智能電視終端資源管理及服務性能優(yōu)化的研究.pdf

1、隨著三網(wǎng)融合的不斷推進，我國的廣播電視網(wǎng)已經(jīng)基本實現(xiàn)了與電信網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)在網(wǎng)絡物理層面的融合，業(yè)務應用層面的融合成為現(xiàn)階段發(fā)展的重點。融合業(yè)務的開展需要依賴融合終端的支持，傳統(tǒng)的數(shù)字電視終端由于各廠商硬件平臺的差異和軟件協(xié)議的不同制約了業(yè)務應用的開展，而搭載了操作系統(tǒng)、具有開放平臺的智能電視成為三網(wǎng)融合背景下終端融合的產(chǎn)物。智能電視支持各種業(yè)務應用程序的下載安裝和多應用的并發(fā)運行，具有多種網(wǎng)絡接入能力，可實現(xiàn)內容的無限擴展。
　　

2、 本文在國家863項目“融合網(wǎng)絡業(yè)務體系的開發(fā)”課題和國家科技支撐計劃“支持跨區(qū)域、多運營商的新一代廣播電視服務系統(tǒng)”課題的基礎上，圍繞智能電視終端資源管理和服務性能的優(yōu)化展開深入研究:在系統(tǒng)層上采用高效的資源分配算法優(yōu)化系統(tǒng)資源的分配，保障應用的QoS;在業(yè)務層上優(yōu)化視頻流媒體應用的邏輯設計，通過平滑VBR視頻傳輸時的突發(fā)流量和客戶端的自適應媒體播放以提高應用的服務性能。本文的主要貢獻和創(chuàng)新點如下:
　　 1)提出了一種具有應

3、用區(qū)分度的QoS保障資源分配策略
　　 針對智能電視終端嵌入式系統(tǒng)資源受限、資源分配不合理及應用缺乏QoS保障等問題，結合用戶對應用的偏好度和應用QoS合同，以最大化系統(tǒng)效用值為優(yōu)化目標，構建了一種具有應用區(qū)分度的QoS保障資源分配模型，并針對該模型提出了一種基于工作點集凸包的快速啟發(fā)式資源分配算法WPCHRA。該算法通過懲罰向量將資源分配方案中的多維資源轉換為單維的復合資源，在工作點的二維空間中應用凸包過程，以凸包上邊界的分段

4、坡度值作為啟發(fā)來引導對工作點的選擇，能使系統(tǒng)資源得到更合理的分配，保障偏好應用的QoS等級，提高系統(tǒng)的用戶體驗。WPCHRA算法的時間復雜度為O(nLm+ nL log nL)，與復雜度為O(mn2L2)的啟發(fā)式算法M_HEU相比，能在獲取問題近似最優(yōu)解的同時具有更好的時間性能，更適合智能電視操作系統(tǒng)中資源分配的實時決策。
　　 2)提出了一種基于緩沖區(qū)充盈度的視頻流量平滑算法
　　 VBR視頻在傳輸中流量波動和突發(fā)性，

5、使視頻流的接納控制和網(wǎng)絡帶寬的管理更為復雜，且對智能電視終端的數(shù)據(jù)接收處理產(chǎn)生了沖擊。針對該問題，提出了一種基于緩沖區(qū)充盈度的視頻流量平滑算法BFDAS。該算法的核心思想是盡量減小緩沖區(qū)的溢出可能，在給定的緩沖區(qū)容量和啟動延時下，通過對緩沖區(qū)充盈度函數(shù)的判斷，動態(tài)搜索分段終點，自適應的產(chǎn)生CBR分段傳輸規(guī)劃。BFDAS算法一次運行便可得出可行的傳輸規(guī)劃，與固定分段算法PCRTT相比，視頻流傳輸過程中峰值速率平均降低12％，速率變化次數(shù)平

6、均降低76％，速率變化率平均降低15％，視頻流的傳輸更為平穩(wěn);而且其50％左右的平均緩沖區(qū)空間利用率能更好的折中高效利用緩沖區(qū)和支持客戶端VCR操作兩方面的需求;另外，BFDAS算法固定啟動延時的特性，也更適用于實際的服務系統(tǒng)。
　　 3)提出了一種基于幀速估算的自適應媒體播放算法
　　 實際網(wǎng)絡信道狀態(tài)是動態(tài)變化的，VBR視頻數(shù)據(jù)到達客戶端的延遲隨著時間而隨機變動，若延遲過大可能引起客戶端緩沖區(qū)下溢，造成視頻的播放中斷

7、。針對該問題，提出了一種基于幀速估算的自適應媒體播放算法FREAMP。該算法通過綜合考慮緩沖區(qū)數(shù)據(jù)占用量和到達幀速來決定視頻的播放速率，在緩沖區(qū)警報區(qū)域時，使用二次型函數(shù)的調整方式來加快或減慢視頻的播放速率;在緩沖區(qū)安全區(qū)域時，用估算的到達幀速決定視頻的播放速率。FREAMP算法能快速響應網(wǎng)絡信道的狀態(tài)變化，盡量穩(wěn)定緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)占用量，降低緩沖區(qū)下溢概率，進而增加視頻播放的連續(xù)性。實驗表明，在同樣的信道狀態(tài)下，與固定變速因子和漸進變速播