下一代移動通信網絡中可伸縮視頻多播研究.pdf

1、近幾年來，移動通信網絡發(fā)展迅速，下一代的無線通信網(LTE，LTE-advanced，WiMAX/802.16)將為終端用戶提供更高的帶寬和數據傳輸速率，這使得視頻業(yè)務在移動通信網絡中的傳輸成為可能，其中主要包括一些有嚴格時延、錯誤率限制的實時視頻多播業(yè)務，例如數字視頻直播、視頻會議、在線游戲和IPTV等等。
　　 對于移動通信網絡中的視頻多播，最主要的兩項關鍵技術是可伸縮視頻編碼SVC和自適應調制編碼AMC?；贏MC的可伸縮

2、視頻多播所要解決的關鍵問題就是在系統(tǒng)有限的資源限制下，如何為可伸縮視頻的每個視頻層選擇合適的MCS并分配資源以使得多播組中的用戶得到最好的視頻服務質量。當系統(tǒng)中存在多個需要進行多播的可伸縮視頻流時，應該如何對各個視頻流進行資源分配以及如何為視頻流各個層選擇MCS，來使系統(tǒng)達到最好的性能?；诖耍疚尼槍缮炜s視頻的多播機制進行研究，主要工作包括以下三個方面：
　　 (1)提出了可伸縮視頻多播的基礎算法和擴展算法。本文首先對基于自

3、適應調制編碼的可伸縮視頻多播問題進行分析，建立了該問題的基礎模型，證明了該問題為NP難解問題，提出了用于解決該問題的偽多項式時間的最優(yōu)基礎算法，仿真實驗證明該算法的性能比同類的一些貪心算法和啟發(fā)式算法優(yōu)秀，能夠使系統(tǒng)達到最優(yōu)的服務質量。然后，對基礎模型進行了擴展，在擴展模型的基礎上提出了計算復雜度更低的可伸縮視頻多播擴展算法，仿真實驗證明該擴展算法保持了最優(yōu)的性能，同時提高了算法運行的速度。最后，在基礎模型的基礎上加入了視頻流覆蓋策略的

4、需求，對基礎模型進行了修正，使得基站可以針對各個視頻流配置不同的覆蓋策略，提出了最優(yōu)的可伸縮視頻多播擴展算法，仿真實驗證明該算法在保持視頻流覆蓋要求的同時，能夠使系統(tǒng)達到最優(yōu)的性能。
　　 (2)提出了基于跨層資源分配的可伸縮視頻多播最優(yōu)算法和近似算法。為了進一步的節(jié)省帶寬資源，提高網絡帶寬的利用率，本文提出了跨層資源分配的概念，允許系統(tǒng)對使用相同調制編碼方式進行傳輸的多個視頻層進行聯(lián)合資源分配。然后在可伸縮視頻多播基礎模型的基

5、礎上，建立了基于跨層資源分配的可伸縮視頻多播系統(tǒng)模型，證明了該問題為NP難解問題，然后提出了用于解決該問題的偽多項式時間的最優(yōu)算法和全多項式時間的近似算法。仿真實驗證明基于跨層資源分配的最優(yōu)算法比基礎算法更加優(yōu)秀，進一步提高了系統(tǒng)性能，而近似算法在一些參數配置下也能夠使系統(tǒng)保持較好的性能，同時也大大縮短了算法的運行時間。
　　 (3)提出了基于混合FEC/ARQ的可伸縮視頻多播算法。為了提高視頻傳輸的可靠性，本文將混合FEC/A

6、RQ機制引入到可伸縮視頻的多播中，為了防止多播組中用戶反饋信息過多，本文提出了基于單用戶反饋的可伸縮視頻多播機制和基于組代表用戶反饋的可伸縮視頻多播機制。在單用戶反饋機制中，多播組中選擇一個代表用戶進行信息反饋。本文對該機制建立了數學模型，并提出了基于FEC/ARQ的可伸縮視頻多播最優(yōu)算法和快速的基于貪心策略的算法。在組代表用戶反饋機制中，多播組的用戶按照信道狀況分為多個組，然后在每個組中選擇一個組代表用戶進行信息反饋。本文對該機制建立