泛在网络下关于多流视频传输的服务质量改进研究

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随着移动通信和互联网的高速发展,各种网络技术不断涌现并迅速进入实际使用,使得现有的网络环境日益复杂。对于应用程序选择合适的网络以及用户选择合适的程序造成了额外的负担。泛在网络(ubiquitous network)是一种无所不在的网络,它可以与环境融为一体,方便快捷地连接任意位置的人和物,随时随地提供各种贴合需求的应用。多流多宿技术是泛在网络中一种非常有效的传输技术。多流技术可以依据数据本身的特征以及对网络资源的需求把数据分类,放到不同的流中传输,提高网络使用效率和安全性。多宿主技术允许一个主机拥有多个网络地址,在进行通信时可以在根据具体情况在多个IP地址间切换使用。流控制传输协议SCTP(Stream Control Transmission Protocol)协议是一个实现了多流多宿主技术的传输层协议,它借鉴吸收了UDP协议的某些特性改进了TCP协议的某些缺陷,使得网络传输过程更安全快捷。   虽然网络的融合发展带来了更多的带宽资源,但是仍然满足不了日益增长的应用程序的需求,因此在泛在网络研究中网络资源的分配仍然是是一个重要问题。许多现有的资源分配方法仅仅考虑了无线网络环境的情形,没有考虑到有多种网络的综合环境。另外一些方法仅仅考虑单个源点接收点的数据发送情况,对于多个源点协作传输的应用需求无法满足其要求。还有一些方法侧重于服务有稳定较大流量传输的用户,所以对数据量变化明显的用户不公平,使其在使用网络时可能遇到更多的丢包情况。另外,一般的资源传输方法都偏向于仅考虑网络端的状况,而没有对所要传输的数据做进一步的处理以适应网络传输的需求。因此,本文研究了适用于多网络环境中多点协作的传输方式,它可以让数据量不确定的视频用户群通过选择不同的网络从而降低网络使用总代价,另外,对于源数据按照其重要程度不同而作优先级划分可以更好的帮助提高重要数据的传输比率。   本文主要研究了泛在网络的复杂背景下的多点视频监控场景,在此场景下多个协同工作的视频终端监控一片区域,并利用网络将视频数据传输到远端控制点,并依据新的需求做出反馈和调整。可以将这多个视频监控点视作一个综合的用户,在此基础上利用它们使用网络所需付出的总代价来作为判断资源分配方式好坏的依据。然后对整个问题做数学抽象得到一个最有规划模型,并提出一个改进的分支切割方法(IPSBC)来解决该问题。IPSBC算法遵循分而治之的原则,在充分考虑网络选择二元性的基础上解决了原问题。算法由C和Lingo构成的模拟程序进行对比验证。与传统的CRA算法和CGA算法相比,IPSBC方法分别有13.0%以及30.6%的效率提升。   如果在上述视频监控场景中,网络环境发生了变化,不能够满足所有监控点的视频传输需求,则此时对于每一个监控点来说,主要任务就从最小化用户开销转变为努力将视频数据中最重要的一部分发送出去,这里就涉及了数据的重要性定义、数据包的分组发送、网络选择优先权和数据包的重组问题。为了解决这个问题,本文中提出了一个基于传输优先级的调度方法JYS算法,它能够在资源相对较少的情况下优先保证重要程度高的数据的传送需求。在具体实验中是通过衡量接收端收到的数据的重要程度的加权平均值来判断算法的效用,并与一个随机分配算法SFS和一个贪婪分配算法TLFS做了对比实验,结果证明JYS算法在目标值和稳定性方面分别提升了大约12%和40%。
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