论文摘要
数字家庭是近年来电子信息和家电领域一个新兴的概念,它是指在家庭内部构筑有线或无线环境,连接各种信息终端(如家电、PC等),通过数字家庭网关将家庭内部网络连接到公共网络,达到信息在家庭内部终端与外部公共网络及家庭内部终端之间的流通和共享。而随着宽带数字电视和数字化家电的流行,数字家庭网络越来越受到工业界、学术界和标准化组织的重视。其中多媒体共享是家庭网络里一个比较有前景的服务,由于实时传输的需求、多媒体的异构特性和有限的无线带宽等原因,为各种多媒体服务提供有效的QoS策略成为一个非常重要的挑战。虽然目前家庭网络中有一些QoS的模型和框架可供参考使用,但是并没有在数字家庭无线网络中提供具体的QoS算法来有效地保证服务质量,而无线网络一般会受到周围环境的影响,站点之间有着激烈的竞争,这些都严重阻碍数字家庭无线网络中的多媒体共享业务的发展。为了满足数字家庭无线网络中多媒体共享业务的QoS需求,本文提出一种联合接纳和速率控制(Joint Admission and Rate Control, JARC)方法。JARC能够同时在用户层面和网络层面支持QoS。在用户层面上,JARC考虑了各种家电设备的异构特性和采用了灵活的多媒体处理方法,在应用层使用速率控制的方法保证QoS。另外,在网络层面上,JARC通过在MAC层使用接纳控制精确地预测与数据包传输时延和多媒体会话的带宽配置相关的QoS参数,能够提供参数化的QoS保障。仿真结果表明,JARC能够灵活地为不同的多媒体服务分配无线带宽,在家庭网络里保证多媒体应用的服务质量。本论文的研究贡献主要有:(1)JARC同时采用了接纳控制和速率控制方法,明显地提高了无线带宽的利用率,为家庭里的多媒体共享提供了充分的QoS保障。(2)采用排队分析的方法来优化接纳和速率控制,考虑了非饱和的网络状况,引入GI/M/1模型来描述每一个站点的状态,比传统的基于饱和分析的方法更适合于实际网络的QoS保障,也比实时测量的方法反应更加快速。(3)JARC采用了UPnP标准的基本框架,可以跟很多家庭联网标准兼容,同时在实践中也更容易操作。