面向协同化移动流媒体服务的多信道通信研究

发布时间：2017-08-19 10:29

  本文关键词：面向协同化移动流媒体服务的多信道通信研究

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【摘要】：随着无线网络技术的不断发展,移动网络的性能得到了极大的提高。4G网络,高性能Wi-Fi已经在生活中逐渐普及。与此同时,得益于移动终端设备性能的大幅提升,移动互联网的应用空间得到了极大的扩展。目前,移动互联网已经成为现代信息社会中最重要的组成部分之一。作为互联网的核心应用之一,流媒体服务一直在互联网应用中占据重要地位。在移动网络时代,由于移动互联网偏重个人化,娱乐化的应用特点,流媒体服务的地位进一步提升,并得到了业界的积极推广然而不同于传统互联网,移动网络的接入通常依赖基站设备或者Wi-Fi AP。基站设备由于其带宽瓶颈限制,高用户密度下性能下降较为严重。Wi-Fi AP的接入通常需要固定的接入点,很多应用场景难以满足这个要求,使得其缺乏扩展性和泛用性。因此,D2D服务模式引起了业界的关注,并被认为提升移动互联网吞吐性能与服务质量的重要补充途径。基于此,本项目组设计并实现了“面向智能手机的协同化流媒体服务系统”,该系统基于智能手机平台,通过组建Wi-Fi AdHoc网络自组织地进行数据的共享与传输。在使用流媒体服务时,通过Wi-Fi与蜂窝网络的协作传输,降低了对蜂窝网络的带宽需求,提高了Wi-Fi网络的利用率,能够起到很好的性能提升与资费降低的效果。Wi-Fi Ad Hoc网络是整个流媒体协作系统的核心组成部分,其通信能力直接影响了流媒体服务的质量与Wi-Fi网络的数据利用率。在许多高用户密度应用场景下,Wi-Fi Ad Hoc网络的性能存在一定的瓶颈。基于此,本文对Ad Hoc网络的性能优化问题进行了相关研究,论文的主要工作如下：1.基于智能手机的多接口协同的多信道通信机制。通常Wi-Fi Ad Hoc网络工作在同一通信信道下,当节点密度较大时,网络的性能会受到较大的影响。通过使用多信道通信可以有效提升网络的通信能力,然而传统多信道通信网络的实现依赖整个网络的同步。在智能手机环境下,缺乏这样的同步机制。因此,现有移动流媒体环境难以有效利用多信道通信资源。针对这一情况,本文设计了一个使用蓝牙辅助通信的基于智能手机的多信道通信系统。通过蓝牙通信的协作完成多信道的管理调度工作,使得手机可以在缺乏时钟同步机制的条件下使用多信道通信以提升网络的通信性能。同时,针对流媒体应用的传输特征,本系统对还其进行了相应的优化,从而为用户提供更高质量的流媒体服务。不同于传统的多信道网络相关工作,本系统实现无需修改现有通信协议与硬件设备,具有较好的泛用性与可扩展性。2.基于时域特征的多信道通信优化。不同于有线网络,移动网络环境下无线信号的质量容易受到外部的干扰,因此其通信能力存在一定的波动。在多信道通信环境下,对信道资源的不合理分配会使得系统对于网络资源的利用率降低,从而降低整个网络的通信性能。针对这一问题,本文根据网络质量变化的时域特征,提出了相应的信道分配策略与算法,实现了复杂应用场景下多信道Ad Hoc网络的通信优化。通过在多信道通信环境下针对网络性能的波动对信道进行合理分配,实现了网络通信性能的有效提升。
【关键词】：移动流媒体 自组织网络 多信道通信 蓝牙网络 信道调度
【学位授予单位】：南京大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN929.5
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-12
• 第一章 绪论12-18
• 1.1 背景介绍12-13
• 1.2 移动流媒体技术13-15
• 1.3 移动流媒体系统的现状与挑战15-16
• 1.4 研究内容及主要工作16-17
• 1.5 本文组织结构17-18
• 第二章 相关工作18-32
• 2.1 基于D2D的协同化流媒体系统18-21
• 2.1.1 Ad Hoc网络19-20
• 2.1.2 流媒体通信协作20-21
• 2.2 面向协同流媒体系统的优化技术研究现状21-23
• 2.3 信道接入技术23-25
• 2.4 现有多信道通信技术25-32
• 2.4.1 静态多信道分配方案26-27
• 2.4.2 动态多信道动态分配算法27-32
• 第三章 基于多接口协同的多信道通信研究32-55
• 3.1 研究动机32
• 3.2 MC-MANET系统概述32-35
• 3.3 应用层代理程序35-36
• 3.4 双层Ad Hoc网络构建36-42
• 3.4.1 Wi-Fi Ad Hoc网络构建36-37
• 3.4.2 蓝牙Ad Hoc网络构建37-41
• 3.4.3 节点的加入离开41-42
• 3.5 数据发送机制42-44
• 3.6 信道切换机制44-47
• 3.7 路由管理机制47-49
• 3.8 实验分析49-54
• 3.8.1 NS-3实验环境49-51
• 3.8.2 实验结果与分析51-54
• 3.9 本章小结54-55
• 第四章 基于信道状态的多信道网络优化55-66
• 4.1 研究动机55-57
• 4.2 基于网络吞吐量度量的信道调度策略57-61
• 4.2.1 时域调度模型57-59
• 4.2.2 基于Ad Hoc网络的算法实现59-61
• 4.3 基于网络时延度量的信道调度策略61-63
• 4.4 实验分析63-65
• 4.5 本章小结65-66
• 第五章 总结与展望66-68
• 5.1 本文总结66
• 5.2 前景展望66-68
• 参考文献68-72
• 简历与科研成果72-73
• 致谢73-74

【参考文献】

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本文编号：700214