多媒體視頻流量建模預測及相關問題研究.pdf

1、寬帶通信網(wǎng)絡技術的快速發(fā)展，為多媒體業(yè)務的更廣泛應用奠定了堅實的基礎，而其結(jié)構(gòu)設計、性能優(yōu)化和參數(shù)選擇等問題的解決，對多媒體業(yè)務的理論建模和實時預測等提出更高的要求；同時，充分考慮多媒體業(yè)務特點的網(wǎng)絡資源管理機制和路由算法又能夠保證多媒體業(yè)務的服務質(zhì)量。 本論文從提供業(yè)務的角度出發(fā)，研究了多媒體視頻業(yè)務的建模及預測問題；并針對多媒體業(yè)務的特點，提出了改進的無線多媒體網(wǎng)絡中的呼叫接入與切換控制策略；最后用滲流理論分析了本文提出的對

2、等網(wǎng)絡中的路由算法。本論文的主要工作及創(chuàng)新點在于： ◇提出了一種快速VBR視頻流量的混沌特性檢測算法，該算法在確保檢測結(jié)果準確的前提下，首先對VBR視頻流量的GOP數(shù)據(jù)進行預處理，然后，選用速度最快的簡化方法進行視頻混沌特性的快速檢測。通過實際數(shù)據(jù)的仿真驗證，該算法在判斷準確性、實時性等方面均表現(xiàn)良好。另外，從混沌理論出發(fā)對VBR視頻流量的GOP序列進行分析，考慮到視頻流量的GOP序列可以視為含有噪聲的混沌時間序列，從而可將視頻

3、GOP序列分解為混沌特征項和噪聲項分別進行分析和建模。在此基礎上，提出了一種基于混沌理論的VBR視頻流量GOP序列建模方法。在建模過程中，先使用混沌序列擬合視頻流量序列，而后利用滑動平均MA過程預測殘差項。在預測誤差、自相關函數(shù)和自相似性等方面，該模型取得了較好的擬合效果。與高階AR模型相比，該模型同時兼顧了流量自相關函數(shù)的長時相關性和短時相關性，并保持了與實際流量幾乎相同的自相似性。 ◇從實時預測的角度出發(fā)，針對傳統(tǒng)視頻流量模

4、型在預測時對先驗統(tǒng)計特性過度依賴的缺點，提出一種新的動態(tài)步長LMS算法（DLMS）。在VBR視頻流量的GOP所表示的時間尺度上預測視頻流量，由于該算法不需要過多的關于被預測流量的先驗統(tǒng)計特性，且可以根據(jù)預測誤差的反饋，動態(tài)改變步長的大小，計算量小，適合于在線實時預測，能夠有效改善預測性能。在此基礎上，提出了一種集成的視頻流量預測方法。該方法使用本章前一節(jié)提出的動態(tài)步長LMS算法和基于混沌時間序列預測理論的加權(quán)一階局域算法共同對VBR視頻

5、流量進行預測，對兩種算法的近期預測效果進行比較，根據(jù)比較的結(jié)果選擇其中一種算法的下一步預測結(jié)果作為該集成方法的預測結(jié)果輸出。仿真結(jié)果表明，該集成方法的預測效果好于其中包含的兩種算法，且具有良好的實時性。 ◇針對多業(yè)務移動通信系統(tǒng)的特點和現(xiàn)有接入策略中存在的不足，提出雙動態(tài)門限保護信道的呼叫接入（DDT-GC）策略，該策略通過動態(tài)調(diào)整門限值，合理地對資源進行分配，采用二維馬爾可夫過程對系統(tǒng)進行建模和性能分析，并與固定門限值的保護信

6、道策略及不使用預留信道的策略進行了比較。數(shù)值仿真結(jié)果表明，DDT-GC策略既保證了系統(tǒng)的服務質(zhì)量，又極大地降低了系統(tǒng)的切換中斷率和呼叫阻塞率，同時提高了系統(tǒng)資源的利用率。 ◇提出了一種基于緩存的動態(tài)門限切換控制策略（DDT-Q算法），該算法基于共享信道的方式，考慮到非實時業(yè)務對于時延的敏感性較低，對溢出的非實時業(yè)務進行緩存，通過呼叫緩存及動態(tài)門限的不同設置，降低呼叫被阻塞的概率；同時兼顧了非實時業(yè)務的速率可變特性，動態(tài)改變其服務

7、帶寬，利用三維馬氏鏈對其進行性能分析，與DTR-Q、DTBR算法相比，該算法的平均信道利用率、呼叫強拆率及阻塞率等性能有明顯地改善。 ◇通過分析無結(jié)構(gòu)對等網(wǎng)絡中現(xiàn)有的路由算法：發(fā)現(xiàn)為避免廣播風暴，其文件搜索總是被限制在某局部范圍內(nèi)。為此提出一種無結(jié)構(gòu)對等網(wǎng)絡中基于臨界概率的路由算法，該算法使用基于臨界概率的廣播方法發(fā)布搜索報文，在避免廣播風暴的同時，能夠完成全局資源的查找。最后，使用滲流理論對該算法的覆蓋效果進行了理論證明，結(jié)果