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互联网快速文件传输技术及其在电影工业中的应用潜力探究

来源:www.timetimetime.net 时间:2019-11-10 编辑:社会

1.概述

在现代电影的拍摄,制作和发行的各个阶段中,所拍摄材料或最终作品的数字副本在区域之间和国家之间传输,变得越来越频繁。传统方法是发送硬拷贝(硬盘,磁带等),但是使用诸如有线电视网络或卫星之类的现代通信技术进行更方便,更经济的传输的研究和实践从未停止。随着Internet的日益普及,家庭和企业带宽的逐渐增加,是否可以使用Internet完全取代过去的方法并承担长距离和大数据传输的任务是一个值得认真研究的课题。讨论。

本文介绍了一种基于IP网络的快速文件传输协议(F2TP)。与传统的基于TCP的网络数据传输方法(例如FTP或HTTP)相比,在长距离传输的情况下,传输速度可以提高数十倍甚至数百倍。毫无疑问,这将在改善数十GB和数百GB的数字电影副本的传输中发挥关键作用。

2. TCP协议传输瓶颈分析

假设制作人在横店有一个长期办事处。它需要压缩当天的内容,并将其传递给位于北京的公司总部以供审核。即使两个办公室都向电信运营商出租了20 Mbps的企业带宽,日常交付任务仍然是一项耗时甚至无法完成的任务。也许您仍然必须选择快递硬盘来解决它。

造成这一难题的根本原因是,当前使用的网络传输均基于经典的TCP协议,因此在远距离和不稳定的Internet环境中的传输能力受到很大限制。

数据包丢失和数据往返时间(RTT)是Internet流量的两个重要指标。丢包率用百分比表示,最终未到达接收端的包数表示为所有传出包的比例。数据包丢失可能是由于网络节点拥塞或链路干扰引起的。 RTT通常以毫秒(ms)表示,代表将数据包从发送方发送到接收方再返回到发送方所需的时间。在有线网络条件下,RTT通常与传输长度成正比。在无线环境中,由于无线信号的不稳定性,即使距离很近,也可能会产生较大的RTT。

RTT和丢包率增加后,TCP的性能急剧下降。 TCP协议的问题是:

(1)TCP的抗拥塞算法在很大程度上依赖于RTT值,这导致更长的传输距离或无线不稳定的环境,从而导致传输性能急剧下降。

(2)TCP的带宽利用率低,特别是在涉及增加RTT和增加丢包率的双重因素时,它变得非常慢,直到无法使用为止。

(3)TCP不能判断丢包和RTT增加的实际原因,但是不能采用不同的策略来应对不同的情况,因此在复杂,困难的传输条件下,其性能都非常差。今天,无论我们使用FTP工具还是使用网络磁盘(通常基于HTTP)进行Internet传输,其底层都是TCP,因此上述问题将被继承。如果无法解决这些问题,则使用Internet传输电影副本会受到很多限制,例如需要租用专用线路,或者传输距离不能太远。

3. F2TP传输技术

为了应对TCP技术的缺点,科腾技术公司的研发中心设计并实施了一种新的传输协议,称为“快速文件传输协议”(F2TP)。从字面上说,这是一种传输协议,无论文件大小,传输距离和网络条件如何,都可以尽快通过Internet传输文件。

为了快速,F2TP必须克服TCP及其变体在实现原理方面的缺点。因此,它设计并实现了以下一系列机制:

(1)尽管F2TP仍然是基于丢包重传机制(ARQ)的协议,但其拥塞控制完全独立于RTT,但通过创新的时钟同步算法,它使传输距离不再影响传输性能。同时,带宽利用率达到最大。

(2)F2TP丢包重发算法与TCP类协议不同。它不依赖于每个数据包回程的响应(ACK)。取而代之的是,它使用时钟控制来感知和预测接收端丢包的发生。大大提高了丢包恢复的效率。

(3)F2TP能够真正判断各种网络传输的实际情况,例如丢包是来自拥塞还是链路干扰,因此采用了不同的应对策略,使得该方法可以应对不同的传输条件。科腾科技已实现使用F2TP传输协议的C/S传输软件。它的名称是Cydex(中文名称:Internet号),其中包括客户端和服务器。在下一次验证中,有必要将Cydex与部署在同一环境中的经典FTP软件进行比较。

(1)实验室验证

在实验室验证阶段,我们使用了Apposite的Linktropy WAN模拟器。图3显示了设备的控制接口,该接口限制了传输带宽,模拟等待时间和数据包丢失,以量化复杂的实际网络。环境。

在实验中,我们使用图4所示的拓扑,在测试PC上安装FTP客户端(此处为FileZilla)和Cydex客户端,并分别在服务器上安装FTP服务器软件(选择Vsftpd)和Cydex服务器。软件。 Linktropy模拟链接用于中间。然后使用这两种方法分别传输相同的1G文件,并获得平均传输码率。表1和表2分别列出了使用F2TP和FTP的测试结果。

(2)实际环境验证

我们将在实际的Internet环境中进行进一步测试。我们使用了美国加利福尼亚州的Amazon AWS虚拟主机,安装了FTP服务器(Vsftpd)和Cydex服务器软件,并将FTP客户端安装在科腾上海研发中心的PC上(此处使用FileZilla)和Cydex客户端。上海方面使用中国电信的50Mbps企业宽带,AWS的虚拟主机不受限制。在上海和加利福尼亚的AWS之间进行了实验,使用两种方法传输同一文件,重复5次,然后计算平均传输速率。

(3)实验分析与结论

我们使用实际可传输速率与标称带宽的比率作为带宽利用率,因此F2TP在实验室仿真和实际环境中均显示出很高的带宽利用率。在实验室环境测试给出的最坏条件下,仍然有83.9%(16.78/20),而在相同条件下的FTP仅为0.2%(0.04/20),相差400倍以上。实验证明,在距离增加和网络质量差的情况下,基于TCP的FTP传输协议的性能会急剧下降。网络降级后,F2TP保持足够的稳定性,达到了设计的初衷,大大提高了Internet传输的性能。

4.在电影行业中的应用潜力

我们回到了以前的横店的例子,从中我们回到北京的Internet链接,延迟了将近100毫秒,丢包率约为1%。假设每天拍摄和编辑的素材约为10GB。根据模拟实验的数据,使用FTP的平均传输速率为1.33 Mbps,传递文件大约需要17.1小时(MB×8/1.33/3600),这几乎是不可接受的。 F2TP的平均传输速率为18.32Mbps,仅需1.24小时(MB×8/18.32/3600)。

如果是在电影分发过程中,则将多个完整的电影副本从生产中心传输到某个剧院,则数据总量更大且花费的时间更长,并且使用F2TP传输的优势更加明显。现在,许多电影制片人已经邀请好莱坞特效团队制作计算机效果。除非租用昂贵的线路昂贵,否则每天都会在美国和中国之间传输大量数据。现在,使用F2TP的国内制作人可以与美国特殊效果团队紧密合作,只要他们拥有足够的企业宽带。

传输速度的这种提高使Internet可以实现许多用于拍摄,制作和分发的工作流程链接,该链接速度更快并且不再受传输距离的限制。

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