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127

作者：

孙超

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摘要：

随着移动通信网络的进步,视频直播平台急剧增长,人们对高质量流媒体传输的需求也日益增加,而流媒体传输对于网络状况有较高的敏感性,很容易受到链路损耗,延时,抖动,带宽等各方面的影响,进而影响传输的效果. 诞生于斯坦福大学的软件定义网络(SDN,Software Define Network)为流媒体传输的控制提供了新的探索方向.在软件定义网络中,通过将控制功能与数据功能分离,实现对网络的宏观控制和细粒度的控制,控制器与交换设备之间使用南向的OpenFlow协议进行交互,控制器实现对网络转发行为的控制.本论文分析了SDN的产生与发展,主要包括南向OpenFlow协议的产生于发展,SDN传输控制器的种类与本文中主要使用的Ryu控制器的基本结构. 本论文分析了流媒体传输的发展与体验质量(QoE,Quality of Experience)等概念的应用,随着人机交互需求的不断提升,客观的服务质量(QoS,Quality of Service)难以反映网络传输的最终效果,而流媒体传输的最终目标是让用户获得一个良好的视频观看体验. 论文基于SDN网络,进行流媒体数据的实时传输,主要针对网络传输中的损耗进行最佳路径的规划;更进一步地,在分析SDN网络基本结构和基本原理的基础上,使用QoE作为传输的指导策略,进行流媒体传输的控制,论文的主要工作可以分为以下几个部分: 1.进行SDN网络环境的搭建,并实现STP功能用于避免广播风暴,使用OpenFlow协议获取网络的链路损耗,设计并实现了一种基于链路损耗的流媒体传输路径选取系统,使用SDN-Dijkstra算法,以链路损耗为权重,计算流媒体传输所需要的最佳路径,通过控制器下发流表的方式控制流媒体的传输行为,通过比较源视频和目标视频的PSNR和SSIM来进行传输质量的客观评价,并采用MOS方法进行QoE质量的主观评定. 2.研究QoS到QoE的映射模型建立,基于BP神经网络完成网络QoS到QoE的映射,使用损耗,延时,抖动,带宽四个参数作为输入,进行多组数据的训练,并进一步采用深度信念网络DBN进行映射模型的建立,并以此为依据设计基于QoE的流媒体传输控制器,使用户获得一个良好的流媒体体验. 3.使用Docker进行软件定义网络环境的快速部署,使用硬件编码板对流媒体视频源进行编码,使用SDN网络进行流媒体数据的传输,设计并实现了一个windows应用程序,运用基于QoE的控制器,进行两路流媒体数据的传输,并获得良好的观看体验. 综上所述,本论文在SDN网络交换技术与流媒体实时传输关键技术的基础上,研究了在SDN网络中进行流媒体传输的相关技术,在Mininet平台中设计网络的拓扑与控制,在windows平台上设计了流媒体传输的展示系统.论文中提出的基于链路损耗和QoE的流媒体传输规划为进一步研究流媒体传输技术提供了基础.

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关键词：

移动通信 软件定义网络 流媒体传输 控制策略 人机交互

学位级别：

硕士

学位年度：

2018