無線網(wǎng)狀網(wǎng)中流媒體分發(fā)關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、無線網(wǎng)狀網(wǎng)(wireless mesh network)通常由無線網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)、無線路由器、無線接入點(diǎn)和無線終端用戶節(jié)點(diǎn)組成。其中，無線網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)、無線路由器和無線接入點(diǎn)形成了一個(gè)將無線網(wǎng)狀網(wǎng)中各節(jié)點(diǎn)緊密聯(lián)系在一起的骨干網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施(backbone infrastructure)。無線骨干網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施可以將有線互聯(lián)網(wǎng)中的資源以低廉的成本擴(kuò)展到無線領(lǐng)域。流媒體分發(fā)服務(wù)自上世紀(jì)九十年代誕生以來，一直是全球信息基礎(chǔ)設(shè)施的最重要的應(yīng)用之一。近兩三年來，

2、學(xué)術(shù)界開始關(guān)注在無線網(wǎng)狀網(wǎng)中進(jìn)行流媒體分發(fā)所遇到的諸多問題。
　　 降低流媒體在無線網(wǎng)狀網(wǎng)中的分發(fā)延遲(delivery/distribution latency/ delay)是這些問題之中非常重要的一個(gè)。
　　 在無線網(wǎng)絡(luò)中，由于無線媒質(zhì)的廣播特性(即一個(gè)發(fā)送節(jié)點(diǎn)只用一次發(fā)射就能覆蓋多個(gè)鄰居節(jié)點(diǎn))，使得廣播成為在無線骨干網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施中分發(fā)流媒體的高效方式。它所涉及的分發(fā)延遲主要包括啟動(dòng)延遲(指源節(jié)點(diǎn)構(gòu)建廣播樹的時(shí)間，對(duì)

3、應(yīng)于源節(jié)點(diǎn)從決定進(jìn)行流媒體廣播到開始發(fā)出第一份數(shù)據(jù)包的時(shí)間間隔)和廣播延遲(指一份數(shù)據(jù)包從源節(jié)點(diǎn)出發(fā)到達(dá)其它節(jié)點(diǎn)所經(jīng)歷的傳輸時(shí)間最大值)。
　　 在無線網(wǎng)狀網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)邊緣通過部署代理緩存來分發(fā)流媒體則是縮短用戶體驗(yàn)延遲的有效方式。用戶體驗(yàn)延遲是指用戶從發(fā)出請(qǐng)求到獲得響應(yīng)的時(shí)間間隔。
　　 本文緊緊圍繞縮短流媒體在無線網(wǎng)狀網(wǎng)中的分發(fā)延遲這一目標(biāo)，結(jié)合無線網(wǎng)狀網(wǎng)的新特點(diǎn)，對(duì)以下三個(gè)方面的問題展開了深入研究：1)源自網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)的多

4、速率廣播樹的構(gòu)建；2)源自接入點(diǎn)的多速率廣播樹的構(gòu)建；3)網(wǎng)絡(luò)邊緣的流媒體代理緩存。
　　 本文得到了2004年度國(guó)家自然科學(xué)基金“基于Internet的交互式流媒體分發(fā)技術(shù)研究”(項(xiàng)目編號(hào)：60302004)、2005-2006年度湖北省自然科學(xué)基金“基于質(zhì)量時(shí)間二維屬性的流媒體網(wǎng)絡(luò)緩存研究”(項(xiàng)目編號(hào)：2005ABA264)的資助、2006-2007年度湖北省智能互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開放基金“自組織認(rèn)知無線電網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵技術(shù)研究

5、”(項(xiàng)目編號(hào)HSIT-200603)和2006年度華中科技大學(xué)校優(yōu)秀博士論文基金“無線網(wǎng)狀網(wǎng)中流媒體分發(fā)技術(shù)研究”資助。
　　 本文取得了四項(xiàng)研究成果：
　　 1.低啟動(dòng)延遲的多速率廣播樹的集中式構(gòu)建在無線網(wǎng)狀網(wǎng)中，網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)能夠掌握全網(wǎng)的拓?fù)湫畔?，因而可以用集中式?gòu)建的方法構(gòu)建源自網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)的廣播樹。針對(duì)現(xiàn)有的多速率廣播樹集中式構(gòu)建算法構(gòu)建時(shí)間較長(zhǎng)的問題，研究了在一定發(fā)送功率和效率(每位信號(hào)能量與每赫茲噪聲功率密度的比值)

6、下，傳輸速率與其覆蓋范圍的制約關(guān)系。提出了一種集中式快速構(gòu)建算法，又稱為速率優(yōu)先算法(Rate First algorithm，RF)，大大縮短了流媒體廣播的啟動(dòng)延遲。
　　 2.低廣播延遲的多速率廣播樹的分布式構(gòu)建在無線網(wǎng)狀網(wǎng)中，接入點(diǎn)只知道局部的拓?fù)湫畔?，因而需要用分布式?gòu)建的方法構(gòu)建源自接入點(diǎn)的廣播樹。首先描述了最壞情況下廣播延遲的最小化問題。針對(duì)NP難問題的求解精度和求解速度之間的矛盾，提出了一種分布式構(gòu)建算法，又稱為分

7、布式速率優(yōu)先算法(Distributed Rate First algorithm，DRF)，顯著縮短了最壞情況下的廣播延遲。
　　 3.流媒體內(nèi)容流行度建模針對(duì)用戶流媒體訪問行為的差異性所造成流媒體內(nèi)容流行度分布不一致，通過考察一家流媒體點(diǎn)播商業(yè)網(wǎng)站所記錄的實(shí)際用戶訪問日志文件，提出了流媒體內(nèi)容流行度的分布模型：基于K參數(shù)變換下的類Zipf分布，并驗(yàn)證了其合理性。
　　 4.異構(gòu)環(huán)境下的流媒體代理緩存布局方案針對(duì)異構(gòu)無