基于有线网络数字电视信道的数据广播技术的研究

《基于有线网络数字电视信道的数据广播技术的研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、上海交通大学博士学位论文基于有线网络数字电视信道的数据广播技术的研究姓名：谷志奇申请学位级别：博士专业：通信与信息系统指导教师：余松煜20040801摘要基于有线网络数字电视信道的数据广播技术的研究摘要对于数字电视广播来说其电视的含义已经不仅仅是传统的视音频广播而且包含更丰富的多媒体信息广播例如数据广播等业务在数字电视传输通道中用于传送数据广播内容的带宽可以达到几Mbps能够提供高速的数据和应用下载从长远看用户将会越来越不满足于只是被动地收看电视节目电视台也希望能够为用户提供更多的业务选择因此数据业务这一传统的电视增值服务业务将越来越受到人们的重视数据广播是实现数据业务的一种重要形式数据

2、广播需要解决的一个重要问题是如何提高用户数据的访问速度即降低用户的访问时间本文所做的主要工作都是围绕着这个问题来展开的首先我们分析和研究了数字电视数据广播信道模型及特性我们的研究建立在Heredia的[4]数字电视数据广播信道模型的基础上但是修正了在最小化用户平均访问时间过程中Heredia原有分析中的两个不足之处即忽略了下载时间的影响和以平均分配带宽为优化的出发点利用数据广播瞬时带宽和统计带宽可以不同的特点本文提出了分别最小化数据的下载时间和用户的平均访问等待时间的方法使用这种方法我们分别针对DVB和ASTC两个标准化组织的数据广播标准进行了分析并给出了它们各自的用户平均访问时间下限分

3、析的结果显示我们的新方法得到的下限要优于Heredia的结果为了最小化用户的平均访问时间在播发端我们需要知道每个数据项的大小和用户对它们的访问概率前者是很容易得到的但是对于后者来说得到准确的访问概率并不象想象中那样简单因为播发端收集到的对某个数据的访问请求可能会受到这个数据的播发频率的影响K.Stathatos等人提出有意识地从播发队列中去掉一些数据来强迫所有对这些数据感兴趣的用[5]户都发出访问请求但是这样会造成用户的访问请求在一段时间内被挂起JeffreyXuYu和[7,8]K-L.Tan第一次在理论上使用最大似然估计的方法对这一问题进行了详细的研究但是他们的推导过程十分复杂要求很高

4、的数学技巧而且假设和限制条件比较多我们提出使用矩估计代替最大似然估计的方法结合回溯的方法极大地简化了数据访问概率的获得在目前I上海交通大学博士学位论文的情况下尚没有文献研究表明他们的一些假设是正确的一旦服务器端获取数据访问请求的模型发生变化或者有新的影响因素需要予以考虑我们的推导方法要比JeffreyXuYu等人简单很多在未有证据表明JeffreyXuYu等人的模型正确的情况下我们提出了使用平播发周期作为数据访问概率检测周期的方案这一方案不但能够彻底消除播发端数据播发频率不同带来的影响而且能简化包括JeffreyXuYu等人的方法在内的公式推导过程同时避免了K.Stathatos等人提出

5、的方案可能造成的大量访问被挂起的现象如何使平均访问时间接近或达到理论下限是数据广播调度算法的主要目标按照数字电视数据广播的协议特点我们需要设计一种能够使变长数据包占用指定的带宽生成周期序列的调度算法在已有的无线和移动环境下的数据广播调度算法中没有适用于这种应用场合的调度算法我们在虚时钟调度算法的基础上提出了一种适用于数据广播的均匀复用算法它利用虚时钟算法适用于不同长度的数据包和对码率精确控制的特点通过附加的控制原则使播发的数据包符合平均分布的特征我们的算法适用面更广仿真实验表明即使在无线和移动环境下的数据广播调度算法适用的场合下与这些算法相比我们的算法的平均访问时间也更接近于理论预计的下

6、限随着播发周期的延长我们的算法平均访问时间收敛的更快接下来我们研究了在客户端降低用户访问时间所常采用的方法即数据缓存技术常见的缓存算法主要是LRU类型的不太适用于广播环境下SooyeonKim等人专门针对数字电视[29]数据广播提出了比较新颖的最近下次播发NNB缓存技术但是它的缓存数据替换算法并非最佳的我们首先对NNB算法的数据替换规则做了改进使其更符合降低平均访问时间的要求实验表明改进的NNB算法在任何情况下都明显优于SooyeonKim等人的标准版和简化版NNB算法接着考虑到有时用户的访问会集中在某些数据上我们提出了LRU-NNB复合缓存算法当用户没有对某些数据存在明显的访问倾向时L

7、RU-NNB复合缓存算法优于改进的NNB算法和纯粹的LRU算法当用户的数据访问概率分布明显不均匀时LRU-NNB复合缓存算法也不弱于LRU算法而优于改进的NNB算法在此基础上我们又提出了动态LRU-NNB复合缓存算法通过动态调整复合算法中NNB区域所占的比例使得用户访问数据不存在明显倾向性时的平均访问时间又有了明显的降低最后我们给出了一种数字电视数据广播使用最广泛的协议DSMCC协议的C++实现方案按照我们提出的映射规则将DVB中的