本文關(guān)鍵詞： 網(wǎng)絡(luò)多媒體 碼率控制 軟件定義網(wǎng)絡(luò) 大偏差原理 Markov決策過(guò)程 混合高斯模型 下溢概率　出處：《中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)》2016年博士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代,網(wǎng)絡(luò)多媒體技術(shù)正在深刻地改變著人們的生活方式。隨著與不同行業(yè)的融合,網(wǎng)絡(luò)多媒體服務(wù)已經(jīng)深入生活的方方面面,例如網(wǎng)絡(luò)電視(Internet Protocol Television,IPTV),視頻會(huì)議,遠(yuǎn)程教育,遠(yuǎn)程醫(yī)療,新聞出版,娛樂(lè),電子商務(wù)等等。近年來(lái),無(wú)論從應(yīng)用的數(shù)量還是從用戶的規(guī)模上都呈現(xiàn)爆發(fā)式增長(zhǎng),凸顯出了巨大的市場(chǎng)價(jià)值和發(fā)展前景。但是,用戶需求的激增隨之而來(lái)地帶來(lái)各種挑戰(zhàn)。高清、流暢的多媒體服務(wù)需要穩(wěn)定的帶寬,然而用戶行為和網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)的隨機(jī)性、時(shí)變性、和復(fù)雜性通常難以保證服務(wù)的質(zhì)量。研究如何克服這些問(wèn)題具有現(xiàn)實(shí)意義,也是當(dāng)前研究的熱點(diǎn)。此外,互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的變革催生了各種新的思想,如數(shù)據(jù)面與控制面分離、名字和地址分離、可編程路由等,也為網(wǎng)絡(luò)多媒體的發(fā)展注入新的活力。研究如何將多媒體技術(shù)與未來(lái)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)融合,從而更好地保障用戶的服務(wù)質(zhì)量、提高網(wǎng)絡(luò)資源利用率。對(duì)于滿足用戶日益增長(zhǎng)的需求,具有深遠(yuǎn)意義。本文以網(wǎng)絡(luò)多媒體服務(wù)系統(tǒng)為切入點(diǎn),以控制與優(yōu)化理論為技術(shù)手段,對(duì)所涉及的自適應(yīng)資源配置和調(diào)度等問(wèn)題進(jìn)行深入研究,具體工作總結(jié)如下:1)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中,為克服用戶移動(dòng)和信道變化的隨機(jī)性,研究如何設(shè)計(jì)有效的媒體自適應(yīng)策略,從而保證多媒體業(yè)務(wù)的服務(wù)質(zhì)量。為實(shí)現(xiàn)媒體自適應(yīng)性,本文采用可伸縮的編碼方式,并設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了客戶端驅(qū)動(dòng)的可伸縮視頻傳輸系統(tǒng)。通過(guò)對(duì)播放過(guò)程進(jìn)行分析和建模,提出和定義下溢概率。其綜合考慮了信道的狀態(tài)和接收端的緩沖區(qū)狀態(tài)。隨后,該問(wèn)題被建模為一個(gè)帶有下溢概率約束的優(yōu)化模型。為了獲得更好的用戶體驗(yàn),用戶通常希望下溢的發(fā)生是小概率事件。因此,采用大偏差原理構(gòu)建下溢概率的估計(jì)模型,從而得到自適應(yīng)的碼率控制算法。進(jìn)一步地,本文考慮“閃爍效應(yīng)”對(duì)視頻播放的影響,并提出基于攝動(dòng)理論的改進(jìn)碼率控制算法。為驗(yàn)證算法部署的可行性,設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)原型系統(tǒng)。全面的仿真系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)表明,算法能夠適應(yīng)不同的應(yīng)用場(chǎng)景,并且很好地實(shí)現(xiàn)播放流暢性、平滑性以及視頻質(zhì)量的折中。2)軟件定義網(wǎng)絡(luò)(Software DefinedNetwork,SDN)中,控制器可以觀測(cè)到網(wǎng)絡(luò)中間節(jié)點(diǎn)的狀態(tài)(瞬時(shí)吞吐量、時(shí)延、丟包率等)。因此,通過(guò)合適的控制器算法可以提前感知網(wǎng)絡(luò)擁塞的變化。本文依托流行的基于HTTP的動(dòng)態(tài)自適應(yīng)流媒體(Dynamic Adaptive Streaming over HTTP,DASH)技術(shù),研究如何實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)感知的自適應(yīng)多媒體服務(wù)。問(wèn)題的核心是要研究建立合適的數(shù)學(xué)模型預(yù)測(cè)未來(lái)長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)網(wǎng)絡(luò)帶寬的變化。為克服網(wǎng)絡(luò)瞬時(shí)流量短時(shí)隨機(jī)變化的影響,引入鏈路擁塞概率。該問(wèn)題被建模為鏈路擁塞概率約束的優(yōu)化問(wèn)題。為了盡量避免因鏈路擁塞引起的丟包,用戶通常期望鏈路擁塞的發(fā)生是小概率事件,因此,可以采用大偏差原理進(jìn)行估計(jì)。此外,由于此模型依賴于鏈路流量分布等先驗(yàn)知識(shí)。本文采用基于混合高斯模型的極大似然估計(jì)方法對(duì)該分布進(jìn)行在線估計(jì),從而得到在線的碼率自適應(yīng)算法。原型系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,相比于傳統(tǒng)的DASH服務(wù)平臺(tái),算法能夠在有效避免鏈路擁塞的同時(shí)提供流暢、高質(zhì)量的多媒體服務(wù)。3)利用SDN網(wǎng)絡(luò)路由可編程的特點(diǎn),可以實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)路由和多路徑傳輸。本文將傳統(tǒng)的碼率控制與動(dòng)態(tài)路由結(jié)合,考慮如何設(shè)計(jì)聯(lián)合優(yōu)化策略,從而實(shí)現(xiàn)更流暢、高質(zhì)量的視頻服務(wù)。具體來(lái)說(shuō),在數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程中,如果某一網(wǎng)絡(luò)中間位置發(fā)生擁塞,控制器可以探知到該擁塞,并能夠動(dòng)態(tài)尋找和路由到另一條通暢的路徑,如果這樣的路徑不存在則降低碼率。本文采用Markov決策過(guò)程對(duì)該聯(lián)合優(yōu)化問(wèn)題進(jìn)行建模。求解時(shí),為避免對(duì)轉(zhuǎn)移概率等先驗(yàn)知識(shí)的要求,提出基于Q學(xué)習(xí)的在線最優(yōu)策略求解算法。Mininet平臺(tái)的仿真結(jié)果表明,該系統(tǒng)能夠充分利用網(wǎng)絡(luò)帶寬,進(jìn)一步提高視頻質(zhì)量。
[Abstract]:The age of the Internet, network multimedia technology is profoundly changing the way of people's life. With the integration of different industries and the network multimedia service has in-depth every aspect of life, such as network television (Internet Protocol, Television, IPTV), video conference, distance education, telemedicine, news publishing, entertainment, electronic commerce and so on. In recent years, in terms of the number of applications or from the user scale are showing explosive growth, highlights the huge market value and development prospects. However, the subsequent surge in user demand has brought many challenges. HD, smooth multimedia services require stable bandwidth, however, randomness, user behavior and network status when degeneration and complexity are often difficult to guarantee the quality of service. Research on how to overcome these problems is of practical significance, but also a research focus. In addition, the Internet. Operation changes spawned a variety of new ideas, such as data plane and control plane separation, separation of name and address, programmable routing, has injected new vitality into the development of multimedia network. Research on how to apply multimedia technology and the integration of network technology in the future, so as to better protect the user's quality of service, improve the utilization rate of network resources. To meet the growing demand of users, has far-reaching significance. This paper takes the network multimedia service system as the starting point, to control and optimization theory of technology, in-depth study of the adaptive resource allocation and scheduling problem, the specific work are summarized as follows: 1) in a wireless network, to overcome randomness mobile users and channel change, study how to design adaptive strategy of media effectively, so as to ensure the quality of multimedia services. In order to realize the media using adaptive, scalable Encoding method, and the design and implementation of client driven scalable video transmission system. Through the analysis and modeling of the playing process, and put forward the definition of underflow probability. Considering the channel state and the receiver buffer status. Then, the problem is modeled as an optimization model with underflow probability constraints. In order to obtain a better user experience, users often want to underflow occurs is a small probability event. Therefore, the construction of the underflow probability estimation model of large deviation principle, so as to obtain the adaptive control algorithm of rate. Further, considering the "flicker effect" on the impact of video playback, and the perturbation theory of the improved rate control algorithm in order to verify the feasibility of the algorithm. Based on the deployment of the prototype system. Experiments show that the simulation system comprehensively, the algorithm can adapt to different application scenarios, and well To achieve playback fluency, smoothness and video quality tradeoff.2 software defined network (Software) DefinedNetwork, SDN), the controller can be observed at intermediate nodes in the network state (instantaneous throughput, delay, packet loss rate). Therefore, by changing the appropriate controller algorithm can advance perception network congestion. This paper relies on the popular dynamic adaptive streaming media based on HTTP (Dynamic Adaptive Streaming over HTTP DASH) technology, studies how to realize the adaptive multimedia service network. The core of the problem is to establish an appropriate mathematical model to predict the future changes in network bandwidth in a long time. In order to overcome the influence of random network instantaneous flow short-time change, the introduction of link congestion probability the problem is modeled as optimization of link congestion probability constraints. In order to avoid congestion caused by the lost packets, users usually period At the occurrence of link congestion is a small probability event, therefore, can be used to estimate the large deviation principle. In addition, because this model depends on the link flow distribution of prior knowledge. This paper uses maximum likelihood estimation method of mixed Gauss model to estimate the distribution of the resulting bit rate based on adaptive Online algorithms. The experimental results of prototype system show that compared to the traditional DASH service platform, the algorithm can effectively avoid congestion and provide smooth, high quality multimedia service.3) using SDN network routing programming, can realize dynamic routing and multi-path transmission. This paper will combine traditional rate control and dynamic routing, consider how to design the joint optimization strategy and in order to achieve a more smooth, high quality video service. Specifically, in the data transmission process, if a middle position of network congestion, The controller can detect the congestion, and can dynamically search and routing path to another unobstructed, if such a path does not exist on the lower bit rate. This paper uses the combined optimization model of Markov decision process. When solving the problem, in order to avoid the transfer probability of the prior knowledge of the requirements, puts forward the simulation Q online learning the optimal strategy algorithm.Mininet platform based on the results, the system can make full use of network bandwidth, further improve the quality of the video.

【學(xué)位授予單位】：中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TP393.0

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 杜莊;;數(shù)字生活 觸手可及——“數(shù)字廣州”多媒體服務(wù)平臺(tái)預(yù)覽[J];科學(xué)時(shí)代;2004年11期

2 黃峰;;多媒體服務(wù)應(yīng)用研究[J];電腦知識(shí)與技術(shù);2010年24期

3 顧慧芳;網(wǎng)絡(luò)多媒體服務(wù)的管理[J];多媒體世界;1995年05期

4 ;歐洲新型多媒體服務(wù)登陸中國(guó)[J];計(jì)算機(jī)與網(wǎng)絡(luò);2004年04期

5 於志文;周興社;於志勇;;普適個(gè)性化多媒體服務(wù)技術(shù)綜述[J];計(jì)算機(jī)應(yīng)用研究;2006年10期

6 曉輝;高速的明天 誘人的DSL[J];電子計(jì)算機(jī)與外部設(shè)備;2000年07期

7 包莉,崔杰;建設(shè)本地網(wǎng)用戶多媒體服務(wù)平臺(tái)的必要性和展望[J];通信世界;2000年07期

8 梁昊;北電CDMA2000 1xEV-DO:3G技術(shù)的驅(qū)動(dòng)力[J];互聯(lián)網(wǎng)周刊;2001年39期

9 李媛;IPTV時(shí)代到來(lái)[J];信息通信;2005年05期

10 王曉武;黨小超;;對(duì)于IPv6網(wǎng)絡(luò)中服務(wù)質(zhì)量的研究[J];現(xiàn)代電子技術(shù);2006年16期

相關(guān)會(huì)議論文 前6條

1 沈鵬飛;殷兆麟;徐昆;方濟(jì);王晴;;支持移動(dòng)多媒體服務(wù)中間件的體系結(jié)構(gòu)[A];2007年全國(guó)開(kāi)放式分布與并行計(jì)算機(jī)學(xué)術(shù)會(huì)議論文集(下冊(cè))[C];2007年

2 黃東暉;林宇;金躍輝;程時(shí)端;;包的重排序及對(duì)網(wǎng)絡(luò)和應(yīng)用性能影響的研究[A];中國(guó)通信學(xué)會(huì)信息通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)委員會(huì)2003年年會(huì)論文集[C];2003年

3 劉昊;趙龍;;基于改進(jìn)混合高斯模型的運(yùn)動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)算法[A];2011年中國(guó)智能自動(dòng)化學(xué)術(shù)會(huì)議論文集（第一分冊(cè)）[C];2011年

4 李少勇;盧澤新;張曉哲;;一種面向企業(yè)的用戶與網(wǎng)絡(luò)分離的新型網(wǎng)絡(luò)編址技術(shù)[A];中國(guó)電子學(xué)會(huì)第十五屆信息論學(xué)術(shù)年會(huì)暨第一屆全國(guó)網(wǎng)絡(luò)編碼學(xué)術(shù)年會(huì)論文集（下冊(cè)）[C];2008年

5 黃東暉;金躍輝;林宇;程時(shí)端;;將VoIP應(yīng)用性能參數(shù)映射到網(wǎng)絡(luò)層[A];中國(guó)通信學(xué)會(huì)信息通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)委員會(huì)2003年年會(huì)論文集[C];2003年

6 陳棟;李文耀;程雯;;光網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展與挑戰(zhàn)[A];2007北京地區(qū)高校研究生學(xué)術(shù)交流會(huì)通信與信息技術(shù)會(huì)議論文集（下冊(cè)）[C];2008年

相關(guān)重要報(bào)紙文章 前10條

1 尚軍;歐盟擬推動(dòng)在線多媒體服務(wù)市場(chǎng)融合[N];中華新聞報(bào);2008年

2 段沁萍;SK電訊展出3G服務(wù)[N];通信產(chǎn)業(yè)報(bào);2003年

3 王晨暉;海外3G資費(fèi)政策淺析[N];計(jì)算機(jī)世界;2006年

4 ;金橋信息：提供一體化多媒體服務(wù)[N];中國(guó)計(jì)算機(jī)報(bào);2013年

5 李駿;多媒體服務(wù)成為非話業(yè)務(wù)的新“王者”[N];人民郵電;2009年

6 ;香港寬頻采用北電解決方案[N];人民郵電;2005年

7 特約撰稿 TNS市場(chǎng)研究公司;手機(jī)應(yīng)用東方超越西方[N];計(jì)算機(jī)世界;2009年

8 徐洪禹;尚陽(yáng)科技：VoIP終端用Windows CE[N];中國(guó)計(jì)算機(jī)報(bào);2004年

9 楊文清　馬騰;如何搜集民事訴訟網(wǎng)絡(luò)證據(jù)[N];榆林日?qǐng)?bào);2011年

10 亞信公司應(yīng)用咨詢部 韓少云;運(yùn)用網(wǎng)絡(luò)技術(shù) 分析網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)[N];中國(guó)高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)導(dǎo)報(bào);2000年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前10條

1 陳雙武;網(wǎng)絡(luò)多媒體服務(wù)系統(tǒng)的碼率控制與性能優(yōu)化[D];中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué);2016年

2 王慧;多媒體服務(wù)覆蓋網(wǎng)中的服務(wù)組合問(wèn)題研究[D];東北大學(xué);2008年

3 胡騫;以內(nèi)容為中心的網(wǎng)絡(luò)中緩存技術(shù)的若干問(wèn)題研究[D];北京郵電大學(xué);2015年

4 方超;信息中心網(wǎng)絡(luò)綠色節(jié)能機(jī)制研究[D];北京郵電大學(xué);2015年

5 趙君;異構(gòu)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中多維資源優(yōu)化策略研究[D];北京郵電大學(xué);2015年

6 許崗;機(jī)會(huì)網(wǎng)絡(luò)中非穩(wěn)態(tài)社會(huì)關(guān)系演化與社團(tuán)劃分[D];內(nèi)蒙古大學(xué);2016年

7 尹星;網(wǎng)絡(luò)移動(dòng)性支持關(guān)鍵技術(shù)研究[D];東南大學(xué);2016年

8 文坤;降質(zhì)攻擊及其防范研究[D];清華大學(xué);2015年

9 馮濤;軟件定義網(wǎng)絡(luò)（SDN）網(wǎng)絡(luò)管理關(guān)鍵技術(shù)研究[D];清華大學(xué);2015年

10 馬丁;可重構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中端到端模型及其關(guān)鍵技術(shù)研究[D];鄭州大學(xué);2016年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 周挺;移動(dòng)云計(jì)算多媒體服務(wù)技術(shù)研究[D];北京郵電大學(xué);2015年

2 莫自敏;可擴(kuò)展的多媒體服務(wù)系統(tǒng)的研究與設(shè)計(jì)[D];浙江大學(xué);2005年

3 吳亞飛;金華移動(dòng)公司多媒體服務(wù)質(zhì)檢系統(tǒng)的研發(fā)與應(yīng)用[D];電子科技大學(xué);2011年

4 朱洪波;企業(yè)多媒體服務(wù)質(zhì)檢系統(tǒng)的研發(fā)與應(yīng)用[D];華東師范大學(xué);2006年

5 高園;基于無(wú)線局域網(wǎng)的多媒體服務(wù)系統(tǒng)的研究[D];西安電子科技大學(xué);2008年

6 李偉嬋;基于超網(wǎng)絡(luò)的企業(yè)微博粉絲興趣挖掘[D];華南理工大學(xué);2015年

7 周捷;基于無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的LED顯示屏遠(yuǎn)程升級(jí)[D];南京大學(xué);2015年

8 鮑東暉;IP over WDM網(wǎng)絡(luò)的能耗優(yōu)化算法研究[D];深圳大學(xué);2015年

9 侯文哲;基于狀態(tài)感知的網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化控制研究[D];鄭州大學(xué);2015年

10 李廣榮;基于NS-3的虛實(shí)網(wǎng)絡(luò)結(jié)合系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2015年

，

本文編號(hào)：1445189