面向網(wǎng)絡(luò)的視頻業(yè)務(wù)優(yōu)化及QoS保證.pdf

1、隨著計算技術(shù)、寬帶設(shè)備及其網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速發(fā)展，使得實(shí)時多媒體通信成為可能，尤其實(shí)時視頻傳輸日益劇增，我們可以從以下二個方面來保證視頻在網(wǎng)絡(luò)上的可靠傳輸。 一方面從傳輸?shù)慕嵌?，提供性能更好的視頻傳輸技術(shù)。為此美國的Internet2研究計劃中就成立了數(shù)字視頻研究小組，對數(shù)字視頻的網(wǎng)絡(luò)傳輸進(jìn)行專門研究。我國目前正在進(jìn)行的“863”3TNet專項研究，也明確提出對高速網(wǎng)絡(luò)中的流媒體相關(guān)技術(shù)進(jìn)行研究，要求在寬帶網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)字高清

2、晰度電視的傳輸。 另一方面必須針對網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)奶攸c(diǎn)對視頻進(jìn)行壓縮編碼。追溯近五十年來數(shù)字視頻圖像編碼研究技術(shù)的發(fā)展，從JPEG到JPEG2000，從MPEG-1到MPEG-4，從H.261到H.264，壓縮編碼技術(shù)在不斷提高。近年來，我國科研人員也在編碼領(lǐng)域不斷努力，成立了“數(shù)字音視頻編解碼技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)工作組”即AVS，緊跟國際編碼前沿。 基于上述研究背景，本文就面向網(wǎng)絡(luò)的視頻業(yè)務(wù)優(yōu)化及其QoS保證作了一些探索性的研究。首先，

3、在對視頻編碼技術(shù)及其傳輸技術(shù)分析的基礎(chǔ)上，著重對MPEG-4系統(tǒng)層中的解碼器模型、對象描述框架、基本碼流與緩沖管理、復(fù)用、DMIF傳輸接口以及MPEG-4碼流的存儲格式等問題進(jìn)行了深入分析和研究，建立了完全基于MPEG-4系統(tǒng)層的實(shí)時視頻通信系統(tǒng)和實(shí)驗研究平臺，并針對變化的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，提出了一種改進(jìn)的AIMD擁塞控制算法。 由于網(wǎng)絡(luò)的異構(gòu)性，在網(wǎng)絡(luò)上傳輸具有一定QoS保證的視頻業(yè)務(wù)，必須對視頻業(yè)務(wù)的統(tǒng)計特征進(jìn)行分析，并根據(jù)其特征建

4、立合理的數(shù)學(xué)模型，為綜合利用網(wǎng)絡(luò)資源，提供有效的分析依據(jù)。通過研究，發(fā)現(xiàn)視頻業(yè)務(wù)具有多重分形的特征，為此，本文提出了一種多重分形多小波模型，這種模型充分利用了多小波分析的優(yōu)點(diǎn)，理論和實(shí)驗結(jié)果都表明，其建模效果明顯優(yōu)于多重分形小波模型，能較好地反應(yīng)視頻業(yè)務(wù)的統(tǒng)計特征。 由于實(shí)時交互視頻業(yè)務(wù)的日益增長，對視頻業(yè)務(wù)進(jìn)行在線建模和預(yù)測是必需的。為此，本文提出了一種支持可變比特率的視頻業(yè)務(wù)預(yù)測模型，用Kalman預(yù)測的方法，對視頻業(yè)務(wù)進(jìn)行

5、線性預(yù)測，而不需要更多的先驗信息，進(jìn)行動態(tài)帶寬分配，提高帶寬的利用率。為了適于場景切換的視頻預(yù)測建模，本文提出了一種自適應(yīng)的Kalman預(yù)測方法，這種方法能更好地預(yù)測視頻的未來幀，并對顯著的場景切換有很好的自適應(yīng)性。在Kalman業(yè)務(wù)預(yù)測方法的基礎(chǔ)上，進(jìn)而討論了帶寬的動態(tài)分配及有關(guān)QoS的實(shí)現(xiàn)。MPEG-4的FGS是為了適于網(wǎng)絡(luò)環(huán)境變化而提出的一種具有良好性能的可分級方法，為此，提出了一種適于FGS的動態(tài)帶寬分配策略，根據(jù)視頻編碼和網(wǎng)絡(luò)

6、環(huán)境的特點(diǎn)，對帶寬進(jìn)行自適應(yīng)調(diào)整，保證視頻網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)腝oS。 最后，本文對3G無線網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的視頻傳輸進(jìn)行了研究。傳統(tǒng)的糾錯技術(shù)不能有效糾正衰落信道的比特錯誤，3GPP/3GPP2采納Turbo信道編解碼，提供較高的數(shù)據(jù)傳輸速率。但由于傳統(tǒng)Turbo碼只能對各部分碼流信息進(jìn)行同等差錯保護(hù)，將導(dǎo)致系統(tǒng)開銷較大、資源浪費(fèi)。為此，本文充分考慮MP4碼流(信源編碼)及Turbo碼(信道編碼)的特性，根據(jù)MP4碼流中信息比特重要性的不同，