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文檔簡介
1、隨著計算機技術(shù)、網(wǎng)絡技術(shù)、視頻壓縮編碼技術(shù)的快速發(fā)展,特別是寬帶通信和Internet的快速普及,極大地促進了流媒體傳輸技術(shù)的發(fā)展。然而由于Internet與生俱來的盡力而為(best effort)的特性,不能保證流媒體傳輸系統(tǒng)的服務質(zhì)量,因此要求流媒體系統(tǒng)必須能夠提供與網(wǎng)絡帶寬波動相適應的傳輸與播放控制機制。流媒體傳輸具有很強的挑戰(zhàn)性,它涉及計算機網(wǎng)絡擁塞控制、媒體同步、實時服務質(zhì)量(QoS,Quality of Service)控
2、制等多個領(lǐng)域。盡管控制理論在流媒體視頻傳輸、播放的研究上已經(jīng)取得了一些成果,但由于流媒體模型的復雜性、建模困難,具有參數(shù)時變、積分時變時滯以及非線性等特點使得傳統(tǒng)控制控制理論很難取得滿意的控制效果。因此,本文使用先進控制理論作為理論工具對流媒體傳輸、播放控制中遇到的關(guān)鍵問題進行研究,主要包括系統(tǒng)建模、穩(wěn)定性分析、網(wǎng)絡帶寬約束下優(yōu)化求解及傳輸時滯等問題。本文的主要工作有:
針對基于緩沖區(qū)控制的流媒體速率控制模型進行了系統(tǒng)辨識,辨
3、識中使用了流媒體傳輸中常用的UDP協(xié)議作為傳輸層協(xié)議,實驗中發(fā)現(xiàn)實驗數(shù)據(jù)具有較強的相關(guān)性,使用最小二乘法辨識得到的模型不準確,動態(tài)偏差和穩(wěn)態(tài)偏差都很大。為此在數(shù)據(jù)分析的基礎上進行了理論推導,對基于緩沖區(qū)控制的流媒體速率控制模型進行了驗證、補充和完善。
針對流媒體穩(wěn)定平滑傳輸問題進行研究。在實時流媒體傳輸中,將服務質(zhì)量QoS指標映射為反饋控制框架中的性能指標和約束條件,其中映射的兩個要素是網(wǎng)絡帶寬限制和網(wǎng)絡帶寬波動最小化,作為控
4、制約束條件直接參與控制器的設計,結(jié)合已辨識的實時流媒體傳輸數(shù)學模型,流媒體穩(wěn)定平滑傳輸問題的求解可歸結(jié)為先進控制理論中的動態(tài)矩陣控制算法(DMC,預測控制最經(jīng)典的算法),實現(xiàn)QoS控制。
基于TFRC算法構(gòu)建了一個實時流媒體傳輸架構(gòu),在其下針對播放端進行理論分析,得出播放速率控制模型,在播放速率約束的條件下通過經(jīng)典的PI控制器調(diào)節(jié)播放速率對緩沖區(qū)占用水平進行調(diào)整。
對于網(wǎng)絡時延對流媒體系統(tǒng)的作用進行研究分析。指出經(jīng)典
5、的時滯算法存在的缺陷。針對發(fā)送端發(fā)送數(shù)據(jù)和播放端播放數(shù)據(jù)共同作用于播放緩沖區(qū)的原理,在其基礎上提出了一種雙重控制策略,通過控制結(jié)構(gòu)的改變增強系統(tǒng)對時滯問題的處理能力。在發(fā)送端使用內(nèi)??刂?IMC)來抑制時延對控制系統(tǒng)的影響,在播放端使用PI控制器調(diào)節(jié)播放速率調(diào)整緩沖區(qū)占用水平,兩種控制的雙重作用下進一步提高了對于時滯的控制效果。
為了更好地保證流媒體系統(tǒng)的實時約束下的同步性能,解決流媒體緩沖區(qū)設置中同步與播放時延的矛盾,在緩沖
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