無線網狀網中流媒體分發(fā)關鍵技術研究.pdf

1、無線網狀網(wireless mesh network)通常由無線網關節(jié)點、無線路由器、無線接入點和無線終端用戶節(jié)點組成。其中，無線網關節(jié)點、無線路由器和無線接入點形成了一個將無線網狀網中各節(jié)點緊密聯系在一起的骨干網基礎設施(backbone infrastructure)。無線骨干網基礎設施可以將有線互聯網中的資源以低廉的成本擴展到無線領域。流媒體分發(fā)服務自上世紀九十年代誕生以來，一直是全球信息基礎設施的最重要的應用之一。近兩三年來，

2、學術界開始關注在無線網狀網中進行流媒體分發(fā)所遇到的諸多問題。
　　 降低流媒體在無線網狀網中的分發(fā)延遲(delivery/distribution latency/ delay)是這些問題之中非常重要的一個。
　　 在無線網絡中，由于無線媒質的廣播特性(即一個發(fā)送節(jié)點只用一次發(fā)射就能覆蓋多個鄰居節(jié)點)，使得廣播成為在無線骨干網基礎設施中分發(fā)流媒體的高效方式。它所涉及的分發(fā)延遲主要包括啟動延遲(指源節(jié)點構建廣播樹的時間，對

3、應于源節(jié)點從決定進行流媒體廣播到開始發(fā)出第一份數據包的時間間隔)和廣播延遲(指一份數據包從源節(jié)點出發(fā)到達其它節(jié)點所經歷的傳輸時間最大值)。
　　 在無線網狀網的網絡邊緣通過部署代理緩存來分發(fā)流媒體則是縮短用戶體驗延遲的有效方式。用戶體驗延遲是指用戶從發(fā)出請求到獲得響應的時間間隔。
　　 本文緊緊圍繞縮短流媒體在無線網狀網中的分發(fā)延遲這一目標，結合無線網狀網的新特點，對以下三個方面的問題展開了深入研究：1)源自網關節(jié)點的多

4、速率廣播樹的構建；2)源自接入點的多速率廣播樹的構建；3)網絡邊緣的流媒體代理緩存。
　　 本文得到了2004年度國家自然科學基金“基于Internet的交互式流媒體分發(fā)技術研究”(項目編號：60302004)、2005-2006年度湖北省自然科學基金“基于質量時間二維屬性的流媒體網絡緩存研究”(項目編號：2005ABA264)的資助、2006-2007年度湖北省智能互聯網技術重點實驗室開放基金“自組織認知無線電網絡關鍵技術研究

5、”(項目編號HSIT-200603)和2006年度華中科技大學校優(yōu)秀博士論文基金“無線網狀網中流媒體分發(fā)技術研究”資助。
　　 本文取得了四項研究成果：
　　 1.低啟動延遲的多速率廣播樹的集中式構建在無線網狀網中，網關節(jié)點能夠掌握全網的拓撲信息，因而可以用集中式構建的方法構建源自網關節(jié)點的廣播樹。針對現有的多速率廣播樹集中式構建算法構建時間較長的問題，研究了在一定發(fā)送功率和效率(每位信號能量與每赫茲噪聲功率密度的比值)

6、下，傳輸速率與其覆蓋范圍的制約關系。提出了一種集中式快速構建算法，又稱為速率優(yōu)先算法(Rate First algorithm，RF)，大大縮短了流媒體廣播的啟動延遲。
　　 2.低廣播延遲的多速率廣播樹的分布式構建在無線網狀網中，接入點只知道局部的拓撲信息，因而需要用分布式構建的方法構建源自接入點的廣播樹。首先描述了最壞情況下廣播延遲的最小化問題。針對NP難問題的求解精度和求解速度之間的矛盾，提出了一種分布式構建算法，又稱為分

7、布式速率優(yōu)先算法(Distributed Rate First algorithm，DRF)，顯著縮短了最壞情況下的廣播延遲。
　　 3.流媒體內容流行度建模針對用戶流媒體訪問行為的差異性所造成流媒體內容流行度分布不一致，通過考察一家流媒體點播商業(yè)網站所記錄的實際用戶訪問日志文件，提出了流媒體內容流行度的分布模型：基于K參數變換下的類Zipf分布，并驗證了其合理性。
　　 4.異構環(huán)境下的流媒體代理緩存布局方案針對異構無