资源受限网络中流媒体传输的QoS控制方法研究

• 作 者: 和智涛
• 机 构: 中国科学院大学
• 出 处: 中国科学院大学
• 发表日期: 2017年期
• 关键词: 资源受限网络 流媒体传输 服务质量 拥塞控制 容错编码

随着移动通信、深空通信等技术的飞速发展，语音、图像、视频等流媒体成为无线通信的主体业务。而当前视频通信正朝着移动化、高清化和瘦终端的趋势发展。在功率和带宽等受限环境的条件下，无线信道视频传输会受到动态环境的多谱勒扩展、小尺度衰落、多径效应以及噪声等因素的影响。然而视频高清化需要进一步增加编码压缩率，使得高压缩比的可变长符号在传输更容易出错和扩散，难以保障信息传输的服务质量(Quality of Service，QoS)。如何解决这一瓶颈难题，已成为该领域最具有前瞻性的研究课题，因此急需研究资源受限网络中视频编码与可靠传输的QoS控制方法。　　本论文在国家自然科学基金项目的支持下，对视频编码与传输的服务质量控制方法进行研究，取得了阶段性成果:主要包含两个部分。首先通过研究并改善了拥塞控制以达到降低视频流媒体传输的延迟和降低网络的分组丢失，其次通过研究视频的差错控制方法以提高有错误发生时视频的抗差错能力。在此基础上，设计并实现了移动通信网中流媒体传输和QoS监控平台，该平台能够测量网络QoS参数以及评估拥塞控制算法的性能。　　本论文研究工作的主要创新点包括:　　(1)根据信道传输错误对人眼敏感度产生的影响，提出了结合信道丢包率的感兴趣权重分配和调整方法。仿真结果表明:该方法有效的将感兴趣区的权重自适应的与信道状态相匹配，能够提升视频容错编码的性能。　　(2)针对HEVC标准的会话视频传输业务，在采用肤色、运动、纹理信息快速提取感兴趣区域并且使用丢包率修正了感兴趣区域权重的基础上提出了会话视频容错编码方案。仿真表明，该方案能够在保持整体比特率不变的情况下，有效地提升感兴趣区的容错能力，同时降低编码复杂度。　　(3)通过线性预测丢包率判断网络拥塞的状况，提出了一种用于移动通信网络中视频传输的拥塞控制算法。实验表明该算法能够实时检测到当前可用带宽的动态变化，自适应地调整输出码率。端到端延迟、抖动、误码率等QoS控制参数均符合通信行业对实时视频业务的指标要求，同时提高了网络带宽的利用率。　　(4)在上述研究的基础上，设计并实现了移动通信网中流媒体传输和QoS监控平台软件。本平台支持会话视频和监控视频的流媒体服务，能够测量网络的QoS参数以及评估拥塞控制算法的性能。