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首页无线网络视频传输:Markov判决树优化的多路传输方案
"基于Markov判决树的视频多路传输 (2006年),作者:路羊、汪志兵、崔慧娟、唐昆,发表于《清华大学学报(自然科学版)》2006年第46卷第7期,基金项目:国家自然科学基金资助项目(60272020)。" 本文提出了一种针对无线包交换网络中视频传输的增强策略,旨在提高其稳健性和鲁棒性。该策略采用了多描述编码的多路传输方案,其中关键在于利用Markov判决树算法来选择最优传输路径。在视频编码过程中,每个视频帧被分割成多个描述(slices),每个描述的数据包在包级别上进行Reed-Solomon编码,这是一种纠错编码技术,可以检测并修复丢失或损坏的数据。 无线信道的不可预测性是视频传输中的主要挑战,论文假设了一个无线信道模型,通过Markov决策过程构建判决树,以此评估和选择最可能保持数据完整性的传输路径。此方法考虑了信道状态的变化,使得数据包能够更有效地避开丢包率高的区域。此外,论文还采用了交织发送策略,即将分配到同一路径的数据包进行交错排列,增强了系统抵抗突发丢包事件的能力。 实验结果显示,相对于传统的单路传输,该多路传输方案在相同的编码速率下,平均峰值信噪比(PSNR)提升了3.81到5.84dB。这一提升意味着视频质量有显著改善,尤其是在无线网络环境的不稳定条件下。因此,这种方法对于提高无线网络中的视频传输质量具有重要意义。 论文的关键词包括多媒体通信、多路传输、多描述编码、传输路径判决以及交织,表明研究涵盖了从编码技术到传输策略的多个核心领域。该工作对于无线网络环境中的实时视频流应用,如在线视频、远程监控或移动通信等,提供了理论和技术支持,有助于提升这些服务的用户体验和稳定性。
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ISSN 1000-0054
CN
11-2223/N
清华大学学报 (自然科学版)
J T singhua U niv (Sci& T ech),
2006 年 第 46 卷 第 7 期
2006, V ol.46, N o.7
16/41
1243-1246
基于
Markov
判决树的视频多路传输
路 羊, 汪志兵, 崔慧娟, 唐 昆
(清华大学 电子工程系, 微波与数字通信技术国家重点实验室, 北京 100084)
收稿日期: 2005-05-19
基金项目: 国家自然科学基金资助项目 (60272020)
作者简介: 路羊(1981-), 男(汉), 湖北, 博士研究生。
通讯联系人: 崔慧娟, 教授, E -m ail: cuihj@ ee.tsinghua.edu.cn
摘 要: 为提高无线包交换网络上视频传输的稳健性,提出
了一种多描述编码的多路传输方案。方案对各描述的每个
slice 数据进行包级别的 R eed-Solom on 编码。基于无线信道
模型的假设,利用
Markov
判决树算法,为各
slice
的数据包
选择最优的传输路径。在每个传输路径中,对所分配的数据
包进行交织发送,以进一步提高抗突发丢包的能力。实验结
果表明: 该方案相对单路传输在相同编码速率的前提下平
均峰值信噪比提高了 3.81~5.84
dB
, 该方案可显著提高无
线网络中视频传输的鲁棒性。
关键词: 多媒体通信; 多路传输; 多描述编码; 传输路径判
决; 交织
中图分类号:
TN
919.85 文献标识码:
A
文章编号: 1000-0054(2006)07-1243-04
M ulti-path v ideo transpo rt based on
M arko v tre e de cision making
LU Ya ng
,
WANG Zhibing
,
CUI Huijuan
,
TA N G K u n
(
State K ey Laboratory o f Microwave and Digital C ommunic atio ns
,
Departm e nt of El e ctronic Eng i ne ering
,
Tsinghua Univer sity
,
Beijing 100084
,
China
)
Abstract
: A m ultiple description video transport m ethod w ith
m ultiple paths w as developed to im pro ve vid eo stream ing over
w ireless packet-sw itching netw orks. Inter-p acket R eed-S olom on
codes are used for each description in the schem e. A n optim al
transport path selection algorithm usin g M ark ov tree decision
m ak ing w as developed for an assum ed w ireless netw ork m odel to
m in im iz e th e p ro b a b ility o f p a c k e t lo s s fo r each inter-packet R S
codes group. T he packets on each path are interleaved befo re
tr a n s p o r t to fu r th e r e n h a n c e t h e b u r s t e r ro r re s ilie n t p e rfo r m a n c e .
S im u lation resu lts sh o w th at th e av erag e P S N R of th e vid eo
sequence is im proved
3.81 5.84 dB by the schem e com pared w ith
the single path transport schem e, w hich dem onstrates the
robustness of th e video transport schem e in w ireless netw ork s.
Key words
: m ultim edia com m unication; m u lti-path transp ort;
m ultiple description co ding; transport path decision;
in terleaving
在无线包交换网络中,由于网络拥塞和链路中
断等引起的丢包会显著降低视频传输的鲁棒性,高
效压缩视频流在无线包交换网络中的容错传输成为
视频传输的重要课题。目前视频容错传输的主流研
究方向分两类: 一是分层编码(layered coding, LC )
结合不同优先级的传输; 二是多描述编码(
m u ltip le
description coding, M D C )结合同等优先级的传输。
LC
编码的初衷是为了使编码码流能够适应网络和
终端的异构性,不是为抗误码; M D C 对视频信号同
时生成若干具有相同重要性的描述,其基本假定是
用多描述中的冗余来对抗传输中的误码和丢包。而
目前的网络结构多数尚不支持分层的
QoS
(
quality
of service),因此本方案设计时采用 M D C 编码。
相比传统单路传输(
sin g le p ath tran sp o rt
,
S P T ) , 多 路 传 输 ( m u lti-p a th tra n s p o rt, M P T ) 通 过
提供多条相对独立的信道,可大大降低突发丢包长
度
[1]
, 多路传输成为视频传输领域新的研究热
点
[2 4]
;
RS
(
Reed
-
Solom on
)编码是一种具有较强纠
错能力的 BC H 码,包级别的 R S 编码是抗突发丢包
的有效手段。多路传输
RS
数据包分组时,需要根据
R S 编码参数、各传输路径丢包特性对数据包传输路
径进行优化选择。交织也是抗突发错误的有效手段,
但其缺点是带来较大的解码延时。本方案结合 slice
的可独立解码性,将交织限定在视频帧内,在不增加
解码延时的前提下最大限度的引入交织以降低突发
丢包带来的视频质量下降。
本文提出了一种基于多描述编码的视频多路传
输方案。对各个生成描述进行包级别的
RS
编码,然
后根据 M arkov 判决树算法选择数据包的传输路
径,并在每条路径上对所分配的数据包进行交织发
送,进一步提高抗突发丢包的性能。
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