基于预测机制的云媒体网络自适应视频流选择算法

研究移动网络中,如何进一步提高云媒体服务带宽利用率的问题,提出一种基于预测机制的云媒体网络自适应视频流选择算法。该算法包含可用带宽预测模型和视频流决策模型。在带宽预测模型中,根据带宽评估结果把当前的网络状态划分为三个模式,每个模式对应不同的带宽预测方法,并且不同的模式能够相互转化。在视频流决策模型中,利用预测的可用带宽,结合可伸缩视频编码技术为用户自适应的调整视频质量。根据实验,在不同网络环境下,该方法能够有效的利用带宽,并提高媒体服务质量。     

一种H.265视频带宽实时预测模型

针对视频直播过程中带宽抖动导致视频帧丢失造成用户体验降低问题,提出了一种H.265视频带宽实时预测（VBRP）模型。模型基于马尔可夫链,专注于H.265编码的直播视频流,研究了在GOP（group of pictures）编码模式下B帧出现的统计特性,发现B帧大小对视频流传输速率的影响较大。应用此特性可预测出直播流中B帧的大小,并根据网络带宽选择性丢弃B帧,同时引入步长调整因子AF和误差阈值FT,均衡模型在预测B帧时的训练频率和预测帧数。最后基于模型实现VBRP预测算法并在直播系统中验证算法的有效性。     

基于联邦共识机制的多视频流带宽分配策略

针对瓶颈链路中视频带宽分配不均导致的用户QoE不公平以及带宽利用率低的问题,提出了一种基于联邦深度强化学习的分布式视频流公平调度策略。该策略能够根据客户端网络状态和视频QoE等级动态生成带宽分配权重因子,服务器端的拥塞控制算法则根据带宽分配权重因子为瓶颈链路中的每个视频流分配带宽,以保障瓶颈链路中视频流的公平传输。每个视频终端都运行一个带宽分配agent,且多个agent以联邦学习的方式周期性地训练,以便代理模型能够快速收敛。带宽分配agent通过共识机制同步联邦训练参数,实现了在异步播放请求条件下带宽分配agent模型参数的分布式聚合,并确保了agent模型参数的安全共享。实验结果表明,与最新方案相比,提出策略在QoE公平性和整体QoE效率方面分别提高了10%和7%,这表明提出策略在解决视频流带宽分配不均问题和提升用户体验方面具有潜力和有效性。     

视频点播系统中基于流行度的排队分析研究

本文根据节目的流行度动态地把节目分成热门和冷门两类，提出了基于流行度的视频流控制方法，分析了系统的瞬间转移概率，给出了不同流行度视频流的带宽预测公式。最后，在Maflab 6．1上的仿真试验表明，基于流行度的视频流控制方法对阻塞概率是有影响的，这种方法也可以有效节省服务器的资源，提高视频的服务水平。     

基于视点预测的全景视频码率自适应策略

为解决全景视频传输中存在的视频卡顿多、用户体验质量（quality of experience,QoE）低等问题,研究当前主流的视点自适应传输方案,提出一种基于视点预测的码率自适应策略（VPBAS）。首先,构建了一种基于长短期记忆网络和全卷积网络的视点预测模型,模型将视点数据和视频显著性信息进行特征融合,实现不同模态数据的相互补充和修正,提高视点预测的准确率;然后,客户端采用随机森林算法预测当前的可用带宽,并根据视点预测结果和可用带宽信息为视频分块选择码率。最后,客户端把选择的码率信息定期发送给服务器,服务器根据反馈的信息向客户端推送最佳码率的全景视频流,这种交互过程在视频播放期间不断地重复,直至客户端观看完毕。实验结果表明,与现有传输方案相比,VPBAS能有效提高带宽受限情况下的视频观看体验。     

网络化视频指挥调度系统中传输控制研究

在复杂网络环境下,根据网络音视频流传输RTCP统计,利用各种带宽控制策略,对系统中的音视频流进行转码、优先级处理,对音视频源进行码率、帧率自动调整,同时管理系统中的所有链路,并根据网络传输情况选择最佳路由,最终为用户提供良好的音视频流服务质量。     

一种新型的BoD带宽请求分配算法

BoD协议中 可以 通过充分利用按需分配后剩余的带宽来降低时延。首先针对如何高效地利用剩余带宽及其对反馈控制的影响,提出了一种新型的基于预测和星上反馈控制的BoD带宽请求分配算法。其次根据网络流量同时呈现长相关和短相关特性,提出采用ARFIMA(p,d,q)模型进行流量建模与预测,该模型根据参数d的取值不同既能表示长相关又能表示短相关。最后利用OPNET软件建立仿真系统。仿真结果表明,对于长相关和短相关业务流,基于ARFIMA(p,d,q)模型预测和星上反馈控制的BoD带宽请求分配方案能够最高效地利用剩余带宽来降低时延。     

本地带宽资源管理系统的设计与实现

通过分析传统的尽最大努力(BE)传输网络在传输视频流时存在的服务性能高度依赖于本地可用带宽资源问题,设计并实现了本地带宽资源管理系统.可有效管理本地网络带宽资源,同时为视频流传输提供有保证转发(AF)服务.测试结果表明,该系统能有效保障视频流的服务质量(QoS).     

大数据量实时视频流传输拥塞控制研究

大数据量实时视频流传输系统有广泛的应用前景。大数据量、高带宽要求的视频流传输中存在许多问题。网络的负载均衡、视频的回放质量都将严重影响整个网络的安全以及传输系统的应用。通过对丢包率进行卡尔曼过滤(Kalman Filter)分析预测网络负载状况、结合接收缓冲区大小设置来平滑发送速率,在分析TCP友好拥塞控制的基础上,提出了一种基于RTCP反馈的TCP友好(TCP-Friendly)对该机制的TCP友好性、视频的回放质量进行了实验和结果分析。     

一种基于感兴趣区域元数据的视频转码方案

提出一种面向客户端带宽与设备受限的视频数据转码方案。首先,获取并存放与视频资源相关的用户感兴趣区域(ROI)元数据。然后,在视频传输阶段,根据客户端的带宽、处理器处理能力、功耗的不同情况,参考ROI信息,将原始视频进行转码。转码后的视频流仍会保持较好的主观观看效果。     

局部加权回归LSTM的带宽异常值预测

CDN带宽异常值的预测和准确告警一直是网络运营的重点和难点,为此在时间序列LSTM(long short term memory network)基础之上,提出并实现了一套新的算法框架——局部加权回归串行LSTM.框架采用时序插值采样方法构造数据集,局部加权算法融入最小二乘回归拟合模型进行初始预测,预测结果串行LSTM...     

一种基于P2P网络的层次化覆盖多播模型

P2P网络的应用日益广泛,但是针对网络中各个终端主机网络接口带宽各异的实际情况,目前的覆盖多播模型没有综合考虑节点的延迟和实际可用带宽的限制。针对上述问题,提出了一种基于P2P网络的层次化覆盖多播模型(HOMM),该模型综合考虑了延迟和带宽两种因素,采用优先度作为构建ALM树的标准,在簇内构建局部ALM树,同时节点的加入、失效等操作的影响只局限于较小的局部范围内,使整个P2P网络的数据转发负载更为均衡。仿真实验表明该模型具有高效性、健壮性,能够很好地适应终端主机网络接口带宽各异的大规模组播环境。     

Stability of data networks under an optimization-based bandwidth allocation

It is known that a data network may not be stable at the connection level under some unfair bandwidth allocation policies, even when the normal offered load condition is satisfied, i.e., the average traffic load at each link is less than its capacity. In this note, we show that, under the normal offered load condition, a data network is stable when the bandwidth of the network is allocated so as to maximize a class of general utility functions. Using the microscopic model proposed by Kelly (1997, 2001) for a transmission control protocol (TCP) congestion control algorithm, we argue that the bandwidth allocation in the network dominated by this algorithm can be modeled as our bandwidth allocation model, and hence that the network is stable under the normal offered load condition. This result may shed light on the stability issue of the Internet since the majority of its data traffic is dominated by the TCP.     

一种自适应的视频流化前向纠错算法

网络视频应用经常会受到数据包丢失或错误以及网络带宽资源不足的干扰.相关研究表明:在多数情况下,动态变化的网络带宽和丢包率是影响视频流化质量的关键因素.因此,为了保证视频质量,可以采用前向纠错(forward error correction,简称FEC)编码来提高视频数据传输的可靠性;同时,为了适应网络状态的变化,发送端可以调节视频数据的发送速率,并在视频源数据与FEC数据之间合理分配网络传输带宽.首先通过对视频流结构的分析,在充分考虑帧之间的依赖关系和帧类型的基础上提出了一种帧的解码模型.在此基础上,建立了用于在视频源数据和FEC数据之间分配网络带宽资源的优化算法.实验表明,该模型可以有效地适应网络状态的变化,并通过优化分配网络带宽资源来使接收端获得最大的可播放帧率.     

Design of a bandwidth-on-demand (BoD) protocol for satellite networks modelled as time-delay systems

Bandwidth-on-demand (BoD) access protocols address the problem of guaranteeing a high exploitation of the valuable satellite bandwidth in the presence of large amount of data traffic accessing the satellite network. The novelty of the proposed BoD scheme consists in the use of control theory concepts to model the satellite network as a time-delay system and to generate the bandwidth requests. The proposed scheme, based on the internal model control and on the Smith's principle, yields the following advantages: (i) when the network is not congested, it provides upper-bounds to the queue lengths and to the queuing delays of the satellite terminal buffers; (ii) it is capable of recovering from congested states; (iii) it is independent of the statistical characteristics of the traffic entering the satellite network; (iv) the requests are such that the satellite terminals have always enough traffic to use all the requested bandwidth (so that no bandwidth is wasted). The paper includes simulations showing the effectiveness of the proposed BoD scheme. The work underlying this paper has been performed within the GEOCAST project belonging to the fifth framework Information Society and Technology programme of the European Union.     

Performance improvement for applying network virtualization in fiber-wireless （FiWi） access networks

Fiber-wireless （FiWi） access networks, which are a combination of fiber networks and wireless networks, have the advantages of both networks, such as high bandwidth, high security, low cost, and flexible access. However, with the increasing need for bandwidth and types of service from users~ FiWi networks are still relatively incapable and ossified. To alleviate bandwidth tension and facilitate new service deployment, we attempt to apply network virtualization in FiWi networks, in which the network＇s control plane and data plane are separated from each other. Based on a previously proposed hierarchical model and service model for FiWi network virtualization, the process of service implementation is described. The performances of the FiWi access networks applying network virtualization are analyzed in detail, including bandwidth for links, throughput for nodes, and multipath flow transmission. Simulation results show that the FiWi network with virtualization is superior to that without.     

一种改进的瑞利小波算法无线传感器网络流媒体传输研究

针对无线传感器网络中带宽和能量受限、误码率高、信道不稳定等因素严重影响了实时流媒体传输的问题,采用瑞利小波模型模拟无线传感器网络流媒体通信,并给出概率分布和突发特性的分析模型,基于Kal-man滤波器实时预测网络带宽,自适应地在SCTP与PRSCTP之间进行切换。仿真实验表明,瑞利小波模型能够准确地描述实时流媒体通信流,Kalman滤波器可以准确地预测实时网络带宽,而且基于带宽预测的流媒体传输技术与原有的技术相比在分组成功投递率、端到端时延和吞吐率上均具有良好的性能。     

A new economic generalized particle model for flow control

The problem of bandwidth allocation in computer networks can be likened to the supply–demand problem in economics. This paper presents the economic generalized particle model (EGPM) approach to intelligent allocation of network bandwidth. EGPM is a significant extension and further development of the generalized particle model (GPM) [1]. The approach comprises two major components: (1) dynamic allocation of network bandwidth based on GPM; and (2) dynamic modulation of price and demands of network bandwidth. The resulting algorithm can be easily implemented in a distributed fashion. Pricing being the network control mechanism in EGPM is carried out by a tatonnement process. We discuss the EGPM’s convergence and show that the approach is efficient in achieving the global Pareto optimum. Via simulations, we test the approach, analyze its parameters and compare it with GPM and a genetic-algorithm-based solution.     

基于萤火虫算法的移动边缘计算网络带宽资源优化策略

由于移动边缘计算网络在边缘位置部署,在多用户并发的情况下带宽资源优化策略容易出现高计算负荷,降低带宽资源优化的效果。为了解决这一问题,提出基于萤火虫算法的移动边缘计算网络带宽资源优化策略。在服务器之间数据连续传输的情况下,确定网络内用户分布情况,计算网络运行需要消耗的能量,利用萤火虫算法建立以带宽资源为中心的数学模型,以移动边缘计算网络的各项参数作为依据,对数学模型求解,得到最优解后,以用户最大收益为目标部署优化策略。实验结果表明:提出的基于萤火虫算法的带宽资源优化策略计算延迟小,网络带宽资源优化效能高,整体计算性能得到了明显提升。