عنوان پایان‌نامه
تخصیص منابع برای جریان سازی ویدیو درشبکه های بی سیم توری
- رشته تحصیلی
- مهندسی کامپیوتر -نرم افزار
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 43021;کتابخانه مرکزی پردیس 2 فنی شماره ثبت: E 1649
- تاریخ دفاع
- ۳۱ شهریور ۱۳۸۸
- دانشجو
- محمدحسن حاجی اسمعیلی
- استاد راهنما
- احمد خونساری
- چکیده
- امروزه استفاده از کاربردهای چندرسانه ¬ای همچون جریان¬سازی ویدیو، کنفرانس ویدیویی و غیره در شبکه¬های سیمی و بی-سیم رشد چشمگیری داشته است. ویژگی¬های خاص این کاربردها مسائل چالش¬برانگیز بسیاری را به همراه داشته است. توانایی انطباق نرخ و کیفیت جویبار ویدیو ارسالی به گستره¬ای از کیفیت خدمات، خواستگاه کلیدی برای ارتباطات چندرسانه¬ای در محیط¬های ناهمگن چندکاربره است. یکی از مهمترین رهیافت¬ها به منظور رسیدن به انطباق¬پذیری در کاربردهای چندرسانه¬ای، کدگذاری جویبارهای ویدیو به صورت مقیاس¬پذیر است. کدگذاری مقیاس¬پذیر ویدیو (SVC) رویکردی عمومی است که تحت همین نام به عنوان پیوست استاندارد ویدیویی H.264/AVC معرفی شده است. در این پایان نامه مسئله تخصیص نرخ و تقسیم پهنای باند برای کاربردهای چندرسانه¬ای که جویبارهای SVC را ارسال می-کنند، مورد بررسی قرار گرفته است. در کارهای انجام شده، به عنوان یک مسئله بهینه¬سازی توابع بهره¬وری ایده¬ال عمدتا در حالت پلکانی برای تخصیص نرخ جویبارهای SVC مورد استقاده واقع شده است. غیرمحدب بودن این مسئله بهینه¬سازی استفاده از روش¬های تکراری مبتنی بر دوگان برای حل را نامعتبر می¬کند. به منظور رسیدن به پاسخ بهینه، در این پایان نامه در ابتدا مدل دقیقی برای تابع بهره¬وری منابعی که از جویبارهای SVC استفاده می¬کنند، معرفی شده است. سپس با استفاده از توابع سیگمویدی تقریبی از این توابع بهره¬وری حاصل شده¬است. به دلیل غیرمحدب بودن تابع بهره¬وری مسئله بهینه¬سازی نیز غیر محدب می¬شود. برای مواجهه با غیرمحدب بودن مسئله دو راهکار ارائه شده است؛ استفاده از رویکرد بهره¬وری-تناسبی و تغییر متغیر. در رویکرد اول نرخ اختصاص داده شده به جویبارهای SVC به گونه¬ای است که به نسبت تابع بهره¬وری از ظرفیت لینک استفاده خواهند کرد، اما در رویکرد دوم از رهیافت¬های سنتی و خوش¬رفتار بیشینه¬سازی بهره¬وری شبکه استفاده شده است. در انتها نیز با انتخاب مدل محدودشده با تداخل، قید زمان¬بندی، مخصوص شبکه¬های بی¬سیم توری به صورت مسئله اضافه گردیده است. مسئله نهایی به صورت مسئله تخصیص نرخ و زمان¬بندی به صورت توامان تبدیل شده است که برای حل آن از رویکرد تجزیه دوگان بهره گرفته شده است. و در پایان یک الگوریتم توزیع¬شده تکراری پیشنهاد شده است که سرعت همگرایی به نقطه بهینه مطلق و کارآیی آن در سناریوهای مختلف ارزیابی شده است. واژه¬های کلیدی: شبکه¬های بی¬سیم توری، جریان¬سازی ویدیو، کدگذاری مقیاس¬پذیر ویدیو، کنترل نرخ، زمان¬بندی، بهینه-سازی محدب، تجزیه دوگان، روش¬های تکراری
- Abstract
- Wired and wireless data networks have witnessed a rapid proliferation of multimedia applications such as Internet video streaming, video conferencing, etc. A desirable key feature for multimedia transmission over multiuser environments is the ability of adapting rate and quality of video stream to different QoS conditions. The most efficient approach to address the scalability of multimedia applications is to encode video stream in compliance with Scalable Video Coding (SVC) standard, which is proposed as an extension to H.264/AVC standard. This thesis addresses the rate control, bandwidth sharing and scheduling for multimedia applications that are relying on SVC-encoded video streams over wired networks as well as wireless mesh networks. In previous studies, idealistic utility functions, mainly in the form of a staircase function, was used to cast the rate allocation for SVC-encoded streams as an optimization problem. Non-convexity of such optimization problems for these applications makes dual-based approaches incompetent, whereby achieving optimality proves quite challenging. Towards this goal, we introduce an accurate analytical model of the utility function for SVC-encoded video streams. Using the abovementioned utility model and adopting two different approaches, we come up with a convex formulation and propose a dual-based distributed algorithm for rate allocation of SVC-encoded streams. Moreover, in this thesis we address the joint problem of rate control and scheduling of SVC-encoded streams in the wireless mesh environments. We use interference-limited wireless mesh model and using dual decomposition approach solve the problem of joint rate allocation and scheduling. To the best of our knowledge, this is the first work that focuses on an accurate utility function modeling for SVC-encoded streams. Simulation experiments show that the proposed algorithms are quite efficient in achieving the convergence towards the global optimality. Keywords: Wireless Mesh Networks, Video Streaming, Scalable Video Coding, Rate Control, Scheduling, Convex Optimization, Dual Decomposition, Iterative Methods.
