面向已部署802.11无线局域网的视频组播性能优化研究
本文关键词：面向已部署802.11无线局域网的视频组播性能优化研究 出处：《清华大学》2016年博士论文 论文类型：学位论文
更多相关文章： 802.11 无线局域网视频组播 伪广播 可伸缩视频编码 命名数据网络
【摘要】：IEEE 802.11无线局域网已经成为互联网接入技术的一个普遍解决方案。随着智能移动终端的迅速普及,在大型公共聚集场所,会出现多个用户通过相同的无线接入点同时访问相同的视频直播服务的情况。因此,在已部署的公共Wi-Fi热点上提供视频组播服务面临实际需求。在无线局域网视频组播中,除了要解决标准802.11组播低可靠性和低速率的问题,还要考虑视频传输对于信息丢失的敏感性。现有无线局域网视频组播方案主要采用跨层优化思想,根据视频编码信息的载体不同(数据帧或者比特位),可以分为两类:基于链路层的跨层优化和基于物理层的跨层优化。这两类方案都需要修改802.11协议,难以在已部署的802.11无线接入点上实现。无线局域网视频组播作为互联网视频组播服务的最后一环,其实现方案同时受到网络层协议的影响。命名数据网络(NDN)是近年来新提出的一种以内容为中心的网络架构,由于其对组播的内在支持,相比IP网络,NDN在实现大规模互联网视频组播服务方面拥有巨大的优势。然而,接收者驱动的数据传输模式使得NDN在无线局域网视频组播中产生了重复的请求开销,限制了NDN无线局域网视频组播的可扩展能力。本论文正是针对上述问题,面向已部署的802.11无线接入点,对无线局域网视频组播性能优化问题进行了相关的讨论和研究,主要工作和贡献为:1.伪广播是近年来提出的一种基于802.11单播的组播技术,发送端显式地选择一个单播接收者,其他客户端以监听的方式接收数据包。由于伪广播不能完全保证监听客户端的可靠传输,针对伪广播与前向纠错相结合的可靠组播机制,本文提出了以客户端接收信号强度(RSSI)为主要测量维度的伪广播有效吞吐率测量方法。实验结果证明单播接收者和监听客户端的RSSI共同影响伪广播的有效吞吐率,并给出了伪广播稳定工作的RSSI参考区间,可以作为伪广播实际应用中选择单播接收者的重要参考指标。2.将多接收者伪广播与可伸缩视频编码(SVC)相结合,提出了基于网络层的无线局域网视频组播跨层优化方案(M~3)。通过将不同的视频编码层转发给不同的单播接收者,M~3实现了针对SVC视频流的差异化可靠组播传输。同时,M~3利用二元整数线性规划来优化了系统的整体视频传输质量。在真实网络实验床中实现了M~3原型系统,经过实验验证,与传统的单层视频组播相比,M~3可以提高系统有效视频速率总和超过200%。3.将网络层Interestx转发抑制与应用层Interest传输控制相结合,提出了NDN无线局域网视频组播优化方案(ISM)。ISM实现了基于头领客户端的Interest抑制机制,可以有效避免无线局域网中的Interest发送冲突;并实现了基于Interest流水线的传输控制机制,保证NDN无线局域网视频组播的可靠性和实时性。在真实网络实验床中实现了ISM原型系统,经过实验验证,在6Mbps的组播带宽限制条件下,ISM可以同时支持20个客户端流畅地观看1Mbps码率的直播视频。相比普通NDN组播方案,ISM可以支持的客户端数量提升了300%。
【学位授予单位】：清华大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN925.93
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