ATM網(wǎng)絡中利用ABR業(yè)務傳輸MPEG-2視頻的研究.pdf

1、ATM網(wǎng)絡中，利用可用比特率業(yè)務（ABR）傳輸MPEG視頻是一種新方法。這種方法可以獲得高達85％-95%的帶寬利用率。可用比特率業(yè)務最初設計用以支持數(shù)據(jù)流量，流量控制機制不提供信元延遲和延遲變化率保證。但是ABR流量管理采用了一個閉環(huán)反饋機制，信元延遲和延遲變化率可以通過交換機流量控制機制加以保證，這就為ABR業(yè)務承載視頻傳輸提供了可能。
　　本課題的研究目的就是對ABR上MPEG-2視頻業(yè)務的傳輸作以探討，利用ABR業(yè)務的反饋

2、機制，將視頻信源的編碼方法與ABR流量控制算法相結合，解決 ABR業(yè)務用于傳輸視頻時由于信元丟失所造成的圖像質量的下降和信元排隊所帶來的延遲抖動問題。
　　為了利用ABR業(yè)務的反饋機制傳輸視頻，就要求信源端能夠接收來自網(wǎng)絡的反饋，并根據(jù)網(wǎng)絡狀態(tài)信息自適應調整輸出碼率。本文首先介紹了MPEG-2視頻壓縮編碼的碼率調整及分層方法，然后根據(jù)MPEG-2視頻業(yè)務的特點及 ABR反饋機制，對MPEG-2的TM5模型碼率調整策略進行了改進，使

3、視頻編碼器的輸出更接近于目標控制碼率。然后，對碼流分層方法進行了研究，提出了一種比例增強的編碼器分層點控制機制，以解決 ABR業(yè)務中速率反饋延遲造成的碼率指示失誤的問題，保證信道利用率的同時，又不造成重要信元的丟失。
　　對于交換機中ABR連接帶寬分配機制本文也作了研究，再對關鍵的交換機的速率分配算法進行詳細的分析后，根據(jù)視頻業(yè)務的特點，考慮視頻業(yè)務需要MCR保證基本服務質量的問題，提出了一個活動級權重帶寬分配算法，按照信元的活動

4、度來分配剩余的ABR連接帶寬，保證了ABR業(yè)務傳輸MPEG視頻時的MCR支持和帶寬分配的合理性。
　　在本文中為了使視頻業(yè)務源發(fā)送信元流的方式和ABR業(yè)務的反饋流量控制機制結合起來，我們還提出了包含有視頻流量整形模塊的ABR業(yè)務源模型，信源端流量整形模塊根據(jù)網(wǎng)絡中的反饋和輸出緩沖排隊占用情況，對輸出到交換機的碼率和視頻信源編碼器的輸出碼率進行調整，建立了編碼器輸出碼率函數(shù)和動態(tài)分層點函數(shù)，這些函數(shù)可以根據(jù)當前緩沖器輸出速率、反饋回

5、來的ER速率以及緩沖排隊占用情況來估計網(wǎng)絡狀態(tài)，自動調整編碼器的輸出碼率與高低優(yōu)先級信元的分層點，以保證網(wǎng)絡中帶寬利用效率和重要信元的丟失率。
　　為了提供進行網(wǎng)絡性能分析所需的壓縮視頻業(yè)務模型，本文介紹了MPEG-2壓縮視頻的模型建立方法，提出了一種新的差分預測法MPEG-2視頻業(yè)務模型，用作網(wǎng)絡仿真時產(chǎn)生視頻業(yè)務流量。
　　本文研究的目標就是通過改進信源端速率調整方式以及交換機端帶寬分配機制，來提高ABR業(yè)務傳送MPEG

6、-2視頻流的能力。因此，通過系統(tǒng)仿真分析了和視頻業(yè)務服務質量相關的端到端延遲、排隊長度、帶寬利用率、延遲抖動、信元丟失率等性能。分析結果表明用視頻流量整形模塊對ABR視頻業(yè)務進行整形將會提高網(wǎng)絡傳輸MPEG-2業(yè)務的能力，而且通過合理地調整相應的流量控制參數(shù)，視頻業(yè)務的信元丟失率也可滿足不同的要求。仿真分析獲得了與流量控制相關的多個參數(shù)對帶寬利用率和信元丟失率等性能指標的影響程度，對于確定不同條件下的流量控制參數(shù)和設計 ATM交換機的流