應(yīng)用層流媒體測量方案提綱：背景介紹測量的技術(shù)指標(biāo)，功能（即該指標(biāo)的作用）測量方案，包括測量系統(tǒng)的框架模型，測量的步驟和協(xié)議關(guān)鍵技術(shù)，關(guān)鍵問題分析方案特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)測量實(shí)例國內(nèi)外的相關(guān)工作和參考文獻(xiàn)應(yīng)用層流媒體測量技術(shù)介紹背景：流媒體服務(wù)框架模型：圖1：流媒體通訊過程圖1[Measurementandanalysisofastreaming-mediaworkloadMeasurementandanalysisofastreaming-mediaworkload基本概念和方法：應(yīng)用層流媒體測量技術(shù)是從流媒體最終用戶的角度測量和評估流媒體服務(wù)的性能。應(yīng)用層流媒體測量的基本方法是通過分布在網(wǎng)絡(luò)不同地方的測量實(shí)體（通常稱為agent），直接模擬用戶流媒體應(yīng)用程序，如realplayplayer或者mediaplayer獲得流媒體播放的性能指標(biāo)，如緩沖時間，重緩沖的次數(shù)。測量的結(jié)果直接反映了在用戶看來流媒體服務(wù)的滿意程度。因此，應(yīng)用層流媒體測量對于流媒體服務(wù)商而言具有重要的意義。流媒體測量的目的和意義：構(gòu)建流媒體測量平臺的目的主要包括：1）提供測試，評估流媒體服務(wù)的平臺。作為測試平臺，流媒體測量可以為流媒體服務(wù)商提供中立的，可信的測量數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)不僅可以作為流媒體服務(wù)性能的指標(biāo)，也可以作為診斷流媒體服務(wù)故障的基礎(chǔ)。2）測量對于流媒體相關(guān)的設(shè)備（流媒體服務(wù)平臺）制造商提供在實(shí)際網(wǎng)絡(luò)中的測量數(shù)據(jù)，對于制造商提高設(shè)備的性能，故障診斷有重要的意義；3）流媒體測量系統(tǒng)對于ISP的價值在于，首先它可以作為一種服務(wù)提供給用戶，特別是提供流媒體服務(wù)的用戶；其次，流媒體流量作為未來網(wǎng)絡(luò)流量的重要組成部分，其性能可以反映ISP網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行的性能，也為在網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)中有效的支持流媒體業(yè)務(wù)提供了測量數(shù)據(jù)；最后，考慮到大規(guī)模流媒體測量對網(wǎng)絡(luò)平臺的要求，流媒體測量最適合由ISP構(gòu)建。測量的指標(biāo)或參數(shù)流傳輸性能指標(biāo)（針對某個具體的流）：流性能指標(biāo)可以刻畫某個特定的流播放的性能，我們把流指標(biāo)按照協(xié)議的層次劃分為兩層：用戶級性能指標(biāo)和網(wǎng)絡(luò)層性能指標(biāo)。其中用戶級指標(biāo)是從用戶獲得服務(wù)的角度來刻畫流媒體的傳輸，而網(wǎng)絡(luò)層指標(biāo)則從網(wǎng)絡(luò)傳輸性能的角度刻畫流媒體傳輸。用戶級性能指標(biāo)包括請求時間，重定向時間，緩沖時間，重緩沖的時間和次數(shù)，有效播放的時間。網(wǎng)絡(luò)層性能指標(biāo)則包括傳輸速率（隨時間的變化），包丟失率，網(wǎng)絡(luò)的延遲/響應(yīng)時間，幀速率（用于視頻）。下面進(jìn)行具體的介紹：用戶級性能指標(biāo)：請求時間：指用戶（在測量系統(tǒng)中指agent）的流播放設(shè)備（如realplayer）根據(jù)流媒體對象的URL（例如rtsp://和mms://開頭的URL）向流媒體服務(wù)器發(fā)出請求到開始數(shù)據(jù)緩沖的時間。請求時間衡量服務(wù)器響應(yīng)的速率。重定向時間：如果流媒體服務(wù)需要把URL重新定向到另一個流媒體服務(wù)器中（在某些分布式流媒體服務(wù)結(jié)構(gòu)中），則需要重定向時間。重定向時間可以定義為發(fā)出重定向的請求到開始重定向數(shù)據(jù)緩沖的時間。重定向時間可以和請求時間一樣，都用于衡量服務(wù)器的響應(yīng)性能。緩沖時間：從流媒體數(shù)據(jù)到達(dá)播放器到開始播放的時間。緩沖時間可以衡量媒體流數(shù)據(jù)傳輸?shù)难舆t和延遲抖動等性能，對流媒體播放的性能有直接的影響。重緩沖時間和次數(shù)：如果在播放過程中，流媒體數(shù)據(jù)不能達(dá)到播放的要求，可能需要重新進(jìn)行緩沖。重緩沖的時間和次數(shù)網(wǎng)絡(luò)層性能指標(biāo)傳輸速率：傳輸速率表示從流媒體服務(wù)器到用戶播放器的數(shù)據(jù)流的數(shù)據(jù)，該速率的大小直接影響播放的性能。傳輸?shù)难舆t抖動：延遲抖動可以定義為傳輸延遲的變化，延遲抖動影響播放器緩沖的時間和次數(shù)。包丟失率：包丟失率是指在傳輸中丟失的包和所有的包的比，丟包會影響播放的質(zhì)量。幀速率：對于video而言，由于每個幀很大，需要多個包來傳送，因此幀速率比包速率更能刻畫傳輸?shù)乃俾市阅?。服?wù)器，還應(yīng)該紀(jì)錄備用服務(wù)器的相關(guān)信息。管理服務(wù)器狀態(tài)當(dāng)前的測量任務(wù)隊(duì)列交互協(xié)議：定義測量agent和管理服務(wù)器的交互過程。認(rèn)證過程，在初始化時進(jìn)行。測量agent狀態(tài)更新，測量agent周期性的向管理服務(wù)器發(fā)送狀態(tài)信息。如果在規(guī)定的周期管理服務(wù)器沒有受到狀態(tài)信息，管理服務(wù)器發(fā)送一個狀態(tài)查詢請求，以確保測量agent的存活性。（可選）測量任務(wù)測試（test）請求，這是一個可選過程，管理服務(wù)器可以在選擇某個測量agent執(zhí)行測量任務(wù)之前先運(yùn)行一個測試過程，這個過程的主要目的是獲得有關(guān)測量agent和被測量系統(tǒng)的距離（hops）等信息以便作出更好的選擇。測試（test）結(jié)果返回。測量請求，測量請求中包含測量的URL和測量序列說明。測量序列包括測列的次數(shù)，測量的周期，每次測量的持續(xù)時間以及同步信息（需要并發(fā)測試的情況下）等。測量請求確認(rèn)。測量agent在正確的理解了測量任務(wù)后發(fā)送測量請求確認(rèn)，否則返回錯誤信息。測量進(jìn)度報告和結(jié)果返回，在測量序列的每個測量完成后，測量agent向管理服務(wù)器發(fā)送進(jìn)度報告并返回該次測量的結(jié)果。全部測量序列結(jié)束后，發(fā)送測量結(jié)束信息。關(guān)鍵技術(shù)分析測量agent的部署：測量系統(tǒng)的一個關(guān)鍵問題是確定測量agent在網(wǎng)絡(luò)中的位置分布和數(shù)量。我們把測量agent的位置屬性定義為兩個：網(wǎng)絡(luò)區(qū)域?qū)傩院途W(wǎng)絡(luò)層次屬性。網(wǎng)絡(luò)區(qū)域?qū)傩灾冈揳gent位于網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)湮恢茫鏏S號，網(wǎng)絡(luò)號等，它可以被簡單的認(rèn)為是一種橫向得屬性；網(wǎng)絡(luò)層次屬性指該agent位于網(wǎng)絡(luò)的那個層次，如核心層，匯聚層，接入層（包括不同的接入方式：局域網(wǎng)接入，ADSL接入等），可以簡單的理解為縱向?qū)傩?。從測量的角度來看，這兩個屬性對測量的結(jié)果有不同的影響。橫向?qū)傩苑从惩負(fù)鋮^(qū)域?qū)α髅襟w服務(wù)的影響，而縱向?qū)傩苑从尘W(wǎng)絡(luò)鏈路和傳輸介質(zhì)對流媒體服務(wù)的影響。相對而言，后者的影響更為明顯。基于上述定義，我們制定測量agent的部署如下：首先部署少量的測量agent在網(wǎng)絡(luò)的核心和重要的區(qū)域，并對每種典型的接入網(wǎng)絡(luò)類性部署一定數(shù)量的測量agent，例如在寬帶接入網(wǎng)絡(luò)，在城域網(wǎng)，在ADSL接入點(diǎn)等地點(diǎn)部署一定數(shù)量的測量agent。隨著測量系統(tǒng)的擴(kuò)展，Agent的數(shù)量逐步增加。測量agent的分布可以更加密集，在橫向上的分布更廣。這時可能需要選擇分布式的管理服務(wù)器（在后面討論）測量agent可以擴(kuò)展到其他ISP網(wǎng)絡(luò)中去，這些跨ISP的測量agent可以測量流媒體傳輸在跨越ISP時的性能?？傊瑴y量agent的部署總的原則是逐步部署，先縱向部署，再橫向發(fā)展。測量agent的選擇在測量agent的數(shù)量較少的情況下，沒有測量agent選擇的問題，通常使用所有的agent進(jìn)行測量，隨著測量系統(tǒng)的擴(kuò)大，測量agent數(shù)量的增加，對同一個流媒體服務(wù)采用所有的測量agent進(jìn)行測量會導(dǎo)致浪費(fèi)，而且不利于測量系統(tǒng)的擴(kuò)展性，因此，一個需要解決的問題是如何選擇測量agent。測量agent的選擇和測量agent的部署是相關(guān)的，測量agent的選擇問題也主要考慮被選擇的agent的數(shù)量和分布。測量agent的選擇的一個總的原則是和測量的要求相關(guān)。下面是選擇測量agent的一些參考原則：選擇agent的數(shù)量：實(shí)際上，被選擇的agent的數(shù)量并非越多越好，測量agent的數(shù)量在達(dá)到一定數(shù)量后就不再對測量的結(jié)果有明顯的意義。具體的數(shù)量可由試驗(yàn)確定或者根據(jù)測試的要求制定。選擇agent的分布：同樣，選擇agent應(yīng)該考慮這些agent的橫向分布和縱向分布屬性，避免選擇具有同樣分布屬性的agent。由于某些分布屬性（如hops）是相對于被測量的流媒體服務(wù)器而言的，因此，必要時需要啟動測試（test）過程。選擇agent考慮的其他因素：在候選的agent中選擇需要考慮agent的當(dāng)前狀態(tài)，盡量是各個測量agent的負(fù)載均衡。agent的選擇可以讓用戶參與，因?yàn)闇y量的要求是用戶制定的，我們在用戶定制服務(wù)中將進(jìn)一步討論這個問題。測量序列生成測量序列是對某個具體的流媒體服務(wù)的測量過程過程的描述。從宏觀來看（整個測量過程），測量序列包含兩個屬性，一個是時間強(qiáng)度。可以表示為測量行為的時間分布。包括：測量的次數(shù)，相鄰測量之間的間隔（如果是周期性測量，則表示為測量周期，如果是非周期測量，則定義為一些離散的時間地點(diǎn)），每次測量的持續(xù)時間。一個是空間強(qiáng)度?？梢员硎緸橥瑫r發(fā)起的測量數(shù)。最終，測量序列會被細(xì)分到每個測量agent中，構(gòu)成當(dāng)個測量agent的測量序列，這時，測量序列僅有時間屬性。測量序列的生成取決于幾個方面的因素：測量的類性：周期性測量，按需測試。測量的要求：用戶根據(jù)自己的需要對測量序列作出要求，例如對時間強(qiáng)度和空間強(qiáng)度的要求。測量agent的負(fù)載。用戶定制的測量服務(wù)前面兩個問題都指出測量服務(wù)和用戶的測量的要求密切相關(guān)。因此，測量系統(tǒng)應(yīng)該提供一個用戶可配置的測量平臺。即提供用戶定制的測量服務(wù)以更好的滿足用戶對于測量的要求。例如用戶對測量agent的選擇，用戶對測量序列的選擇，以及用戶對返回的測量結(jié)果的要求等等。用戶定制的測量服務(wù)還便于為不同等級（費(fèi)用不同）的用戶提供不同等級的服務(wù)。用戶定制測量服務(wù)的關(guān)鍵問題是允許用戶在多大程度上參與測量過程的制定。由于測量系統(tǒng)的目的是提供一種中立的，公正的測量服務(wù)。而用戶定制可能帶來測量的偏向性，可能導(dǎo)致結(jié)果不客觀。另外，強(qiáng)化用戶定制可能導(dǎo)致測量系統(tǒng)的內(nèi)部信息外泄，導(dǎo)致安全性問題。因此，用戶定制的服務(wù)的總的原則是用戶僅給出總的測量原則（或等級），不參與內(nèi)部測量過程的制定。例如，用戶可以選擇采用多大規(guī)模的測量agent進(jìn)行測量，但是無權(quán)制定具體的某個（些）agent。我們認(rèn)為，用戶可以在以下幾個方面參與定制服務(wù)：（可以用一個表格提交）測量agent的規(guī)模測量agent的網(wǎng)絡(luò)屬性測量agent的區(qū)域?qū)傩詼y量序列測量結(jié)果的反饋形式測量結(jié)果的分析，評估和提交分布式管理平臺擴(kuò)展：隨著測量規(guī)模的擴(kuò)大，測量agent數(shù)量和分布的增加，測量服務(wù)的數(shù)量的增加，可能需要擴(kuò)展原有的單個控制中心的管理模式向分布式管理平臺擴(kuò)展。分布式管理平臺的擴(kuò)展會對測量agent的管理，測量過程的定義和同步等方面提出新的要求。是