对于减小流媒体网络延迟方法的探究

摘　要：本文对第三代移动通信系统流媒体的延迟问题分别从三个方面的因素进行了深刻的分析，从服务器因素的方面进行着手分析，提出了调度策略来解决第三代移动通信系统网络流媒体的网络延迟的问题。虽然本文只针对一方面来解决此问题。但是经过我们实验，确实能够有效的减少网络延迟率和减小用户请求的响应时间。

关键词：流媒体；调度策略；第三代移动通信系统；网络延迟
  随着科技的发展，人们对所需求的信息要求越来越高，原来的文字信息已经跟不上人们所需求的脚步了。无需等待的视频音乐的获取也是我们所想达到的。但是我们多年来不断探究的让多媒体信息能够迅速高效的传递，使得目前发展最快的信息技术之一就是流媒体。而目前最具有代表特色的改变了我们获取信息方式的就是第三代移动通信系统网络。以前我们大多的接入方式都是借助比较固定的互联网，像是光纤或者ADSL。它的特点主要是系统的处理能力很强而且连接的速度很快，而第三代移动通信系统网络（3G）就有很多限制。像现在商用的2G网络最快速度还不如一个固定网络的平均速度；而且3G目前作为移动互联网的重要宣传项目，手机3G更无法和PC的速度做比较，这些都严重影响了3G流媒体的运用。本文在此对3G流媒体网络延迟的原因从三个方面进行分析，对减小延迟的方法从服务器方面进行一个深刻的探究。

1.流媒体网络延迟分析

    我们针对第三代移动通信系统网络流媒体网络延迟进行了分析，分别从三个方面的因素进行了解：

    （1）第三代移动通信系统网络因素。以下分为三点：①有限的宽带。因为目前针对用户，移动通信网络所供其使用的传输宽带没有那么多，特别是在繁忙的时段，更是比系统较空闲时少。当然在第三代移动通信系统环境下是有一定的缓解的，可是无线传输的通道大小也是有限的，当多媒体的信息量达到非常大的时候，肯定会造成一定的延迟。②宽带波动。移动终端与基站或者基站与基站之间的距离变化或者移动的一些情况造成通信通道的带宽有强烈的波动，这样肯定就会对网络实时视频的传输有一定影响。所以一定要顾虑到通信通道中的带宽波动，特别是在无线的通信通道中的视频业务中。③误码率较高。在无线的通信通道中误码率都很高。而这些误码率和高度压缩后的视频流有着很大的联系，它对误码有着非常警觉的嗅觉，当有误码出现，不仅仅对恢复其误码的数据有很大影响，连和它有一定联系的其他数据恢复也有影响。这样重建视频信号的可能性越来越小，主要是这种误码传播的情况对这些都有非常大的破坏性。

　　（2）客户端因素。客户端最终就是流媒体应用的最后归宿。对于第三代移动通信系统网络，当我们使用手机或者无线PDA的时候，那么接入无线移动网络的最适合使用的终端设备就是无线终端。在使用简易的终端来看，我们需求的就是可移动、方便、功耗低、成本低，但是简易的系统处理和显示能力就明显和PC比有较多限制。

　　（3）服务器因素。流媒体的服务器的性能对流媒体系统能否服务好用户有着直接的联系，它是给用户提供服务的基本单位。流媒体服务器的流输出能力与并发请求的数量成为了针对流媒体服务器性能衡量的关键。那么，以下是流媒体的文件发送的一个过程：①首先是分段从硬盘中对流媒体的文件内容进行读取。②系统要对这些内容文件进行复制、打包等一系列的处理，然后发送至网络。③打包处理后的文件内容全部发送至网卡，然后由网卡将所有文件最后进行一次性包装后发送至外部网络。

    根据上面的推论和分析，我们可以发现四个关键性影响流媒体服务器有关性能的因素在硬盘这块。①CPU的处理能力。不同的流媒体服务阶段，就会有不同的CPU负荷。刚刚开始建立流媒体连接的时候，除了有很多正常的工作，例如协议打包、复印等，还有为了优化CPU处理过程而减少等待缓存的时间，这种增多的相互请求要处理。②读取能力关于原始数据。对于流媒体服务器最困难的一点就是关于原始数据的读取能力，因为存储设备会影响其速度限制。我们现在有两种解决的方案：第一，就是运用磁盘阵列与RAID技术由此来提高硬盘的速度。第二，有时候系统中很多用户点播了同一个节目，这样我们不需要用存储设备中来读取其数据，可以直接从缓存里面读取，这种利用缓存技术来减少存储设备的压力。③内存。④网络的吞吐率。网络的接口直接会影响数据的传输，当带宽不足时，服务可能中断或者数据接收和发送都会延迟。

2.第三代移动通信系统网络流媒体播放的调度政策

    流媒体播放的调度策略是我们分析的减少第三代移动通信系统网络流媒体网络延迟的一种方法。这种调度策略分为三个部分：

    （1）守护进程。此进程组要是负责监听客户端消息。首先从客户端发出请求媒体文件的请求，进入守护进程发出请求包，到缓冲队列，然后等待内存进程的调用。

    （2）内存管理进程。主要是负责管理内存文件。首先获取信息，然后查看缓冲队列是否为空，如果不空，就分析数据包，如果为空，就循环。其次就是内存的查询，如内存文件存在标记为占用，如果内存文件不存在，对系统请求磁盘读入。然后LRU算法，长时间没有访问就释放，访问后标记为更新。

    （3）文件发送调度进程。主要是负责管理文件的发送。客户端请求文件，查看文件是否存在，如果不存在调入内存，如果存在，进入等待队列，然后进入运行队列，如果播放时间长于三分钟，就要返回到三分钟的部分，剩余部分回到等待队列重新进行调度。如果短于三分钟，就完成此操作，返回内存管理进程。在以上所有程序完成后，请求缓冲进程返回数据。

　　我们也对我们提出的这些原因和解决方法进行了实验，实验中我们选用两个不同大小的文件，对比两个文件第一次打开所用的时间长度和再次打开的时间长度。第一次打开的时间长度是特定长度的流媒体播放文件自连接被点击的时候开始到播放完毕的时间长度。而再次打开的时间长度是指清空客户端的高速缓存完毕时，播放同样一个文件，自点击连接到开始播放的时间。从实验中我们得出当请求的客户端的文件内容比较大的时候，我们采用调度策略来对一个流媒体文件进行请求时，请求的平均的速度远远小于用户没有使用的时候的请求时间。这种调度策略能够明显的减小响应时间，尤其是当文件较大时。

3.结束语

    本文对第三代移动通信系统网络的延迟问题进行了分析。从服务器端方面进行，解决 了在请求过程中的客户端调度策略问题。也尽最大可能避免了因为服务器调度的原因而形成的流媒体网络的延迟问题。以上我们所谈到的调度策略对访问数量很大、请求的文件内容大而且命中率也很高的用户请求反应时间有着很大的印象，大大减少了网络延迟的时间。但是本文所说的调度策略针对于用户访问率并不是很高的文件却影响不大，减少的延迟时间并不明显，日后我们还需要分析解决。其实减少第三代移动通信系统网络流媒体的延迟办法有许多种，我们在此从三个方面因素进行分析导致第三代移动通信系统网络流媒体网络延迟的原因，但仅仅提出了其中一种从调度策略方面着手进行针对第三代移动通信系统网络流媒体网络延迟问题进行分析和探究。今后我们还会针对其他方面进行更多的分析和探究。

 

 

参考文献：

[1]赵正德，孙培君，张君亮，葛志赟.一种减小3G流媒体网络延迟的方法[J].计算机工程.2011，37（12）.

[2]李建廷.流媒体技术综述[J].现代电子技术.2005，28（03）.

[3]赵秋鸽.3G技术的简介[J].科技信息.2007（08）.

[4]李学森，李俊，奚宏生.流媒体服务器性能评价模型[J].计算机工程.2009，35（05）. 本文链接：http://www.qk112.com/lwfw/jsjlw/jsjwl/238090.html