ATM網(wǎng)絡(luò)中利用ABR業(yè)務(wù)傳輸MPEG-2視頻的研究.pdf

1、ATM網(wǎng)絡(luò)中，利用可用比特率業(yè)務(wù)（ABR）傳輸MPEG視頻是一種新方法。這種方法可以獲得高達(dá)85％-95%的帶寬利用率?？捎帽忍芈蕵I(yè)務(wù)最初設(shè)計(jì)用以支持?jǐn)?shù)據(jù)流量，流量控制機(jī)制不提供信元延遲和延遲變化率保證。但是ABR流量管理采用了一個(gè)閉環(huán)反饋機(jī)制，信元延遲和延遲變化率可以通過(guò)交換機(jī)流量控制機(jī)制加以保證，這就為ABR業(yè)務(wù)承載視頻傳輸提供了可能。
　　本課題的研究目的就是對(duì)ABR上MPEG-2視頻業(yè)務(wù)的傳輸作以探討，利用ABR業(yè)務(wù)的反饋

2、機(jī)制，將視頻信源的編碼方法與ABR流量控制算法相結(jié)合，解決 ABR業(yè)務(wù)用于傳輸視頻時(shí)由于信元丟失所造成的圖像質(zhì)量的下降和信元排隊(duì)所帶來(lái)的延遲抖動(dòng)問(wèn)題。
　　為了利用ABR業(yè)務(wù)的反饋機(jī)制傳輸視頻，就要求信源端能夠接收來(lái)自網(wǎng)絡(luò)的反饋，并根據(jù)網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)信息自適應(yīng)調(diào)整輸出碼率。本文首先介紹了MPEG-2視頻壓縮編碼的碼率調(diào)整及分層方法，然后根據(jù)MPEG-2視頻業(yè)務(wù)的特點(diǎn)及 ABR反饋機(jī)制，對(duì)MPEG-2的TM5模型碼率調(diào)整策略進(jìn)行了改進(jìn)，使

3、視頻編碼器的輸出更接近于目標(biāo)控制碼率。然后，對(duì)碼流分層方法進(jìn)行了研究，提出了一種比例增強(qiáng)的編碼器分層點(diǎn)控制機(jī)制，以解決 ABR業(yè)務(wù)中速率反饋延遲造成的碼率指示失誤的問(wèn)題，保證信道利用率的同時(shí)，又不造成重要信元的丟失。
　　對(duì)于交換機(jī)中ABR連接帶寬分配機(jī)制本文也作了研究，再對(duì)關(guān)鍵的交換機(jī)的速率分配算法進(jìn)行詳細(xì)的分析后，根據(jù)視頻業(yè)務(wù)的特點(diǎn)，考慮視頻業(yè)務(wù)需要MCR保證基本服務(wù)質(zhì)量的問(wèn)題，提出了一個(gè)活動(dòng)級(jí)權(quán)重帶寬分配算法，按照信元的活動(dòng)

4、度來(lái)分配剩余的ABR連接帶寬，保證了ABR業(yè)務(wù)傳輸MPEG視頻時(shí)的MCR支持和帶寬分配的合理性。
　　在本文中為了使視頻業(yè)務(wù)源發(fā)送信元流的方式和ABR業(yè)務(wù)的反饋流量控制機(jī)制結(jié)合起來(lái)，我們還提出了包含有視頻流量整形模塊的ABR業(yè)務(wù)源模型，信源端流量整形模塊根據(jù)網(wǎng)絡(luò)中的反饋和輸出緩沖排隊(duì)占用情況，對(duì)輸出到交換機(jī)的碼率和視頻信源編碼器的輸出碼率進(jìn)行調(diào)整，建立了編碼器輸出碼率函數(shù)和動(dòng)態(tài)分層點(diǎn)函數(shù)，這些函數(shù)可以根據(jù)當(dāng)前緩沖器輸出速率、反饋回

5、來(lái)的ER速率以及緩沖排隊(duì)占用情況來(lái)估計(jì)網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)，自動(dòng)調(diào)整編碼器的輸出碼率與高低優(yōu)先級(jí)信元的分層點(diǎn)，以保證網(wǎng)絡(luò)中帶寬利用效率和重要信元的丟失率。
　　為了提供進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)性能分析所需的壓縮視頻業(yè)務(wù)模型，本文介紹了MPEG-2壓縮視頻的模型建立方法，提出了一種新的差分預(yù)測(cè)法MPEG-2視頻業(yè)務(wù)模型，用作網(wǎng)絡(luò)仿真時(shí)產(chǎn)生視頻業(yè)務(wù)流量。
　　本文研究的目標(biāo)就是通過(guò)改進(jìn)信源端速率調(diào)整方式以及交換機(jī)端帶寬分配機(jī)制，來(lái)提高ABR業(yè)務(wù)傳送MPEG

6、-2視頻流的能力。因此，通過(guò)系統(tǒng)仿真分析了和視頻業(yè)務(wù)服務(wù)質(zhì)量相關(guān)的端到端延遲、排隊(duì)長(zhǎng)度、帶寬利用率、延遲抖動(dòng)、信元丟失率等性能。分析結(jié)果表明用視頻流量整形模塊對(duì)ABR視頻業(yè)務(wù)進(jìn)行整形將會(huì)提高網(wǎng)絡(luò)傳輸MPEG-2業(yè)務(wù)的能力，而且通過(guò)合理地調(diào)整相應(yīng)的流量控制參數(shù)，視頻業(yè)務(wù)的信元丟失率也可滿足不同的要求。仿真分析獲得了與流量控制相關(guān)的多個(gè)參數(shù)對(duì)帶寬利用率和信元丟失率等性能指標(biāo)的影響程度，對(duì)于確定不同條件下的流量控制參數(shù)和設(shè)計(jì) ATM交換機(jī)的流