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。     

异构环境下层次编码多视频源多共享信道分层组播

视频组播是许多当前和将来网络服务的重要组成部分,如视频会议,远程学习、远地展示及视频点播,随着网络传送基础设施的改善和端系统处理能力的增强,组播视频应用日益变得可行,组播视频传输中存在的主要问题是网络送资源的异构性和动态性,其使得视频流的多个接收方都达到可接受的流量特性变得异常困难,目前该问题的一个有效解决方式就是利用自适应的分层视频传输机制,在该机制中,各源产生层次媒体流,并在多个网络信道中传输。对视频会议类的多点到多点视频组播应用,信道往往被所有潜在的发送方共享,任何发送方都可在任何一个共享信道中发送其视频层次。在该多点到多点、共享信道、分层视频组播模型下,一个关键问题就是如何动态确定各视频源层次到各共享组播信道的映射,映射策略直接影响到会话整体视频接收质量和网络带宽利用率。典型的方式是顺序映射,该映射方式同等对待各发送方,但利用该方式,随源数目的增加,在各共享网络信度上会出现带宽可伸缩性问题,而且顺序映射方式无法适应网络传送资源和会话状态的动态变化。为此,该文设计了一种基于接收方反馈信息的自适应的层次映射算法,接收方周期性地将其当前感兴趣的发送方及接收速率的信息反馈给某控制节点,而控制节点就利用当前反馈信息动态地调整映射策略。经证实,该算法始终能比顺序层次映射算法获得更高的整体视频接收质量,并具有高的带宽利用率和很小的复杂度。     

HALVM:一个大型分层视频组播层次化自适应体系

针对端点自适应方法和基于静态配置代理的应用自适应方法无法满足大型视频组播扩展性、动态性和复杂性要求这一难点问题,提出了一个基于自组织代理的视频组播层次化自适应体系HALVM.该体系综合了代理的动态自组织协议和可伸缩性视频转换编码技术,将复杂的大型视频组播应用系统的动态自适应问题分解为层次化的小型视频组播应用子系统,由发送端、接收端和层次化代理分布完成自适应功能,是一个扩展性能好、管理与控制效率高的自适应解决方案.     

DLMCC：一种动态层次组播拥塞控制机制

由于Internet本身固有的异构性，累积层次组播受到广泛关注，但现有的层次组播大多是粗粒度和静态的，不能适应动态变化的网络环境。为解决这一问题，提出了一种动态层次组播拥塞控制机制DLMCC。在该机制中：①给出了一种反馈聚集算法，动态确定层次组播的层次数和层次速率，从而有效地提高了网络的带宽利用率；②采用了一种逐级分组对探测带宽方法，可准确快速测量本地带宽，同时可保证粗拉度的TCP友好；③所有组播层次的数据在同一个组播组中传输，彻底消除了接收者加入新的层次和离开最高层次时需执行复杂和耗时的IGMP操作，以及多个组播组导致的新的异构问题。仿真实验结果表明DLMCC是层次动态变化、TCP友好和可扩展的。     

大型视频组播系统整体效用层次化建模与求解

为了有效地分析和评价大型视频组播系统的自适应方法与技术,文中首先抽象描述了大型视频组播系统整体效用最大化问题,针对该问题集中式求解存在的单点失效、反馈内爆和自适应控制延迟大等缺陷,该文提出了基于瓶颈链路的层次化分解方法,建立了大型视频组播系统整体效用层次化模型,给出了一个基于层次化代理的分布优化求解方法OptUtility算法,可获得大型分层视频组播系统中通过各个层次代理的各个会话的优化带宽、优化的分层数量和各层次优化的发送速率.通过对该算法的计算复杂度的分析与对比实验,证明该算法对于解决大型视频组播系统整体效用优化问题具有较低的计算时间复杂度,容易实现,且实时性能好.     

异构带宽约束的动态层次组播路由

针对动态组播路由中异构带宽约束的问题,提出了可扩展的异构带宽约束的动态层次组播路由框架（Heterogeneous Bandwidth-constrained dynamic Hierarchical Multicast Routing,HBHMR）.为了增添对组成员异质性的支持,HBHMR在支持QoS的层次组播路由算法QHMR（QoS-based HMR）的基础上,增加了对组播树上节点的最大可接收能力信息的收集及其聚集方法的定义,并设计了适用于层次网络的支持组成员动态性和异质性的组播路由算法.理论分析和实验结果表明,HBHMR不仅解决了异构带宽约束的动态组播路由的可扩展性问题,而且具有和基于平面详细网络状态的路由相比拟的带宽阻塞率和组播树的带宽资源占用率.     

OpTrans:一个率失真优化的MC-EZBC转换编码算法

可伸缩性视频转换编码算法是大型分层视频组播系统层次化代理自适应机制的核心技术.好的转换编码算法不仅要满足拥塞速率控制的要求,而且要使分层视频组播流中的增强层数据以率失真优化的方式进行截断,以提高接收者的接收效能.本文对可伸缩三维小波编码算法MC-EZBC视频转换编码的联合率失真目标函数和优化算法进行了深入研究,提出了率失真优化的MC-EZBC转换编码算法及其分层速率控制方法.对比实验结果表明,采用了联合率失真优化后的转换编码码率控制方法比原有的按顺序截断方法可提高平均视频质量PSNR0.3-0.5dB,进而可优化大型分层视频组播系统的整体效能.     

指定信源域间组播SSM的研究

指定信源域间组播(SSM)主要是为了解决域间组播地址变化问题而提出的,它有效地解决了ASM域间组播路由的复杂性,并且有更好的会话完整性和安全性,但仍然面临严重的状态可伸缩性问题,网络中大量的活动组将需要路由器巨大的存储和处理开销,可伸缩性也是SSM 组播所面临的巨大瓶颈之一,限制了它的发展.文章分析了SSM实现中的关键技术和实现方案,以及对SSM性能的评价和SSM当前的发展.在此基础上就SSM中状态的可伸缩性问题,提出了解决思路,并描述了其工作原理.     

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．     

指定信源域间组播SSM的研究

指定信源域间组播(SSM)主要是为了解决域间组播地址变化问题而提出的，它有效地解决了ASM域间组播路由的复杂性，并且有更好的会话完整性和安全性。但仍然面临严重的状态可伸缩性问题，网络中大量的活动组将需要路由器巨大的存储和处理开销，可伸缩性也是SSM组播所面临的巨大瓶颈之一，限制了它的发展。文章分析了SSM实现中的关键技术和实现方案，以及对SSM性能的评价和SSM当前的发展。在此基础上就SSM中状态的可伸缩性问题，提出了解决思路，并描述了其工作原理。     

视频实时传输中的速率控制研究

视频在互联网上的实时传输常因其要求高带宽、低延迟而造成网络拥塞。传统TCP基于窗口的拥塞控制已经不适用于实时传输中的拥塞控制,该文讨论了基于速率的网络拥塞控制方法,它采用自适应码率和分层的视频编码技术,详细说明了基于源端和收端的各种速率控制方法。     

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.     

WuKong: a practical video streaming service based on native BitTorrent and scalable video coding

Many researches on peer-to-peer video streaming have focused on dealing with highly dynamic, high-churn P2P environment. Most of P2P streaming protocols were modified from a P2P file sharing protocol. Inspired by the high performance on peer-to-peer file sharing of BitTorrent, we propose an overlaying streaming mechanism on the native BitTorrent protocol and realize a practical P2P video streaming service, called WuKong. WuKong not only takes advantages of BitTorrent but also combines the video scalability of layered video coding. In this paper, we depict an overlaid streaming mechanism in WuKong and an adaptive layer-downloading process to balance between the video quality and bandwidth utilization on heterogeneous peers. WuKong is carried out by using an open-sourced library of the BitTorrent protocol, coding schemes of the Windows Media Video (WMV), and the Scalable Video Coding (SVC). We measured and compared the service quality of end-users served by WuKong on heterogeneous peers. In addition, we evaluated the effectiveness of WuKong with peers that are randomly joining and leaving the P2P network. The results show that WuKong not only provides high quality P2P video streaming services but also supports different scaling abilities over heterogeneous devices.     

一种异构环境下覆盖多播网络路由算法

由于IP多播在部署上的困难,覆盖多播网络(overlay multicast networks,简称OMN)作为构建通用的多播服务平台的另一可行途径正不断为人们所认可.针对实时多媒体应用对带宽需求的异构性,研讨了异构环境下OMN的路由问题.通过对度约束模型进行扩展,描述了一种新的适应异构环境的OMN网络模型.采用分层的带宽分配策略,提出了一种异构环境下构造OMN最小延时半径多播树的启发式算法--分层的压缩树(1ayered compact tree,简称LCT)算法,并对其性质进行了理论证明和分析.仿真实验结果表明,随着分配带宽的减少,LCT算法能够有效地降低多播树的高度和网络资源使用量,并保持较低的多播树延时半径增幅.     

多层次周期性广播策略及系统模型——具有良好可扩展性的异步视频传输策略

异步视频服务是基于高速互联网络的典型应用,但是长期以来一直面临着系统可扩展性较差的问题,大量的用户数与有限的带宽资源之间的矛盾成为其主要问题。该文提出了一种具有良好可扩展性的异步视频传输模型,在网络层基于下一代高速互联网络将广泛支持的组播技术,在应用层创造性地使用了多层次的周期性广播策略。从而较为有效地解决了在分布式多视频服务器环境下系统提供异步视频服务的性能、价格以及可扩展性问题。     

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     

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。     

分层组播拥塞控制技术研究*

分层组播是在异构网络中传输多媒体实时数据的一个重要解决方案。拥塞控制是实现分层组播的一个重点和难点问题。分析了分层组播拥塞控制机制的目标和需解决的基本问题,探讨了目前几种较为典型的分层组播拥塞控制协议,重点分析各协议解决基本问题,实现拥塞控制目标的策略。最后指出分层组播拥塞控制研究中的焦点。