Исследование и разработка элементов технологии адаптивной передачи видеоинформации по сети АТМ

• Автор: Арсланов, Валерий Фаритович
• Шифр специальности: 05.12.13
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 143 с.

Глава 1 Обоснование необходимости разработки технологии адаптивной передачи видеоинформации по сети АТМ
1.1 Особенности передачи МРЕО видеоданных по сети АТМ
1.2 Сглаживание МРЕй видеотрафика
1.3 Краткий обзор основных алгоритмов сглаживания, использующих буфер
получателя
1.4 Адаптация структуры МРЕО видеотрафика
1.5 Задачи диссертационного исследования
Выводы
Глава 2 Разработка алгоритмов адаптивного сглаживания МРЕО видеотрафика, обеспечивающих повышение эффективности использования пропускной способности канала
2.1 Постановка задачи
2.2 Разработка алгоритма адаптивного сглаживания МРЕО видеотрафика
по принципу «макрокадров»
2.3 Разработка алгоритма адаптивного сглаживания МРЕО видеотрафика
по принципу «отклонения от середины тоннеля»
2.4 Разработка алгоритма адаптивного сглаживания МРЕО видеотрафика
по принципу «дальнего взгляда»
Выводы
Глава 3 Разработка алгоритма определения пропускной способности канала сети АТМ, требуемой для передачи сглаженного МРЕО видеотрафика
3.1 Постановка задачи
3.2 Исследование статистических характеристик сглаженного
МРЕО видеотрафика
3.3 Выбор принципа построения модели источника сглаженного видеотрафика
3.4 Разработка модели источника сглаженного МРЕО видеотрафика
3.5 Разработка модели обслуживания сглаженного видеотрафика в узле сети АТМ

3.6 Алгоритм определения требуемой пропускной способности канала передачи
Выводы
Глава 4 Оценка адекватности и эффективности разработанных алгоритмов адаптивного сглаживания и определения требуемой пропускной способности канала
4.1 Постановка задачи оценки адекватности и эффективности алгоритмов адаптивного сглаживания МРЕв видеографика
4.2 Оценка адекватности алгоритмов адаптивного сглаживания
4.3 Оценка эффективности алгоритмов адаптивного сглаживания
4.4 Постановка задачи оценки адекватности и эффективности алгоритма определения пропускной способности канала, требуемой для передачи сглаженного видеотрафика
4.5 Оценка адекватности и эффективности алгоритма определения требуемой пропускной способности канала
Выводы
Заключение
Приложение А Особенности МРЕИ видеоданных
Приложение Б Особенности технологии АТМ
Приложение В Акты о внедрении
Список использованных источников
Актуальность темы. Одной из характерных черт развития современной электросвязи является интеграция телекоммуникационных технологий и технологий обработки информации. Внедрение согласно единой стратегии развития Взаимоувязанной сети связи Российской Федерации широкополосных цифровых сетей с интеграцией служб (Broadband Integrated Digital Networks, В-ISDN) позволит предоставлять пользователям сетей связи широкий спектр разнообразных услуг [1].
В качестве транспортного механизма сетей В-ISDN Международный союз электросвязи (International Telecommunication Union, ITU) рекомендовал использовать технологию асинхронного переноса (Asynchronous Transfer Mode, ATM). Сети В-ISDN, использующие в качестве транспортного механизма технологию ATM, получили название сетей ATM. Использование технологии ATM позволяет обеспечивать заданный уровень качества обслуживания (Quality of Service, QoS) различных видов трафика за счет наличия нескольких категорий обслуживания.
В настоящее время прогнозируется, что мультимедийная нагрузка будет доминирующей в общей нагрузке сетей В-ISDN, а основную составляющую мультимедийной нагрузки будут вносить услуги, связанные с передачей цифровой видеоинформации (видеоданных), такие как видеоконференции, цифровое телевидение высокой четкости (High Definition Digital Television, HDTV) и видео по запросу (Video on Demand, VoD) [13]. Видеоконференции позволяют общающимся абонентам видеть и слышать друг друга на расстоянии, цифровое телевидение - получать и воспроизводить видеоданные с высоким качеством, видео по запросу - интерактивно получать и воспроизводить видеоданные.
Для снижения требований к ресурсам хранения и передачи при реализации этих услуг исходная видеоинформация предварительно подвергается сжатию и кодированию согласно одному из предназначенных для этого стандартов. Наиболее распространенными из имеющихся на сегодняшний день стандартов в этой области являются стандарты, разработанные экспертной группой по движущимся изображениям MPEG (Moving Picture Experts Group). Основной особенностью при компрессии и кодировании видеоинформации согласно этим стандартам является образование в результате кодирования последовательности кадров различной визуальной значимости и размеров (далее - элементарной последовательности): базовых кадров (Intra frames, /-кадры), кадров однонаправленного предсказания (Predictive frames, Р-кадры) и кадров двунаправленного предсказания (Bi-directional frames, S-кадры). Наибольшей визуальной значимостью и размерами среди всех типов кадров обладают /-кадры, сжатые независимо от других кадров. Р-кадры, создаваемые на основе предыдущего в

Рисунок 2.10 - Алгоритм адаптивного сглаживания по принципу «отклонения от середины тоннеля»
Минимальный размер буфера В, требуемый для сглаживания видеотрафика для заданных длительностей передачи порций w и пропускной способности канала С, определяются возможностью построения графика передачи видеоданных V(t) внутри тоннеля высотой В.
Пример графика передачи F(t), построенного с помощью алгоритма адаптивного сглаживания по принципу «отклонения от середины тоннеля» для первых 400 с видеофильма «Агент 007» при значениях С = 1 Мбит/с, g = 0, D - 4 с и В = 1,92 Мб, приведен на рисунке 2.11.