面向5G網(wǎng)絡(luò)的流媒體內(nèi)容分發(fā)關(guān)鍵技術(shù)研究
發(fā)布時(shí)間:2021-12-19 15:59
隨著支撐移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的無線通信技術(shù)飛速發(fā)展和智能終端設(shè)備的大規(guī)模普及,豐富多彩的移動(dòng)流媒體服務(wù)如雨后春筍般涌現(xiàn),導(dǎo)致移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)流量呈爆炸式增長(zhǎng)。思科公司報(bào)告指出,到2022年視頻流量將占據(jù)全球移動(dòng)流量的80%以上。由此可見,視頻服務(wù)已然成為當(dāng)前移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的殺手級(jí)應(yīng)用。在此背景下,用戶日益增長(zhǎng)的數(shù)據(jù)流量與受限的網(wǎng)絡(luò)承載已經(jīng)成為阻礙當(dāng)前移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的首要矛盾。以上現(xiàn)狀必將對(duì)未來移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)性能提出更高的要求。因此,積極開展第五代移動(dòng)通信技術(shù)(5G)的研究具有十分重要的意義。然而,一味采取硬件升級(jí)的辦法不僅給運(yùn)營(yíng)商帶來了巨大的開銷而且也難以追趕指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)的視頻服務(wù)需求。另一方面,內(nèi)容分發(fā)作為支撐移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)最為關(guān)鍵的技術(shù)之一,是推動(dòng)實(shí)現(xiàn)5G網(wǎng)絡(luò)高質(zhì)量流媒體服務(wù)需求的關(guān)鍵所在。在現(xiàn)有工作的基礎(chǔ)上,本文重點(diǎn)圍繞在5G網(wǎng)絡(luò)中如何通過內(nèi)容分發(fā)關(guān)鍵技術(shù)為移動(dòng)用戶提供高質(zhì)量的流媒體服務(wù)為研究主線。分別從終端側(cè)的內(nèi)容交付與任務(wù)卸載、網(wǎng)絡(luò)側(cè)的資源調(diào)度與服務(wù)優(yōu)化展開研究工作。具體包括:(1)5G車聯(lián)網(wǎng)流媒體內(nèi)容協(xié)作交付機(jī)制;(2)5G網(wǎng)絡(luò)流媒體計(jì)算任務(wù)邊緣卸載策略;(3)5G密集網(wǎng)絡(luò)流媒體資源在線調(diào)度機(jī)制;(4...
【文章來源】:北京郵電大學(xué)北京市 211工程院校 教育部直屬院校
【文章頁(yè)數(shù)】:135 頁(yè)
【學(xué)位級(jí)別】:博士
【部分圖文】:
圖1-1?5G網(wǎng)絡(luò)下的流媒體服務(wù)場(chǎng)景圖??如圖1-1所示,5G網(wǎng)絡(luò)下的流媒體服務(wù)將是一種網(wǎng)絡(luò)異構(gòu)融合、資源“泛??在”接入、可靠性和體驗(yàn)質(zhì)量保障相結(jié)合的應(yīng)用服務(wù)場(chǎng)景
景中高質(zhì)量流媒體服務(wù)目標(biāo),5G網(wǎng)絡(luò)采用超密集異構(gòu)??基站部署[13]和額外頻段利用[14]等新型技術(shù)手段,來提升通信容量與頻譜利用率。??然而,一味采取硬件升級(jí)的辦法不僅給運(yùn)營(yíng)商帶來了巨大的開銷而且也難以追趕??指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)的視頻服務(wù)需求。另一方面,內(nèi)容分發(fā)作為支撐移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)最為關(guān)鍵??的技術(shù),對(duì)5G網(wǎng)絡(luò)中流媒體服務(wù)質(zhì)量和性能提升都起著至關(guān)重要的作用。近年??來,國(guó)內(nèi)外不少學(xué)者和機(jī)構(gòu)圍繞不同的場(chǎng)景和需求下的內(nèi)容分發(fā)技術(shù)展開了廣泛??的研究工作,并提出了代表性的研究方案[15_24】,如圖2-1所示?梢钥闯觯玻埃保茨??是一個(gè)重要的分界線。2014年以前,主要是研究以P2P、CDN、ICN等網(wǎng)絡(luò)為基??礎(chǔ)的內(nèi)容分發(fā)技術(shù);2014年以后,以5G網(wǎng)絡(luò)為代表的流媒體內(nèi)容分發(fā)技術(shù)不斷??受到了學(xué)術(shù)界的關(guān)注,并且分別從計(jì)算卸載、資源分配、安全交付等方面展開了??代表性的研究。下面針對(duì)移動(dòng)流媒體內(nèi)容分發(fā)相關(guān)研究工作分別進(jìn)行詳細(xì)介紹:??網(wǎng)絡(luò)隨機(jī)優(yōu)化理論[67]?分布式協(xié)作內(nèi)容分發(fā)[19]?質(zhì)m保障的移動(dòng)內(nèi)容分發(fā)[22J??基于P2P視頻內(nèi)容分發(fā)[15]?基于人工智能的內(nèi)容分發(fā)[24]??5G網(wǎng)絡(luò)內(nèi)容分發(fā)技術(shù)誕生[岡??/SiWaAP^N?^?ShafinR?J??^—?D?J?^\ndrews?3??2011?2013?2015?2017?2019????????????????????????>??2010?2012?2014?2016?2018?2020??ICN中隨機(jī)緩存內(nèi)容分發(fā)[16]?|多用戶邊緣計(jì)算卸載技術(shù)[20]?基于安全交付的數(shù)據(jù)分發(fā)[23]??QoE驅(qū)動(dòng)的視頻分發(fā)[丨7]
北京郵電大學(xué)博士學(xué)位論文???端源)響應(yīng),從而減輕了?5G車聯(lián)網(wǎng)的整體壓力并降低了交付延遲。??e?3?77,—??M3????興趣包??數(shù)據(jù)包一a_V2V通信??圖3-1?5G車聯(lián)網(wǎng)流媒體內(nèi)容分發(fā)示意圖??考慮到現(xiàn)有5G車聯(lián)網(wǎng)中的流媒體服務(wù)大都以內(nèi)容交付為目的,因此,國(guó)內(nèi)??外學(xué)者展開了大量?jī)?nèi)容中心化的流媒體交付相關(guān)技術(shù)研究。例如,文獻(xiàn)[27]提出了??一種選擇性的廣播策略,該策略在轉(zhuǎn)發(fā)過程中選擇移動(dòng)速度慢且連接能力強(qiáng)的下??一跳轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn),同時(shí)記錄到達(dá)內(nèi)容提供者的最短距離。文獻(xiàn)[28]提出了一種名為??RUFS的單播機(jī)制,每個(gè)節(jié)點(diǎn)都維護(hù)了一張鄰居節(jié)點(diǎn)請(qǐng)求成功信息表,轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)??根據(jù)該表將興趣包轉(zhuǎn)發(fā)至相同請(qǐng)求的下一跳。由于5G車聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下,該表需要??頻繁更新才能保證轉(zhuǎn)發(fā)的成功率,因此會(huì)給移動(dòng)節(jié)點(diǎn)帶來較大的維護(hù)開銷。在緩??存放置方面,文獻(xiàn)提出了一種分布式概率緩存機(jī)制,移動(dòng)節(jié)點(diǎn)通過在相鄰車輛??中選擇中心度最高的節(jié)點(diǎn)來實(shí)現(xiàn)緩存決策。為了解決因概率性緩存而導(dǎo)致緩存命??中率低的問題,文獻(xiàn)[87]將移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)中的路由和緩存分布式優(yōu)化問題進(jìn)行轉(zhuǎn)化,最??終通過啟發(fā)式算法來提高緩存命中率,并降低網(wǎng)絡(luò)中的路由成本。??以上解決方案在視頻分享與交付方面做出了很多改進(jìn),然而目前大部分研究??方案均缺乏對(duì)車輛節(jié)點(diǎn)之間協(xié)作路由的考慮,并且缺乏對(duì)車聯(lián)網(wǎng)中視頻流交付時(shí)??緩存位置的準(zhǔn)確評(píng)估,從而降低了5G車聯(lián)網(wǎng)的視頻交付性能,并增大了視頻分??享的網(wǎng)絡(luò)維護(hù)開銷。因此,設(shè)計(jì)一種低開銷和高可靠的移動(dòng)流媒體交付策略具有??十分重要的意義。鑒于此,本章深入研究了?5G車聯(lián)網(wǎng)中視頻數(shù)據(jù)的分發(fā)問題,??并提出了高效的流媒體內(nèi)容協(xié)作交付機(jī)
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]Energy-Efficient Computation Offloading and Resource Allocation in Fog Computing for Internet of Everything[J]. Qiuping Li,Junhui Zhao,Yi Gong,Qingmiao Zhang. 中國(guó)通信. 2019(03)
[2]一種基于可靠最遠(yuǎn)轉(zhuǎn)發(fā)的車載網(wǎng)廣播協(xié)議[J]. 葉雪梅,李雪松,蔡艷寧,范青剛,陳柏松,王慶文. 電子與信息學(xué)報(bào). 2016(05)
[3]一種基于逗留時(shí)間的新型內(nèi)容中心網(wǎng)絡(luò)緩存策略[J]. 王國(guó)卿,黃韜,劉江,陳建亞,劉韻潔. 計(jì)算機(jī)學(xué)報(bào). 2015(03)
本文編號(hào):3544687
【文章來源】:北京郵電大學(xué)北京市 211工程院校 教育部直屬院校
【文章頁(yè)數(shù)】:135 頁(yè)
【學(xué)位級(jí)別】:博士
【部分圖文】:
圖1-1?5G網(wǎng)絡(luò)下的流媒體服務(wù)場(chǎng)景圖??如圖1-1所示,5G網(wǎng)絡(luò)下的流媒體服務(wù)將是一種網(wǎng)絡(luò)異構(gòu)融合、資源“泛??在”接入、可靠性和體驗(yàn)質(zhì)量保障相結(jié)合的應(yīng)用服務(wù)場(chǎng)景
景中高質(zhì)量流媒體服務(wù)目標(biāo),5G網(wǎng)絡(luò)采用超密集異構(gòu)??基站部署[13]和額外頻段利用[14]等新型技術(shù)手段,來提升通信容量與頻譜利用率。??然而,一味采取硬件升級(jí)的辦法不僅給運(yùn)營(yíng)商帶來了巨大的開銷而且也難以追趕??指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)的視頻服務(wù)需求。另一方面,內(nèi)容分發(fā)作為支撐移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)最為關(guān)鍵??的技術(shù),對(duì)5G網(wǎng)絡(luò)中流媒體服務(wù)質(zhì)量和性能提升都起著至關(guān)重要的作用。近年??來,國(guó)內(nèi)外不少學(xué)者和機(jī)構(gòu)圍繞不同的場(chǎng)景和需求下的內(nèi)容分發(fā)技術(shù)展開了廣泛??的研究工作,并提出了代表性的研究方案[15_24】,如圖2-1所示?梢钥闯觯玻埃保茨??是一個(gè)重要的分界線。2014年以前,主要是研究以P2P、CDN、ICN等網(wǎng)絡(luò)為基??礎(chǔ)的內(nèi)容分發(fā)技術(shù);2014年以后,以5G網(wǎng)絡(luò)為代表的流媒體內(nèi)容分發(fā)技術(shù)不斷??受到了學(xué)術(shù)界的關(guān)注,并且分別從計(jì)算卸載、資源分配、安全交付等方面展開了??代表性的研究。下面針對(duì)移動(dòng)流媒體內(nèi)容分發(fā)相關(guān)研究工作分別進(jìn)行詳細(xì)介紹:??網(wǎng)絡(luò)隨機(jī)優(yōu)化理論[67]?分布式協(xié)作內(nèi)容分發(fā)[19]?質(zhì)m保障的移動(dòng)內(nèi)容分發(fā)[22J??基于P2P視頻內(nèi)容分發(fā)[15]?基于人工智能的內(nèi)容分發(fā)[24]??5G網(wǎng)絡(luò)內(nèi)容分發(fā)技術(shù)誕生[岡??/SiWaAP^N?^?ShafinR?J??^—?D?J?^\ndrews?3??2011?2013?2015?2017?2019????????????????????????>??2010?2012?2014?2016?2018?2020??ICN中隨機(jī)緩存內(nèi)容分發(fā)[16]?|多用戶邊緣計(jì)算卸載技術(shù)[20]?基于安全交付的數(shù)據(jù)分發(fā)[23]??QoE驅(qū)動(dòng)的視頻分發(fā)[丨7]
北京郵電大學(xué)博士學(xué)位論文???端源)響應(yīng),從而減輕了?5G車聯(lián)網(wǎng)的整體壓力并降低了交付延遲。??e?3?77,—??M3????興趣包??數(shù)據(jù)包一a_V2V通信??圖3-1?5G車聯(lián)網(wǎng)流媒體內(nèi)容分發(fā)示意圖??考慮到現(xiàn)有5G車聯(lián)網(wǎng)中的流媒體服務(wù)大都以內(nèi)容交付為目的,因此,國(guó)內(nèi)??外學(xué)者展開了大量?jī)?nèi)容中心化的流媒體交付相關(guān)技術(shù)研究。例如,文獻(xiàn)[27]提出了??一種選擇性的廣播策略,該策略在轉(zhuǎn)發(fā)過程中選擇移動(dòng)速度慢且連接能力強(qiáng)的下??一跳轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn),同時(shí)記錄到達(dá)內(nèi)容提供者的最短距離。文獻(xiàn)[28]提出了一種名為??RUFS的單播機(jī)制,每個(gè)節(jié)點(diǎn)都維護(hù)了一張鄰居節(jié)點(diǎn)請(qǐng)求成功信息表,轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)??根據(jù)該表將興趣包轉(zhuǎn)發(fā)至相同請(qǐng)求的下一跳。由于5G車聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下,該表需要??頻繁更新才能保證轉(zhuǎn)發(fā)的成功率,因此會(huì)給移動(dòng)節(jié)點(diǎn)帶來較大的維護(hù)開銷。在緩??存放置方面,文獻(xiàn)提出了一種分布式概率緩存機(jī)制,移動(dòng)節(jié)點(diǎn)通過在相鄰車輛??中選擇中心度最高的節(jié)點(diǎn)來實(shí)現(xiàn)緩存決策。為了解決因概率性緩存而導(dǎo)致緩存命??中率低的問題,文獻(xiàn)[87]將移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)中的路由和緩存分布式優(yōu)化問題進(jìn)行轉(zhuǎn)化,最??終通過啟發(fā)式算法來提高緩存命中率,并降低網(wǎng)絡(luò)中的路由成本。??以上解決方案在視頻分享與交付方面做出了很多改進(jìn),然而目前大部分研究??方案均缺乏對(duì)車輛節(jié)點(diǎn)之間協(xié)作路由的考慮,并且缺乏對(duì)車聯(lián)網(wǎng)中視頻流交付時(shí)??緩存位置的準(zhǔn)確評(píng)估,從而降低了5G車聯(lián)網(wǎng)的視頻交付性能,并增大了視頻分??享的網(wǎng)絡(luò)維護(hù)開銷。因此,設(shè)計(jì)一種低開銷和高可靠的移動(dòng)流媒體交付策略具有??十分重要的意義。鑒于此,本章深入研究了?5G車聯(lián)網(wǎng)中視頻數(shù)據(jù)的分發(fā)問題,??并提出了高效的流媒體內(nèi)容協(xié)作交付機(jī)
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]Energy-Efficient Computation Offloading and Resource Allocation in Fog Computing for Internet of Everything[J]. Qiuping Li,Junhui Zhao,Yi Gong,Qingmiao Zhang. 中國(guó)通信. 2019(03)
[2]一種基于可靠最遠(yuǎn)轉(zhuǎn)發(fā)的車載網(wǎng)廣播協(xié)議[J]. 葉雪梅,李雪松,蔡艷寧,范青剛,陳柏松,王慶文. 電子與信息學(xué)報(bào). 2016(05)
[3]一種基于逗留時(shí)間的新型內(nèi)容中心網(wǎng)絡(luò)緩存策略[J]. 王國(guó)卿,黃韜,劉江,陳建亞,劉韻潔. 計(jì)算機(jī)學(xué)報(bào). 2015(03)
本文編號(hào):3544687
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