适用於嵌入式行动通讯下预排式多媒体流量控制之研究

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1、適用於嵌入式行動通訊下預排式多媒體流量控制之研究龔旭陽、陳憲章、余秀琪屏東科技大學資訊管理系{kung,m9456028,m9456031}@mail.npust.edu.tw摘要由於MPEG-4串流播放時因各物件出現於整個場景之開始與結束時間不同，造成互相重疊時頻寬使用倍增而產生不平均之情形，若平均可用頻寬低於重疊區塊所需之頻寬，將造成擁塞或無法傳送之問題，其解決方法可依物件特性或QoS(QualityofService)設定針對物件進行刪除或丟棄，或以RealTimeRe-encoding之方式降低整體頻寬，但如此一來將嚴重影響播放品質，且在計

2、算能力非常有限的嵌入式系統(EmbeddedSystem)環境中並不可行。為發展更適合手持式設備於MPEG-4串流播放之頻寬使用調適機制，本研究提出適用於嵌入式行動通訊下預排式多媒體流量控制機制(Pre-SchedulingFlowControlSchemeforEmbeddedMultimediaCommunications)，方法目的在解決傳送機制上常遇到因網路頻寬不足擁塞而產生Jitter或是因傳送路徑繞送產生Delay之問題。因此本論文提出利用未傳送之空白時段進行高峰區物件之預載機制，預載之影音資料將儲存於手持式設備的擴充記憶體中，以有效解

3、決嵌入式設備因MPEG-4場景物件於串流傳送時造成頻寬不足之問題。關鍵字：MPEG-4、預排策略、流量控制、嵌入式多媒體通訊壹、前言由於多媒體資料壓縮格式的進步，由MPEG-1、MPEG-2到目前漸漸被廣泛討論應用的MPEG-4，上述資料壓縮編碼方式的發展過程中，我們發現MPEG-4可以在較低頻寬下獲得較高品質影音，此外MPEG-4具有MPEG-1與MPEG-2沒有的物件化特性，利用物件在場景對頻寬需求之定義，將可以實現使用者個人化調適性的品質要求服務(CustomizedAdaptiveQualityService)，以MPEG-4為基礎的整體架

4、構下，研究無線網路上嵌入式多媒體播放端系統，以及無線網路環境下資料流傳送與播放控管機制，完成串流播放之目的，而MPEG-4因各物件之播放時間先後不同，造成頻寬需求隨時間不同而改變，因此如何將整個播放場景依現有之傳送頻寬傳送至播放端來完成串流播放功能，是本研究的主要研究方向。以往相關研究中，K.A.Hua等作者所提之論文[10]，主要針對VideoServer1於大量傳送之可擴充性做討論，提出預載(preload)及補丁(patching)機制讓伺服器能盡可能達成所有Client的需求。M.K.Bradshaw等作者所提之論文[5]，作者利用預測Id

5、leChannel中的空白Segment進行資料傳送，由於MPEG-4的場景播放類似True-VOD的播放情形，在不同的時間區段中有不同的串流資料需要傳送。在中研院S.H.Cheng等作者所提之論文[6]，主要做法為以Cut-OffRate做為頻寬上限，將超過之串流頻寬利用預載方式，把削平部分向前或向後分配至仍可利用之頻寬，在Client端設計一個組合機制將接收資料進行組合，此做法須考慮分配資料後，在重組時必須使用大量的緩衝記憶體，使暫存串流資料片段須完整傳送完畢後才能組合成為一個畫面，而PDA不論在運算能力與記憶體容量都無法與桌上型電腦相比，所以

6、此方法無法應用於PDA上。一般VOD設計是將影音資料傳送至不同使用者端，所產生的系統設計問題大都以Server的負荷能力或是Server端的網路頻寬為主，而MPEG-4串流傳送則是將所有的物件依場景播放時間傳送至使用者端，因此在設計上亦須考慮到播放端在整個播放場景中所需取得頻寬的最大值。貳、研究方法MPEG-4與MPEG-1或MPEG-2播放流程最大的不同在於場景，因此在播放過程中頻寬是隨著當時有多少場景物件來決定，每個物件皆代表不同的播放個體，而且每個物件播放的開始時間與結束時間不盡相同，一般來說MPEG-1在串流播放時皆以一固定的頻寬傳送，所以

7、頻寬需求是固定的，在傳送機制上常遇到的問題是當頻寬不足因擁塞產生Jitter，或是因傳送路徑繞送產生Delay，上述兩者問題可由緩衝區(Buffer)解決，但是在MPEG-4的傳送機制中將會產生一個問題，整個場景中可能會造成一段時間內需要特別高之頻寬，若以Buffer方式解決此問題，則須將每個物件皆提前傳送以弭平高峰區，但此作法必須於高峰區內進行流量控制，否則容易造成記憶體不足之問題，因為目前一般手持嵌入式系統之記憶體約64MB左右，再扣掉作業系統及軟體可執行程式時，所剩記憶體就顯得相當有限，若利用Buffer方式將高峰區資料皆放入記憶體內，容易產

8、生記憶體不足的情況，因此緩衝區不能設計太大，一般設計緩衝區皆以足夠弭平封包資料延遲所產生的問題為主。在中研院S.H.Che