SDN網(wǎng)絡(luò)中SVC視頻傳輸層數(shù)與路徑的聯(lián)合決策.pdf

1、隨著網(wǎng)絡(luò)多媒體的迅速發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)視頻業(yè)務(wù)在網(wǎng)絡(luò)傳輸中占據(jù)越來(lái)越重要的地位。同時(shí)，網(wǎng)絡(luò)終端用戶(hù)偏好不同、終端設(shè)備異構(gòu)以及網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的不斷變化都對(duì)多媒體視頻流的傳輸提出了挑戰(zhàn)。可伸縮視頻編碼(SVC)可以將視頻編碼成一個(gè)基本層視頻流和若干個(gè)增強(qiáng)層視頻流，然后可以通過(guò)調(diào)整視頻的發(fā)送層數(shù)來(lái)適應(yīng)上述復(fù)雜的環(huán)境。在傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)中，對(duì)SVC視頻流的研究往往關(guān)注于在視頻流發(fā)送端制定合適的視頻層數(shù)自適應(yīng)調(diào)整策略。數(shù)據(jù)流對(duì)于傳統(tǒng)交換機(jī)的透明性造成SVC視頻流在傳

2、統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)中的傳輸路徑很難得到控制。軟件定義網(wǎng)絡(luò)(SDN)作為未來(lái)網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)發(fā)展方向，控制器對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行集中控制管理，通過(guò)在交換機(jī)中建立相應(yīng)的轉(zhuǎn)發(fā)流表實(shí)現(xiàn)對(duì)各種流的網(wǎng)內(nèi)控制。因此，已有一些研究在SDN網(wǎng)絡(luò)中為SVC視頻流的傳輸控制設(shè)計(jì)相應(yīng)的策略。然而，目前鮮有文章對(duì)SVC視頻流層數(shù)的自適應(yīng)調(diào)整和視頻流各層傳輸路徑的調(diào)整進(jìn)行耦合研究。因此，為了充分利用網(wǎng)絡(luò)資源來(lái)提高視頻質(zhì)量，本文將在SDN網(wǎng)絡(luò)中對(duì)SVC視頻流的發(fā)送層數(shù)與被發(fā)送各層的路徑實(shí)現(xiàn)聯(lián)合

3、決策。
　　首先，本文設(shè)計(jì)了一個(gè)基于OpenFlow網(wǎng)絡(luò)的可伸縮視頻傳輸系統(tǒng)。在該系統(tǒng)中，控制器收集到可伸縮視頻應(yīng)用的相關(guān)信息，隨時(shí)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)，然后動(dòng)態(tài)地計(jì)算出視頻需要發(fā)送的視頻層數(shù)、各層視頻流的傳輸路徑以及相應(yīng)的QoS保障策略。當(dāng)可伸縮視頻流發(fā)送端接收到來(lái)需要發(fā)送層數(shù)的信息后將發(fā)送相應(yīng)層數(shù)的視頻流到網(wǎng)絡(luò)中?？刂破髟诟鹘粨Q機(jī)中建立相應(yīng)的轉(zhuǎn)發(fā)流表來(lái)控制網(wǎng)絡(luò)中各層視頻流的傳輸路徑，并配置相應(yīng)的端口隊(duì)列來(lái)保障視頻流的QoS傳輸。

4、>　　然后，本文將發(fā)送層數(shù)與傳輸路徑的聯(lián)合決策問(wèn)題建立成一個(gè)馬爾可夫決策過(guò)程(MDP)模型。模型的狀態(tài)是N條備選傳輸路徑中各鏈路的非SVC數(shù)據(jù)的流量;行動(dòng)是各視頻層的路徑編號(hào)組成的向量，該行動(dòng)同時(shí)暗含視頻的發(fā)送層數(shù);回報(bào)函數(shù)充分考慮到用戶(hù)體驗(yàn)(QoE)收益以及網(wǎng)絡(luò)中非SVC數(shù)據(jù)的丟包代價(jià)兩方面的因素，并以取得最大的長(zhǎng)期期望總回報(bào)為目標(biāo)。由于狀態(tài)轉(zhuǎn)移概率未知，本文運(yùn)用Q學(xué)習(xí)算法來(lái)求解該MDP優(yōu)化問(wèn)題，得到一個(gè)最優(yōu)策略。
　　最后，為