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VBR流式视频I/O调度与平滑传输模型及算法优化的研究

谢建国  
【摘要】:随着网络带宽的迅速增加,网络流媒体日将成为网络应用的主流,网络流媒体的相关技术成为计算机领域内的重要研究热点。VBR方式压缩的视频是网络流媒体的主要数据源,像VoD、网络视频会议、远程教育等都需要这种视频的实时传输和传播。而VBR方式压缩的视频和CBR方式压缩的视频相比,在相同资源许可下能得到更好的服务质量保证,但不足的是,由于它的VBR特性,复杂了网络的管理,如接纳控制、带宽分配等。本论文针对VBR流式视频(简称VBR视频流)重点研究了两方面问题,一是VBR视频流的I/O调度,二是VBR视频流的平滑传输。 论文首先提出了一个基于多处理机多任务调度原理的带缓冲箱多实时流调度模型及相应的接纳控制算法,讨论在多网络I/O通道独立并行输出情况下,其最大网络输出流的有效调度问题。提出了另一个针对存储VBR视频的最短路径平滑算法,讨论如何利用前端缓冲技术,研究VBR视频流在传输过程中其峰值位率最大可能缩减问题。文中给出了两算法优化性能的分析,实验结果也显示这些算法的效果是明显而有效的。 其次在基于最短路径平滑算法下,考虑不同网络段之间的异质传输特性,提出了异步平滑调度算法,考虑残余带宽利用率问题,提出了残余带宽下视频服务协议算法,以及针对强实时VBR视频流,提出了实时平滑传输算法。实验显示这些算法在各自的应用背景下都较好地解决相关问题。 最后,论文在讨论一个视频比例安置算法后,着重研究了以优化磁盘I/O为目的,结合平滑技术、视频安置技术及MZ特性的磁盘技术,提出了磁盘I/O平滑检索模型、平滑检索算法及相应的视频安置模式。模拟实验显示下,对于给定目标参数这些算法有好的性能结果。


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