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随着我国数字电视的全面推进,电视已经从传统的音视频广播业务发展为可以提供丰富信息和娱乐业务的交互媒体平台,为电视运营商开展增值业务提供了广阔的空间。由于广播环境的限制,终端用户对数据广播应用的访问存在一定的延时。本文所做的工作正是围绕着降低这种访问延时的优化技术而展开的。
首先,本文对基于轮盘的数据广播文件系统访问延时优化技术进行了研究。现有的轮盘广播技术包括数据轮播和对象轮播两种方案,其中数据轮播方案协议比较简洁,但不支持文件系统对象数据传输,不利于展开交互业务;而对象轮播方案支持文件系统对象数据传输,方便于交互业务,但协议较为复杂。针对两种轮播方案的缺点,同时考虑到它们的优点,本文提出了一种描述子增强型数据轮播方案,利用DVB数据轮播协议的描述子扩展机制,在消息结构中嵌入文件目录描述信息,实现文件系统对象数据的传输。实验结果表明,和DVB对象轮播协议相比,描述子增强型数据轮播方案能更有效地节约平台带宽资源,降低广播文件的访问延时。接着,本文对中间件数据广播文件系统进行了研究。针对接收端对段数据硬件过滤和软件解析能力的不同,提出将两者分开处理的策略以提高数据接收效率;针对数据广播文件系统和传统文件系统的差异,提出以轮播为单元的缓存结构以提高文件读取效率。实验结果表明,该优化方案能有效降低访问延时,并已经成功运用于上海交通大学图像通信研究所研发的数字电视中间件系统一媒体烽火台MBT。
其次,本文对轮盘广播平均访问时间的理论最小值进行了研究。Gu对数字电视环境下的Heredia信道模型进行了改进,提出了优化的平均访问时间极小值,但未能在理论上解决该极小值是否为所有不同数据组合播发方案的平均访问时间最小值这个关键问题。针对这个缺陷,本文对不同数据组合播发情况进行了研究,通过数学论证从理论上解决了Gu模型平均访问时间极小值的最优化证明。接着,进一步提出并证明了轮盘广播在单一数据流中播发数据达到平均访问时间理论最小值需要满足的条件。最后,结合轮盘广播协议传输交互应用数据的特点,提出了交互媒体平台数据广播应用的优化播发方案。
第三,本文对前端数据广播服务器广播应用播发算法进行了研究,目的是使生成的数据广播节目尽可能逼近平均访问时间理论最小值。NASA播发算法的数据分布策略在整个播发周期内破坏了低频数据分布的均匀性,降低了算法的整体性能。针对定长包环境,本文首先提出了NASA-f算法,通过加权轮询队列算法改进了NASA算法的数据包分布策略。仿真实验表明NASA-f算法具有良好的稳定性和收敛性,整体性能优于NASA算法。其次,本文把针对定长包环境的NASA算法推广到数字电视可变长包环境,提出了NASA-var算法;把NASA-f算法推广到数字电视可变长包环境,提出了NASA-f-var算法。仿真结果表明,相对于NASA-var算法,NASA-f-vat算法在可变长包环境下性能更优,可用于本文所研究的数字电视广播环境。
最后,本文对后端广播应用缓存算法进行了研究,提出了前后端相结合的优化算法。经典缓存算法由于各自设计的特点,直接用于数据广播应用环境不能达到预期效果,因此交互媒体平台需要根据数据广播应用特点进行缓存算法优化。首先,针对后端用户浏览页面行为的特点,本文采用马尔科夫链进行数学建模,求得页面出现概率,作为前端播发页面的访问概率。其次,结合前面播发算法的研究成果,计算出页面播发频率,生成相应数据广播节目。最后,后端采用平均访问时间大值优先预装载算法对邻居页面进行预装载。仿真实验表明这种前后端相结合的缓存算法能有效降低平均访问时间。