多视频源组播会话中编码层次映射自适应模型与算法研究

多视频源组播会话是多个视频组播流构成的应用会话，它存在于分布视频会议、远程监控、远程教育等应用中．针对多视频源组播会话中编码层次映射自适应问题，已有人提出了多种算法．但都缺乏对这个问题的全面、完整的描述．本文在对多视频源组播会话中编码层次映射自适应模型与算法做全面描述的基础上．提出一种新的自适应算法和两个改进算法，并从理论上对三种算法进行了评价．经应用证明，三种算法具有较强的实用性．     

多组共享式应用层组播算法

利用单播传输路径的重叠特性所构建的叠加组播树可以部分模拟IP层的有源组播,而单组会话中成员主机在网络中分布的不足可以通过多组会话中的主机来弥补。该文根据这一特点提出了一种基于多组会话成员共享的应用层组播算法,该方法采用了源主机和接收主机之间的单播传输路径和多组协作机制,为每个组播源建立单独的组播树。通过模型分析,该文算法所构建的组播树可以比单组会话计算方法获得较大优势的链路利用率。     

一种基于组播的视频转码系统的设计与实现

视频会议是一种支持人们远距离进行实时信息交流、开展协同工作的应用。基于组播骨干网(MBone)的视频应用已成为研究的热点。目前,在组播视频会议中,视频发送者基本上都是按事先设定的带宽进行数据发送。这种按固定速率发送视频的方式无法同时满足所有接收者对视频质量的要求。该文提出并实现了一个视频转码系统,该转码系统被配置在窄带网络和宽带网络的连接处,一方面接收来自宽带网络的组播视频数据,另一方面能够针对窄带网络的可用带宽对接收到的视频数据进行码率转换,实时降低输出视频的码率并将转码后的视频发送到另一个组播组,使窄带网络上的用户能通过该组播组参与视频会议。     

组播协议在以太网中的应用研究

一、组播概述 IP组播的产生是由于传统的单播和广播通信方式都不能有效地解决单点发送多点接收的问题,是指在IP网络中将数据包发送到网络中的某个确定节点子集,这个子集成为组播组.IP组播的基本思想是,源主机只发送一份数据,这份数据中的目的地址为组播地址;组播组中的所有接受者都可接收到同样的数据拷贝,并且只有组播组内的主机可以接收该数据,网络中的其他主机不能收到.IP组播技术有效地解决了单点发送多点接收的问题,实现了IP网络中一点到多点的高效数据传送,能够大量节约网络带宽,降低网络负载.     

组播协议在OPNET中的建模与仿真

该文以IP组播技术为重点,结合网络仿真软件OPENT Modeler,分析该软件环境下IP组播网络的建模机制,包括参考标准、组的管理、支持的应用、组播路由协议的选择,节点加入组播组与发送源发送组播数据的流程。以校园网视频会议和FTP传输应用为例,构建网络仿真模型,一方面比较单播与组播方式下的网络性能,分析了视频流量的发送情况、视频会议分组的端到端延时,FTP传输的响应时间,骨干网络点到点链路吞吐量;另一方面比较了组播方式采用共享树机制和由共享树切换到最短路径树在网络性能上的改进,包括分组延迟的降低、汇合点路由器上拥塞发生的减少等。同时,也对无线移动通信网络环境下的组播技术提出更多需要考虑的因素。     

移动Ad Hoc网络中基于多树的视频组播协议的研究

在移动AdHoc网络中进行视频传输,组播技术起着非常重要的作用.设计移动AdHoc网络视频组播协议的一个重要目标就是保证传输的不间断性,降低接收到的无用视频帧的比例.对移动AdHoc网络中基于多树的视频组播协议进行了研究,介绍了视频编码技术,给出了多树视频组播路由协议的设计要求和衡量协议性能的度量指标,详细分析和比较了已有的几个多树视频组播协议,指出了它们的优缺点,并探讨了下一步的研究方向.     

IP组播靠管理

目前,不少企业或政府部门,通过自建或租用线路,开发属于自己的宽带IP城域网,并在其上开展视频会议等应用。一般来说,搭建一个星型网络,进行点对点的TCP/IP数据包传输,并非难事,只要能Ping通对方就行,因为TCP/IP提供可靠传输,接收方如果没有收到数据包,发送方会重发这些包。但是在组播方式下,采用的是不可靠的UDP传输,发送方没有重发数据包的机制,如果传输环境不进行优化,或者网络交换机的配置不很合理,就很容易造成数据包的延时或丢失,导致传输视频会议的图像时,在接收端出现马赛克、停顿,甚至黑屏等现象。因此,笔者愿把自己总结出的一些组播应用的管理经验与读者共享。     

一种基于分布式网络编码的共享树光组播算法

为了减少传统组播共享树算法的网络资源消耗和均衡链路负载,提出了一种基于分布式网络编码的共享树光组播算法。此算法在最大限度地增加光链路共享的情况下,对多点到多点的组播建立具有网络编码功能的共享树进行信息传输,且对具有网络编码的共享树只分配两个波长,有别于传统组播为每个会话分配一个波长,从而减少了波长资源消耗。仿真结果表明,新的基于分布式网络编码的共享树光组播算法相比传统共享组播树方法能有效达到均衡网络负载和减少波长资源消耗的目的。     

IP组播靠管理

目前，不少企业或政府部门．通过自建或租用线路，开发属于自己的宽带IP城域网，并在其上开展视频会议等应用。一般来说，搭建一个星型网络．进行点对点的TCP／IP数据包传输．并非难事．只要能Ping通对方就行，因为TCP／IP提供可靠传输．接收方如果没有收到数据包，发送方会重发这些包。但是在组播方式下，采用的是不可靠的UDP传输．发送方没有重发数据包的机制，如果传输环境不进行优化，或者网络交换机的配置不很合理，就很容易造成数据包的延时或丢失，导致传输视频会议的图像时，在接收端出现马赛克、停顿，甚至黑屏等现象。因此，笔者愿把自己总结出的一些组播应用的管理经验与读者共享。     

组播技术应用

组播技术指的是单个发送者对应多个接收者的一种网络通信方式.该组播技术中,通过向多个接收方传送单播信息流方式,可以减少具有多个接收方同时收听或查看相同资源情况下的网络通信流量.对于n方视频会议,可以减少使用a（n-1）倍的带宽长度.“组播”中较为典型的是采用组播地址的IP组播.组播技术基于“组”这样一个概念,属于接收方专有组,主要接收相同数据流.该接收方组可以分配在英特网的任意地方.本文以监控系统介绍IP组播技术中的应用.     

LION: Layered Overlay Multicast With Network Coding

Recent advances in information theory show that the throughput of a multicast session can be improved using network coding. In overlay networks, the available bandwidth between sender and different receivers are different. In this paper, we propose a solution to improve the throughput of an overlay multicast session with heterogeneous receivers by organizing the receivers into layered data distribution meshes and sending substreams to each mesh using layered coding. Our solutions utilize alternative paths and network coding in each mesh. We first formulate the problem into a mathematical programming, whose optimal solution requires global information. We therefore present a distributed heuristic algorithm. The heuristic progressively organizes the receivers into layered meshes. Each receiver can subscribe to a proper number of meshes to maximize its throughput by fully utilizing its available bandwidth. The benefits of organizing the topology into layered mesh and using network coding are demonstrated through extensive simulations. Numerical results indicate that the average throughput of a multicast session is significantly improved (up to 50% to 60%) with only slightly higher delay and network resource consumption.     

基于集成FEC和层次传输的可靠组播的流控技术

端系统能力和网络带宽的异构性给大规模组播的流控带来很大困难。本文将前向纠错（ＦＥＣ）技术与层次传输相结合,较好地解决了异构环境下可靠组播的流控问题。我们给出了传输调度和信道速率分配的算法,讨论了差错控制问题。性能分析和模拟表明,该方法对大规模、异构组播组可显著减少平均传输时间并且有效地利用网络带宽。只需较少数目的组播组就能得到性能的很大提高。软件ＦＥＣ编码器的速度能够匹配当前的网络条件,算法易于实     

基于AIMD算法的分层多播拥塞控制

提出了一种基于AIMD算法的分层多播拥塞控制算法．算法借助AIMD算法具有的良好TCP兼容性和稳定性，采用慢增慢减的速率调节原则来防止TCP中速率减半策略所带来的速率振荡．为避免反馈处理带来的复杂性和可扩缩性问题，提出了无须反馈的收方至发方间往返时延估计方法．算法采用类似TCP的慢启动算法来提高链路的利用率和收敛速度．通过仿真评估得出，算法对TCP流、不同多播流均表现出理想的公平性，并有很高的带宽利用率和良好的稳定性．     

层次视频多播中的自适应公平带宽分配

为解决层次视频多播传输中带宽分配的公平性问题,建立了适合的网络模型,并以有限状态机的形式给出了接收端会话基于自适应公平原则的状态转化过程。确定了一些重要参数的计算公式并将网络带宽的变化归一化为权重问题,降低了模型的复杂度。     

Discrete bandwidth allocation considering fairness and transmission load in multicast networks

As a promising solution to tackle the network heterogeneity in multicasting, layered multicast protocols such as receiver-driven layered multicast (RLM) and layered video multicast with retransmission (LVMR) have been proposed. This paper considers fairness as well as transmission load in the layered multicasting. Lexicographically fair bandwidth allocation among multicast receivers is considered under the constraint of minimum bandwidth requirement and the link capacity of the network. The problem of transmission load in the layer multicasting due to various user requirements is also examined by minimizing the number of layers.     

Error control for receiver-driven layered multicast of audio andvideo

We consider the problem of error control for receiver-driven layered multicast of audio and video over the Internet. The sender injects into the network multiple source layers and multiple channel coding (parity) layers, some of which are delayed relative to the source, Each receiver subscribes to the number of source layers and the number of parity layers that optimizes the receiver's quality for its available bandwidth and packet loss probability. We augment this layered FEC system with layered pseudo-ARQ. Although feedback is normally problematic in broadcast situations, ARQ can be simulated by having the receivers subscribe and unsubscribe to the delayed parity layers to receive missing information. This pseudo-ARQ scheme avoids an implosion of repeat requests at the sender and is scalable to an unlimited number of receivers, We show gains of 4-18 dB on channels with 20% loss over systems without error control and additional gains of 1-13 dB when FEC is augmented by pseudo-ARQ in a hybrid system, Optimal error control in the hybrid system is achieved by an optimal policy for a Markov decision process     

多约束QoS动态多播路由算法

YAM和QoSMIC是支持QoS动态多播路由算法,允许多播组成员动态地加入/退出,同时为接收方提供多个可选择的多播接入路径,以满足不同应用的QoS需求。该文在分析这些算法的基础上,研讨了具有延迟、延迟抖动、带宽和代价等多约束QoS的多播路由问题,描述了一种适应于研究QoS多播路由的网络模型,提出了一种具有多约束QoS的动态多播路由算法(MQDMR),MQDMR试图有效地减少生成多约束QoS的多播树的开销。在MQDMR中,一个多播组成员能动态地加入/退出一个多播会晤,且不干扰现有的多播树。仿真实验结果表明,MQDMR比YAM和QoSMIC具有较小的延时和较少的代价。     

动态层次小组多播路由的研究

在分析现有多播路由协议的基础上,本文提出了动态层次小组多播路由。多播数据源可以根据自治系统（AS）中接收者的多少而动态决定发送多播数据的方式。在一个AS中,对于一个特定的多播源,当多播数据接收者的数量较少时,用单播的方式;当自治系统中接收者较多时,用组地址的方式转发多播数据。同样,AS中的分枝节点亦可以根据该策略构造以分枝节点为根的动态管理方式,从而动态地构造层次多播路由体系结构。本文还定义了动态层次多播路由算法的数据结构以及功能模块,并从网络带宽与路由器计算两方面面分析了动态层次小组多播路由协议分发多播数据时的代价。     

层次视频多播中的自适应

针对异构和动态网络环境中的层次视频多播,本文提出基于归并反馈的层次视频编码自适应机制,以解决网络带宽约束的动态变化问题;分析了该自适应机制的响应特性、可伸缩特性和实现复杂度。结果表明该自适应机制能支持高质量的、自适应的层次视频多播服务,而且具有很高的可伸缩性和极小的实现复杂度。     

Internet多媒体分层组播JSCC差错控制率失真优化

针对Internet多媒体群组通信中同时存在的带宽异构性和包丢失率异构性，文中将分层组播和接收者驱动的思想扩展到FEC差错控制中，提出一种分层FEC组播差错控制方法LM-FEC．LM-FEC通过不同的组播组发送信源编码层和各信源层的FEC校验数据，为接收者根据信道带宽和数据包丢失率实施差错控制提供更加灵活的选择．文中用FH-MDP模型描述接收者行为，通过JSCC率失真优化确定编码层内和编码层间的速率分配，JSCC率失真优化采用变量替换和动态规划算法求解．实验表明，该文提出的差错控制方法能够有效改善重建多媒体信号的回放质量．