基于初始緩沖時延的觀看視頻體驗分析

劉令+邵研+劉欽鵬

摘 要：隨著無線網絡的升級及智能終端的普及，越來越多的用戶選擇在移動智能終端上應用客戶端APP觀看網絡視頻，影響用戶體驗的一個關鍵性指標就是初始緩沖時延，研究表明影響初始緩沖時延的因素有初始緩沖峰值速率及端到端環回時間（E2E RTT），本文的目的就是定量給出其明確的函數關系。

關鍵詞：初始緩沖時延；初始緩沖峰值速率；E2E RTT

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.14.206

0 引言

應用客戶端APP觀看網絡視頻是一種基于TCP的視頻傳輸及播放，初始緩沖等待時間是網絡視頻影響用戶體驗的主要因素，因此，可以用初始緩沖時延[1]（初始緩沖等待時間+端到端回環時間）來評價用戶體驗。

1 初始緩沖時延函數

通過對大量數據的整理，發現初始緩沖時延與初始緩沖峰值速率之間有十分強烈的反比例關系，與E2E RTT[2]之間有較為明顯的一次函數關系，并且找到了初始緩沖峰值速率、與視頻最小緩沖數據量、初始緩沖時延及E2E RTT之間的關系式：

（1）

式中，為初始緩沖峰值速率，為視頻最小緩沖數據量，為TCP慢啟動過程中下載的數據量，為初始緩沖時延，為視頻解析過程需要的時間，為TCP慢啟動過程需要的時間，與題中的E2E RTT所代表的含義并不相同，因此需要借助公式進行轉化：

（2）

式中的數值與式（3）中的數值不好界定，因此可將式（2）進行合理轉型：

（3）

式中，只有的數值需要進一步求解：

（4）

式中，為視頻碼率[3]（比特率），平均初始緩沖量定為4s，因此，視頻最小緩沖數據量用初始緩沖量乘以視頻碼率求得，為了求得初始緩沖時延與初始緩沖峰值速率及E2E RTT之間的關系，將式（5）進一步轉化：

（5）

式中，唯一不能確定數值的參變量只有，因此，需將查閱大量的各參變量數據導入MATLAB中，求出所有的值，且以的平均值代替進行求解，得到了初始緩沖時延與初始緩沖峰值速率及E2E RTT的最終函數關系式：

（6）

式中，初始緩沖時延與初始緩沖峰值速率呈現反比例關系，與E2E RTT呈現一次函數關系，與數據的擬合結果完全吻合，間接地證明了本文的函數關系完全可行。

2 可行性驗證

本文借助MATLAB對函數結果進行離散化處理[4]，與所查數值進行直觀對比，可以看出，二者散點圖之間相差十分微小，數據擬合程度較高，函數測算值與真值之間的微小差距幾乎可以忽略。

為了更好的體現模型的優越性，將測算值作為橫坐標，將真值作為縱坐標，以大量數據導入MATLAB軟件，發現函數基本滿足正比例關系，且測算值與真值間的擬合度能達到98.19%，此擬合程度較高。

3 結論

本文給出了初始緩沖時延與初始緩沖峰值速率及E2E RTT三者間的明確函數關系，并通過離散化處理及軟件擬合等方法，多方面地驗證了函數關系的可信度。

參考文獻：

[1]陳楚雄，柯江毅，覃道滿.視頻業務體驗評估和優化提升探討[J]. 郵電設計技術，2017（02）.

[2]陳聰.低延遲自組織網的網絡層FPGA設計與實現[D].電子科技大學，2015.

[3]王麗娜，徐一波，翟黎明，任延珍.基于宏塊復雜度的自適應視頻運動矢量隱寫算法[J].計算機學報，2017.

[4]翟成廣.離散化算法統一框架與軟件平臺[D].河南大學，2015.

作者簡介：劉令（1982-），女，吉林長春人，博士，副教授，主要研究：偏微分方程。