En innehållsmedveten nätverk ram för att överföra video på upplänken till en Wideband Code Division Multiple Access (WCDMA) cellulära nätverk studeras i denna artikel. Vi anser att ett fleranvändarscenario och utnyttja den underliggande strukturen av videoinnehållet för att optimalt schemalägga ramar för att minimera den totala snedvridningen av videokvaliteten hos alla användare. I synnerhet föreslår vi en ny Content-Aware Distortion Fair (CADF) system som bestämmer, mellan flera flöden, den bästa uppsättningen ramar för att schemalägga med hjälp av optimal sändningskraft, samtidigt möter störningar och fördröjning begränsningar. Optimeringsproblemet beaktas på tidsskalan för en enda grupp bilder, och är formulerad som en begränsad Multipel Knapsack problem. Ett viktigt bidrag från denna studie är att utvärdera CADF-systemet på en Qualcomm 3G-emulator, kallad "High data rate System Emulator 2" (HSE 2), och genomföra hastighetskontrollexperiment med olika typer av emulerade kanalförhållanden. Våra experimentella resultat visar att CADF-systemet avsevärt minskar videosnedvridningen, jämfört med den befintliga Foschini-Miljanic distribuerade elstyrningsalgoritm som implementeras på WCDMA-upplänken. I avsnittet Bilaga använder vi också emulatorn för att analysera resursalgoritmen Trafik-till-Pilot som implementeras på den omvända länken av Evolution-Data Optimized (EV-DO) Revision-A genom profilering över olika trafikklasser. Nyckelord: Innehållsmedveten nätverk, Rate distorsion fair, Qualcomm 3G emulator, Video leverans, Effektstyrning, Schemaläggning, WCDMA Introduktion Det beräknas att mobil video trafik kommer att utgöra mer än 70% av all mobil datatrafik 2016 [1]. Detta utmanar många av våra grundläggande antaganden om hur framtidens datorkommunikationsnät ska utformas. Traditionellt har nätverksprotokoll utformats för att vara innehållsklara, dvs. varje bit antas vara lika viktig när den transporteras över nätverket. Detta har gett upphov till problemet med klyfta mellan innehåll och rör [2]. Å ena sidan, rörägare som Internet Service Providers (ISP), nätverksinfrastruktur leverantörer, och kommuner behandlar allt innehåll lika som helt enkelt bitar av information som ska transporteras mellan givna noder. Å andra sidan, innehållsleverantörer som medieföretag, slutanvändare som postar videor online, och operatörer av både peer-topeer-system (P2P) och innehållsdistributionsnätverk *Korrespondens: amitabhg@princeton.edu 2 Department of Electrical Engineering, Princeton University, Princeton, NJ, USA Full lista över författare information finns i slutet av artikeln (CDNs) generera innehåll som behandlar nätverket som helt enkelt ett transportmedel. Denna klyfta mellan pipägare och innehållsleverantörer förvärras särskilt för videoinnehåll, där olika ramar kan ha olika grad av betydelse och kan bidra på olika sätt till den förvrängning (dvs. kvalitetsdegradering) som det mänskliga ögat uppfattar. Med innehållsmedvetna nätverk avses metoden för att utnyttja innehållsegenskaperna [3] för att utforma mer anpassningsbara och effektiva nätverksprotokoll. Den förespråkar en plattformsöverskridande designfilosofi där nätverksresurser fördelas och tillhandahålls med optimala kriterier som reflekterar själva innehållet [2, 4]. Innehållsmedvetna tekniker ger ett alternativ för att optimera videokvalitet i närvaro av nätverksresurser begränsningar. Det finns en rik litteratur om innehållsmedvetna nätverk, som bidrar med videobehandling, trådlösa nätverk, nätverk och informationsteorier. Det finns dock en stor klyfta mellan teorin om innehållsmedveten © 2012 Pandit et al.; licenstagaren Springer. Detta är en Open Access-artikel som distribueras enligt villkoren i Creative Commons Attribution License (http://creativecommons.org/licenses/by/2.0), som tillåter obegränsad användning, distribution och reproduktion i alla medier, förutsatt att det ursprungliga verket citeras korrekt. Sida 2 av 14 http://jwcn.eurasipjournals.com/content/2012/1/217 nätverk och dess praktiska antagande i 3G-cellsystem. Denna artikel fokuserar på att koppla analysen av content-aware optimering med detaljerna i tekniska krokar och rattar i 3G cellulära standarder, samt på att genomföra dem i en branschklass system emulator som erbjuder en konfigurerbar och realistisk testbädd för att validera teorin. Vi studerar upplänken av Wideband Code Division Multiple Access (WCDMA) [5] standard, och designtekniker för att göra den fysiska lager och medium åtkomst kontroll (MAC) lagerinnehåll medveten. Vår föreslagna arkitektur är omslagsbaserad, dvs. den upprätthåller den övergripande strukturen för de fysiska och MAC-lagerprotokollen i WCDMA, men ger krokar som kan implementeras som omslagspapper. Ett sådant omslagsbaserat tillvägagångssätt kan göra innehållsmedvetna funktioner stegvis tillgängliga i WCDMA-nätverk utan att orsaka större störningar i tjänsterna. Anledningen till att vi väljer att fokusera på upplänken är dess ökande efterfrågan på bandbredd. Med den senaste tidens ökning av datahungriga, fördröjningskänsliga applikationer, som att fånga videor på mobila enheter och lägga ut dem på sociala nätverkssajter, onlinespel, videokonferenser och Voice-over-IP (VoIP), stängs asymmetrin i datahastigheterna mellan nedlänken och upplänken. Ett annat fokus i denna studie är att validera våra föreslagna algoritmer med hjälp av en paketnivå Qualcomm 3G emulator, kallad "High data rate System Emulator 2" (HSE 2) [6]. HSE 2 fungerar som en bro mellan terminalutrustning genom att släppa och fördröja IP-paket för att emulera 3G-kanaler. Den fördröjning som IP-paket upplever när de går igenom emulatorn är trogen den i ett faktiskt 3G-system under olika kanalförhållanden. Till skillnad från Wi-Fi-nätverk i det olicensierade bandet, där programvarudefinierade radioapparater som Wireless Open-Access Research Platform (WARP) [7] lätt ger en realistisk och konfigurerbar plattform, experimentera med 3G cellulära plattformar är mycket svårare. Att testa innehållsmedvetna algoritmer på en emulator av branschkvalitet är mycket mer realistiskt än simuleringsbaserade utvärderingar. Eftersom den interna funktionen hos de flesta offentliga cellulära tekniker är stängd från allmänhetens tillgång, är experimentell utvärdering av en emulator ett viktigt steg för att troget fånga verkligheten. Vi sammanfattar våra viktigaste bidrag nedan: 1. Systemet Content-Aware Distortion Fair (CADF): Vi föreslår ett nytt system för innehållsmedveten snedvridning för att effektivt kunna leverera videotrafik på upplänken till ett WCDMA-nätverk. Vi formulerar problemet med video leverans som ett begränsat optimeringsproblem att minimera summan av distorsion av alla videoströmmar från alla användare, och
Problemet med gemensam paketplanering och maktfördelning undersöks också i REF för att minimera videokvalitetssnedvridning för flera användare i upplänken till en koddelning flera åtkomst (CDMA) nätverk.
Content aware optimization for video delivery over WCDMA
{'venue': None, 'journal': 'EURASIP Journal on Wireless Communications and Networking', 'mag_field_of_study': ['Computer Science']}