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基于网络环境感知的视频自主传输方法研究

基于网络环境感知的视频自主传输方法研究

作者：国琪烟台大学

学位级别：硕士

随着互联网的高速发展和智慧城市、智能交通的逐渐深入,视频业务所产生的网络流量已成为互联网总流量最主要的数据贡献者,视频传输技术已经成为信息社会中不可或缺的一部分。然而,海量视频数据、时变型网络以及视频数据冗余等因素都给... 详细信息

随着互联网的高速发展和智慧城市、智能交通的逐渐深入,视频业务所产生的网络流量已成为互联网总流量最主要的数据贡献者,视频传输技术已经成为信息社会中不可或缺的一部分。然而,海量视频数据、时变型网络以及视频数据冗余等因素都给端到端的视频传输带来了极大的挑战,具体归结为:1、视频数据量大;2、可用带宽较低;3、带宽波动幅度大。这三大挑战使得视频传输系统的性能受到制约,为了提升该传输系统的性能,减少网络传输时延,本文开展了以下研究工作:第一,针对可用带宽较低导致数据传输速度缓慢的问题。本文提出了一种基于可用带宽感知的视频流自适应传输(BAAT)模型。该模型部署在终端节点处,对于带宽资源占用高导致可用带宽较低的情况,设计可用带宽感知模型实时感知可用带宽大小;最小化传输时延作为优化目标函数,同时将视频质量作为约束条件进行建模,实现在发送端对视频进行基于特征的压缩,并根据可用带宽变化自适应调整视频流压缩率传输,以达到最小化传输时延的目的。实验结果表明BAAT方法的平均延时较比特率自适应方法和缓存自适应方法的延时减少60%0%。第二,针对视频数据量大和带宽波动幅度大导致接收端难以及时接收视频画面的问题。本文加入了对面向机器视觉的语义特征流的考虑,提出了一种基于网络环境感知的多数据流自主传输模型。该模型通过感知当前带宽大小与带宽的波动幅度情况,划分网络环境的恶劣程度,在不同恶劣程度的网络环境中传输不同的数据流,实现在不同网络环境下接收端都可以接收到数据并及时做出决策,达到充分利用带宽资源,减少网络传输时延的目的。该研究点是一种独特的端到端视频传输方式,具有很强的创新性。实验结果也表明多流自主传输方法与传统仅传输单视频流和双视频流的方式相对比,大约可以减少30%以上的延迟时间。第三,搭建端到端的多流自主传输实验平台并将模型植入,该平台主要以智能交通作为应用场景进行实验。介绍了平台的架构与设计组成,可视化的展现了不同环境下端到端传输的效果。通过实验平台的传输结果验证了视频自主传输模型的可行性。

关键词：端到端视频传输多流传输可用带宽

面向无人机通信的链路仿真平台实现及信道估计研究

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面向无人机通信的链路仿真平台实现及信道估计研究

作者：程鲁杰北京邮电大学

学位级别：硕士

作为无人机进行图像、音频、控制信令等信息传输和交换的重要载体,无人机通信系统发挥着至关重要的作用。考虑到链路级仿真是对无人机通信系统进行建模和评估的有力工具,且信道估计是无人机通信系统的物理层设计中的一个关键步骤,本文... 详细信息

作为无人机进行图像、音频、控制信令等信息传输和交换的重要载体,无人机通信系统发挥着至关重要的作用。考虑到链路级仿真是对无人机通信系统进行建模和评估的有力工具,且信道估计是无人机通信系统的物理层设计中的一个关键步骤,本文针对无人机链路仿真平台的实现和信道估计算法展开研究。首先,本文基于开源5G K-SimLink链路级仿真平台和C++线性代数库Armadillo,实现了面向无人机场景的物理层链路仿真平台。在功能方面,对信道模拟、多流传输、信道编码、帧结构、正交振幅调制等模块进行实现和修正;在性能方面,对信道估计和预编码模块进行改进。该仿真平台能够模拟加性高斯白噪声信道下单输入-单输出(Single-input Single-output,SISO)和簇延迟线(Clustered Delay Line,CDL)信道下多输入-多输出(Multiple-input Multiple-output,MIMO)的端到端传输链路。通过对采用不同的调制编码方案的链路进行性能仿真和分析,可以为无人机通信系统的设计提供理论指导和技术支持。其次,本文提出了一种基于Swin Transformer的多时隙条件生成式对抗网络(Conditional Generative Adversarial Network,cGAN),用于SISO场景下的非量化信道估计。具体而言,本文所提方案可以通过三维卷积从连续信道时隙中学习时域相关特征,并通过Swin Transformer提取深层信道特征,从而提高信道状态信息的估计准确度。此外,本文提出从全带宽信道响应中随机提取窄带宽子信道响应的数据增强方法,以降低离线训练的计算成本。仿真结果表明,本文所提信道估计网络优于线性最小均方误差(Linear Minimum Mean Square Error,LMMSE)方法和其它深度学习方法。最后,为了将所提方案推广到MIMO场景,本文提出了两种扩展方法并进行了仿真验证。

关键词：无人机通信链路级仿真多流传输信道估计条件生成式对抗网络

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高能物理事例级数据管理与传输系统的研究

计算机工程与应用 2018年第23期54卷 230-237,245页

作者：王聪徐琪程耀东陈刚中国科学院高能物理研究所北京100049 中国科学院大学北京100049

高能物理实验不断的进步与发展产生了PB乃至EB级的数据,这些数据的采集、存储、传输与共享、分析与管理都面临着极大的问题与挑战。为了应对这些挑战,设计和实现了面向事例的数据管理系统,有效解决事例数据处理效率低以及分站点资源利... 详细信息

高能物理实验不断的进步与发展产生了PB乃至EB级的数据,这些数据的采集、存储、传输与共享、分析与管理都面临着极大的问题与挑战。为了应对这些挑战,设计和实现了面向事例的数据管理系统,有效解决事例数据处理效率低以及分站点资源利用率低的问题。设计了一个基于Nosql数据库的事例索引系统,通过事例数据特征抽取,选取物理学家最感兴趣的属性作为索引,存储在数据库中,并采用倒排索引技术,提高事例数据检索的效率。针对事例数据进行缓存优化,减少数据转化和存储开销。提出数据跨域传输方案,充分利用网络带宽,降低分站点处理数据的延迟。系统进行了相关验证,实验结果表明,事例级的索引技术能够显著提高事例数据的检索效率,数据传输系统的网络带宽也可以利用到百分之九十以上。

关键词：高能物理数据管理数据传输性能优化多流传输

基于信道状态信息参考信号的三维多用户多输入多输出有限反馈预编码算法

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科学技术与工程 2018年第12期18卷 115-119页

作者：王华华周远文黄龙重庆邮电大学重庆市移动通信技术重点实验室重庆400065

利用三维多输入多输出(3D MIMO)信道矩阵的克罗内克积结构,传输预编码可分成水平与垂直维预编码,有效挖掘空间自由度可以提高系统性能。针对现有算法未能更好利用空间自由度及单流传输的不足,提出了一种基于信道状态信息参考信号(CSI-RS... 详细信息

利用三维多输入多输出(3D MIMO)信道矩阵的克罗内克积结构,传输预编码可分成水平与垂直维预编码,有效挖掘空间自由度可以提高系统性能。针对现有算法未能更好利用空间自由度及单流传输的不足,提出了一种基于信道状态信息参考信号(CSI-RS)的多用户MIMO(MU-MIMO)有限反馈预编码算法。该算法采用新码本,依据最大信干噪比准则选取最优的预编码矩阵索引(PMI)返回给基站(BS)供调度。验证结果显示该算法较已有算法,实现了多流传输,拥有更优的和速率(SR)及误码率(BER)。

关键词： 3D MIM0 CSI-RS 多用户多流传输预编码

Wi-Fi网络下基于IP组播和P2P补偿的多终端协同流媒体系统设计与开发

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Wi-Fi网络下基于IP组播和P2P补偿的多终端协同流媒体系统设计与开...

作者：赵亦珍北京邮电大学

学位级别：硕士

在无线网络和智能终端广泛普及的基础上,移动运营商、设备制造商和内容提供商共同推动,促使无线流媒体业务得到了迅猛发展。同时,高质量流媒体传输对带宽、时延和丢包率等性能的要求不断提高,用户规模呈现海量增长趋势,对流媒体服务器... 详细信息

在无线网络和智能终端广泛普及的基础上,移动运营商、设备制造商和内容提供商共同推动,促使无线流媒体业务得到了迅猛发展。同时,高质量流媒体传输对带宽、时延和丢包率等性能的要求不断提高,用户规模呈现海量增长趋势,对流媒体服务器处理能力、无线网络承载能力、资源调度机制及用户管理策略均提出诸多挑战。在Wi-Fi无线网络环境下,高质量无线流媒体普遍采用单播进行数据传输,对于海量用户群和大数据传输需求,需要创建并维护大量.的通信链路。由于无线带宽资源有限、多终端共享信道资源、无线环境多变等因素,这将导致服务器压力过大、传输冲突机率增涨、带宽资源紧张、时延性能下降、丢包率增加等问题,难以满足用户数增长和提高视频质量的需求。面对这种矛盾问题,本文提出了一种在Wi-Fi网络下,使用基于IP组播和P2P技术的多终端协同流媒体数据传输技术,并辅以基于动态状况监测的自适应数据传输资源调度策略、基于内容的用户管理和基于中心辅助的P2P补偿机制,将这两种传输方式在无线网络下有机结合,形成优势互补,在优化带宽、减轻网络和服务器负载的同时,保证客户端接收数据的可靠性和完整性,实现用户与网络的双赢。在理论研究的基础上,详细描述了设计实现并搭建基于IP组播和P2P补偿的多终端协同流媒体实验系统平台的过程,及其主要业务的实际测试执行状况。通过对其复杂度及性能指标的合理分析和评估,验证了本系统设计方案中相关关键技术的有效性和可行性。最后,根据实验结果,提出后续改进和研究方向。

关键词： Wi-Fi P2P IP组播多终端协同多流传输

基于Hi3531平台的快速行人检测实现与优化

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基于Hi3531平台的快速行人检测实现与优化

作者：孙乐飞上海交通大学

学位级别：硕士

随着经济和社会的快速发展,城市公共安全防范系统变得越来越重要。视频监控技术逐渐走向智能化,在公共安防系统中发挥着越来越重要的作用。行人是视频监控的主要目标,开展行人检测技术的研究具有重要的意义。本文首先介绍了基于Hi3531... 详细信息

随着经济和社会的快速发展,城市公共安全防范系统变得越来越重要。视频监控技术逐渐走向智能化,在公共安防系统中发挥着越来越重要的作用。行人是视频监控的主要目标,开展行人检测技术的研究具有重要的意义。本文首先介绍了基于Hi3531的行人检测系统整体架构,给出了软硬件开发平台的概况,阐述了行人检测算法的总体流程和基本原理,包括图像和检测子的输入,金字塔的构建,区域的删选等。基于快速行人检测算法,包括多尺度梯度直方图特征的估计及快速多尺度检测的移植实现,并从理论的角度论证了快速行人检测算法的可行性。本文详细介绍了基于Hi3531平台的行人检测模块的建立,首先介绍了开发环境的配置及数据在系统中的传输,给出了基于Hi3531平台快速行人检测得到的相应的检测结果。同时详细介绍了Hi3531平台上面向语义检索应用的多流传输与关联存储机制,基于不同码流及不同检测结果对视频流及描述流做相应处理,并以此展开介绍了具体的实现方式。结合Hi3531媒体软件开发指南,通过对行人检测算法的研究,本文出了利用Hi3531平台硬件资源和智能引擎加速模块,实现算法速度优化的方案。根据特征提取复杂度的分析,进一步提出提取不同色彩空间的特征,训练相应特征模板用于行人检测的算法优化方案,并最终给出了优化前后的结果比较。

关键词：行人检测海思3531 多流传输算法优化

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3D-MIMO系统预编码技术的研究

3D-MIMO系统预编码技术的研究

作者：支航南京邮电大学

学位级别：硕士

随着有源天线系统(Active Antenna System,AAS)的出现,3D-MIMO(Three Dimension Multiple-Input Multiple-Output)成为了5G系统的关键技术。其不仅实现了水平维波束赋型的控制,而且可以充分利用信道垂直空间的自由度。由于可用天线端口... 详细信息

随着有源天线系统(Active Antenna System,AAS)的出现,3D-MIMO(Three Dimension Multiple-Input Multiple-Output)成为了5G系统的关键技术。其不仅实现了水平维波束赋型的控制,而且可以充分利用信道垂直空间的自由度。由于可用天线端口个数限制了天线数量的使用且信号只能实现水平和垂直方向单路数据流的传输,因此需要重新设计3D预编码多流传输方案以适应3D天线阵列。对于越来越多的待服务用户之间的干扰和共同竞争信道资源问题,多用户预编码技术也需要进一步的研究。针对现有方案如何在水平维和垂直维同时实现多流传输的问题,首先,研究了3D-MIMO系统中预编码的不同设计方式。其次,研究了3D-MIMO系统中基于信道状态信息参考信号(Channel State Information Reference Signals,CSI-RS)的独立式和波束赋形式预编码方案。然后,将基于克罗内克积的3D-MIMO预编码与CSI-RS导频端口设计相结合提出了一种水平维和垂直维的多流传输方案。最后,给出了水平维和垂直维不同数据流数对系统容量影响的仿真。针对3D-MIMO系统中多用户预编码的设计问题,首先,介绍了多用户有限反馈系统模型和多用户预编码方案。接下来,研究了多用户调度系统的平均吞吐量和公平性。然后,设计了分离式和联合式两种3D码本,提出了一种基于正交码本的多用户3D预编码方案,针对用户调度的不公平问题,借鉴了轮询调度和比例公平调度的思想进行了改进。最后,通过仿真,比较了水平维和垂直维反馈比特数对系统容量的影响,以及三种调度方案的系统吞吐量和公平性。

关键词： 3D-MIMO 预编码 CSI-RS 多流传输用户调度系统容量

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无线Mesh网路由算法跨层设计研究与仿真

无线Mesh网路由算法跨层设计研究与仿真

作者：郭销淳华南理工大学

学位级别：硕士

无线Mesh网络是一种自组织、自配置、自维护的宽带无线网络，具有低成本、易维护、具有良好健壮性和可靠性等优点，成为下一代无线通信网络的重要组成部分。无线Mesh网络能够实现快速部署，准确、高效地通信，具有广阔的应用前景。路由... 详细信息

无线Mesh网络是一种自组织、自配置、自维护的宽带无线网络，具有低成本、易维护、具有良好健壮性和可靠性等优点，成为下一代无线通信网络的重要组成部分。无线Mesh网络能够实现快速部署，准确、高效地通信，具有广阔的应用前景。路由协议是无线Mesh网络的关键技术之一，路由协议性能的好坏直接影响网络的性能。然而，多数经典的路由协议在计算路由时没有考虑链路质量状态和业务信息，仅仅使用跳数作为权值，使得网络易于出现拥塞。并且，节点使用单条路径发送数据分组，没有充分发挥节点多接口的能力。本文研究的课题来自于实验室与某研究所合作的项目“基于跨层的无线Mesh骨干网络协议的研究与实现”，主要研究无线Mesh网络的路由协议的设计与仿真。本文研究的路由协议引入了跨层设计的概念和多流传输的功能。跨层设计打破传统网络各层协议的限制，通过各层协议之间的信息交互，计算得到最优路由;多流传输能够充分利用网络资源，提高网络性能。本文在所在实验室提出的AFSLS路由协议基础上，结合跨层设计和多流传输，提出了CLMPFSLS(Cross-Layer Multiple-PathAFSLS，跨层多路径AFSLS)路由协议。CLMPFSLS协议能够根据链路质量状态和业务信息计算路由，均衡网络负载，更有效地利用网络资源。另外，本文还基于网络仿真工具NS-2，设计实现了一个通用的网络跨层协议的仿真平台。该仿真平台能够支持多接口多信道无线网络跨层协议仿真，具有易于扩展和通用性强等特点。在仿真平台上对CLMPFSLS路由协议及相应的算法运行所得的结果表明，该路由协议具有更大的网络吞吐量、更低的数据分组平均时延和丢包率。

关键词：无线Mesh网络路由协议跨层设计思想多流传输 CLMPAFSLS NS-2

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基于广域高性能计算网络的混合多流拥塞控制

计算机技术与发展 2018年第4期28卷 42-45,49页

作者：赵高峰冯宝李洋崔林张孟康南瑞集团有限公司(国网电力科学研究院有限公司) 江苏南京211000 国网江苏省电力有限公司电力科学研究院江苏南京211103 南京邮电大学通信与信息工程学院江苏南京210003

广域高性能计算网络中的拥塞会导致出现数据包时延增加、丢包率增加、上层应用系统下降等问题。网络拥塞控制是关系到电力通信中广域高性能计算网络进行数据传输的关键性问题。目前大多数的拥塞控制方案并不能保证具有多流传输的广域高... 详细信息

广域高性能计算网络中的拥塞会导致出现数据包时延增加、丢包率增加、上层应用系统下降等问题。网络拥塞控制是关系到电力通信中广域高性能计算网络进行数据传输的关键性问题。目前大多数的拥塞控制方案并不能保证具有多流传输的广域高性能计算网络的服务质量,经常会出现资源分配不均以及资源利用率不高的问题。针对这一问题,提出了一种基于端到端的多流感知算法的混合拥塞控制方案,其不需要复杂的网络信令或路由状态,仅对共享链路瓶颈进行适当的检测并对子流的攻击性进行管理,通过引入参数来控制所有子流的增长间隔和增长速率,可以解决多流连接中的兼容性与资源利用率的权衡问题。仿真结果表明,该混合多流拥塞控制机制可以提高广域高性能计算网络的资源利用率,并且保证了兼容性。

关键词：高性能网络多流传输拥塞控制多流感知算法兼容性