【摘 要】
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在无线通信业务中,视频业务在用户量和数据量上都占据了很大的比例。然而,随着无线网络技术的发展,人们对视频业务的要求在不断提高,同时也为无线网络带来了一些新的挑战,如
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在无线通信业务中,视频业务在用户量和数据量上都占据了很大的比例。然而,随着无线网络技术的发展,人们对视频业务的要求在不断提高,同时也为无线网络带来了一些新的挑战,如频谱资源匮乏和资源利用率低下。动态自适应流媒体协议(Dynamic Adaptive Streaming over HTTP,DASH)和无线组播技术为上述问题提供了可行的解决方案。DASH用户可以根据自身信道条件选取合适的码率,打破了固定码率视频传输的限制,提高了资源利用率。而无线视频组播采用频谱共享策略,让同一组播组内的用户共享一份带宽,节省了频谱资源。此外,第三代合作伙伴计划(The3rd Generation Partnership Project,3GPP)长期演进(Long Term Evolution,LTE)系统中的多媒体广播多播服务(Multimedia Broadcast Multicast Service)也为多媒体组播的实现提供了协议支持。本文将DASH与组播结合,提出一种新的DASH组播系统架构并对其中的用户分组和资源调度方案进行设计,利用DASH和组播的优势解决当前网络下视频传输的问题。本文首先阐述了基于LTE网络的DASH组播系统中涉及到的基本概念及原理,并介绍DASH视频的性能评价指标。接着,对所提的DASH组播系统架构进行了详细说明。此架构分为DASH源服务器、组播服务器和MBSFN区域三部分。其中,由组播服务器负责的组播用户划分功能对于组播性能有非常大的影响。分组数量的确定和分组方法的选择是组播方案设计中的两个难点。本文针对传统分组方案的缺点,提出了一种基于K-均值聚类的DASH组播分组算法,并设计了一种自动确定AK值的方法。相比于传统方案,本文所提的分组方案能够在低复杂度下实现较好的分组效果。除此之外,资源调度在网络资源管理中是一个研究热点,资源调度算法的选择会影响到网络质量和用户体验。LTE下传统的资源调度算法和面向体验质量(Quality of Experience,QoE)的视频调度算法均未考虑组播的特点,若将其直接用于DASH组播系统,不一定能获得良好的性能。因此,本文提出了一种基于组播信息和用户反馈的DASH组播调度算法。在算法设计过程中,本文构造了一个针对DASH用户的效用函数,并以最大化所有用户的效用函数之和作为优化目标,通过求解此问题得到最佳的资源分配策略。实验结果表明,本文所提的调度算法能够兼顾吞吐量和公平性,并且在平均DASH版本和QoE-平均意见值(Mean Opinion Score,MOS)综合评价指标下优于其他调度算法,因此更适用于DASH组播系统。
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