面向智能终端的流媒体应用功耗优化研究

发布时间：2023-05-08 01:53

　　近年来,随着无线通讯技术的发展,人们可以通过随身携带的智能终端获取各类网络服务。当下全球移动数据流量中视频占比约为65%,用户在移动端观看视频的行为较为频繁。这类视频应用具有数据、计算密集的特点,需要较长的网络传输时间及较大的资源开销,主要包括网络资源、CPU资源及电池资源等。本文针对流媒体应用在智能终端的能耗问题,从无线数据接收与处理器配置这两个方面进行深入的研究,并提出了移动终端的能耗优化策略与模型。主要研究内容包括:1.分析了移动设备的能耗优化研究现状,对面向流媒体应用的CPU与无线数据传输低功耗优化方法进行归纳比较。深入研究了流媒体系统的组成结构、运行流程及协议模型等。2.针对流媒体应用的无线数据接收问题,分析了视频缓冲区队列稳定与能耗之间的关系,利用改进的李雅普诺夫(Lyapunov)框架,提出一种基于Lyapunov队列优化的低功耗数据接收策略(LDR)。该策略将Lyapunov偏移定理与视频缓冲区队列变化相结合,在综合分析给定网络状态下的数据接收速率、无线网络接口的接收功率及缓冲区队列长度变化的基础上决定数据实时接收的方式,以实现多种网络环境下移动终端的低功耗数据接收,增...

【文章页数】：67 页

【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 研究背景及意义
        1.1.1 流媒体应用发展现状
        1.1.2 流媒体终端能耗问题
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 嵌入式移动设备的耗能组件研究现状
        1.2.2 流媒体应用的能耗优化
    1.3 本文研究内容与创新点
    1.4 本文组织结构
第二章 相关技术与理论概述
    2.1 流媒体相关技术
        2.1.1 组成结构
        2.1.2 传输协议
        2.1.3 播放方式
        2.1.4 播放质量
    2.2 典型的流媒体处理架构
        2.2.1 FFmpeg架构
        2.2.2 一个流媒体播放器
    2.3 李雅普诺夫理论研究
        2.3.1 稳定性理论
        2.3.2 Lyapunov稳定性
        2.3.3 Lyapunov函数
    2.4 本章小结
第三章 基于Lyapunov框架的移动流媒体能耗优化研究
    3.1 流媒体数据接收机制
        3.1.1 传统的数据接收方式
        3.1.2 传统接收机制设计缺陷
    3.2 Lyapunov的改进框架
        3.2.1 队列稳定
        3.2.2 Lyapunov队列优化
        3.2.3 单一节点队列分析
    3.3 基于Lyapunov队列优化的低功耗数据接收策略
        3.3.1 两种接收策略的能耗分析
        3.3.2 低功耗数据接收策略LDR
    3.4 本章小结
第四章 基于马尔科夫决策过程的移动流媒体能耗优化研究
    4.1 嵌入式系统功耗管理机制
        4.1.1 嵌入式异构多核平台
        4.1.2 嵌入式环境下的ACPI电源管理
    4.2 MDP相关方法研究
        4.2.1 MDP原理
        4.2.2 典型的MDP求解方法
    4.3 基于MDP的CPU低功耗优化模型
        4.3.1 优化模型状态分析
        4.3.2 优化模型动作及转变概率分析
        4.3.3 优化模型奖励分析
    4.4 本章小结
第五章 实验验证及分析
    5.1 基于无线数据接收策略的能耗研究实验
        5.1.1 实验平台
        5.1.2 信号强度与接收速率的关系
        5.1.3 实验验证
    5.2 基于CPU配置优化策略的能耗研究实验
        5.2.1 实验平台
        5.2.2 实验验证
    5.3 本章小结
总结与展望
    总结
    展望
参考文献
攻读硕士学位期间取得的科研成果
致谢



本文编号：3811746