下一代網(wǎng)絡(luò)視頻傳輸關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、下一代網(wǎng)絡(luò)通信業(yè)務(wù)將多媒體數(shù)據(jù)融合到統(tǒng)一的IP網(wǎng)絡(luò)上，為用戶提供豐富多彩的服務(wù)。 本文在探討IP網(wǎng)絡(luò)、固網(wǎng)和移動(dòng)融合網(wǎng)絡(luò)的視頻通信技術(shù)基礎(chǔ)上，從網(wǎng)絡(luò)層、傳輸層和應(yīng)用層的不同角度對(duì)下一代網(wǎng)絡(luò)中視頻傳輸?shù)年P(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了系統(tǒng)的研究。以下是本論文的創(chuàng)新性研究工作： (1)在網(wǎng)絡(luò)層，提出了一種基于蟻群算法的啟發(fā)式智能優(yōu)化QoS組播路由算法，從人工智能的角度對(duì)IP層的組播路由尋路方法進(jìn)行了研究。提出了一種基于蟻群算法的，滿足帶寬、時(shí)

2、延、時(shí)延抖動(dòng)、分組丟包率、費(fèi)用多個(gè)QoS約束的動(dòng)態(tài)組播路由算法(DM-ACA)。算法使用逆向路徑(Reverse path)機(jī)制，螞蟻從目的節(jié)點(diǎn)出發(fā)尋找源節(jié)點(diǎn)，解決了組播網(wǎng)絡(luò)動(dòng)態(tài)變化的問(wèn)題；通過(guò)引入洪泛(flooding)機(jī)制，初始群篩選(sieving)機(jī)制，加性增量乘性減量(AIMD)的信息素啟發(fā)機(jī)制，解決了蟻群算法局部搜索能力弱、收斂速度慢、易于陷入局部最優(yōu)解的問(wèn)題。仿真結(jié)果表明，提出的算法可行有效。 (2)在傳輸層，基于

3、對(duì)復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)、無(wú)標(biāo)度網(wǎng)絡(luò)和小世界網(wǎng)絡(luò)的理論研究基礎(chǔ)上，對(duì)網(wǎng)絡(luò)的建模問(wèn)題進(jìn)行了研究，提出了一種網(wǎng)絡(luò)仿真建模模型，針對(duì)網(wǎng)絡(luò)底層拓?fù)浞抡娣椒ㄌ岢鼋ㄗh。研究表明，Internet網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)的連接度服從冪律分布，且具有無(wú)標(biāo)度(scale-free)特性?；跓o(wú)標(biāo)度網(wǎng)絡(luò)模型建立的網(wǎng)絡(luò)仿真能夠更真實(shí)的反映在互聯(lián)網(wǎng)中應(yīng)用的演化特征。基于對(duì)無(wú)標(biāo)度網(wǎng)絡(luò)的研究，提出了一種基于對(duì)數(shù)關(guān)系的改進(jìn)的非平穩(wěn)增長(zhǎng)模型，在此模型基礎(chǔ)上建立了基于Gossip協(xié)議的應(yīng)用層組播(

4、ALM)的模擬仿真。仿真結(jié)果表明，與常用的隨機(jī)網(wǎng)絡(luò)模型比較，本文提出的基于無(wú)標(biāo)度網(wǎng)絡(luò)的模型與互聯(lián)網(wǎng)的實(shí)際情況更吻合；與Planetlab實(shí)驗(yàn)床試驗(yàn)和實(shí)際測(cè)量數(shù)據(jù)分析比較，基于無(wú)標(biāo)度網(wǎng)絡(luò)的仿真可以有效模擬大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)上的應(yīng)用。 (3)在應(yīng)用層，對(duì)基于P2P結(jié)構(gòu)的應(yīng)用層組播數(shù)據(jù)分發(fā)模型進(jìn)行了研究，提出了一種基于Gossip閑談機(jī)制的節(jié)點(diǎn)管理控制策略，對(duì)分布式應(yīng)用系統(tǒng)中的節(jié)點(diǎn)對(duì)象管理提出了有效的數(shù)據(jù)分發(fā)訪問(wèn)方法，一種被稱(chēng)作Gomcast

5、(Gossip-based Overlay Multicast)的有效的成員管理協(xié)議被提出。研究表明，大部分傳統(tǒng)的Gossip閑談解決方案能夠在節(jié)點(diǎn)小范圍配置下很好的工作，但是在節(jié)點(diǎn)規(guī)模大的情況下會(huì)在可靠性和傳輸性能方面有很大的降低，這是因?yàn)閱蝹€(gè)節(jié)點(diǎn)缺乏全局信息、負(fù)載流量高和缺乏靈活性等原因。本文提出如下策略以提供給節(jié)點(diǎn)一個(gè)可靠的局部視圖：服從冪律分布并使用優(yōu)先連接的增長(zhǎng)模型，推拉的閑談機(jī)制，一種基于分布式哈希表的心跳優(yōu)化。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明

6、，以上策略在節(jié)點(diǎn)規(guī)模大的情況下有更好的傳輸管理性能。 (4)對(duì)P2P SIP的多媒體成員管理模型進(jìn)行了討論，提出了一種新型的多媒體傳輸控制機(jī)制。設(shè)計(jì)了一種使用Chord算法實(shí)現(xiàn)的、P2P模式的、使用SIP協(xié)議作為控制信令的傳輸模型，并對(duì)其中節(jié)點(diǎn)的啟動(dòng)和注冊(cè)問(wèn)題進(jìn)行了詳細(xì)討論，設(shè)計(jì)了工作過(guò)程的詳細(xì)步驟。 (5)對(duì)IMS中固網(wǎng)和移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)融合技術(shù)進(jìn)行了研究，著重對(duì)網(wǎng)絡(luò)融合中PSTN與IMS信令互通機(jī)制進(jìn)行了討論，提出了一種IM

7、S與PSTN互通的參考模型，分析了從SIP到ISUP的典型呼叫會(huì)話流程，給出了實(shí)現(xiàn)SIP與ISUP信令互通的結(jié)構(gòu)和消息映射機(jī)制。在此基礎(chǔ)上，本文設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)了一個(gè)具體的MGCF，重點(diǎn)分析了MGCF的應(yīng)用層模塊設(shè)計(jì)，并給出了一個(gè)具體的消息映射狀態(tài)機(jī)的實(shí)現(xiàn)過(guò)程。 (6)提出了一種在異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中自適應(yīng)視頻流傳輸?shù)牟呗詸C(jī)制，使用Click Modular Router模塊，設(shè)計(jì)了一種在無(wú)線網(wǎng)絡(luò)和IP網(wǎng)絡(luò)的異構(gòu)環(huán)境中，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)參數(shù)發(fā)生變化時(shí)，客