本文關鍵詞：面向已部署802.11無線局域網(wǎng)的視頻組播性能優(yōu)化研究　出處：《清華大學》2016年博士論文　論文類型：學位論文

  更多相關文章： 802.11 無線局域網(wǎng)視頻組播 偽廣播 可伸縮視頻編碼 命名數(shù)據(jù)網(wǎng)絡

【摘要】：IEEE 802.11無線局域網(wǎng)已經(jīng)成為互聯(lián)網(wǎng)接入技術的一個普遍解決方案。隨著智能移動終端的迅速普及,在大型公共聚集場所,會出現(xiàn)多個用戶通過相同的無線接入點同時訪問相同的視頻直播服務的情況。因此,在已部署的公共Wi-Fi熱點上提供視頻組播服務面臨實際需求。在無線局域網(wǎng)視頻組播中,除了要解決標準802.11組播低可靠性和低速率的問題,還要考慮視頻傳輸對于信息丟失的敏感性�，F(xiàn)有無線局域網(wǎng)視頻組播方案主要采用跨層優(yōu)化思想,根據(jù)視頻編碼信息的載體不同(數(shù)據(jù)幀或者比特位),可以分為兩類:基于鏈路層的跨層優(yōu)化和基于物理層的跨層優(yōu)化。這兩類方案都需要修改802.11協(xié)議,難以在已部署的802.11無線接入點上實現(xiàn)。無線局域網(wǎng)視頻組播作為互聯(lián)網(wǎng)視頻組播服務的最后一環(huán),其實現(xiàn)方案同時受到網(wǎng)絡層協(xié)議的影響。命名數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(NDN)是近年來新提出的一種以內(nèi)容為中心的網(wǎng)絡架構(gòu),由于其對組播的內(nèi)在支持,相比IP網(wǎng)絡,NDN在實現(xiàn)大規(guī)�；ヂ�(lián)網(wǎng)視頻組播服務方面擁有巨大的優(yōu)勢。然而,接收者驅(qū)動的數(shù)據(jù)傳輸模式使得NDN在無線局域網(wǎng)視頻組播中產(chǎn)生了重復的請求開銷,限制了NDN無線局域網(wǎng)視頻組播的可擴展能力。本論文正是針對上述問題,面向已部署的802.11無線接入點,對無線局域網(wǎng)視頻組播性能優(yōu)化問題進行了相關的討論和研究,主要工作和貢獻為:1.偽廣播是近年來提出的一種基于802.11單播的組播技術,發(fā)送端顯式地選擇一個單播接收者,其他客戶端以監(jiān)聽的方式接收數(shù)據(jù)包。由于偽廣播不能完全保證監(jiān)聽客戶端的可靠傳輸,針對偽廣播與前向糾錯相結(jié)合的可靠組播機制,本文提出了以客戶端接收信號強度(RSSI)為主要測量維度的偽廣播有效吞吐率測量方法。實驗結(jié)果證明單播接收者和監(jiān)聽客戶端的RSSI共同影響偽廣播的有效吞吐率,并給出了偽廣播穩(wěn)定工作的RSSI參考區(qū)間,可以作為偽廣播實際應用中選擇單播接收者的重要參考指標。2.將多接收者偽廣播與可伸縮視頻編碼(SVC)相結(jié)合,提出了基于網(wǎng)絡層的無線局域網(wǎng)視頻組播跨層優(yōu)化方案(M~3)。通過將不同的視頻編碼層轉(zhuǎn)發(fā)給不同的單播接收者,M~3實現(xiàn)了針對SVC視頻流的差異化可靠組播傳輸。同時,M~3利用二元整數(shù)線性規(guī)劃來優(yōu)化了系統(tǒng)的整體視頻傳輸質(zhì)量。在真實網(wǎng)絡實驗床中實現(xiàn)了M~3原型系統(tǒng),經(jīng)過實驗驗證,與傳統(tǒng)的單層視頻組播相比,M~3可以提高系統(tǒng)有效視頻速率總和超過200%。3.將網(wǎng)絡層Interestx轉(zhuǎn)發(fā)抑制與應用層Interest傳輸控制相結(jié)合,提出了NDN無線局域網(wǎng)視頻組播優(yōu)化方案(ISM)。ISM實現(xiàn)了基于頭領客戶端的Interest抑制機制,可以有效避免無線局域網(wǎng)中的Interest發(fā)送沖突;并實現(xiàn)了基于Interest流水線的傳輸控制機制,保證NDN無線局域網(wǎng)視頻組播的可靠性和實時性。在真實網(wǎng)絡實驗床中實現(xiàn)了ISM原型系統(tǒng),經(jīng)過實驗驗證,在6Mbps的組播帶寬限制條件下,ISM可以同時支持20個客戶端流暢地觀看1Mbps碼率的直播視頻。相比普通NDN組播方案,ISM可以支持的客戶端數(shù)量提升了300%。
【學位授予單位】：清華大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TN925.93

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