面向MPEG-4分级编码流的交换机调度算法的研究

摘要

近年来，随着互联网技术的发展和普遍应用，网络越来越影响人们的生产生活方式。由于视频信息具有直观性强、内容丰富等特点，视频传输在网络传输领域占据了越来越重要的地位。视频流式传输（也称流媒体）是其中一项迅猛发展的技术。 然而，在互联网上进行流媒体传输，对视频压缩、网络传输等提出了新的挑战。首先，对于不同的流媒体应用，人们对流媒体的质量、时延、交互性等方面的要求不尽相同，所以需要流媒体压缩和调度具有在服务质量上的可伸缩性；第二，由于网络的异构性（Heterogeneity）和网络服务质量（QoS）的非确保性（Best-effort Service），流媒体传输需要针对互联网络传输中可能遇到的各种问题，提供拥塞控制、带宽适应性和某些容错功能等等；第三，用户设备的解码能力和播放方式多种多样，要求流媒体传输具有相应的结构来方便用户设备的解码和播放。而目前网络传输的瓶颈主要是三层交换机，因此，如何改进交换机的调度策略，是提高网络服务质量的有效途径。 本文研究了适合于实际网络的自相似的ON/OFF流量模型，在此基础上，根据交换机调度算法和MPEG-4流的传输特点及其对网络的要求，结合MPEG-4可分级编码技术，在已有的交换机调度算法基础上，提出了一种基于MPEG-4流的交换机调度算法。 首先，对流媒体采用渐进的精细可分级编码技术（PFGS）进行编码，将MPEG-4流分成一个基本层和四个增强子层，为了区分各层数据，将基本层和四个增强子层以及普通数据进行优先级的标注、分类。 然后采用基于VOQ的输入排队结构，将到达每个输出端口的数据按照优先级分别放到6个不同的队列中。将6个队列分成三组：基本层分组、增强层分组和普通数据分组，其中增强层分组中包含四个增强子层。组间采用动态优先级iSLIP算法进行调度，而对增强层分组中的四个增强子层采用轮转法进行调度。 最后在ON/OFF流量模型和一个8×8的交换结构之上，对本文提出的算法进行了仿真，仿真结果表明本文提出的算法能够保证MPEG-4基本层分组优先通过，根据网络带宽状况允许更多的MPEG-4增强子层通过，使交换机能够更好的支持MPEG-4流的传输。

目录

文摘

英文文摘

声明

1 绪论

1.1选题背景

1.1.1流媒体技术简介

1.1.2流媒体传输QoS问题

1.1.3交换机在网络中的地位

1.2本文的研究内容

1.3本文的章节安排

2 MPEG-4流传输与编码技术

2.1 MPEG-4流传输

2.1.1流媒体的网络传输问题

2.1.2流媒体传输协议

2.2 MPEG-4编码技术

2.2.1 MPEG-4编码的特性

2.2.2 MPEG-4视频编码核心思想

2.2.3 MPEG-4标准的构成

2.2.4 MPEG-4可分级编码技术

2.3本章小结

3交换结构的调度模型

3.1交换结构

3.2交换结构的调度模型

3.2.1输出排队的交换结构的调度模型

3.2.2输入排队的交换结构的调度模型

3.2.3组合输入输出排队的调度模型

3.3本章小结

4面向MPEG-4流传输的输入端分类调度算法设计

4.1 MPEG-4的层次区分

4.1.1 MPEG-4在发送端打包

4.1.2 MPEG-4流的标注

4.2输入端分类调度算法设计

4.2.1设置分类队列

4.2.2分类调度算法设计

4.3本章小结

5基于VOQ的MPEG-4流传输匹配调度算法设计

5.1基于VOQ输入排队的匹配调度算法

5.1.1 VOQ交换机逻辑结构

5.1.2输入排队的匹配调度算法

5.2 MPEG-4流传输的匹配调度算法设计

5.2.1基于严格优先级的iSLIP算法(Prioritized iSLIP)

5.2.2动态优先级的iSLIP算法

5.3本章小结

6实验仿真与结果分析

6.1流量模型

6.1.1 ON/OFF流量模型

6.1.2流量发生器类模型

6.2仿真实验

6.2.1交换结构模型

6.2.2性能评价指标

6.2.3实验环境

6.2.4仿真结果分析

6.3本章小结

7总结与展望

7.1总结

7.2未来展望

致 谢

参考文献