无线视频传输系统资源分配算法研究

无线视频传输系统资源分配算法研究摘要随着无线技术朝着第四代移动通信系统（4G）发展和演进,向无线移动用户提供视频点播和视频会议等多媒体服务有着非常广阔的应用前景.如何在无线通信系统中高效的利用能源是一个关键问题。本文从无线通信系统的分组调度和视频传输的跨层框架出发,对无线视频传输系统中的各种资源分配算法进行研究.本文首先介绍无线视频传输技术,详细描述视频编解码，调度器，无线信道等主要的系统单元;其次就无线视频传输系统的分组调度算法进行分析,并探讨实现高效节能的视频编码和传输的技术;最后在OPNET平台上搭建了基于WiMAX的视频传输系统，并对分组调度算法进行仿真和分析。关键词：无线视频传输资源分配分组调度OPNET高效节能ResearchonresourceallocationalgorithmforwirelessvideotransmissionsystemAbstractAsthewirelesstechnologydevelopstowardsthefourthgenerationmobilecommunicationsystems(4G),providingwirelessmobileuserswithmultimediaservicessuchasvideo-on-demandandvideoconferencinghasbroadapplicationprospects.Howtousetheenergyinawirelesscommunicationsystemefficientlyisakeyissue.Startingfromthecrosslayerframeworkofschedulingandtransmission,thispapergivesindepthstudyontheresourceallocationalgorithmsofwirelessvideotransmission.Wefirstdescribewirelessvideotransmissiontechnologyandshowmoredescriptionaboutvideoseriesdecoding,schedulingdevice,wirelesschannelandothermajorpartofthesystem.Thenwestudythegroupschedulingalgorithmbaseonwirelessvideotransmissionsystemandimplementationofvideocodingandtransmissiontechnologytomakeitefficientandenergysaving.AtlastwebuildavideotransmissionsystembasedonWiMAXwithOPNETplatformtosimulateandanalyzethegroupschedulingalgorithm.KeyTerms:Wireless,Videotransmission,Resourceallocation,Packetscheduling,OPNET,Highperformance,Energy-saving东南大学学士学位论文2目录第一章绪论...............................................................................................................................11.1引言...............................................................................................................................11.2无线视频传输技术.......................................................................................................11.2.1无线视频传输系统的结构...............................................................................11.2.2视频编解码.......................................................................................................21.2.3发送端对包的调度...........................................................................................31.2.4无线信道...........................................................................................................31.3本文的研究目的和主要的研究内容......................................................................4第二章无线视频传输系统中的资源分配...............................................................................52.1无线视频传输系统............................................................................................................52.2分组调度算法..................................................................................................................62.2.1三种经典的调度算法.............................................................................................62.2.2无线视频通信系统中的分组调度算法................................................................92.3节能高效的视频编码和传输...........................................................................................112.3.1联合信源编码和功率匹配.................................................................................122.3.2联合信源信道编码和功率匹配.........................................................................172.3.3联合信源编码和速率匹配..................................................................................23第三章仿真平台设计与实验分析.........................................................................................243.1OPNET简介...................................................................................................................243.2WiMAX简介..............................................................................................................253.2.1WiMAX系统........................................................................................................253.2.2WiMAX分组调度架构..........................................................................................263.3初步仿真结果................................................................................................................283.3.1节点建模.............................................................................................................283.3.2仿真场景与实验参数.........................................................................................303.3.3仿真结果及分析...............................................................................................33第四章总结与展望.................................................................................................................36参考文献.........................................................................................................................................37第一章绪论1第一章绪论1.1引言在最近几年里,移动互联网应用迅猛发展，正在深刻改变信息时代的社会生活，移动互联网经过几年的曲折前行，终于而迎来了新的发展高潮,而移动视频将是移动互联网的主流业务.因而对视频数据的无线传输研究也将会成为研究的热点.虽然很多的通信系统都可以进行无线视频传输，但事实上,移动设备所依赖的有限的电池能源供应对于任何一个无线系统来说都是一个很大的限制。特别的,对于视频传输,由于码流视频编码和传输的高耗能率使得我们必须特别关注这些限制。因此，能源的有效利用对于部署无线视频应用非常重要，有时候是最关键的部分,对无线视频传输系统进行资源分配算法研究也因此具有着重要的意义。1.2无线视频传输技术本节主要描述无线视频传输系统的结构，然后详细描述视频编解码，调度器，无线信道等主要的系统单元。1.2.1无线视频传输系统的结构下图给出了无线视频传输系统顶层结构：视频输入控制器编码器发送端无线信道接收端解码器视频输出图1.1无线视频传输系统顶层结构在发送端，视频包首先由视频编码器产生，在通过网络协议栈（RTP、东南大学学士学位论文2UDP/IP）之后产