本文關(guān)鍵詞：SDN網(wǎng)絡(luò)中SVC視頻傳輸層數(shù)與路徑的聯(lián)合決策

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【摘要】：隨著網(wǎng)絡(luò)多媒體的迅速發(fā)展,網(wǎng)絡(luò)視頻業(yè)務(wù)在網(wǎng)絡(luò)傳輸中占據(jù)越來越重要的地位。同時,網(wǎng)絡(luò)終端用戶偏好不同、終端設(shè)備異構(gòu)以及網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的不斷變化都對多媒體視頻流的傳輸提出了挑戰(zhàn)�？缮炜s視頻編碼(SVC)可以將視頻編碼成一個基本層視頻流和若干個增強(qiáng)層視頻流,然后可以通過調(diào)整視頻的發(fā)送層數(shù)來適應(yīng)上述復(fù)雜的環(huán)境。在傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)中,對SVC視頻流的研究往往關(guān)注于在視頻流發(fā)送端制定合適的視頻層數(shù)自適應(yīng)調(diào)整策略。數(shù)據(jù)流對于傳統(tǒng)交換機(jī)的透明性造成SVC視頻流在傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)中的傳輸路徑很難得到控制。軟件定義網(wǎng)絡(luò)(SDN)作為未來網(wǎng)絡(luò)的一個發(fā)展方向,控制器對網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行集中控制管理,通過在交換機(jī)中建立相應(yīng)的轉(zhuǎn)發(fā)流表實現(xiàn)對各種流的網(wǎng)內(nèi)控制。因此,已有一些研究在SDN網(wǎng)絡(luò)中為SVC視頻流的傳輸控制設(shè)計相應(yīng)的策略。然而,目前鮮有文章對SVC視頻流層數(shù)的自適應(yīng)調(diào)整和視頻流各層傳輸路徑的調(diào)整進(jìn)行耦合研究。因此,為了充分利用網(wǎng)絡(luò)資源來提高視頻質(zhì)量,本文將在SDN網(wǎng)絡(luò)中對SVC視頻流的發(fā)送層數(shù)與被發(fā)送各層的路徑實現(xiàn)聯(lián)合決策。首先,本文設(shè)計了一個基于OpenFlow網(wǎng)絡(luò)的可伸縮視頻傳輸系統(tǒng)。在該系統(tǒng)中,控制器收集到可伸縮視頻應(yīng)用的相關(guān)信息,隨時監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)狀態(tài),然后動態(tài)地計算出視頻需要發(fā)送的視頻層數(shù)、各層視頻流的傳輸路徑以及相應(yīng)的QoS保障策略。當(dāng)可伸縮視頻流發(fā)送端接收到來需要發(fā)送層數(shù)的信息后將發(fā)送相應(yīng)層數(shù)的視頻流到網(wǎng)絡(luò)中�？刂破髟诟鹘粨Q機(jī)中建立相應(yīng)的轉(zhuǎn)發(fā)流表來控制網(wǎng)絡(luò)中各層視頻流的傳輸路徑,并配置相應(yīng)的端口隊列來保障視頻流的QOS傳輸。然后,本文將發(fā)送層數(shù)與傳輸路徑的聯(lián)合決策問題建立成一個馬爾可夫決策過程(MDP)模型。模型的狀態(tài)是N條備選傳輸路徑中各鏈路的非SVC數(shù)據(jù)的流量；行動是各視頻層的路徑編號組成的向量,該行動同時暗含視頻的發(fā)送層數(shù)：回報函數(shù)充分考慮到用戶體驗(QoE)收益以及網(wǎng)絡(luò)中非SVC數(shù)據(jù)的丟包代價兩方面的因素,并以取得最大的長期期望總回報為目標(biāo)。由于狀態(tài)轉(zhuǎn)移概率未知,本文運(yùn)用Q學(xué)習(xí)算法來求解該MDP優(yōu)化問題,得到一個最優(yōu)策略。最后,為了評估基于MDP的可伸縮視頻發(fā)送層數(shù)與傳輸路徑的聯(lián)合策略的性能,本文在仿真平臺Mininet中部署實驗。通過實驗可以發(fā)現(xiàn),在不斷變化的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中,該策略可以不斷地調(diào)整發(fā)送層數(shù)以及各層視頻流的路徑來適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)變化。同時,本文還將基于MDP傳輸策略與其他兩種可伸縮視頻傳輸策略進(jìn)行性能對比,實驗顯示基于MDP傳輸策略能夠帶來更高的長期回報。
【關(guān)鍵詞】：軟件定義網(wǎng)絡(luò) OpenFlow 可伸縮視頻編碼 馬爾可夫決策過程 Q學(xué)習(xí)
【學(xué)位授予單位】：中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TN919.8
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-13
• 第一章 緒論13-19
• 1.1 研究的背景13-15
• 1.2 研究的意義15-16
• 1.3 國內(nèi)外研究的現(xiàn)狀16-17
• 1.4 論文研究的內(nèi)容17-19
• 第二章 背景技術(shù)介紹19-33
• 2.1 SDN介紹19-28
• 2.1.1 SDN框架20-22
• 2.1.2 OpenFlow——SDN實現(xiàn)方案22-27
• 2.1.3 OF-Config協(xié)議27-28
• 2.2 SVC介紹28-32
• 2.2.1 SVC概述28-29
• 2.2.2 空間可伸縮29-31
• 2.2.3 時間可伸縮31-32
• 2.2.4 質(zhì)量可伸縮32
• 2.3 本章總結(jié)32-33
• 第三章 系統(tǒng)框架33-43
• 3.1 系統(tǒng)構(gòu)成33-35
• 3.2 多媒體流服務(wù)器35
• 3.3 管理服務(wù)器35-36
• 3.4 OpenFlow控制器36-40
• 3.4.1 路徑計算模塊37
• 3.4.2 網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)監(jiān)控模塊37
• 3.4.3 決策計算模塊37
• 3.4.4 決策發(fā)布模塊37-38
• 3.4.5 管理服務(wù)器交互模塊38
• 3.4.6 流表配置模塊38-39
• 3.4.7 QoS保障模塊39-40
• 3.5 OpenFlow交換機(jī)40
• 3.6 視頻接收客戶端40-41
• 3.7 本章總結(jié)41-43
• 第四章 決策模型及算法43-53
• 4.1 MDP介紹43-44
• 4.2 決策模型構(gòu)建44-49
• 4.2.1 決策時刻和周期45
• 4.2.2 狀態(tài)和狀態(tài)空間45-46
• 4.2.3 行動和行動集46-47
• 4.2.4 轉(zhuǎn)移概率47
• 4.2.5 回報函數(shù)47-49
• 4.3 基于MDP的發(fā)送層數(shù)和傳輸路徑的聯(lián)合決策算法49-51
• 4.4 本章總結(jié)51-53
• 第五章 實驗與結(jié)果分析53-63
• 5.1 實驗配置53-55
• 5.2 基于MDP的傳輸策略55-59
• 5.2.1 傳輸層數(shù)與傳輸路徑55-57
• 5.2.2 相關(guān)性能指標(biāo)57-58
• 5.2.3 視頻時延58-59
• 5.3 對比試驗59-60
• 5.4 本章總結(jié)60-63
• 第六章 全文總結(jié)63-65
• 參考文獻(xiàn)65-67
• 致謝67-69
• 在讀期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文與取得的研究成果69

【相似文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 計文平,郭寶龍;數(shù)字視頻壓縮編碼的國際標(biāo)準(zhǔn)[J];計算機(jī)應(yīng)用研究;2003年04期

2 馬碧芳;;視頻壓縮編碼分析[J];福建師大福清分校學(xué)報;2006年02期

3 程濤;;視頻壓縮編碼技術(shù)分析[J];信息與電腦(理論版);2012年07期

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本文編號：646740