下一代網(wǎng)絡視頻傳輸關鍵技術研究.pdf

1、下一代網(wǎng)絡通信業(yè)務將多媒體數(shù)據(jù)融合到統(tǒng)一的IP網(wǎng)絡上，為用戶提供豐富多彩的服務。 本文在探討IP網(wǎng)絡、固網(wǎng)和移動融合網(wǎng)絡的視頻通信技術基礎上，從網(wǎng)絡層、傳輸層和應用層的不同角度對下一代網(wǎng)絡中視頻傳輸?shù)年P鍵技術進行了系統(tǒng)的研究。以下是本論文的創(chuàng)新性研究工作： (1)在網(wǎng)絡層，提出了一種基于蟻群算法的啟發(fā)式智能優(yōu)化QoS組播路由算法，從人工智能的角度對IP層的組播路由尋路方法進行了研究。提出了一種基于蟻群算法的，滿足帶寬、時

2、延、時延抖動、分組丟包率、費用多個QoS約束的動態(tài)組播路由算法(DM-ACA)。算法使用逆向路徑(Reverse path)機制，螞蟻從目的節(jié)點出發(fā)尋找源節(jié)點，解決了組播網(wǎng)絡動態(tài)變化的問題；通過引入洪泛(flooding)機制，初始群篩選(sieving)機制，加性增量乘性減量(AIMD)的信息素啟發(fā)機制，解決了蟻群算法局部搜索能力弱、收斂速度慢、易于陷入局部最優(yōu)解的問題。仿真結(jié)果表明，提出的算法可行有效。 (2)在傳輸層，基于

3、對復雜網(wǎng)絡、無標度網(wǎng)絡和小世界網(wǎng)絡的理論研究基礎上，對網(wǎng)絡的建模問題進行了研究，提出了一種網(wǎng)絡仿真建模模型，針對網(wǎng)絡底層拓撲仿真方法提出建議。研究表明，Internet網(wǎng)絡中節(jié)點的連接度服從冪律分布，且具有無標度(scale-free)特性。基于無標度網(wǎng)絡模型建立的網(wǎng)絡仿真能夠更真實的反映在互聯(lián)網(wǎng)中應用的演化特征。基于對無標度網(wǎng)絡的研究，提出了一種基于對數(shù)關系的改進的非平穩(wěn)增長模型，在此模型基礎上建立了基于Gossip協(xié)議的應用層組播(

4、ALM)的模擬仿真。仿真結(jié)果表明，與常用的隨機網(wǎng)絡模型比較，本文提出的基于無標度網(wǎng)絡的模型與互聯(lián)網(wǎng)的實際情況更吻合；與Planetlab實驗床試驗和實際測量數(shù)據(jù)分析比較，基于無標度網(wǎng)絡的仿真可以有效模擬大規(guī)模網(wǎng)絡上的應用。 (3)在應用層，對基于P2P結(jié)構(gòu)的應用層組播數(shù)據(jù)分發(fā)模型進行了研究，提出了一種基于Gossip閑談機制的節(jié)點管理控制策略，對分布式應用系統(tǒng)中的節(jié)點對象管理提出了有效的數(shù)據(jù)分發(fā)訪問方法，一種被稱作Gomcast

5、(Gossip-based Overlay Multicast)的有效的成員管理協(xié)議被提出。研究表明，大部分傳統(tǒng)的Gossip閑談解決方案能夠在節(jié)點小范圍配置下很好的工作，但是在節(jié)點規(guī)模大的情況下會在可靠性和傳輸性能方面有很大的降低，這是因為單個節(jié)點缺乏全局信息、負載流量高和缺乏靈活性等原因。本文提出如下策略以提供給節(jié)點一個可靠的局部視圖：服從冪律分布并使用優(yōu)先連接的增長模型，推拉的閑談機制，一種基于分布式哈希表的心跳優(yōu)化。實驗結(jié)果表明

6、，以上策略在節(jié)點規(guī)模大的情況下有更好的傳輸管理性能。 (4)對P2P SIP的多媒體成員管理模型進行了討論，提出了一種新型的多媒體傳輸控制機制。設計了一種使用Chord算法實現(xiàn)的、P2P模式的、使用SIP協(xié)議作為控制信令的傳輸模型，并對其中節(jié)點的啟動和注冊問題進行了詳細討論，設計了工作過程的詳細步驟。 (5)對IMS中固網(wǎng)和移動網(wǎng)絡融合技術進行了研究，著重對網(wǎng)絡融合中PSTN與IMS信令互通機制進行了討論，提出了一種IM

7、S與PSTN互通的參考模型，分析了從SIP到ISUP的典型呼叫會話流程，給出了實現(xiàn)SIP與ISUP信令互通的結(jié)構(gòu)和消息映射機制。在此基礎上，本文設計和實現(xiàn)了一個具體的MGCF，重點分析了MGCF的應用層模塊設計，并給出了一個具體的消息映射狀態(tài)機的實現(xiàn)過程。 (6)提出了一種在異構(gòu)網(wǎng)絡中自適應視頻流傳輸?shù)牟呗詸C制，使用Click Modular Router模塊，設計了一種在無線網(wǎng)絡和IP網(wǎng)絡的異構(gòu)環(huán)境中，當網(wǎng)絡參數(shù)發(fā)生變化時，客