无线网状网视频流媒体中的可伸缩视频编码方案研究

Journalof King Saud University沙特国王大学沙特国王大学学报www.ksu.edu.sawww.sciencedirect.com无线Mesh网络Malik Mubashir Hassana，Umer Farooqb，*aUniversite'deVersaillesSt.QuentinenYvelines78000凡尔赛，法国b法国巴黎皮埃尔和玛丽·居里大学，75005接收日期：2014年2月2日;修订日期：2015年11月21日;接受日期：2015年11月29日2016年3月31日在线发布摘要近年来，随着H. 264/MPEG-4标准可扩展性的显著提高和人们对新的多媒体业务需求的不断增长，无线网络上可扩展视频流的研究受到了业界和学术界的广泛关注。视频流应用程序是越来越多地被部署在无线网状网络（WMN）中。然而，由于无线网络的不同性质，在WMN上的视频的鲁棒流传输提出了许多挑战。误码、丢包和突发丢包在这类网络中非常普遍，严重影响了接收端的视频质量因此，必须采用精心设计的错误在本文中，我们提出了一个互动的和无处不在的视频流方案可伸缩视频编码（SVC）的视频流在无线网状网对异构接收机。该方案智能地利用路径分集的优点，首先计算出所有候选路径的质量，然后根据路径质量自适应地确定所有数据包的差错保护大小和级别，以消除丢失对接收端重构视频感知质量的影响。我们的实验结果表明，所提出的流媒体方法可以对不同的信道条件下，在视频质量的降低©2016作者。制作和主办由爱思唯尔B.V.代表沙特国王大学。这是CC BY-NC-ND许可下的开放获取文章（http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/）。1. 介绍*Correspon dingauthorat：UPMC-LIP6，Bo Pastorte courrier169 ， Couloir 24-25 ， E 'age 3 ， Bureau 309 ， 4 placeJussieu，75252 Paris Cedex 05，France.电 子 邮 件 地 址 ： malik. renault.com （ M.M. Hassan ） ， umer.farooq@lip6.fr，umerfarooq01@gmail.com（美国）Farooq）。沙特国王大学负责同行审查制作和主办：Elsevierhttp://dx.doi.org/10.1016/j.jksuci.2015.11.005近年来，随着H.264/MPEG-4标准在可扩展性方面的显著提高和人们对新的多媒体业务需求的不断增长，无线网络上可扩展视频流的研究受到了业界和学术界的广泛关注。通过无线网络的视频的鲁棒流式传输充满了许多挑战，包括由于无线网络的变化性质而导致的比特错误、分组丢失和突发分组丢失。在无线网状网络（WMN）的情况下，我们有多个挑战。这些挑战是拓扑的多样性、不存在固定基础设施，并且由于跳数的变化，维护变得更加困难1319-1578© 2016作者制作和主办由爱思唯尔B.V.代表沙特国王大学。 这是一篇基于CC BY-NC-ND许可证的开放获取文章（http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/）。关键词普适视频流;自适应UEP;可分级视频编码;无线网状网络无线Mesh网络中的自适应普适视频流433所需的延迟和服务质量（QoS）。由于WMN比传统的无线网络更容易出错，我们需要在服务器和接收器端解决所有可能的错误保护方法，因为我们不能依赖中间基础设施。WMN中的差错严重影响了接收端的视频高分组速率的无线传输通常以突发分组丢失行为为特征，即，如果一个分组丢失，则存在更多的连续分组也将丢失的机会对于使用运动补偿预测的压缩视频（诸如H. 264/MPEG-4 SVC）的流传输，高错误率的影响可能更加虽然，运动补偿预测可以实现高压缩效率，但它不是为在易于出错的信道上进行流传输而设计的。在基于运动补偿的编码中，视频序列包括两种类型的视频帧，帧内帧（I帧）和帧间帧（P或B帧）。通过仅去除帧中存在的空间冗余来对帧内帧进行编码。P帧通过使用先前的I或P帧作为参考帧的运动估计来编码。使用在前和在后的参考帧对B帧进行双向编码。这造成了被称为错误传播的严重问题因此，精心设计的错误恢复方案是提供可靠和强大的视频流是必不可少的。目前，已有许多解决差错恢复的方法，如差错恢复、差错隐藏、前向纠错（FEC）和自动重传请求（ARQ）等。然而，这些方法中没有一种能够单独满足所有质量标准。视频的可缩放比特流包括基本层和一个或多个增强层。基本层提供基本水平的视频质量，并且可独立于增强层进行解码。而另一方面，增强层仅用于改善基础层质量，并且单独使用并不有用。因此，基础层表示视频数据的最重要部分，这使得采用分层表示的流应用的性能对基础层分组的丢失敏感。因此，与增强层相比，需要更强地保护基础层。然而，由于分层结构，可伸缩视频分配不等错误保护比不可伸缩视频更复杂和困难。本文提出并实现了一种结合自适应不等差错保护、自适应分组长度分配和路径分集的混合差错控制方案。本文的工作是Kormentzas（2010）的推广。Kormentzas（2010）的工作集中于具有固定不等错误保护（FUEP）的固定分组大小（FPS）。在这项工作中，我们扩展了以下工作三个方向。1. 固定数据包大小，具有自适应不等错误保护（FPS+AUEP）。2. 自适应数据包大小与固定不等错误保护（APS+FUEP）。3. 自适应数据包大小与自适应不等错误保护（APS+AUEP）。在此重要的是要提及，在自组织网络领域中的先前工作已经广泛地利用了该路径通过分层视频编码或多描述编码（MDC）可获得分集。关键问题是如何更有效地利用这种路径多样性。在我们提出的方案中，节点能够定期发送他们的状态信息给所有的邻居节点。因此，基于节点的状态信息，如延迟，抖动，丢失率和吞吐量，源节点首先使用灰色关联分析（GRA）计算所有候选路径的质量。然后，根据路径质量，自适应地决定的大小和级别的错误保护的所有数据包，以打击损失的影响，感知质量的重建视频。所提出的方案是在真实平台上使用基于HD/SD SVC的视频流实现的，而不是使用第6节中解释的任何仿真工具。并将该方案与现有的一些方案进行了性能比较。视频质量是基于最广泛使用的度量来测 量 的 ， 例 如 峰值 信 噪 比 （ PSNR ） 和 视 频 质 量 模型（VQM）。VQM工具（Wolf，2006）实现了国际电信单元（ITU-T）J.144推荐（客观感知视频，2003），其使用电视模型将原始视频流与重构的视频流进行比较，并报告0和1之间的度量。较低的VQM分数对应于较好的视频质量。经过一系列可重复的实验，我们的结果表明，提出的流媒体方法可以对不同的信道条件下，在视频质量的下降较小的反应。论文的其余部分组织如下：第2节描述了相关的工作。第3节简要概述了可伸缩视频。第4节和第5节分别解释了建议的路径选择和具有自适应数据包大小分配的自适应不等错误保护方案。第6节概述了测试平台和实验结果。最后，这项工作在第7节中结束。2. 相关工作在本节中，我们简要回顾了以前的工作，对视频流的错误控制。差错控制方案基本上可分为四类，即差错恢复、差错隐藏、前向纠错和自动重发请求。第一种类型涉及智能编码器的设计，试图限制丢失数据造成的视觉损害的范围。第二种类型涉及智能解码器的设计，其试图使用接收到的数据来隐藏丢失的数据。第三种类型涉及添加冗余数据，而最后一种类型涉及重新传输丢失的数据。可分级视频编码中的差错控制由于其重要性而引起了人们的广泛关注，并为此提出了许多研究。如第3节中所讨论的，在可伸缩视频码流中，不同的层具有不同的重要性，因此应当根据它们的重要性不平等地保护它们。然而，分配不平等的错误保护可伸缩的视频是更复杂的比非可伸缩的视频，SVC的分层结构已经进行了许多研究，以通过适当考虑各种帧类型来解决SVC的不平等错误保护（UEP）问题，例如在Ang等人中 。 （ 2003 ） 、 Marx 和 Farah （ 2004 ） 、 Fang 和 Chau（2005）以及Helle等人（2013）。一些研究人员专注于应用434M.M.哈桑，U. Farooq根据其重要性将UEP分配给不同的层（Cai等人，2004;vvan der Schaar和Radha，2001; Costa等人，2004; Adzic等人，2014年; Bursalioglu和Caire，2011年）。然而，UEP可以是固定的，也可以是自适应的.固定的不等差错保护方案可以与在可靠信道条件下提供强保护相关联，从而导致带宽浪费，或者与在不良信道条件下提供弱保护相关联，从而导致感知视频质量的严重降级。据观察，自适应保护级别比非自适应保护级别表现得好得多（Siruvuri等人，2009年）。Naghdinezhad和Fatemi（2007）提出了一种用于无线网络上可伸缩视频的新的自适应不等错误保护。实验结果表明，与传统的方法相比，该方法的性能提高了1.27 dB.在Ramon等人（2009）中提出了另一种用于广播应用的自适应系统有损错误保护方案，其中该方案基于频率滤波和不等差错保护。根据压缩比特流的特性自适应地改变差错恢复率。Liang等人（2007）和Liang等人（2008）的作者证明，使用内容自适应不等错误保护或反馈辅助不等错误保护可以提高错误恢复性能。在Dick等人（2005）中提出了一种信道自适应UEP方案，其调整基站中的信道编码，因此可以受益于高效的硬件实现，从而实现无线链路上的能量高效数据流。在Mansour等人（2008）中，针对高速分组接入网络提出了用于SVC流传输的联合源和信道UEP方案。所提出的方法使用视频优先级信息以及信道质量信息来设置信道编码速率，以便最大化视频质量。小的分组长度增加了报头开销，而另一方面，长的分组长度将倾向于增加分组错误率。通过对当前无线信道状态的数学分析，可以得到合适的分组长度。基于自适应分组长度和不等错误保护，Lee等人（2009）提出了一种视频传输机制，其对视频质量具有更平滑的质量降级。数值结果在肖等人。（ 2005）表明，自适应方案结合自动重传请求可以获得良好的性能。Tsai等人（2010）提出了另一种自适应分组和块长度前向纠错控制机制，其获得了比传统前向纠错方案更好的恢复性能。由于无线Mesh网络的误码特性，单路径往往不能满足视频传输的要求。因此，需要多径传输，但关键问题是如何更有效地利用路径分集。Golubchik等人（2002）和Li等人（2004）提出的早期工作建立了多路径流的通用框架，其作为克服无线网络的一些限制的有效技术而出现。多径流带来的具体优势包括聚合网络带宽、分组丢失去相关和延迟减少。多路径的使用还允许通过平衡源和目的地之间的 多 个 网 络 路 径 上 的 负 载 来 增 加 流 式 传 输 带 宽 。 在Apostolopoulos提出的实验工作等人（2002）表明，多描述编码和路径分集的组合为尽力而为网络上的流媒体提供了改进的差错恢复能力。为了提高端到端的可靠性，在Fashandi等人（2007）中应用了跨多个独立路径的前向纠错，与其他替代方案相比，这提供了显着的性能改进。Tong等人（2007）讨论了多跳网络中的鲁棒视频流传输问题，这些问题依赖于延迟约束和失真感知调度、路径分集以及重要视频分组在多个链路上的重传，以最大化接收端的感知视频质量。Prakash和Selvan（2008）提出了另一种可行路径选择算法，该算法解决了在时延和代价约束下寻找可行路径的问题，具有很高的成功率。为了在所有候选路径中选择最佳路径，需要一些度量，例如预测的吞吐量、时延、丢包甚至任何节点的能耗。Ju和Evans（2008）提出的工作提供了一种基于参数预测的多路径选择方法。Muscariello等人（2009）的研究结果表明，下一代网络应该发展更多的网状拓扑结构，以利用 路 径 多 样 性 并 实 现 多 路 径 路 由 策 略 。 Xiaoli 等 人（2009）提出了另一种基于自主流的路径选择机制，以自动有效地为业务流选择最佳路径与现有的工作相反，我们提出的方案为基于SVC的视频流提供了两级不等错误保护。在第一阶段中，我们为不同的层执行适当的路径选择，然后在第二阶段中，我们分配自适应不等错误保护和数据包大小。在所提出的方案中，目的地节点发送他们的信息，在一个周期性的方式，使源节点计算的网络拓扑结构的基础上的灰色关联分析，从而动态调整视频质量取决于所接收的信息。3. 可缩放视频译码可伸缩视频编码（Schwarz等人，2006），H. 264/MPEG-4高级视频编码（AVC）的扩展是一种视频编码技术，其以最高分辨率对视频进行编码，并且允许比特流被适配以提供各种较低分辨率。它提供了一种方法来显示优雅的视频质量下降，而流在无线网络中的错误倾向的信道。可缩放编码视频数据使得解码器能够选择性地仅解码编码比特流的一部分。可伸缩视频背后的主要思想是创建一个压缩的比特流，可以由不同的用户根据他们的需要使用。用户可以根据自己的计算能力和可视化能力选择性地解码比特流，以获得最佳质量的视频。为了实现可伸缩性，视频数据被编码成若干层，即基本层和一个或若干增强层。基本层按照H. 264/MPEG-4 AVC编码，并且每个H. 264/MPEG-4 AVC标准解码器能够解码SVC比特流的基本层基本层对视频流的最低时间、空间和质量表示进行编码，而增强层对附加信息进行编码。较低的层包含较低分辨率的数据。这些数据更重要，因为它提供了基本的无线Mesh网络中的自适应普适视频流435ðÞðÞð Þ ¼¼斯恰内SVC编码器AVC解码器SVC解码器SVC解码器SVC解码器QCIF，7.5 FPS，128 kbit/secCIF，15 FPS，256 kbit/secCIF，30 FPS，512 kbit/secHD，60 PFS，1024 kbit/sec图1流视频内容的即时适配低比特率的视频质量。较高层包含细化数据。它细化较低分辨率的数据，以提供更高分辨率的视频。细化数据不太重要，并且可以在带宽或解码能力不足时被移除。因此，在解码过程中使用的层越多，重建的视频的质量越高，如图1所示。1.一、可伸缩视频可以以不同的方式进行伸缩。如Yu et al.（2014），其可以是空间可缩放的，在可视化屏幕上容纳一系列分辨率。空间可伸缩性通过具有针对每个分辨率的过采样金字塔的不同编码器环路来实现，包括具有针对每个层的独立运动补偿预测结构的混合视频编码。解码器只与一个单一的运动补偿预测循环。因此，不需要较低层的层间相关运动补偿预测。可伸缩视频可以是时间可伸缩的，提供不同的帧速率。这通常通过将运动补偿预测限制到时间层等于或小于要预测的图片的时间层的参考图片来实现。可缩放视频通常采用时间B图片来提供时间可缩放性。可销售视频在信噪比（SNR）的意义上也可以是可缩放的，提供不同质量水平的视频以适应传输信道的比特率的差异4. 无线路径分集和路径选择我们提出的方案提供了两个阶段的不等错误保护的SVC为基础的视频流。第一阶段是基于对于计算WMN中的路径质量也是有效的。GRA通常通过以下六个步骤实施1. 将网络参数按两种情况分类（最小最好，最大最好）。2. 定义参数的上限和下限3. 规范参数。4. 定义理想的情况。5. 计算GRC。6. 根据GRC值对可用路径进行排序。为了为不同的层选择合适的路径，我们考虑了网络层的度量，如延迟f，抖动h，丢失率r和吞吐量a。延迟、抖动和丢失率属于最小值，而吞吐量属于最大值。在计算GRC之前，需要对数据进行归一化以消除尺寸单位。我们使用可编程的简单网络管理协议（SNMP）陷阱来计算所有可能的网络候选路径P1;P2;. . Pn、延迟、抖动、吞吐量和丢包率，频率为10秒。而第一个SNMP陷阱在网络启动时携带所需的信息。这些SNMP陷阱还允许我们识别恶意接入点和拓扑变化。假设n个可能的网络候选路径P1;P2;. .. . .. ;Pn<$j<$g，其中j = 1，2，. . .，k. 对于较小的最佳参数，可以如下计算Pij参数根据不同层的重要性为不同层选择适当的路径，第二阶段基于分配自适应不等差错保护和分组大小。在亲-Pω juj-pijujð1Þ提出的方案使节点能够周期性地发送状态信息，从而使源节点获得状态信息类似地，对于较大的最佳参数，值Pij可以计算如下：基于灰色关联度计算网络拓扑Pωjpij-ljð2Þ分析来源和目的地之间的关系。 Gray法为由邓（1989）开发，并已被广泛用于解决uj离散数据和不完全信息下的不确定性问题。它用于分析离散序列的关联度，并选择最佳序列。其中一个序列被定义为代表理想情况的参考序列。根据序列间的相似性和变异性程度计算灰色关联系数（GRC），可以确定参考序列与其它序列间的灰色关联度。具有最大GRC的序列灰色关联分析方法的最大优点是计算简单，结果基于原始数据。这种技术网络路径属性可以表示为行矩阵，其中矩阵的元素是k个不同网络路径属性的归一化值。P<$1/2 Pω1; Pω2; Pω3;.. . ;Pωk]3当Pωi=j时，参数最大化为1，最优选的网络路径可以总是描述为Pω1=j= 1，其中j 1; 2;. k，并且k是用于决策的网络路径参数的数量。使用通过归一化算法，可以将理想网络路径确定为S1/21; 1; 1;. .[1]。如果有N个可用网络，我436M.M.哈桑，U. Farooq×XX1111我wjpωj-1j 145¼67为了选择路径，可以将前一行矩阵（3）扩展为Nk矩阵，该矩阵包含在适当的网络路径选择过程中起作用的所有参数。该矩阵可以如下确定2Pω1; Pω2; Pω3;. . ; Pωk 3基于路径质量分配给所有层。所有层的比特流交织成一个称为（BOP）的分组块，如图2所示。传输的数据包是BOP的行。层i中具有长度ri的源数据被分组为k个i个 分组，其中i/4 1 ~1，列宽为si。n为数据包的数量和剩余的n-ki个数据包PPω21; Pω22; Pω23;. . . ;Pω2k. ......这是什么？PωN; PωN; PωN;. . . ;PωNk最后一步是计算GRC如下：ð4ÞBOP填充有信道编码冗余。因此，ki指定层i的保护级别。BOP缓冲器大小r被假设为足以满足实时流传输的延迟和缓冲器约束。包头长度是SH。如果已知数据包的数量n，则数据包大小1联系我们第1页我 Jð5Þs¼ r=n。现在，从BOP数据获得的第一个约束前向纠错分配的结构如下：其中，wj是每个参数的权重，i= 16I6 Nn是网络索引。具有最大GRC的路径是最合适的路径。源节点计算所有S¼SkL1/1Si¼SkLRiKi1/1ð6Þ可用路径由于在SVC比特流中，不同的层具有不同的优先级，基本层具有最高的优先级，增强层1具有比基本层低的优先级，增强层2具有比增强层1低的优先级，等等，所以根据层的优先级，以基本层流具有最高优先级的方式为每一层分配适当的路径。因此，它应该通过最高质量路径（具有最高GRC值的路径）传输，而最高增强层具有最低优先级，因此它应该通过最低质量路径（具有最低GRC值的路径）传输。这意味着更多的重要数据通过更可靠的路径传输，错误率更低。具有最大GRC的路径是最可靠的路径，反之亦然。因此，该计划排名的所有候选路径根据其鲁棒性，这是基于GRC值。如表1所示，在测试期间，我们有五个候选路径，我们计算每个路径的质量，并根据其鲁棒性对其进行排名。因此，根据表1，最鲁棒的路径是路径5，最差的路径是路径1。路径2是第二鲁棒路径，路径4是第三最佳路径。由于我们在测试中使用了具有一个基本层和两个增强层的基于HD/SD SVC的流，因此，我们选择了第一用于视频流的三个最鲁棒的路径是P;P每个图像组（GOP）可以被打包成固定数量的图像块。在我们提出的方案中，一个GOP等于一个BOP。在SVC比特流中，不同的层具有不同的优先级;因此，基于SVC的编码视频明确地需要不等错误保护方案，从而产生如下的前向纠错分配的另一限制：06k16k26·· ·6kl6n7我们阐明四种不同的自适应分配方案在本节中的可扩展视频传输在易出错的无线网络，并最终建议最好的一个通过实验结果在第7节。这四项计划如下：层1 第2层第i层第l5 2P4分别用于基本层、增强层1和增强层2所有其他路径都被忽略（在这种情况下是路径1和因此，这是我们建议的计划中提供UEP的第一阶段。5.自适应UEP和数据包大小分配在为每一层分配了合适的路径之后，第二步是自适应地分配UEP和分组大小（PS）。ShS1S2Si Sl数据包大小图2图片块（BOP）的日期结构表1用 于 做出适当路径选择决策的参数。路径GRC延迟（f）抖动（h）损失率（r）放（a）MS规范比规范MS规范Mbps规范10.251690.000.3000.00051.00080.0020.420960.560.0021.00070.86230.2030.271500.150.0170.95190.00190.1540.381250.340.0270.92070.86250.2350.500391.000.0500.84170.14821.00分组数据包数量埃尔黑德FEC OvKLkiK2K1数据包报头KN无线Mesh网络中的自适应普适视频流4371. 固定数据包大小，具有固定的不等错误保护（FPS+ FUEP）。2. 固定数据包大小，具有自适应不等错误保护（FPS+ AUEP）。3. 自适应数据包大小与固定不等错误保护（APS+FUEP）。4. 自适应数据包大小与自适应不等错误保护（APS+AUEP）。图3显示了FPS的图像结构块+ AUEP、APS + FUEP和APS + AUEP下良好的信道条件。在图3（a和b）中，分组大小和分组数量是固定的，但是不等错误保护是自适应的。由于WMN的易出错性质，当信道条件差时，它要求增加前向纠错率，如图3（b）所示。图3（c和d）示出了在不同信道条件下BOP结构的变化，其中分组大小是自适应的并且前向纠错是固定的。 通常，在恶劣的信道条件下，小的分组大小是合适的，以降低分组错误率，从而提高接收端的视频质量。但是，分组数量的增加导致报头开销。然而，由于最大传输单元（MTU）的原因，我们测试中使用的数据包大小小于1500字节。最后，图3（e和f）表示不同信道条件下的BOP结构，用于自适应分组大小和自适应前向纠错。然而，需要添加的前向错误保护量和数据包大小是关键问题。 它们都与目的节点处的感知视频质量直接相关。在我们提出的方案中，数据包的大小和保护都是基于信道条件。对于不等错误保护和数据包大小的自适应分配，算法使用表2进行决策。从表2中可以看出，基于路径质量，错误保护和数据包大小根据其重要性自适应地分配给可伸缩视频的不同层。例如，在信道条件良好时，当GRC值在1附近时，这意味着路径几乎与理想路径相同，错误发生的概率在零附近。几乎不需要错误保护冗余。此外，我们可以增加数据包大小到最大限度，以减少由于数据包报头的开销。而另一方面，在恶劣的信道条件下，例如在GRC值为0.1左右的情况下，这意味着路径不可靠。显然，需要增加错误保护的比率以及小的数据包大小。6. 绩效评价我们所提出的技术的性能评估是通过实验测量进行。为此，我们开发了一个测试床平台。本节主要分为两部分。第一部分介绍了本课题所采用的网络拓扑结构、试验床平台.在这一部分中，我们进一步讨论了视频内容服务器，质量测量探头，视频客户端的类型，通信系统和SVC媒体网关。这些是我们实验的基础。最后，基于这些标准，我们在本节的后半部分给出了详细的结果分析。6.1. 网络拓扑本研究的主要目标是开发有效的解决方案，鲁棒的可伸缩视频流在易错信道的基础上，联合信源信道编码，确保在接收端的感知视频质量的优雅降级。该方法允许联合确定信源编码、信道编码、调制和网络参数以产生最佳端到端系 统 性 能 的 策 略 。 该 平 台 为 有 线 （ xDSL ） 、 无 线（WiFi）和住宅网络上的可扩展视频编码、流媒体和质量监控及适配提供了解决方案。它支持实时组播和点播单播视频服务。如Wenger等人（2007）所述，在可伸缩视频的背景下，最常见的网络分发模式是：1. 在服务器端进行多播/广播，使用媒体感知网络元件（MANE）来聚合和/或修剪会话。聚合和/或修剪会话的网络抽象层（NAL）单元在单个传输地址上并且在单个实时协议（RTP）会话中联合传送。2. 多播/广播的视频数据接收器与异构连接，其中层是在单独的传输地址上的单独的RTP会话传输3. 从文件中的分层表示开始，服务器生成并发送一个可能包含多个层的RTP会话。我们依靠后两种模式，并分别命名为直播和视频点播（VOD）。在实时场景中，每个层在其自己的IP多播组中传输。网关/调制解调器根据用户选择的布局经由IP多播机制互联网组管理协议（IGMP）订阅层，如图4所示。由于该场景被设计为优化核心网络中的网络业务，因此，网关/调制解调器节点可以将RTP多播比特流转换为RTP单播，以用于例如高清晰度TV的移动应用。而在VOD场景中（图5），内容提供商将多个SVC层聚合到单个RTP会话中。因此，由于该场景支持个性化布局，因此由内容服务器针对每个接收端点执行合成处理。该平台集成了以下两种传输模式，如Handley等人所述。（2006年）：1. 单会话传输（SST）：所有SVC数据都在单个RTP会话中传输。此模式应用于点对点单播应用程序，或者通常在使用多个RTP会话的潜在好处无法证明增加的复杂性时使用。2. 多会话传输（MST）：其中使用两个或更多RTP会话来承载SVC数据。当不同的接收器可以请求SVC比特流的不同层根据用于SVC视频的RTP 有效载荷格式的当前草案（Wenger等人， 2009）、三种分组化模式，即在SST的情况下的单个NAL单元模式、非交织模式和交织模式，以及三种分组化模式，即基于非交织时间戳（NI-T）、非交织交叉会话解码顺序号（CSN）、非交织交叉会话解码顺序号（CSN）和非交织交叉会话解码顺序号（CSN）。438M.M.哈桑，U. FarooqRhead前向纠错埃尔黑德前向纠错Rhead前向纠错分组报头分组报头分组报头第1层第2层第1层第2层nn分组大小第1层第2分组大小第1层第2nn分组大小第1层第2分组大小第1层第2nn分组大小分组大小图3不同信道条件下图像块（BOP）结构在MST的情况下，保留基于CS-DON的模式（NI-C）和非交织组合时间戳和CS-DON模式（NI-TC）。虽然不保留交织CS-DON（IC）模式，因为它需要相对高的端到端延迟，并且解码顺序恢复过程并不像在非交错模式中。SVC流的信令 基 于 会 话 描 述 协 议 （ SDP ） （ Handley 等 人 ， 2006年）。SDP用于描述多媒体Rhead前向纠错Rhead前向纠错Rhead前向纠错分组报头分组报头分组报头无线Mesh网络中的自适应普适视频流439表2不同信道条件下的AUEP和PS分配GRC基础层E层1E层2E层3UEP（%）PS（字节）UEP（%）PS（字节）UEP（%）PS（字节）UEP（%）PS（字节）0.9-00010310240010960011680012400.8-0.890609520310240010960011680.7-0.790908800609520310240010960.6-0.691208080908800609520310240.5-0.591507361208080908800609520.4-0.491806641507361208080908800.3-0.392105921806641507361208080.2-0.292405202105921806641507360.1-0.19270448240520210592180664IGMP组播组播管理，（RTP）RTP中心拥塞，服务器IP标记WMNADSL信道Content Server探测适配HD/SD探头AVC Transcod-到ing选择SVC多播（RTP），层SVC实时解码高清电视探针RTPTS（基层）所需层数（IGMP）AVC解码调制解调器/网关探针移动探针探针单播（RTP/WiFi）滤波层、基础层AVC转码、SVC到AVC转码图6测试平台。图4直播网络拓扑。Wengeret，2009）。在这两种情况下，SDP都会提供有关图层和介质服务器Unicost（RTP）所需图层IP标识WMN中心ADSL拥塞管理，信道自适应允许在特定媒体描述中用信号通知传输地址范围的格式。在我们的研究中，SDP是由实时流协议（RTSP）。因此内容服务器HD/ SD选择层（RTSP）探针Unicost（RTP），需要网关/调制解调器节点充当依赖于从终端到流服务器的RTSP消息的RTSP代理。所开发的试验平台图片（如图6所示）集成了上述两种传动方式，SVC实时解码AVC解码高清电视移动探针探针探针RTPTS（基层）单播（RTP/WiFi）调制解调器/网关探针滤波层、基本层AVC转码围绕以下五大模块。6.1.1. 可扩展视频内容服务器内容服务器包括SVC编码器、SVC流传输器、视频数据库、数据包/流缓冲器、发送控制器、QoS测量探头和保护模块。SVC编码器对所有视频序列进行离线编码并存储在视频数据库中。SVC编码器测试平台中使用的是Joint Scalable的优化版本图5VOD流媒体的网络拓扑通信会话，用于会话通告、会话邀请和参数协商的目的。SDP本身不传送媒体，但它提供关于包含在媒体会话中的媒体流的信息。由于引入了可伸缩性，SDP定义了一组关于信令媒体解码依赖性的规则。可以区分两种类型的依赖性，分层/分级解码依赖性和多描述解码依赖性（Schierl和Schierl）。视频模型（JSVM）。实验验证表明，considerable改善编码时间相比，原始的JSVM。所请求的比特流被移动到流缓冲器，并且接收来自发送控制器的命令的流传输器将每个比特流分段成视频包。视频数据包被放入数据包缓冲区作为RTP有效载荷。发送控制器与接收控制器交互以创建用于视频传输的媒体会话，然后服务器通过RTP/UDP传输预编码的SVC视频分组。探针440M.M.哈桑，U. Farooq表3测试中使用的视频序列参数。视频序列分辨率Profile_idcLevel_idc编码语法比特率帧率（fps）篮子体育场1280× 720640× 480AVCSVCAVCSVC77（主要）30（3.0）CAVLC1495.854089.10252566（基线）12（1.2）CAVLC191.88719.1715156.1.2. 网络QoS测量探针在描述网络特性时可以考虑两种主要类型：能力和条件.能力定义了网络的静态属性，而条件描述了网络的动态行为。我们更关注的是指定描述可用带宽、分组丢失率、延迟、抖动等属性的条件。许多协议可以用于发送回性能指标的值，例如MPEG-21事件报告（ER）、数字项适配（DIA）和数字权限管理（DRM）。DIA规定了元数据，用于根据存储、传输和消费的约束来辅助数字项的适配，从而实现各种类型的服务质量。实时传输控制协议还通过其反馈报告提供关于实时媒体流的质量的信息。我们采用实时控制协议（RTCP）将网络状况报告从接收方传输到数字用户线路接入复用器（DSLAM）中的ServMon代理，如图7所示。通常，该信息通过RTCP中的接收方报告消息周 期 性 地 传 递 到 同 步 源 。 事 实 上 ， 在 FP6 欧 洲 项 目ENTHRONE中开发的ServMon（服务器监控）在DSLAM中利用这些报告并将其转换为感知质量（MOS），然后将其发送到适配代理。这可以通过使用简单对象访问协议（ SOAP ） 位 于 DSLAM （ IPTV ） 中 或 远 程 服 务 器（VOD）中。6.1.3. 视频客户端视频客户端或用户在客户端，我们使用联合可伸缩视频模型（JSVM）解码器，以提高其速度和实验验证显示解码时间有相当大的改善。该解码器的目标是为SVC提供一个实时、快速、鲁棒的解码框架。缓冲区用于平滑由于带宽变化、数据包丢失或抖动而导致的视频流。视频帧根据信道条件被分割成所有数据包被解压缩和组装，再次形成一个帧，并存储在一个缓冲区，并等待那里，直到他们被一个显示过程。如果HD增强层由于网络中断而不再可用，则接收器自动调整HD增强层的大小。图像HD到SD，以获得更好的用户体验。WiFi连接的移动终端仅以720 × 576 SD分辨率解码AVC比特流。6.1.4. 通信系统通信系统是以下单独通信网络的集合1. 国 家 运 营 商 的 IP 无 线 网 状 网 络 骨 干 网 使 用 HP（2015）网络仿真器支持IP组播协议。2. ADSL接入网，根据欧洲电信标准协会（ETSI）规范模拟ADSL线路的不同配置文件。3. 家庭网络提供有线以太网和无线802.11g两种通信技术。4. 网络流量发生器，用于在极端网络负载下产生从客户端到服务器的大量IP/TCP/UD流量，以压力测试路由器，服务器和防火墙。流量分为客户端和服务器。服务器需要在路由器的一个接口上运行，客户端需要在尽可能多的其他接口上运行。该额外的业务可能导致网络中的业务拥塞，从而导致视频服务目标分组的丢失和传输延迟。图7用于传输度量的实时传输控制协议。图8提出的AUEP与其他三种FUEP方案在篮子序列中的性能比较。SVC内容提供商WMNServMon自适应代理RTCP接收器报告RTCP电高清电网关无线Mesh网络中的自适应普适视频流4416.1.5. SVC媒体网关网关充当多媒体感知网络元件，即，它能够聚合或分离构成网络的元件的RTP会话功能。在我们的情况下，网关能够在接收端的接收器处将RTP会话聚合在单个RTP会话中，即HD TV或移动客户端。因此，网关可能会选择SVC层，根据客户端的连接重新打包它们。网关基于其希望接收的层经由IGMP连接多播地址，并且如果网络干扰对于特定增强层太重要则取消订阅。由于基本层承载了视频数据的最重要部分，因此，重要的是它应该被无中断地传输到网关。为此，我们标记包含来自AVC层的信息的IP数据报的服务类型（TOS）字段，以便以高优先级和显著的FEC级别传输到DSLAM。6.2. 结果分析在下面的小节中，我们给出了实验结果，以评估所提出的方案的性能，图9拟建AUEP与其他三种FUEP方案在体育场序列中的性能比较。不同场景我们使用第6.1节中描述的测试平台进行基于SVC的流传输。我们使用具有一个基本层和两个增强层的HD/SD SVC比特流。所有的视频序列编码使用SVC编码器，这是一个增强版本的SVC参考软件。视频序列的特征总结在表3中。我们还考虑了一些背景业务，以实现不同的信道条件。6.2.1. AUEP+ PFS评价最初，我们考虑UEP是自适应的，PS是固定的情况。我们比较了我们提出的AUEP方案与以下三种使用序列篮和体育场的固定错误保护方案的性能：1. 使用固定错误保护保护所有层。2. 使用固定但不等的错误保护来保护所有层。3. 仅保护具有固定错误保护的基本层性能比较如图2和3所示。第8和第9条。图例中括号中的百分比分别表示基本层、增强层1和增强层2的保护比率。如果我们考虑所有层的AUEP和FUEP（27%，27%，27%）的两种情况下，FUEP（27%，27%，27%）的错误保护率高于建议的AUEP。但是该图仍然显示了针对提议的AUEP的改进的PSNR。这是由于根据不同层的重要性对它们进行适当的路径分配，这意味着我们通过最可靠的路径传输基本层，通过第二最可靠的路径传输增强层1，并且通过第三最可靠的路径传输增强层2，从而以更少的开销提高视频质量。此外，非自适应方案可以与在可靠信道条件下提供强保护相关联，这是无用的并且浪费带宽，或者与在导致视频质量严重降级的不良信道条件下提供弱保护相关联。表4示出了用于测量在电视模型VQMT下的通常类型的电视损伤的感知效