多信道无线多跳网络中视频流跨层优化.pdfVIP

华南理工大学学报(自然科学版) 第38卷第6期 JournalofSouthChina of V01．38No．6 UniversityTechnology 2010年6月 fNatufalScience June2010 Edition) 多信道无线多跳网络中视频流的跨层优化木 黄鑫1 冯穗力1 柯峰1 庄宏成2 (1．华南理工大学电子与信息学院，广东广州510640；2．华为技术有限公司，广东深圳518129) 摘要：为提高视频流在多信道无线多跳网络中的传输质量，提出了一种分布式的跨层 优化算法．首先对信道分配、干扰、带宽分配、延时分配和视频传输失真进行了数学建模， 然后基于凸规划和拉格朗日对偶分解理论，在视频流端到端延时限制下通过调整信源编 码速率、链路带宽、链路平均延时上限及射频和信道分配来最小化总的视频流失真．理论 分析和数值仿真表明，所提出的分布式跨层优化算法可以收敛到全局最优解． 关键词：无线多跳网络；跨层优化；视频流失真；凸规划；拉格朗日对偶分解 中图分类号：TP393 无线多跳网络(WMHN)如Adhoe网络、Mesh销大．文献[7．8]中提出了一种WMHN网络中支持 网络和传感器网络等，具有分布式、自组织和自配置 多个实时视频流传输的跨层信息交互机制．文献 等优点，因此成为下一代网络的关键技术．跨层优化 [2，5—8]中的方法仅适用于单射频单信道的WMHN， 方法通过在协议栈的各层之间交换信息，使得网络 且没有考虑实际的干扰模型． 在参数动态变化和资源有限的情况下为用户提供更 针对WMHN中视频流的跨层优化工作，文中提 好的服务质量(QoS)支持¨五J． 出：在具有多个实时视频流的多射频和多信道无线 已有学者研究了WMHN中的跨层优化问 题口珥o，并取得了一定的成果．文献[3]中提出了一模型，利用跨层优化方法来优化视频流的接收质量． 种基于优化分解的跨层设计框架．文献[4]中将多 首先对系统进行数学建模，然后基于凸规划和拉格 信道无线Mesh网络的跨层公平带宽分配描述成一朗Et对偶理论提出了一种分布式跨层优化算法，并 个网络效用最大化问题，然后基于对偶分解方法提 进行了数值仿真和性能分析． 出一种次优化的联合信道、接口和带宽分配方法．但 1 系统模型 文献[2，4]中没有考虑业务的类型，且只从速率方 面考虑QoS保证，没有考虑延时和失真等其它性 能．所以，这些算法难以实际应用． 单向链路集合．假设节点m(m∈N)上部署有，m个 射频(收发机)，网络中有c个可用的正交频率信道 保证视频业务的QoS是WMHN设计的关键，也 是目前研究的热点．文献[5]中提出了一个经典的 和y条单播视频流，则视频流秽的信号处理过程如 视频传输失真模型，但该模型只考虑了单跳传输和 图l所示．视频流采用固定码率(CBR)编码，流／3的 单个视频流的情况．文献[6]中以视频流的每个分 编码速率为群，每个数据包的长度为Q(单位：比 组为单位来提高解码后的视频质量，该机制同样只 特)．假设无线链路传输的误包率为PER．为了提高 考虑了单个视频流的情况，且算法复杂度高、通信开 链路传输质量，采用速率为R。的信道编码，并在数据 收稿日期：2009．09．04 }基金项目：粤港关键领域重点突破项目2) 万方数据 华南理工大学学报(自然科学版) 第38卷 链路层使用自动重传请求(ARQ)