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网络实时视频传输研究

作　者: 陈敏
导　师: 韦岗
学　校: 华南理工大学
专　业: 通信与信息系统
关键词: 网络仿真 IEEE 802.11 无线局域网(WLAN) 区分服务视频传输调度算法 ARQ/FEC
分类号: TN919.8
类　型: 博士论文
年　份: 2004年
下　载: 999次
引　用: 10次
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内容摘要

研究有线／无线网络下的对服务质量要求很高的实时视频传输问题，在因特网日益普及的今天有实际应用价值，特别是在无线网络下，更是具有理论和实用价值。实时视频在网络上传输面临了一些特殊问题：1)基于TCP的应用虽可以保证数据包被接收端可靠接收，但会引入巨大延迟，对实时应用不可取；2)由于视频数据量巨大，因而传输的是压缩率很高的码流，特别是在无线移动网络中，要求的码率极低。而目前常用的视频编码标准如H.263／H.26L／H.264、MPEG-2／4等都采用了时间、空间预测及可变长度编码(VLC)方法，这些措施对错误极为敏感，且会造成错误在空间和时间上的传播，使解码图像的质量严重下降甚至无法解码；3)随着网络技术的发展，虽然网络带宽逐渐增加，例如无线局域网(WLAN)可提供高达每秒数兆至数十兆的传输速率，在这样的带宽下，各种多媒体业务如实时视频传输将成为可能，但是网络传输环境并不可靠。无线移动网络由于多径衰减，突发性错误特别显著。因此，须研究具有可伸缩性的视频编码、传输和解码方法。本文分别针对有线和无线网络下实时视频的传输，在深入研究网络仿真技术，以及MPEG-4和H.26L视频编码标准、具体实现、当前国内外关于视频编解码及传输的容错技术的基础上，在视频编码、解码和网络实时传输上做了一些工作，本文的创造性成果表现在： 1)提出了改进的适合MPEG-4的视频传输区分服务的模型，此模型适用于网络严重拥塞和极低误码率的视频帧码序列传输。并提出了一种视频服务器中针对视频传输的新的服务优先等级标识算法。 2)提出了一种针对变比特率突发业务的调度算法，称为加权开关赤字轮询算法。根据不同的队列等级分配加权的带宽，并根据队列中分组状况动态调节服务量。 3)提出了一种新的适合在WLAN上传输实时视频的多阶段混合ARQ算法，同时结合H.26L视频编码器条件跳帧(Conditional Frame Skipping)、参考帧选择(Reference Frame Selecting)，以及帧内刷新(Intra-frame refreshing)技术，联合视频应用层和无线接入控制(MAC)层的交叉层(Cross-layer)动态调节策略使网络性能最优化：1、自适应ARQ／FEC策略用来节省不必要的FEC(Forward Error Control)开销；2、基于多阶段混合ARQ反馈信息的条件跳帧策略用来缓解由于采用ARQ／FEC错误恢复对延时性

全文目录

摘要  5-7
ABSTRACT  7-10
目录  10-15
第一章绪论  15-27
  1.1 研究意义  15-16
  1.2 研究现状  16-25
    1.2.1 无线视频传输的最新研究进展  16-18
    1.2.2 传统的信道上的差错控制技术  18-19
    1.2.3 视频编码器的差错复原技术  19-21
    1.2.4 差错复原技术的新进展  21-23
    1.2.5 网络实时视频传输的仿真技术  23-25
  1.3 本文的工作  25-26
  1.4 本文的内容安排  26-27
第二章相关背景知识  27-57
  2.1 视频编码基本原理  27-34
    2.1.1 MPEG4视频编码简介  29-31
    2.1.2 H.26L视频编码简介  31-34
  2.2 无线局域网 IEEE 802.11协议  34-40
    2.2.1 IEEE 802.11无线局域网标准结构  34-35
    2.2.2 媒体接入控制子层  35-36
    2.2.3 分布式协调功能  36-39
    2.2.4 无线 IEEE 802.11局域网的区分服务增强机制  39-40
  2.3 本文实验的网络仿真平台  40-45
    2.3.1 网络仿真简介  40-42
    2.3.2 OPNET Modeler仿真平台简介  42-45
  2.4 IEEE 802.11无线局域网 OPNET建模与性能测试  45-57
    2.4.1 引言  45-46
    2.4.2 无线局域网的协议行为建模  46-50
    2.4.3 IEEE 802.11无线局域网 MAC的输入接口  50-52
    2.4.4 IEEE 802.11无线局域网 MAC的输出接口  52-53
    2.4.5 仿真和实验  53-57
第三章一种适合 MPEG-4传输的 IP区分服务网络模型  57-69
  3.1 引言  57-59
  3.2 区分服务网络模型  59-61
  3.3 区分服务视频包标识算法  61-63
  3.4 实验结果及其分析  63-68
  3.5 本章小节  68-69
第四章一种适合实时变比特率视频传输的IP区分服务调度算法  69-80
  4.1 引言  69-71
  4.2 实时视频传输网络模型  71-72
  4.3 加权开关赤字轮循调度(WSDRR)算法  72-74
  4.4 WSDRR算法调节策略  74-75
  4.5 仿真实验及其分析  75-78
  4.6 本章小节  78-80
第五章适合在无线局域网下传输实时视频的带条件跳帧和参考帧选择的多阶段混合 ARQ方案  80-108
  5.1 引言  80-82
  5.2 IEEE 802.11无线局域网架构及其一种 QoS增强方案  82-85
    5.2.1 系统构成  82-83
    5.2.2 一种 IEEE 802.11的 QoS增强方案  83-85
  5.3 打包和 FEC方案  85-88
    5.3.1 打包方案  85-86
    5.3.2 包擦除信道上的 FEC技术  86-87
    5.3.3 本文所采用的改进的混和 ARQ/FEC编码算法  87-88
  5.4 多阶段混合 ARQ算法  88-96
    5.4.1 算法介绍和特点  88-91
    5.4.2 算法伪代码描述  91-94
    5.4.3 三阶段混合 ARQ算法理论分析  94-96
  5.5 基于多阶段传输反馈信息的条件跳帧算法  96-98
    5.5.1 算法介绍  96-97
    5.5.2 算法描述  97-98
  5.6 基于多阶段反馈信息的参考帧选择和I 帧更新算法  98-102
    5.6.1 参考帧选择方法  98-100
    5.6.2 Intra更新算法  100-102
  5.7 仿真结果比较及分析  102-106
  5.8 本章小节  106-108
全文结束及将来的工作  108-111
参考文献  111-123
攻读博士学位期间完成的学术论文  123-126
致谢  126

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