【摘 要】
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近年来,由于多媒体技术的发展以及视频应用的流行,视频流已成为互联网中的主要传输内容。思科公司的报告显示,82%的互联网流量是由视频应用产生的。同时由于各类无线通信技术的日益成熟,促进了基于无线网络的视频业务的广泛应用。然而无线网络相对有线网络受限的带宽和时延抖动等特点,影响了视频的传输,造成了用户体验不佳的问题。近些年来,跨层设计的概念被用来提高无线网络的性能。跨层设计实现了跨层的信息传递,底层信
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近年来,由于多媒体技术的发展以及视频应用的流行,视频流已成为互联网中的主要传输内容。思科公司的报告显示,82%的互联网流量是由视频应用产生的。同时由于各类无线通信技术的日益成熟,促进了基于无线网络的视频业务的广泛应用。然而无线网络相对有线网络受限的带宽和时延抖动等特点,影响了视频的传输,造成了用户体验不佳的问题。近些年来,跨层设计的概念被用来提高无线网络的性能。跨层设计实现了跨层的信息传递,底层信道能根据高层的业务要求进行合理的资源分配,高层也能根据底层信道状态进行调度优化,对提高网络传输性能有重要意义。尤其是对要求越来越高的视频传输业务来说,用户体验不佳最大的痛点是遇到视频卡顿的问题。本文基于提高无线网络中的视频用户体验,针对引起视频卡顿可能的问题,网络中用户数增多导致视频业务分配的网络资源不足与无线网络发生了拥塞,提出了一个跨层设计方案,研究的主要内容如下:（1）提出了基于保障视频用户体验的无线网络资源分配算法。针对视频用户网络资源分配不足导致视频卡顿的问题,定义和分析了一个视频用户体验的参数来衡量视频流畅度,在视频用户初次建立连接时提供最高优先级来快速建立缓存,避免用户长时间的等待播放,然后在网络中根据视频业务与其他业务定义的调度权值动态分配无线网络中的信道资源。（2）提出了基于接入点反馈的TCP拥塞控制算法。针对网络拥塞导致视频卡顿的问题,提出一种新的拥塞窗口的调整方法,将来自接入点反馈的拥塞指示信息用来调节拥塞窗口的发送速率,拥塞指示信息由接入点数据链路层计算得出,利用ACK报文中的预留位传递给发送方。（3）在介质访问控制（Media Access Control,MAC）层的无线资源分配和传输层的拥塞控制都利用了跨层信息,共同组成跨层设计方案。为了进行仿真测试,搭建了一个基于NS2的无线网络仿真平台。将所提的跨层设计方案与传统的传输控制协议（Transmission Control Protocol,TCP）传输方案和TCP友好速率控制协议（TCP-Friendly Rate Control,TFRC）传输方案相对比,从视频业务的吞吐量、时延、抖动、用户体验参数上四个方面对网络仿真结果的数据进行分析。仿真结果表明,所提方案在各项指标上均有性能提升。
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