多媒體視頻流量建模預(yù)測(cè)及相關(guān)問題研究.pdf

1、寬帶通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的快速發(fā)展，為多媒體業(yè)務(wù)的更廣泛應(yīng)用奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，而其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、性能優(yōu)化和參數(shù)選擇等問題的解決，對(duì)多媒體業(yè)務(wù)的理論建模和實(shí)時(shí)預(yù)測(cè)等提出更高的要求；同時(shí)，充分考慮多媒體業(yè)務(wù)特點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)資源管理機(jī)制和路由算法又能夠保證多媒體業(yè)務(wù)的服務(wù)質(zhì)量。 本論文從提供業(yè)務(wù)的角度出發(fā)，研究了多媒體視頻業(yè)務(wù)的建模及預(yù)測(cè)問題；并針對(duì)多媒體業(yè)務(wù)的特點(diǎn)，提出了改進(jìn)的無線多媒體網(wǎng)絡(luò)中的呼叫接入與切換控制策略；最后用滲流理論分析了本文提出的對(duì)

2、等網(wǎng)絡(luò)中的路由算法。本論文的主要工作及創(chuàng)新點(diǎn)在于： ◇提出了一種快速VBR視頻流量的混沌特性檢測(cè)算法，該算法在確保檢測(cè)結(jié)果準(zhǔn)確的前提下，首先對(duì)VBR視頻流量的GOP數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，然后，選用速度最快的簡(jiǎn)化方法進(jìn)行視頻混沌特性的快速檢測(cè)。通過實(shí)際數(shù)據(jù)的仿真驗(yàn)證，該算法在判斷準(zhǔn)確性、實(shí)時(shí)性等方面均表現(xiàn)良好。另外，從混沌理論出發(fā)對(duì)VBR視頻流量的GOP序列進(jìn)行分析，考慮到視頻流量的GOP序列可以視為含有噪聲的混沌時(shí)間序列，從而可將視頻

3、GOP序列分解為混沌特征項(xiàng)和噪聲項(xiàng)分別進(jìn)行分析和建模。在此基礎(chǔ)上，提出了一種基于混沌理論的VBR視頻流量GOP序列建模方法。在建模過程中，先使用混沌序列擬合視頻流量序列，而后利用滑動(dòng)平均MA過程預(yù)測(cè)殘差項(xiàng)。在預(yù)測(cè)誤差、自相關(guān)函數(shù)和自相似性等方面，該模型取得了較好的擬合效果。與高階AR模型相比，該模型同時(shí)兼顧了流量自相關(guān)函數(shù)的長(zhǎng)時(shí)相關(guān)性和短時(shí)相關(guān)性，并保持了與實(shí)際流量幾乎相同的自相似性。 ◇從實(shí)時(shí)預(yù)測(cè)的角度出發(fā)，針對(duì)傳統(tǒng)視頻流量模

4、型在預(yù)測(cè)時(shí)對(duì)先驗(yàn)統(tǒng)計(jì)特性過度依賴的缺點(diǎn)，提出一種新的動(dòng)態(tài)步長(zhǎng)LMS算法（DLMS）。在VBR視頻流量的GOP所表示的時(shí)間尺度上預(yù)測(cè)視頻流量，由于該算法不需要過多的關(guān)于被預(yù)測(cè)流量的先驗(yàn)統(tǒng)計(jì)特性，且可以根據(jù)預(yù)測(cè)誤差的反饋，動(dòng)態(tài)改變步長(zhǎng)的大小，計(jì)算量小，適合于在線實(shí)時(shí)預(yù)測(cè)，能夠有效改善預(yù)測(cè)性能。在此基礎(chǔ)上，提出了一種集成的視頻流量預(yù)測(cè)方法。該方法使用本章前一節(jié)提出的動(dòng)態(tài)步長(zhǎng)LMS算法和基于混沌時(shí)間序列預(yù)測(cè)理論的加權(quán)一階局域算法共同對(duì)VBR視頻

5、流量進(jìn)行預(yù)測(cè)，對(duì)兩種算法的近期預(yù)測(cè)效果進(jìn)行比較，根據(jù)比較的結(jié)果選擇其中一種算法的下一步預(yù)測(cè)結(jié)果作為該集成方法的預(yù)測(cè)結(jié)果輸出。仿真結(jié)果表明，該集成方法的預(yù)測(cè)效果好于其中包含的兩種算法，且具有良好的實(shí)時(shí)性。 ◇針對(duì)多業(yè)務(wù)移動(dòng)通信系統(tǒng)的特點(diǎn)和現(xiàn)有接入策略中存在的不足，提出雙動(dòng)態(tài)門限保護(hù)信道的呼叫接入（DDT-GC）策略，該策略通過動(dòng)態(tài)調(diào)整門限值，合理地對(duì)資源進(jìn)行分配，采用二維馬爾可夫過程對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行建模和性能分析，并與固定門限值的保護(hù)信

6、道策略及不使用預(yù)留信道的策略進(jìn)行了比較。數(shù)值仿真結(jié)果表明，DDT-GC策略既保證了系統(tǒng)的服務(wù)質(zhì)量，又極大地降低了系統(tǒng)的切換中斷率和呼叫阻塞率，同時(shí)提高了系統(tǒng)資源的利用率。 ◇提出了一種基于緩存的動(dòng)態(tài)門限切換控制策略（DDT-Q算法），該算法基于共享信道的方式，考慮到非實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)對(duì)于時(shí)延的敏感性較低，對(duì)溢出的非實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)進(jìn)行緩存，通過呼叫緩存及動(dòng)態(tài)門限的不同設(shè)置，降低呼叫被阻塞的概率；同時(shí)兼顧了非實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)的速率可變特性，動(dòng)態(tài)改變其服務(wù)

7、帶寬，利用三維馬氏鏈對(duì)其進(jìn)行性能分析，與DTR-Q、DTBR算法相比，該算法的平均信道利用率、呼叫強(qiáng)拆率及阻塞率等性能有明顯地改善。 ◇通過分析無結(jié)構(gòu)對(duì)等網(wǎng)絡(luò)中現(xiàn)有的路由算法：發(fā)現(xiàn)為避免廣播風(fēng)暴，其文件搜索總是被限制在某局部范圍內(nèi)。為此提出一種無結(jié)構(gòu)對(duì)等網(wǎng)絡(luò)中基于臨界概率的路由算法，該算法使用基于臨界概率的廣播方法發(fā)布搜索報(bào)文，在避免廣播風(fēng)暴的同時(shí)，能夠完成全局資源的查找。最后，使用滲流理論對(duì)該算法的覆蓋效果進(jìn)行了理論證明，結(jié)果