基于初始缓冲时延的观看视频体验分析

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摘 要：随着无线网络的升级及智能终端的普及，越来越多的用户选择在移动智能终端上应用客户端APP观看网络视频，影响用户体验的一个关键性指标就是初始缓冲时延，研究表明影响初始缓冲时延的因素有初始缓冲峰值速率及端到端环回时间（E2E RTT），本文的目的就是定量给出其明确的函数关系。

关键词：初始缓冲时延；初始缓冲峰值速率；E2E RTT

DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2017.14.206

0 引言

应用客户端APP观看网络视频是一种基于TCP的视频传输及播放，初始缓冲等待时间是网络视频影响用户体验的主要因素，因此，可以用初始缓冲时延[1]（初始缓冲等待时间+端到端回环时间）来评价用户体验。

1 初始缓冲时延函数

通过对大量数据的整理，发现初始缓冲时延与初始缓冲峰值速率之间有十分强烈的反比例关系，与E2E RTT[2]之间有较为明显的一次函数关系，并且找到了初始缓冲峰值速率、与视频最小缓冲数据量、初始缓冲时延及E2E RTT之间的关系式：

（1）

式中，为初始缓冲峰值速率，为视频最小缓冲数据量，为TCP慢启动过程中下载的数据量，为初始缓冲时延，为视频解析过程需要的时间，为TCP慢启动过程需要的时间，与题中的E2E RTT所代表的含义并不相同，因此需要借助公式进行转化：

（2）

式中的数值与式（3）中的数值不好界定，因此可将式（2）进行合理转型：

（3）

式中，只有的数值需要进一步求解：

（4）

式中，为视频码率[3]（比特率），平均初始缓冲量定为4s，因此，视频最小缓冲数据量用初始缓冲量乘以视频码率求得，为了求得初始缓冲时延与初始缓冲峰值速率及E2E RTT之间的关系，将式（5）进一步转化：

（5）

式中，唯一不能确定数值的参变量只有，因此，需将查阅大量的各参变量数据导入MATLAB中，求出所有的值，且以的平均值代替进行求解，得到了初始缓冲时延与初始缓冲峰值速率及E2E RTT的最终函数关系式：

（6）

式中，初始冲时延与初始缓冲峰值速率呈现反比例关系，与E2E RTT呈现一次函数关系，与数据的拟合结果完全吻合，间接地证明了本文的函数关系完全可行。

2 可行性验证

本文借助MATLAB对函数结果进行离散化处理[4]，与所查数值进行直观对比，可以看出，二者散点图之间相差十分微小，数据拟合程度较高，函数测算值与真值之间的微小差距几乎可以忽略。

为了更好的体现模型的优越性，将测算值作为横坐标，将真值作为纵坐标，以大量数据导入MATLAB软件，发现函数基本满足正比例关系，且测算值与真值间的拟合度能达到98.19%，此拟合程度较高。

3 结论

本文给出了初始缓冲时延与初始缓冲峰值速率及E2E RTT三者间的明确函数关系，并通过离散化处理及软件拟合等方法，多方面地验证了函数关系的可信度。

参考文献：

[1]陈楚雄，柯江毅，覃道满.视频业务体验评估和优化提升探讨[J]. 邮电设计技术，2017（02）.

[2]陈聪.低延迟自组织网的网络层FPGA设计与实现[D].电子科技大学，2015.

[3]王丽娜，徐一波，翟黎明，任延珍.基于宏块复杂度的自适应视频运动矢量隐写算法[J].计算机学报，2017.

[4]翟成广.离散化算法统一框架与软件平台[D].河南大学，2015.

作者简介：刘令（1982-），女，吉林长春人，博士，副教授，主要研究：偏微分方程。