基于以太網的MPEG視頻傳輸研究.pdf

1、本論文研究對象是MPEG數字視頻內容在以太網上傳輸的相關問題,包括傳輸機制、流量控制和同步處理.以太網在技術上和市場上有了飛快的發(fā)展和長足的進步,先進的以太網現(xiàn)在已經成為有能力承載多種數字業(yè)務的新興網絡,將它作為視頻傳輸的網絡主體進行研究對以太網在視頻服務領域的應用必然有著積極的影響.本論文提出了用于數字電視傳輸的MPEG over Ethernet協(xié)議.文中觀點認為以太網鏈路層能夠提供數字電視傳輸所需要的傳輸資源和可靠性,基于MPEG

2、 over Ethernet協(xié)議的傳輸能夠使數字電視直接獲取資源并得到可靠的QoS服務保證,同時使得傳輸效率更高.基于MPEG over Ethernet協(xié)議,本論文同時提出了IP捆綁MPEG(IP banding MPEG)協(xié)議棧,并用它們實現(xiàn)數字電視綜合業(yè)務的傳輸.IP捆綁MPEG協(xié)議棧首先解決以太網協(xié)議的局域性問題,并提供或輔助遠程的端到端的連接和路由協(xié)助;同時它提供簡單而靈活的傳輸方式包括單播、組播和廣播,這使基于以太網數字電視

3、綜合業(yè)務的傳輸能夠實現(xiàn)多種個性化的業(yè)務需求模式;再者,它也解決了基于以太網上的多種協(xié)議并存問題,是對處于爭論中的IP over MPEG和MPEG over IP的一種新的解決方式.文中討論了相應的QoS服務策略,并提出了數字電視傳輸QoS服務保障策略.文中還通過修改NHRP協(xié)議和GMRP協(xié)議提出基于以太網鏈路的單播和組播的鏈路連接方法和組播連接方法.MPEG視頻流量建模是基于以太網的視頻流量控制基本問題.本論文總結了流量模型的最新進展

4、――多重分形流量模型,考察了多重分形模型用于視頻流量建模的乘數分布,提出了一種新的多尺度流量模型進行視頻流量建模.該多尺度流量模型對GOP尺度視頻流量和幀尺度流量分別用多重分形模型和線性模型進行建模.在對GOP流量的建模過程我們發(fā)現(xiàn)小尺度時多重分形模型中的乘數分布是非高斯型并具有不常見的特征,因此本文提出一種新的統(tǒng)計分布:對稱帕羅多分布(Symmetric Pareto)來描述小尺度流量的乘數分布.在對一些視頻的GOP流量建模過程中,本

5、論文也發(fā)現(xiàn)多重分形模型的乘數獨立性假設不成立,因此在對這些流量進行建模過程中提出了基于乘數相關性的GOP流量模型.在對視頻幀尺度流量建模過程中,本文考察了幀流量和GOP流量的相關關系,發(fā)現(xiàn)了幀尺度流量和GOP尺度流量的相關性要強于GOP內幀與幀之間的相關性,基于此本文提出了基于幀流量和GOP流量間的相關性的線性模型.實驗驗證了本文提出的各種尺度下的流量模型的重建流量和原始流量在排隊表現(xiàn)、邊緣分布和多重分形譜上都有著較好的符合.流量復用是

6、流量控制的另一個重要問題.本論文分別研究了視頻流量和數據流量復用、多個視頻流量的復用.在視頻流量和數據流量的復用研究中,我們改進了基于FBM的流量模型,并用以對非高斯邊緣分布的流量進行建模.在考察流量復用過程中視頻包的延遲抖動過程中,本文給出了一個新的延遲抖動定義,并基于改進的FBM模型,推導出基于離散化忙期的延遲抖動的計算方法.然后本文考察在1)多種參數(丟失率和延遲抖動)作為QoS測度;2)使用多種復用策略(非優(yōu)先級復用、優(yōu)先級復用

7、和共享緩存優(yōu)先級復用)的情況下,視頻流和數據流的復用等效帶寬,做了詳細的分析,同時提供了等效帶寬的估計方法.最后本文對各種情況下的復用進行了仿真實驗.實驗不僅驗證了基于改進FBM模型的對等效帶寬估計的有效性,而且指出了取得正的優(yōu)先級復用增益的QoS配置條件.在多個視頻流量的復用研究中,本文使用了前面提出了多尺度流量模型.通過分析,多個視頻流量的復用仍然可以使用多尺度流量模型,但其中的乘數分布適合采用高斯分布.基于給定的單個視頻流量乘數多