無線網(wǎng)狀網(wǎng)中流媒體分發(fā)關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、無線網(wǎng)狀網(wǎng)(wireless mesh network)通常由無線網(wǎng)關(guān)節(jié)點、無線路由器、無線接入點和無線終端用戶節(jié)點組成。其中，無線網(wǎng)關(guān)節(jié)點、無線路由器和無線接入點形成了一個將無線網(wǎng)狀網(wǎng)中各節(jié)點緊密聯(lián)系在一起的骨干網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施(backbone infrastructure)。無線骨干網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施可以將有線互聯(lián)網(wǎng)中的資源以低廉的成本擴展到無線領(lǐng)域。流媒體分發(fā)服務(wù)自上世紀九十年代誕生以來，一直是全球信息基礎(chǔ)設(shè)施的最重要的應(yīng)用之一。近兩三年來，

2、學(xué)術(shù)界開始關(guān)注在無線網(wǎng)狀網(wǎng)中進行流媒體分發(fā)所遇到的諸多問題。
　　 降低流媒體在無線網(wǎng)狀網(wǎng)中的分發(fā)延遲(delivery/distribution latency/ delay)是這些問題之中非常重要的一個。
　　 在無線網(wǎng)絡(luò)中，由于無線媒質(zhì)的廣播特性(即一個發(fā)送節(jié)點只用一次發(fā)射就能覆蓋多個鄰居節(jié)點)，使得廣播成為在無線骨干網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施中分發(fā)流媒體的高效方式。它所涉及的分發(fā)延遲主要包括啟動延遲(指源節(jié)點構(gòu)建廣播樹的時間，對

3、應(yīng)于源節(jié)點從決定進行流媒體廣播到開始發(fā)出第一份數(shù)據(jù)包的時間間隔)和廣播延遲(指一份數(shù)據(jù)包從源節(jié)點出發(fā)到達其它節(jié)點所經(jīng)歷的傳輸時間最大值)。
　　 在無線網(wǎng)狀網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)邊緣通過部署代理緩存來分發(fā)流媒體則是縮短用戶體驗延遲的有效方式。用戶體驗延遲是指用戶從發(fā)出請求到獲得響應(yīng)的時間間隔。
　　 本文緊緊圍繞縮短流媒體在無線網(wǎng)狀網(wǎng)中的分發(fā)延遲這一目標，結(jié)合無線網(wǎng)狀網(wǎng)的新特點，對以下三個方面的問題展開了深入研究：1)源自網(wǎng)關(guān)節(jié)點的多

4、速率廣播樹的構(gòu)建；2)源自接入點的多速率廣播樹的構(gòu)建；3)網(wǎng)絡(luò)邊緣的流媒體代理緩存。
　　 本文得到了2004年度國家自然科學(xué)基金“基于Internet的交互式流媒體分發(fā)技術(shù)研究”(項目編號：60302004)、2005-2006年度湖北省自然科學(xué)基金“基于質(zhì)量時間二維屬性的流媒體網(wǎng)絡(luò)緩存研究”(項目編號：2005ABA264)的資助、2006-2007年度湖北省智能互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)重點實驗室開放基金“自組織認知無線電網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵技術(shù)研究

5、”(項目編號HSIT-200603)和2006年度華中科技大學(xué)校優(yōu)秀博士論文基金“無線網(wǎng)狀網(wǎng)中流媒體分發(fā)技術(shù)研究”資助。
　　 本文取得了四項研究成果：
　　 1.低啟動延遲的多速率廣播樹的集中式構(gòu)建在無線網(wǎng)狀網(wǎng)中，網(wǎng)關(guān)節(jié)點能夠掌握全網(wǎng)的拓撲信息，因而可以用集中式構(gòu)建的方法構(gòu)建源自網(wǎng)關(guān)節(jié)點的廣播樹。針對現(xiàn)有的多速率廣播樹集中式構(gòu)建算法構(gòu)建時間較長的問題，研究了在一定發(fā)送功率和效率(每位信號能量與每赫茲噪聲功率密度的比值)

6、下，傳輸速率與其覆蓋范圍的制約關(guān)系。提出了一種集中式快速構(gòu)建算法，又稱為速率優(yōu)先算法(Rate First algorithm，RF)，大大縮短了流媒體廣播的啟動延遲。
　　 2.低廣播延遲的多速率廣播樹的分布式構(gòu)建在無線網(wǎng)狀網(wǎng)中，接入點只知道局部的拓撲信息，因而需要用分布式構(gòu)建的方法構(gòu)建源自接入點的廣播樹。首先描述了最壞情況下廣播延遲的最小化問題。針對NP難問題的求解精度和求解速度之間的矛盾，提出了一種分布式構(gòu)建算法，又稱為分

7、布式速率優(yōu)先算法(Distributed Rate First algorithm，DRF)，顯著縮短了最壞情況下的廣播延遲。
　　 3.流媒體內(nèi)容流行度建模針對用戶流媒體訪問行為的差異性所造成流媒體內(nèi)容流行度分布不一致，通過考察一家流媒體點播商業(yè)網(wǎng)站所記錄的實際用戶訪問日志文件，提出了流媒體內(nèi)容流行度的分布模型：基于K參數(shù)變換下的類Zipf分布，并驗證了其合理性。
　　 4.異構(gòu)環(huán)境下的流媒體代理緩存布局方案針對異構(gòu)無