1、学 士 学 位 论 文特定无线环境下基于 QoE 的通信技术研究所在学院 专业班级 通信工程 学生姓名 学号 指导教师 职称 完成日期 年 月 华中科技大学毕业设计论文IA Thesis Submitted in Partial Fulfillment of the Requirements for the Degree of Bachelor of EngineeringQoE-based wireless communication华中科技大学毕业设计论文II独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除文中已经标明引用的内容外，本论文不
2、包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名： 日期： 年 月 日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权华中科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保 密 ，在_年解密后适用本授权书。不保密。请在以上方框内打“”）本论文属于华中科技大学毕业设计论文III学位论文
3、作者签名： 指导教师签名：日期： 年 月 日 日期： 年 月 日摘 要传统的服务质量(QoS)并不能直接体现用户对业务的感受，体验质量(QoE)能更加体现用户对业务的需求，从体验质量的角度出发用计算能力换取通信质量的提升成为了一种新的主流理念。随着无线设备的普及，无线视频业务所占据的网络流量越来越巨大，而网络资源则越来越紧缺，如何提升视频用户的体验质量变得越来越重要，然而无线环境的复杂性、用户的随机移动性、传播的开放性使得管理体验质量愈发的艰难。本文详细介绍了体验质量、无线信道和视频流传输的特点、机理和内在联系，将注意力放在视频播放过程的延时和卡顿花屏事件上，考虑上缓冲区上溢和下溢的概率及其对
4、用户体验质量的影响，并运用扩展吉尔伯特模型对无线视频的传输进行了仿真，得出缓冲区大小与延时在一定卡顿花屏概率下的关系，为提升视频用户的体验质量提供了一种新的思考方式。关键字：无线，体验质量，视频，传输华中科技大学毕业设计论文IVAbstractQuality of service (QoS) cant tell us how people feel about the service they get. However, quality of experience (QoE) describes how to measure peoples subjective feeling. To opt
5、imize the network environment at the sacrifice of computer ability has become a new idea that predominates. As wireless device manufacturing industry prosper, wireless video service takes up a big percentage in the flourishing network flow. However, available network resources have shrunk. How to im
6、prove QoE is becoming more and more important. However, the complexity of the wireless environment, the random movability of users as well as the openness of wireless transmission make it a tough task to manage QoE.In this paper, we explicitly introduce the characteristics and mechanism of QoE, wire
7、less channel and video transmission. We also explain their inherent relationship and finally focus on delay and jitter event in video playout duration. Possibility of underflow and overflow in the decoder buffer is taken into consideration for a better QoE. The extended Gilbert model is applied in t
8、his paper to simulate the wireless channel for video transmission and the relationship between buffer and delay with a certain probability is obtained, which is a new way of thinking. Index terms： Wireless，QoE，Video，Transmission华中科技大学毕业设计论文V目录摘 要Abstract第一章 绪论 1一、论文的研究背景及来源 1二、论文的意义及研究内容 1三、国内外研究现状
9、1四、本文的结构 3第二章 体验质量 4一、体验质量的概念 4二、体验质量的衡量指标 4三、体验质量与视频 5第三章 无线信道 7一、无线信道特点 71. 传播的开放性 72. 接收环境的复杂性 83. 用户的随机移动性 9二、无线信道模型 101. 马尔可夫模型 102. 吉尔伯特模型 11三、无线环境下的体验质量 13第四章 视频流传输 14一、视频传输相关曲线分析 14二、视频接收技术 151. 缓冲 162. 延时 16华中科技大学毕业设计论文VI三、无线视频相关要求 17第五章 仿真与分析 20一、场景介绍 20二、视频特征曲线 20三、概率模型分析及仿真 211. 概率模型分析 2
10、12. 概率模型仿真 25第六章 总结与展望 30一、总结 30二、展望 30致 谢 31参考文献 32华中科技大学毕业设计论文1第一章 绪论一、论文的研究背景及来源论文研究背景：随着移动终端的普及，诸如智能手机、平板电脑之类的设备在人们的生活中起着越来越重要的作用，而逐年增长的网络流量也越来越多倾向于由这些便携式设备产生，而视频流的传输又占据了其中巨大的比例。但是另外一方面，网络的负载已然十分的沉重，基础设施面对越来越巨大的网络流量可能无法继续维持下去，分配给每个用户的资源以及能够提供的服务质量也会相应下降。因此需要新的途径和措施来解决目前这种网络负载过重，不断有新的设备加入进来带来的问题。
11、有人提出了体验质量的概念作为一种新型的指标来衡量用户对所得到的服务的满意程度，并在此基础上提出了一些方案的改进措施，也提出了一些新的方案。目前体验质量的概念尚未十分成熟，并没有统一的标准来对体验质量所需要考虑的内容来进行衡量。课题来源：国家 973 计划项目“面向 QoE 的协同计算通信理论基础”(课题编号：2013CB329006)。二、论文的意义及研究内容无线使人们的生活变得更加方便快捷，智能手机的普及使得很大一部分的用户能够在硬件设备上享受无线服务，无线用户热衷于参与性好、互动性强、有吸引力的各类业务和应用，重视体验的效果，运营商则希望留住用户并扩大用户规模，而其中视频传输占据了无线网络
12、流量的很大一部分，视频业务本身又极易与用户本身的感官产生联系，因此研究无线环境下基于体验质量的通信技术，尤其是其中的视频传输技术，是十分具有现实意义的。论文的研究内容是利用设备强大的计算能力和存储能力来改善现有的无线网络环境，减轻网络负载，增大网络的吞吐量，最终使得用户能够获得比较好的体验质量。三、国内外研究现状体验质量(QoE)的概念在很早以前就有人提出了，由于网络环境日益复杂，人们对服务质量的要求也越来越高，基于主观需求的网络环境改良也更加符合实际情况的需要，在这种情况下，体验质量在近几年来得到了广泛的关注并得到了一定的华中科技大学毕业设计论文2发展。基于体验质量感知的无线多媒体数据流传输
13、系统相关论文大致分为以下几类：1. 基于体验质量感知的媒体保护；2. 体验质量的评估标准以及建模；3. 多用户情景下基于体验质量感知的资源分配。基于体验质量感知的媒体保护的做法一般是根据环境获得的相关数据给资源赋予不同的重要性，这里所指的资源可以是视频本身的编码方式、不同的资源块、获取资源的方式等，例如文献“A Cross-Layer Design for Perceptual Optimization Of H.264/SVC with Unequal Error Protection”23和“Channel Coding Optimization Based on Slice Visibi
14、lity for Transmission of Compressed Video over OFDM Channels”24中提及的不等错误保护，给不同的视频片来分配不同的优先级从而获取不同层级的资源块，使得一些重要的视频片得到更好的保护，这样可以让用户在信道条件比较差的情况下仍然不会丢失一些重要的信息，从而达到比较好的体验质量。由于是基于体验质量感知，所以是需要建立在已有的一些体验质量模型基础上的，但是就研究现状而言，并没有在体验质量的模型上做十分统一的标准或者限制，所以可能对于不同的模型来说最终得到的效果不一样，但尽管如此，这种分级的做法还是十分值得借鉴的。至于体验质量的评估标准以及建模
15、，体验质量(QoE)是从服务质量(QoS)的概念演变过来的，以前的服务质量是根据一些客观的指标来对服务的质量来进行衡量，而基于主观的体验质量不能完全使用服务质量的一些指标来直接进行衡量，因此需要提出评估标准以及建立体验质量的模型。如文献“A generic quantitative relationship between quality of experience and quality of service”25和“The QoE Evaluation Method through the QoS-QoE Correlation Model”26中就提出了某种体验质量和服务质量的关系模型，
16、通过这种模型可以省去寻找新指标的麻烦，直接利用与服务质量的映射关系得到比较好的逼近曲线。也有利用其它指标对体验质量进行建模的，如文献“Managing Quality of Experience for Wireless VOIP Using Noncooperative Games”27就提出了将用户对为了继续接听电话而做出的努力作为衡量的标准，文献“A quality of experience handover architecture for heterogeneous mobile wireless multimedia networks”28中提出了一种基于体验质量的异构网络切换策
17、略，它所使用的指标是比较常用的平均意见值 MOS 以及视频质量监测 VQM。尽管建模的方式多种多样，但是由于体验质量本身的定义就不是十分的清楚明了，因华中科技大学毕业设计论文3此不同的建模方式可以对应不同的使用途径和场景，给其他模型的建立搭建了比较全面的平台。多用户情景下基于体验质量感知的资源分配处理的问题则更加具体，建立的模型相对以上更加精细。比如文献“On managing quality of experience of multiple video streams in wireless networks”29解决的是多用户在同一条信道下的时隙资源分配，最终整体优化每次资源分配完成后用
18、户利用缓存可以播放的时间。而文献“Effect of Delay and Buffering on Jitter-Free Streaming Over Random VBR Channels”11则建立某个视频在有一定初始缓存时间和一定大小的缓存的情况下视频播放流畅的概率，虽然并没有涉及到多用户接入，但仍然可以进行推广，具有十分重要的参考价值。四、本文的结构第一章 绪论，简单介绍论文的研究背景、研究方向的意义以及本文的立足点。第二章 体验质量，本章主要介绍体验质量的来源、概念以及意义所在，由于本文关注视频传输的研究，因此介绍了一些关于视频质量的衡量标准，建立起客观参数和主观感受之间的关联，便
19、于日后继续相关工作的建模，文末的仿真中会选取其中一项来作为指标。第三章 无线信道，本章主要介绍无线信道的特点，指出了无线信道的缺点以及因此带来的体验质量的挑战，给出了两种常见的无线信道模型以及其优缺点，仿真是建立在扩展吉尔伯特模型和蒙特卡洛仿真基础上的，因此在这里做出相应的说明。第四章 视频流传输，本章是本文的重点，本章简要介绍了无线视频传输的过程，给出了接收方会使用到的各种曲线以及其物理含义，列出了无线视频流传输的要求以及与体验质量之间的内在联系，并做了 MOS 与缓冲区大小和延时间的关系仿真。第五章 仿真与分析，本章对参考文献做了相关仿真，给出了应用场景、所使用的模型和数据、解决的问题，对文中出现的一些曲线进行了仿真，并对照原图给出了对比，做出了相应的分析。第六章 总结，本章对前面的内容进行了小结，并阐述了今后会进行的研究方向和要做的要点。
