出了三个新颖的应用层参数：初始缓冲延时（IBD），后续缓冲时间均值（RBDM）和后续缓冲频率（RBF）；研究了网络性能对视频播放性能的影响机制，并提出了网络层参数；对网络层参数和应用层参数的关系进行分析量化；利用应用层参数通过主管测试对体验质量进行评价。最后，通过在实际网络下的仿真和测试实验，显示本文提出的方法能够很好的评价TCP视频流体验质量。

　　1网络层参数和应用层参数

　　本节首先提出了三个影响TCP视频体验质量的几个重要的应用层参数和网络层参数，然后分析计算了网络层参数和应用层参数的关系。

　　1.1应用层性能参数

　　对于基于TCP网络传输协议的视频流，如果TCP下载流量低于播放速度，视频播放就会暂停并等待视频数据[3]，多次的缓冲和卡顿严重地影响用户的体验质量。考虑视频回放状态和对体验质量的影响，提出三个可量化的应用层性能指标量化视频回放状态，它们是：

　　1）初始缓冲延时（用IBD表示）：这个参数表示视频从开始缓冲到开始播放之间的时间间隔。

　　2）后续缓冲时间均值（用RBDM表示）：这个参数表示整个视频播放过程中多次缓冲时间的平均值。

　　3）后续缓冲频率（用RBF表示）：这个参数表示整个视频播放过程中出现缓冲情况的频率。

　　1.2网络层性能参数

　　TCP视频在传送过程中的网络信道不同，视频质量降低的程度也不同。用来衡量网络性能的参数有丢包、延迟和分组重传[4]。本节对网络状态如何影响视频应用层参数和用户体验的问题进行研究。在这里需要通过测量高层网络性能参数来得到各种网络条件。

　　在TCP流媒体视频传输中，视频接收器需要建立播放缓冲区来消除或减少网络吞吐量波动带来的影响。