基于异构网络的视频流数据传输

摘要

随着网络速率的不断提高,在智能手机上各种视频相关应用不断出现,功能也越来越强大,对视频流的传输质量要求也越来越高。为了获得更高的传输质量,研究如何更有效地在异构网络上进行视频流传输显得十分必要。
　　对视频质量的优化通常是从视频编码的角度进行的,而不关心视频流数据在网络中的具体传输情况。视频编码过后的I帧数据对视频质量有较大影响,因此在传输过程中保证I帧尽量完整地传输能够最大幅度提高视频传输质量。本文提出了RPS算法,用于在有多个约束条件的异构网络拓扑中找出最可靠的一条路径来保证I帧的可靠传输。算法主要以丢包率、延迟、数据速率三个因素为约束条件进行建模,并以丢包率为主要约束条件求解多约束条件最优路径选择问题。通过实验验证了在以丢包率为主要差别的不同路径上进行传输得到的视频质量会有较大差别,最大差别达到路径丢包率每增加一个百分点,会导致视频客观质量PSNR值下降最高约10dB。
　　在当前复杂的网络拓扑中往往可以找到多条较可靠的路径。为了均衡地使用可靠路径更有效传输视频流数据,本文提出了IFPWRR算法。算法通过对视频流数据的帧类型加以区分,并按照I帧优先和每帧首数据包优先的原则,将数据包按丢包率加权分配到多条可靠路径上优化传输,保障视频解码过程中最重要的数据能够得到最完整地传输,同时也兼顾到了各路径上的负载均衡,并最终提高视频流传输质量。然后通过在三条不同质量的可靠路径上进行实验对比,证明IFPWRR算法比传统的轮循算法、配额算法更能提高视频的总体传输质量,幅度相比最高达20％。最后,本文结合RPS算法和IFPWRR算法设计并实现了一个基于ns-3的仿真系统,该系统能够在多个角度展现视频流在异构网络中的具体传输细节。

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第一章 绪论

1.1研究背景及意义

1.2国内外研究现状

1.3本文主要研究内容

1.4本文组织结构

第二章 基于异构网络的视频流数据传输相关技术介绍

2.1异构网络

2.2视频流传输技术

2.3本章小结

第三章 可靠路径选择算法

3.1可靠路径

3.2可靠路径性质分析

3.3可靠路径选择算法

3.4算法实验效果分析

3.5本章小结

第四章 视频流多路径负载均衡算法

4.1主要负载均衡算法

4.2 I帧优先的加权轮循算法

4.3算法实验效果分析

4.4本章小结

第五章 仿真系统设计与实现

5.1仿真系统概述

5.2模块详细设计

5.3实验数据处理

5.4本章小结

第六章 总结与展望

6.1研究成果

6.2进一步研究方向

致谢

参考文献