以内容为中心网络的自适应流媒体传输机制研究

Dynamic adaptive streaming over HTTP (DASH) has been recently ratified as Internet standard for supporting multimedia streaming over the Internet. DASH is able to dynamically adapt video bitrate based on the client’s available network bandwidth and thus it greatly improves end users’ Quality of Experience (QoE). However, the performance and effectiveness of this new streaming mechanism in the next-generation network has not been fully explored. This project focuses on dynamic adaptive streaming in the context of content-centric networking (CCN), which is a promising next-generation Internet architecture. Due to the inherent in-network caching and data transmission over multiple heterogeneous interfaces on the custom devices, realizing effective dynamic adaptive streaming over CCN (DASC) is a rather new challenging problem. In this project, we will focus on adaptive streaming over CCN on three aspects, including: (1) propose accurate and robust client-side network bandwidth estimation schemes; (2) propose models for effective rate adaptation in media streaming; and (3) propose testbed and performance metrics for the evaluation of dynamic adaptive streaming mechanisms over CCN. The project will serve as a cornerstone to broaden the research area of dynamic adaptive streaming and offer effective tools for multimedia streaming in the context of next-generation network.

基于HTTP协议的自适应流媒体传输技术（DASH）是当前互联网中传输视频等多媒体内容的最新技术。通过将视频编码成不同码率的单元，并实时监控网络带宽调整视频质量，DASH在理论上可以实现视频编码速率和网络状况的准确匹配，从而给用户提供高质量的视频播放体验。然而，自适应流媒体传输技术在下一代互联网中的研究工作却非常匮乏。本项目将围绕CCN网络（以内容为中心网络）的自适应流媒体传输机制，在相关理论和技术层面开展研究。由于网络中间节点缓存和用户设备支持多接口访问等特性，在CCN网络中支持自适应流媒体传输面临着众多的挑战。本项目拟在三个方面对CCN网络的自适应流媒体传输机制进行研究：（1）客户端准确、可靠的网络带宽测量方法；（2）CCN网络的流媒体视频传输控制模型；（3）CCN网络的自适应流媒体传输测量指标体系和评价方法。项目的研究成果对于下一代互联网，特别是CCN网络的流媒体传输具有重要意义。

视频流量占据了全球互联网流量的绝大多数份额。优化视频流量传输、提升用户体验对于整个互联网和终端用户来说都至关重要。本项目围绕CCN网络（以内容为中心网络）的自适应流媒体传输机制，在理论和技术层面开展研究，目标是在现有IP网络DASH带宽测量方法的基础上，考虑CCN网络中间节点缓存因素，探索适用于CCN网络的流媒体客户端网络带宽测量方法；同时，在此基础上研究稳定、高效的自适应流媒体速率调整机制。项目还将探索适用于CCN网络的自适应流媒体传输实验平台和评价体系。研究成果对于下一代互联网，特别是CCN网络的流媒体传输具有重要意义。..本项目总体执行情况良好，各项研究工作基本围绕申请书和计划书执行。经过三年的研究，取得如下成果：1）提出了保障CCN网络中视频等业务传输时延的内容缓存算法和流量路由机制；2）设计了面向应用/内容提供方的网络边缘缓存资源分配模型和自适应缓存大小调整算法；3）对随机缓存（Random Cache）技术在多路径CCN网络中抵御缓存探测攻击的能力和保护用户隐私的效果进行了定量测量与评价；4）对CCN网络缓存服务的经济学模型进行了探索，研究了网络边缘TTL高速缓存的服务计费机制与存储策略，提出了基于内容文件缓存命中速率以及内容文件缓存逗留时间的两种计费模型；5）建立了一个基于CCNx的包含18个节点的本地CCN网络，用于支持视频流传输。项目研究过程中，共发表高水平期刊论文4篇，会议论文1篇，培养硕士研究生6人。项目的研究成果对于下一代互联网，特别是CCN网络的流媒体传输具有理论和实践上的指导意义。