基于能效的多源多中继多播传输方案研究

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基于中继传输技术的无线网络代表了未来网络技术乃至信息技术的发展趋势,在改善用户服务质量、增大覆盖范围、临时组网和危险区域监测等方面有重要作用。多媒体业务的快速增长对有限的无线带宽资源带来了严峻挑战,而多播技术使用相同的资源同时满足多个需求的优势使它代替单播成为当前进行视频无线传输的主要传输方式,为了满足不同用户需求和网络差异发展起来的可伸缩视频编码也得到了广泛应用。因此,多中继网络下可伸缩视频多播传输具有重大现实意义。现有工作主要集中在优化可伸缩视频流服务质量方面,但是能效问题却研究不足。无线节点通常由有限电量电池供电,不合理的使用会造成服务过早中断,当传输具有高带宽和高能耗的视频资源时问题更加突出。多源多中继网络下可伸缩视频多播传输高负载、层间视频依赖以及多用户集合等特点使其相比于其他中继网络更加复杂。由于需要创建多条多播通信路径,不合理的中继选择不仅会造成网络资源的浪费和当前传输链路过早中断,还会进一步影响后续多播路径创建。如何合理选择中继节点,设计有效传输方案,从而高效使用有限能量和带宽资源极为重要。EESVM方案在进行中继选择时单纯依据链路寿命会造成路径迂回,浪费大量节点能量和带宽。为了进一步提高能效,本文基于EESVM方案提出了一个基于目标的能效可伸缩视频多播(Destination-based Energy-Efficient Scalable Video Multicast,DB-EESVM)传输方案,在进行中继选择时,基于节点地理位置信息查找当前多播树节点能推进与目标节点距离且具有最大链路寿命的邻中继节点。进一步的,文章考虑了节点带宽严重不足情况下网络的传输性能,针对DB-EESVM方案多个多播组传输顺序随机带来的影响,提出了一种改进的可伸缩视频多播传输方案(Improved Destination-based Energy-Efficient Scalable Video Multicast,IDB-EESVM),优先传输可以取得最高接收速率或具有最小最短传输距离的多播组。仿真结果表明,相比EESVM方案,DB-EESVM方案具有更少的能量消耗,而且在能耗减少9%的情况下,使总接收比特提高了7%,提高了服务质量和能效,同时具有更高的请求满足数量。在带宽严重不足情况下,IDB-EESVM方案在服务质量、能效和满足请求数量方面相比于DB-EESVM方案均取得了更好的效果。
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