【摘要】：無(wú)線多跳網(wǎng)絡(luò)是目前擴(kuò)展無(wú)線網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍的優(yōu)良組網(wǎng)方式,無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)和無(wú)線自組織網(wǎng)絡(luò)是無(wú)線多跳網(wǎng)絡(luò)的兩種主要類型。隨著多媒體節(jié)點(diǎn)的出現(xiàn),同時(shí)承載實(shí)時(shí)性和非實(shí)時(shí)性業(yè)務(wù)成為無(wú)線多跳網(wǎng)絡(luò)的主流工作方式,如何滿足各類業(yè)務(wù)的QoS(Quality of Services,服務(wù)質(zhì)量)要求成為一個(gè)重要課題�？鐚觾�(yōu)化方法通過(guò)充分利用網(wǎng)絡(luò)各層之間的協(xié)作和信息共享來(lái)適應(yīng)動(dòng)態(tài)的無(wú)線環(huán)境,并將無(wú)線網(wǎng)絡(luò)作為一個(gè)整體實(shí)現(xiàn)性能最優(yōu)化。本文采用跨層優(yōu)化方法,對(duì)無(wú)線多媒體傳感器網(wǎng)絡(luò)和無(wú)線自組織網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的QoS策略設(shè)計(jì)方法進(jìn)行了研究。針對(duì)無(wú)線多媒體傳感器網(wǎng)絡(luò)QoS策略中不同類業(yè)務(wù)調(diào)度優(yōu)先級(jí)設(shè)置問(wèn)題和基于節(jié)點(diǎn)的優(yōu)化目標(biāo)權(quán)重設(shè)置問(wèn)題進(jìn)行研究并提出了一種跨層QoS策略。該策略考慮無(wú)線多媒體傳感器網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)特性和實(shí)用需求,通過(guò)在優(yōu)化過(guò)程中調(diào)整性能優(yōu)化和能耗控制的權(quán)重,使QoS性能和網(wǎng)絡(luò)生存時(shí)間達(dá)到良好折中。基于匯聚節(jié)點(diǎn)周圍區(qū)域內(nèi)節(jié)點(diǎn)最大生存時(shí)長(zhǎng)決定網(wǎng)絡(luò)生存時(shí)間這一無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)特性,該策略采用兩種距離系數(shù)及歸一化方法控制Lyapunov函數(shù)中各隊(duì)列間的權(quán)重。該策略還采用區(qū)分隊(duì)列服務(wù)算法和時(shí)延系數(shù)為各類業(yè)務(wù)設(shè)置動(dòng)態(tài)調(diào)度優(yōu)先級(jí)。文中將優(yōu)化問(wèn)題轉(zhuǎn)化為聯(lián)合擁塞控制、路由、調(diào)度及功率控制問(wèn)題。其中為功率控制子問(wèn)題這一凸優(yōu)化問(wèn)題設(shè)計(jì)了兩種可收斂的分布式求解算法,并設(shè)計(jì)了一種分布式介質(zhì)訪問(wèn)控制策略以降低計(jì)算復(fù)雜度。仿真結(jié)果表明,與已有算法相比,所提出的QoS策略可達(dá)到QoS性能與網(wǎng)絡(luò)生存時(shí)間的良好折中。針對(duì)適用于無(wú)線自組織網(wǎng)絡(luò)的可提供確定端到端時(shí)延上限的QoS策略在丟包決策合理性上存在不足這一問(wèn)題,提出了一種跨層QoS策略。該策略在保證節(jié)點(diǎn)內(nèi)等待時(shí)延具有確定上限的同時(shí)能夠根據(jù)會(huì)話的平均端到端時(shí)延情況進(jìn)行傳輸速率調(diào)整及丟包決策。為改善傳輸速率控制及丟包選擇合理性、降低無(wú)效丟包數(shù)量,文中設(shè)計(jì)了一種以會(huì)話的平均端到端時(shí)延情況作為更新條件的虛隊(duì)列。理論證明,基于該虛隊(duì)列,該QoS策略可保證節(jié)點(diǎn)內(nèi)等待時(shí)延具有確定上限。文中還設(shè)計(jì)了一種用于加強(qiáng)會(huì)話平均端到端時(shí)延約束的虛隊(duì)列。分析表明該虛隊(duì)列造成的控制信息開(kāi)銷不會(huì)影響QoS策略的正常運(yùn)行。此外,設(shè)計(jì)了一種低復(fù)雜度的分布式路由及調(diào)度策略。還對(duì)該QoS策略的隊(duì)列長(zhǎng)度具有上限以及吞吐量效益最優(yōu)性等性質(zhì)進(jìn)行了理論證明。仿真結(jié)果表明,與已有算法相比,該QoS策略在吞吐量和平均端到端時(shí)延等QoS性能方面表現(xiàn)更優(yōu),并且仿真結(jié)果符合理論分析結(jié)果。研究了無(wú)線自組織網(wǎng)絡(luò)下視頻傳輸QoS策略中的路由、調(diào)度與播放緩存協(xié)同優(yōu)化問(wèn)題,提出了一種支持H.264協(xié)議的跨層QoS策略。該策略引入根據(jù)H.264解碼原理設(shè)計(jì)的視頻幀緩存虛隊(duì)列,并在最后一跳視頻幀調(diào)度中考慮幀緩存狀態(tài),從而抑制幀緩存的下溢出并提高視頻播放連續(xù)度。此外,該策略以隊(duì)首數(shù)據(jù)等待時(shí)延作為調(diào)度依據(jù)以提供端到端時(shí)延上限保障。由于H.264編碼協(xié)議中I、P、B幀具有不同的數(shù)據(jù)包產(chǎn)生速率,該策略根據(jù)數(shù)據(jù)生成速率為視頻幀分配幀優(yōu)先級(jí),從而為各類視頻幀提供區(qū)分QoS保障。為使通信鏈路傳輸能力均衡,提出了一種保持各鏈路接收節(jié)點(diǎn)處信干噪比相等的功率控制算法。仿真結(jié)果表明,與已有算法相比,所提出策略在多跳網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下可改善QoS性能,同時(shí)提高視頻的播放連續(xù)度及播放質(zhì)量。本文主要工作及貢獻(xiàn)包括:(1)提出一種無(wú)線多媒體傳感器網(wǎng)絡(luò)下、可動(dòng)態(tài)設(shè)置業(yè)務(wù)調(diào)度優(yōu)先級(jí)和優(yōu)化目標(biāo)權(quán)重的跨層QoS策略,使QoS性能和網(wǎng)絡(luò)生存時(shí)間上達(dá)到良好折中;(2)提出一種無(wú)線自組織網(wǎng)絡(luò)下、改進(jìn)了丟包決策機(jī)制的節(jié)點(diǎn)內(nèi)等待時(shí)延具有確定上限的跨層QoS策略,該策略可改善QoS性能;(3)提出了一種無(wú)線自組織網(wǎng)絡(luò)下、支持H.264視頻傳輸業(yè)務(wù)的跨層QoS策略,該策略實(shí)現(xiàn)路由、調(diào)度與播放緩存協(xié)同優(yōu)化,可改善接收端視頻播放質(zhì)量。
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TN929.5;TP212.9
【圖文】：

第七視頻幀原始圖像

- 121 -圖 5-19 使用 PDA-PMF 策略重構(gòu)幀F(xiàn)ig.5-19 Reconstructed frame with PDA-PMF schem

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1 陳心瑜;許力;;無(wú)線多跳網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)效用的博弈機(jī)制研究[J];小型微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng);2010年10期

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本文編號(hào)：2742375