Kalman滤波的自适应链路层FEC控制策略

无线网络动态的信道特性、高误码率和带宽有限等特点,使得在无线环境下为实时流媒体传输提供QoS保证面临更大的挑战。提出一种用于无线实时流媒体传输的自适应链路层FEC控制策略,以显著提高接收方的播放质量。该策略采用跨层设计的方法,基于Kalman滤波器预测当前的网络状态,考虑物理带宽限制和GOP可解码帧数的特性自适应地调整FEC参数N;另一方面,在应用层采用自适应FEC策略,在视频源数据和冗余数据之间动态分配网络带宽。数学分析和仿真验证均表明,该策略能使接收方获得最大的可播放帧率,有效地提高了流媒体传输的可靠性和实时性。     

基于Kalman滤波的无线流媒体自适应混合FEC/ ARQ控制策略

提出了一种用于无线实时流媒体传输的数据链路层自适应混合FEC/ARQ控制策略,以显著提高接收方的播放质量。该策略采用跨层设计的方法,基于Kalman滤波器预测当前的网络状态,自适应地调整FEC参数N和ARQ参数Nmax;另一方面,在应用层采用自适应FEC策略,在视频源数据和冗余数据之间动态分配网络带宽。数学分析和仿真验证均表明,该策略能使接收方获得最大的可播放帧率,有效地提高了流媒体传输的可靠性和实时性。     

无线流媒体自适应链路层HARQ控制策略

无线网络动态的信道特性、高误码率和带宽有限等特点,使得在无线环境下为实时流媒体传输提供QoS保证面临更大的挑战;提出了一种用于无线实时流媒体传输的自适应链路层HARQ控制策略,针对不同的信道状况动态选择混合ARQ方案;该策略采用跨层设计的方法,在应用层采用自适应FEC策略,在视频源数据和冗余数据之间动态分配网络带宽;数学分析和仿真验证表明,该策略能使接收方获得最大的可播放帧率,有效地提高流媒体传输的可靠性和实时性。     

RTCP反馈和缓冲区的传输控制算法研究

为了保证流媒体数据的实时稳定传输,借鉴了和式增加积式减少(AMID)算法,并且结合了接收端缓冲区读取和写入数据速率,利用接收端RTCP的反馈信息提出了一种新的RTP流媒体传输的控制算法--基于缓冲区的和式增加积式减少控制算法(buffer based-additive increase multiplicative decrease,BB-AIMD).该算法通过反馈接收方的缓冲区信息,调整了发送方发送速率的增加幅度和减少幅度.使用NS2软件的模拟结果表明,该算法降低了流媒体传输过程中的丢包率,同时也提高了流媒体实时回放的顺畅性.     

可分级P2P流媒体的自适应传输调度算法

可分级视频编码(SVC)技术实现了从单一码流中得到不同帧率、分辨率和图像质量的视频数据,使其更能应对网络的抖动.P2P技术已广泛应用到流媒体直播系统中,现有的SVC P2P传输调度机制主要基于传统流媒体,较少考虑SVC流媒体多层的特殊结构.本文提出一种基于层间网络编码的SVC P2P传输调度算法,称为可分级P2P流媒体的自适应传输调度算法.该算法通过预测和调整邻居节点各层的发送概率,使得请求节点能够按照预定的各层接收比例接收数据包.理论分析和仿真结果显示该算法具有较目前主流算法更好的性能.     

视频流媒体的差错控制机制

利用流媒体实时传输和实时播放的特点可以节省大量的存储空间，但视频数据的实时传输要求较高。文章主要从视频流媒体应用中的差错控制技术角度对流媒体视频质量控制进行了分析：FEC和延迟重发使传输差错的视觉效应最小化；差错复原编码机制则是在发送端先对流媒体源进行一定的编码处理，以便于发生数据包丢失的时候进行恢复；错误隐藏机制是错误已经发生以后由客户端采取的一种弥补措施。     

一种无线实时流媒体增强型自适应FEC控制机制

无线网络动态的信道特性和带宽有限等特点,使得在无线环境下为流媒体应用提供QoS保证面临更大的挑战。提出一种用于无线实时流媒体传输的增强型自适应前向纠错控制策略,以提高接收方的播放质量。该策略采用跨层设计的方法,根据当前的网络状态,自适应地调整MPEG视频帧的发送速率,在视频源数据和冗余数据之间动态分配网络带宽。仿真结果表明,该策略能使接收方获得最大的可播放帧率,有效提高流媒体传输的可靠性和实时性。     

基于信道状态的WiMAX系统实时调度算法

介绍了M-LWDF、EXP和CD-EDD三种经典的实时调度算法,并在此基础上提出一种基于信道状态的WiMAX系统的实时调度算法CBRTS(channel-based real-time scheduling)。该算法核心思想是在数据链路层中考察物理层信道的传输条件,从而进一步将有限的无线资源更加合理地分配给用户。仿真结果表明,提出的算法具有更高的吞吐量、更小的时延和丢包率,能满足实时业务的QoS要求。     

长期演进系统基于加权平均时延的下行资源调度

针对长期演进（LTE）移动通信系统下行链路传输中多用户的实时（RT）与非实时（NRT）业务传输性能需求问题，提出一种基于用户加权平均时延的改进型的最大加权延时优先（MLWDF）资源调度算法。该算法在考虑信道感知与用户服务质量（QoS）感知的基础上引入反映用户缓冲区状态的加权平均时延因子，该因子通过用户缓冲区中待传输数据与已发送数据的平均时延均衡得到，使具有较大时延和业务量的实时业务优先调度，提升了用户的性能体验。理论分析与链路仿真表明，提出算法在保证各业务时延及公平性的基础上，提升了实时业务的QoS性能，在用户数量达到50的条件下，对比MLWDF算法实时业务的丢包率降低了53.2%，其用户平均吞吐量提升了44.7%，虽牺牲了非实时业务的吞吐量，但仍优于VT-MLWDF算法。实验结果表明，所提算法在多用户多业务传输条件下提升了实时业务的传输性能，并在QoS性能上明显优于对比算法。     

面向3G通信的流媒体关键技术研究

3G网络实时流媒体通信是一种新兴的移动增值业务,近年来对其需求日益增强,引起了学术界和工业界的广泛关注。3G流媒体开创了无线通信、互联网和视频融合的新时代。然而由于无线通信网络动态变化的信道特性、有限的带宽资源、高误码率、节点移动以及多媒体业务严格的服务质量(QoS)要求,3G流媒体业务的服务质量(QoS)保障成为一个挑战性的问题。首先对比目前几种主要的3G通信标准的技术特点;在此基础上从QoS体系、传输协议、编码技术、实时流媒体通信流特性建模等几个方面探讨面向3G通信的流媒体关键技术和研究方法;最后归纳该领域目前需要重点解决的关键问题。     

实时视频通信中的自适应前向纠错方案设计

本文针对实时视频通信中的网络丢包问题，提出了一种基于Reed Solomon算法的自适应FEC方案。与以往的静态FEC编解码方案不同，该方案引入一种新的基于SIP／RTP的QoS反馈机制，根据丢包率大小在发送端调整FEC冗余度、整体发送速率以及封包大小来保证服务质量；并针对网络突发丢包情况，在对数据包进行FEC编码时采用了交织技术     

调度算法在节点延时PMF正态化条件下的延时分析

若假设网络带宽足够大,可以将网络传输的QoS保证表示为以网络延时保证为前提,以丢包率为判决条件.本文分析网络现有调度算法对网络业务延时的影响,选择节点状态延时的概率函数（PMF）表示网络节点状态的统计信息.并利用其PMF的正态形式作为网络节点状态信息,分析调度算法的延时性能.通过仿真验证,当节点延时的PMF分布近似正态,即如果网络业务经过整形后以近似正态延时概率到达网络节点,业务在节点经过调度算法输出时其PMF仍近似保持正态分布形式.仿真分析了这种情况下各调度算法的延时表现,得到EDF算法在这种情况下延时随节点级数增加的特性最好.     

WRR算法在多类别实时数据流调度中的优化

随着融合型网络的发展,服务质量(包括可用带宽、端到端的时延、抖动和丢包率)对一些实时数据流应用(语音流、视频流等)越来越重要。由于传统的WRR算法只能满足各个应用队列的公平性要求,而不能保证多类别实时数据的低时延和低抖动性要求,所以本文在WRR算法的基础上提出了BSTL-RR调度算法,此算法运用了二层循环和借用时隙的两个思想。BSTLRR调度算法不仅在调度低时延和低抖动的多类别实时数据流帧方面要优于WRR调度算法,而且在一定程度上也保证了各优先级队列调度上的公平性。     

一种自适应的视频流化前向纠错算法

网络视频应用经常会受到数据包丢失或错误以及网络带宽资源不足的干扰.相关研究表明:在多数情况下,动态变化的网络带宽和丢包率是影响视频流化质量的关键因素.因此,为了保证视频质量,可以采用前向纠错(forward error correction,简称FEC)编码来提高视频数据传输的可靠性;同时,为了适应网络状态的变化,发送端可以调节视频数据的发送速率,并在视频源数据与FEC数据之间合理分配网络传输带宽.首先通过对视频流结构的分析,在充分考虑帧之间的依赖关系和帧类型的基础上提出了一种帧的解码模型.在此基础上,建立了用于在视频源数据和FEC数据之间分配网络带宽资源的优化算法.实验表明,该模型可以有效地适应网络状态的变化,并通过优化分配网络带宽资源来使接收端获得最大的可播放帧率.     

传感器网络中协作任务的实时调度

在传感器网络实时监测应用中，大量传感器散布在监测区域中感知监测域的各种环境或监测对象的信息，一组功能有限的传感器往往相互协作地完成一个大的实时感知任务，协作性是传感器网络的重要特性，它要求实时任务之间的资源共享。单纯的实时系统为保证任务的实时性通常采用资源隔离机制而不能很好地解决传感器网络环境中的采集流数据处理的协作性问题。本文基于服务器的调度框架，使用了实时环境中的时间属性，将数据时间与程序时间相结合，从而将应用语义与系统中运行的程序相联系，提出了一种基于时间依赖关系的实时调度模式，并给出了基于此模式的事件驱动并发数据流程图模型及其实现机制。分析表明，该模型能有效地解决传感器网络监测区域中采集流数据处理过程的协作性问题，减少了数据丢失，提高了系统响应的实时性。     

无线多媒体传感器网络视频流多路径路由算法

无线多媒体传感器网络中的视频流传输,需要提供多样QoS保障.提出一种基于改进蚁群算法多路径路由算法ACMRA(ant colony based multipath routing algorithm),以寻找具有多种优先级路径的路径集,并对重要性不同的视频数据进行相应路径的选择.通过优化网络链路上人工信息素的初始分布,改进后的蚁群算法具有更快的可行路径发现速度及收敛速度.多路径机制的引入提高了网络数据吞吐量与视频传输性能,同时可均衡网络资源,延长网络生命.实验结果表明,算法ACMRA在网络性能、视频传榆性能与网络生命周期方面,较之其他路由算法具有明显优势.     

QoS-aware service composition for distributed video surveillance

Quality of Service (QoS) is essential for the ubiquitous access of media services in real-time distributed video surveillance applications. To have ubiquitous access of desired media with emergency officials’ handheld devices, appropriate media transcoding services are required. Currently, it is challenging to select and compose these services for each of the devices to satisfy the desired QoS demand. To compose these media services so that video stream is available for target pervasive and smart devices, a composition algorithm is required. Thus, this paper presents a QoS-aware service composition algorithm to select the best composition for the target ubiquitous client so that it can optimally provide QoS to heterogeneous users. We have implemented a video surveillance prototype to demonstrate the performance of the proposed QoS-aware composition algorithm. Results from this prototype reveal that the approach is suitable for real-time video surveillance.     

Quality of Service Support for Multimedia Applications in Third Generation Mobile Networks Using Adaptive Scheduling

Third generation mobile network will support services such as video-telephony, video-conferencing and other multimedia applications. Therefore, this network must provide quality of service (QoS) to these applications consistent with that offered by fixed networks. However, this is a very challenging task due to the instability of the wireless channel and the diverse quality of service requirements dictated by different multimedia applications. In this paper we introduce a resource allocation algorithm for the wireless downlink that takes into account the wireless channel characteristics, the QoS required by the applications as well as a pricing value function. Our solution is based on an adaptive scheduling algorithm originally developed for scheduling real-time processes during transient surges. This algorithm tends to maximize the wireless network operator profit while satisfying the customers' quality requests.     

一种改进的瑞利小波算法无线传感器网络流媒体传输研究

针对无线传感器网络中带宽和能量受限、误码率高、信道不稳定等因素严重影响了实时流媒体传输的问题,采用瑞利小波模型模拟无线传感器网络流媒体通信,并给出概率分布和突发特性的分析模型,基于Kal-man滤波器实时预测网络带宽,自适应地在SCTP与PRSCTP之间进行切换。仿真实验表明,瑞利小波模型能够准确地描述实时流媒体通信流,Kalman滤波器可以准确地预测实时网络带宽,而且基于带宽预测的流媒体传输技术与原有的技术相比在分组成功投递率、端到端时延和吞吐率上均具有良好的性能。     

Impact of video scheduling on bandwidth allocation for multiplexed MPEG streams

We present efficient schemes for scheduling the delivery of variable-bit-rate MPEG-compressed video with stringent quality-of-service (QoS) requirements. Video scheduling is being used to improve bandwidth allocation at a video server that uses statistical multiplexing to aggregate video streams prior to transporting them over a network. A video stream is modeled using a traffic envelope that provides a deterministic time-varying bound on the bit rate. Because of the periodicity in which frame types in an MPEG stream are typically generated, a simple traffic envelope can be constructed using only five parameters. Using the traffic-envelope model, we show that video sources can be statistically multiplexed with an effective bandwidth that is often less than the source peak rate. Bandwidth gain is achieved without sacrificing the stringency of the requested QoS. The effective bandwidth depends on the arrangement of the multiplexed streams, which is a measure of the lag between the GOP periods of various streams. For homogeneous streams, we give an optimal scheduling scheme for video sources at a video-on-demand server that results in the minimum effective bandwidth. For heterogeneous sources, a sub-optimal scheduling scheme is given, which achieves acceptable bandwidth gain. Numerical examples based on traces of MPEG-coded movies are used to demonstrate the effectiveness of our schemes.