下一代移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)中可伸縮視頻多播研究.pdf

1、近幾年來(lái)，移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)發(fā)展迅速，下一代的無(wú)線通信網(wǎng)(LTE，LTE-advanced，WiMAX/802.16)將為終端用戶提供更高的帶寬和數(shù)據(jù)傳輸速率，這使得視頻業(yè)務(wù)在移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)中的傳輸成為可能，其中主要包括一些有嚴(yán)格時(shí)延、錯(cuò)誤率限制的實(shí)時(shí)視頻多播業(yè)務(wù)，例如數(shù)字視頻直播、視頻會(huì)議、在線游戲和IPTV等等。
　　 對(duì)于移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)中的視頻多播，最主要的兩項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)是可伸縮視頻編碼SVC和自適應(yīng)調(diào)制編碼AMC?；贏MC的可伸縮

2、視頻多播所要解決的關(guān)鍵問(wèn)題就是在系統(tǒng)有限的資源限制下，如何為可伸縮視頻的每個(gè)視頻層選擇合適的MCS并分配資源以使得多播組中的用戶得到最好的視頻服務(wù)質(zhì)量。當(dāng)系統(tǒng)中存在多個(gè)需要進(jìn)行多播的可伸縮視頻流時(shí)，應(yīng)該如何對(duì)各個(gè)視頻流進(jìn)行資源分配以及如何為視頻流各個(gè)層選擇MCS，來(lái)使系統(tǒng)達(dá)到最好的性能?；诖耍疚尼槍?duì)可伸縮視頻的多播機(jī)制進(jìn)行研究，主要工作包括以下三個(gè)方面：
　　 (1)提出了可伸縮視頻多播的基礎(chǔ)算法和擴(kuò)展算法。本文首先對(duì)基于自

3、適應(yīng)調(diào)制編碼的可伸縮視頻多播問(wèn)題進(jìn)行分析，建立了該問(wèn)題的基礎(chǔ)模型，證明了該問(wèn)題為NP難解問(wèn)題，提出了用于解決該問(wèn)題的偽多項(xiàng)式時(shí)間的最優(yōu)基礎(chǔ)算法，仿真實(shí)驗(yàn)證明該算法的性能比同類的一些貪心算法和啟發(fā)式算法優(yōu)秀，能夠使系統(tǒng)達(dá)到最優(yōu)的服務(wù)質(zhì)量。然后，對(duì)基礎(chǔ)模型進(jìn)行了擴(kuò)展，在擴(kuò)展模型的基礎(chǔ)上提出了計(jì)算復(fù)雜度更低的可伸縮視頻多播擴(kuò)展算法，仿真實(shí)驗(yàn)證明該擴(kuò)展算法保持了最優(yōu)的性能，同時(shí)提高了算法運(yùn)行的速度。最后，在基礎(chǔ)模型的基礎(chǔ)上加入了視頻流覆蓋策略的

4、需求，對(duì)基礎(chǔ)模型進(jìn)行了修正，使得基站可以針對(duì)各個(gè)視頻流配置不同的覆蓋策略，提出了最優(yōu)的可伸縮視頻多播擴(kuò)展算法，仿真實(shí)驗(yàn)證明該算法在保持視頻流覆蓋要求的同時(shí)，能夠使系統(tǒng)達(dá)到最優(yōu)的性能。
　　 (2)提出了基于跨層資源分配的可伸縮視頻多播最優(yōu)算法和近似算法。為了進(jìn)一步的節(jié)省帶寬資源，提高網(wǎng)絡(luò)帶寬的利用率，本文提出了跨層資源分配的概念，允許系統(tǒng)對(duì)使用相同調(diào)制編碼方式進(jìn)行傳輸?shù)亩鄠€(gè)視頻層進(jìn)行聯(lián)合資源分配。然后在可伸縮視頻多播基礎(chǔ)模型的基

5、礎(chǔ)上，建立了基于跨層資源分配的可伸縮視頻多播系統(tǒng)模型，證明了該問(wèn)題為NP難解問(wèn)題，然后提出了用于解決該問(wèn)題的偽多項(xiàng)式時(shí)間的最優(yōu)算法和全多項(xiàng)式時(shí)間的近似算法。仿真實(shí)驗(yàn)證明基于跨層資源分配的最優(yōu)算法比基礎(chǔ)算法更加優(yōu)秀，進(jìn)一步提高了系統(tǒng)性能，而近似算法在一些參數(shù)配置下也能夠使系統(tǒng)保持較好的性能，同時(shí)也大大縮短了算法的運(yùn)行時(shí)間。
　　 (3)提出了基于混合FEC/ARQ的可伸縮視頻多播算法。為了提高視頻傳輸?shù)目煽啃?，本文將混合FEC/A

6、RQ機(jī)制引入到可伸縮視頻的多播中，為了防止多播組中用戶反饋信息過(guò)多，本文提出了基于單用戶反饋的可伸縮視頻多播機(jī)制和基于組代表用戶反饋的可伸縮視頻多播機(jī)制。在單用戶反饋機(jī)制中，多播組中選擇一個(gè)代表用戶進(jìn)行信息反饋。本文對(duì)該機(jī)制建立了數(shù)學(xué)模型，并提出了基于FEC/ARQ的可伸縮視頻多播最優(yōu)算法和快速的基于貪心策略的算法。在組代表用戶反饋機(jī)制中，多播組的用戶按照信道狀況分為多個(gè)組，然后在每個(gè)組中選擇一個(gè)組代表用戶進(jìn)行信息反饋。本文對(duì)該機(jī)制建立