智能電視終端資源管理及服務(wù)性能優(yōu)化的研究.pdf

1、隨著三網(wǎng)融合的不斷推進(jìn)，我國的廣播電視網(wǎng)已經(jīng)基本實現(xiàn)了與電信網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)在網(wǎng)絡(luò)物理層面的融合，業(yè)務(wù)應(yīng)用層面的融合成為現(xiàn)階段發(fā)展的重點。融合業(yè)務(wù)的開展需要依賴融合終端的支持，傳統(tǒng)的數(shù)字電視終端由于各廠商硬件平臺的差異和軟件協(xié)議的不同制約了業(yè)務(wù)應(yīng)用的開展，而搭載了操作系統(tǒng)、具有開放平臺的智能電視成為三網(wǎng)融合背景下終端融合的產(chǎn)物。智能電視支持各種業(yè)務(wù)應(yīng)用程序的下載安裝和多應(yīng)用的并發(fā)運行，具有多種網(wǎng)絡(luò)接入能力，可實現(xiàn)內(nèi)容的無限擴展。
　　

2、 本文在國家863項目“融合網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)體系的開發(fā)”課題和國家科技支撐計劃“支持跨區(qū)域、多運營商的新一代廣播電視服務(wù)系統(tǒng)”課題的基礎(chǔ)上，圍繞智能電視終端資源管理和服務(wù)性能的優(yōu)化展開深入研究:在系統(tǒng)層上采用高效的資源分配算法優(yōu)化系統(tǒng)資源的分配，保障應(yīng)用的QoS;在業(yè)務(wù)層上優(yōu)化視頻流媒體應(yīng)用的邏輯設(shè)計，通過平滑VBR視頻傳輸時的突發(fā)流量和客戶端的自適應(yīng)媒體播放以提高應(yīng)用的服務(wù)性能。本文的主要貢獻(xiàn)和創(chuàng)新點如下:
　　 1)提出了一種具有應(yīng)

3、用區(qū)分度的QoS保障資源分配策略
　　 針對智能電視終端嵌入式系統(tǒng)資源受限、資源分配不合理及應(yīng)用缺乏QoS保障等問題，結(jié)合用戶對應(yīng)用的偏好度和應(yīng)用QoS合同，以最大化系統(tǒng)效用值為優(yōu)化目標(biāo)，構(gòu)建了一種具有應(yīng)用區(qū)分度的QoS保障資源分配模型，并針對該模型提出了一種基于工作點集凸包的快速啟發(fā)式資源分配算法WPCHRA。該算法通過懲罰向量將資源分配方案中的多維資源轉(zhuǎn)換為單維的復(fù)合資源，在工作點的二維空間中應(yīng)用凸包過程，以凸包上邊界的分段

4、坡度值作為啟發(fā)來引導(dǎo)對工作點的選擇，能使系統(tǒng)資源得到更合理的分配，保障偏好應(yīng)用的QoS等級，提高系統(tǒng)的用戶體驗。WPCHRA算法的時間復(fù)雜度為O(nLm+ nL log nL)，與復(fù)雜度為O(mn2L2)的啟發(fā)式算法M_HEU相比，能在獲取問題近似最優(yōu)解的同時具有更好的時間性能，更適合智能電視操作系統(tǒng)中資源分配的實時決策。
　　 2)提出了一種基于緩沖區(qū)充盈度的視頻流量平滑算法
　　 VBR視頻在傳輸中流量波動和突發(fā)性，

5、使視頻流的接納控制和網(wǎng)絡(luò)帶寬的管理更為復(fù)雜，且對智能電視終端的數(shù)據(jù)接收處理產(chǎn)生了沖擊。針對該問題，提出了一種基于緩沖區(qū)充盈度的視頻流量平滑算法BFDAS。該算法的核心思想是盡量減小緩沖區(qū)的溢出可能，在給定的緩沖區(qū)容量和啟動延時下，通過對緩沖區(qū)充盈度函數(shù)的判斷，動態(tài)搜索分段終點，自適應(yīng)的產(chǎn)生CBR分段傳輸規(guī)劃。BFDAS算法一次運行便可得出可行的傳輸規(guī)劃，與固定分段算法PCRTT相比，視頻流傳輸過程中峰值速率平均降低12％，速率變化次數(shù)平

6、均降低76％，速率變化率平均降低15％，視頻流的傳輸更為平穩(wěn);而且其50％左右的平均緩沖區(qū)空間利用率能更好的折中高效利用緩沖區(qū)和支持客戶端VCR操作兩方面的需求;另外，BFDAS算法固定啟動延時的特性，也更適用于實際的服務(wù)系統(tǒng)。
　　 3)提出了一種基于幀速估算的自適應(yīng)媒體播放算法
　　 實際網(wǎng)絡(luò)信道狀態(tài)是動態(tài)變化的，VBR視頻數(shù)據(jù)到達(dá)客戶端的延遲隨著時間而隨機變動，若延遲過大可能引起客戶端緩沖區(qū)下溢，造成視頻的播放中斷

7、。針對該問題，提出了一種基于幀速估算的自適應(yīng)媒體播放算法FREAMP。該算法通過綜合考慮緩沖區(qū)數(shù)據(jù)占用量和到達(dá)幀速來決定視頻的播放速率，在緩沖區(qū)警報區(qū)域時，使用二次型函數(shù)的調(diào)整方式來加快或減慢視頻的播放速率;在緩沖區(qū)安全區(qū)域時，用估算的到達(dá)幀速決定視頻的播放速率。FREAMP算法能快速響應(yīng)網(wǎng)絡(luò)信道的狀態(tài)變化，盡量穩(wěn)定緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)占用量，降低緩沖區(qū)下溢概率，進(jìn)而增加視頻播放的連續(xù)性。實驗表明，在同樣的信道狀態(tài)下，與固定變速因子和漸進(jìn)變速播