基于Internet的端到端视频传输控制研究

论文题目: 基于Internet的端到端视频传输控制研究

论文类型: 博士论文

论文专业: 计算机科学与技术

作者: 谭玉波

导师: 陈福接

关键词: 视频传输,分布式多媒体,流式拷贝,视频服务器,服务策略,编码,数据布片调度,多媒体代理服务器,分层编码

文献来源: 国防科学技术大学

发表年度: 2005

论文摘要: 现代计算机不仅能综合处理声音、文字、图像、动画和视频等多种媒体，同时以丰富的交互信息，友好的人机界面，改变着人们对计算机的原本复杂的认识。当今，计算机已经进入了人们生活的各个领域，为人们的生产和生活提供了极大的方便，增强了人们获取和处理信息的方法和手段，改善了人类工作、生活和娱乐的方式，提高了人们的生活质量。 随着Internet的发展，基于Internet的多媒体业务得到了迅猛的发展，Intemet为人类提供了丰富的资源和机遇，并缩小了地域和时域的限制。使人们足不出户，就能够互相交流，解决生活和工作的各种问题。随着网络宽带技术的不断发展和应用，人们不再满足于Internet上原来仅有的文本、图像和粗糙的视频信息，而希望能获得更高质量的视频服务和信息服务，和更丰富的交互操作。而流媒体技术将连续媒体流压缩编码，数据打包后按照一定的时序发给接收设备，接收设备在后续数据不断到达的同时，对已接收到的数据进行重组、解码和播放。从而以边下载边播放的方式，改变了原来必须全部下载完毕才能收看的传统方式，使人们能够及时欣赏到自己需要的视频节目，获取到所需的多媒体信息。 流媒体技术的典型应用系统有：视频点播(Video on Demand，简称VoD)系统；视频会议系统(video conference)；远程教育系统(distance learning)；数字图书馆(digitallibrary)；网络交互游戏(network game)等。 视频的数据量大和实时性强等特点对网络提出了新的要求，而用户对视频质量的要求也更加苛刻。如何解决基于Internet的视频传输问题，成为近几年来人们一个新的研究热点和方向，也称作QoS(Quality of Service)问题。由于Internet的复杂多样性，从服务器源头到用户端传输路径中存在着许多传输过程中的瓶颈问题，这些问题涉及到服务器体系结构，流媒体调度和存储策略，流媒体的传输和控制，多媒体代理服务器内容替换策略等多个因素。本文围绕着视频业务在Internet上的传输路径问题，针对每一个可能影响视频质量的环节进行研究。 随着网络带宽的进一步提高，用户数量的不断增长，视频点播首先对视频服务器的存储性能提出更高的要求。本文提出的服务器流式拷贝技术，能在现有资源基础上，通过负载平衡的调度，综合各个服务节点的性能，进一步提高整个系统的服务能力。本文对流式拷贝的过程进行描述，对其中的数学模型进行分析，并通过与没有流式拷贝的系统进行比较。结果表明：加入流式拷贝技术的媒体服务器的性能和服务能力都有了很大的提高。

论文目录:

摘要

ABSTRACT

目录

图表索引

第一章 绪论

1.1 研究背景和意义

1.2 国内外研究现状

1.3 本文的主要工作和创新点

1.4 本文的结构

第二章 目前视频传输相关技术的发展

2.1 视频的信息特点

2.1.1 视频信息源的特点

2.1.1.1 视频信息源的时变吞吐

2.1.1.2 时间依赖性

2.1.1.3 双向不对称性

2.1.2 视频传输涉及到一些重要的网络性能参数

2.1.3 通用视频格式及其发展

2.1.4 视频传输评价标准

2.2 拥塞控制的分类和研究

2.2.1 拥塞控制的分类

2.2.2 目前的TCP—Friendly拥塞控制算法

2.3 组播技术的研究和发展

2.4 分层思想研究

2.5 容错技术的发展

2.6 本章小结

第三章 视频服务器中流式拷贝技术分析和应用

3.1 引言

3.2 带有流式拷贝的体系结构

3.3 性能分析

3.3.1 客户点播请求的到达时间(泊松分布Poisson)

3.3.2 节目访问概率

3.3.3 服务节点的排队模型(M／M／1／N_1)

3.3.4 加入流式拷贝后的某一节目排队模型(M／M／n／m)

3.4 本章小结

第四章 基于端到端的控制算法AFEC

4.1 引言

4.2 FEC和ARQ传输代价分析

4.2.1 理想状态下(每一个报文都能正确接收),发送一等待模式比较

4.2.2 理想状态下,连续流水发送模式比较

4.2.3 连续发送模式,出现丢包的情况下比较

4.3 传输控制算法

4.3.1 编码过程和处理状态模型

4.3.2 对于网络状况的估计及信息反馈

4.3.3 发送方速率的调整

4.3.4 发送报文数量的控制

4.4 仿真实验

4.4.1 发送方连续发送帧序列时,AFEC和ARQ比较

4.4.2 主要对比接收到基本层报文的数量比较

4.4.3 网络丢包率的变化情况下,AFEC和ARQ性能比较

4.5 AFEC算法的性能分析

4.6 本章小结

第五章 多源多路径视频传输调度算法

5.1 引言

5.2 丢包概率分析

5.3 调度算法

5.3.1 MSSA服务器选择算法

5.3.2 PPA报文分配算法

5.3.2.1 固定分配(FP：Fixed Partition)策略

5.3.2.2 固定分配浮动分送(FPFS：Fixed Partition Float Sending)策略

5.3.2.3 动态检测分配(DDP：Dynamic Detect Partition)

5.3.3 RAA速率调整算法

5.3.4 VCR控制支持

5.4 仿真试验

5.5 本章小结

第六章 代理控制算法CWPCA

6.1 引言

6.2 代理工作原理

6.3 独立的自流逝算法

6.3.1 编码研究

6.3.2 控制算法

6.3.2.1 自流逝Comet算法

6.3.2.2 Wave算法

6.4 实验

6.5 本章小结

第七章 结束语

7.1 工作总结

7.2 研究展望

7.2.1 P2P技术的应用

7.2.2 3G技术的应用

7.2.2.1 研究3G-1x系统性能和QoS的必要性

7.2.2.2 影响3G-1x系统性能和QoS的关键问题

7.2.2.3 目前的研究

致谢

博士期间参加的项目

攻读博士学位期间发表的论文

参考文献

发布时间: 2006-09-22

参考文献

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