基于以太網(wǎng)的MPEG視頻傳輸研究.pdf

1、本論文研究對(duì)象是MPEG數(shù)字視頻內(nèi)容在以太網(wǎng)上傳輸?shù)南嚓P(guān)問(wèn)題,包括傳輸機(jī)制、流量控制和同步處理.以太網(wǎng)在技術(shù)上和市場(chǎng)上有了飛快的發(fā)展和長(zhǎng)足的進(jìn)步,先進(jìn)的以太網(wǎng)現(xiàn)在已經(jīng)成為有能力承載多種數(shù)字業(yè)務(wù)的新興網(wǎng)絡(luò),將它作為視頻傳輸?shù)木W(wǎng)絡(luò)主體進(jìn)行研究對(duì)以太網(wǎng)在視頻服務(wù)領(lǐng)域的應(yīng)用必然有著積極的影響.本論文提出了用于數(shù)字電視傳輸?shù)腗PEG over Ethernet協(xié)議.文中觀(guān)點(diǎn)認(rèn)為以太網(wǎng)鏈路層能夠提供數(shù)字電視傳輸所需要的傳輸資源和可靠性,基于MPEG

2、 over Ethernet協(xié)議的傳輸能夠使數(shù)字電視直接獲取資源并得到可靠的QoS服務(wù)保證,同時(shí)使得傳輸效率更高.基于MPEG over Ethernet協(xié)議,本論文同時(shí)提出了IP捆綁MPEG(IP banding MPEG)協(xié)議棧,并用它們實(shí)現(xiàn)數(shù)字電視綜合業(yè)務(wù)的傳輸.IP捆綁MPEG協(xié)議棧首先解決以太網(wǎng)協(xié)議的局域性問(wèn)題,并提供或輔助遠(yuǎn)程的端到端的連接和路由協(xié)助;同時(shí)它提供簡(jiǎn)單而靈活的傳輸方式包括單播、組播和廣播,這使基于以太網(wǎng)數(shù)字電視

3、綜合業(yè)務(wù)的傳輸能夠?qū)崿F(xiàn)多種個(gè)性化的業(yè)務(wù)需求模式;再者,它也解決了基于以太網(wǎng)上的多種協(xié)議并存問(wèn)題,是對(duì)處于爭(zhēng)論中的IP over MPEG和MPEG over IP的一種新的解決方式.文中討論了相應(yīng)的QoS服務(wù)策略,并提出了數(shù)字電視傳輸QoS服務(wù)保障策略.文中還通過(guò)修改NHRP協(xié)議和GMRP協(xié)議提出基于以太網(wǎng)鏈路的單播和組播的鏈路連接方法和組播連接方法.MPEG視頻流量建模是基于以太網(wǎng)的視頻流量控制基本問(wèn)題.本論文總結(jié)了流量模型的最新進(jìn)展

4、――多重分形流量模型,考察了多重分形模型用于視頻流量建模的乘數(shù)分布,提出了一種新的多尺度流量模型進(jìn)行視頻流量建模.該多尺度流量模型對(duì)GOP尺度視頻流量和幀尺度流量分別用多重分形模型和線(xiàn)性模型進(jìn)行建模.在對(duì)GOP流量的建模過(guò)程我們發(fā)現(xiàn)小尺度時(shí)多重分形模型中的乘數(shù)分布是非高斯型并具有不常見(jiàn)的特征,因此本文提出一種新的統(tǒng)計(jì)分布:對(duì)稱(chēng)帕羅多分布(Symmetric Pareto)來(lái)描述小尺度流量的乘數(shù)分布.在對(duì)一些視頻的GOP流量建模過(guò)程中,本

5、論文也發(fā)現(xiàn)多重分形模型的乘數(shù)獨(dú)立性假設(shè)不成立,因此在對(duì)這些流量進(jìn)行建模過(guò)程中提出了基于乘數(shù)相關(guān)性的GOP流量模型.在對(duì)視頻幀尺度流量建模過(guò)程中,本文考察了幀流量和GOP流量的相關(guān)關(guān)系,發(fā)現(xiàn)了幀尺度流量和GOP尺度流量的相關(guān)性要強(qiáng)于GOP內(nèi)幀與幀之間的相關(guān)性,基于此本文提出了基于幀流量和GOP流量間的相關(guān)性的線(xiàn)性模型.實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了本文提出的各種尺度下的流量模型的重建流量和原始流量在排隊(duì)表現(xiàn)、邊緣分布和多重分形譜上都有著較好的符合.流量復(fù)用是

6、流量控制的另一個(gè)重要問(wèn)題.本論文分別研究了視頻流量和數(shù)據(jù)流量復(fù)用、多個(gè)視頻流量的復(fù)用.在視頻流量和數(shù)據(jù)流量的復(fù)用研究中,我們改進(jìn)了基于FBM的流量模型,并用以對(duì)非高斯邊緣分布的流量進(jìn)行建模.在考察流量復(fù)用過(guò)程中視頻包的延遲抖動(dòng)過(guò)程中,本文給出了一個(gè)新的延遲抖動(dòng)定義,并基于改進(jìn)的FBM模型,推導(dǎo)出基于離散化忙期的延遲抖動(dòng)的計(jì)算方法.然后本文考察在1)多種參數(shù)(丟失率和延遲抖動(dòng))作為QoS測(cè)度;2)使用多種復(fù)用策略(非優(yōu)先級(jí)復(fù)用、優(yōu)先級(jí)復(fù)用

7、和共享緩存優(yōu)先級(jí)復(fù)用)的情況下,視頻流和數(shù)據(jù)流的復(fù)用等效帶寬,做了詳細(xì)的分析,同時(shí)提供了等效帶寬的估計(jì)方法.最后本文對(duì)各種情況下的復(fù)用進(jìn)行了仿真實(shí)驗(yàn).實(shí)驗(yàn)不僅驗(yàn)證了基于改進(jìn)FBM模型的對(duì)等效帶寬估計(jì)的有效性,而且指出了取得正的優(yōu)先級(jí)復(fù)用增益的QoS配置條件.在多個(gè)視頻流量的復(fù)用研究中,本文使用了前面提出了多尺度流量模型.通過(guò)分析,多個(gè)視頻流量的復(fù)用仍然可以使用多尺度流量模型,但其中的乘數(shù)分布適合采用高斯分布.基于給定的單個(gè)視頻流量乘數(shù)多