多流传输
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在多无线电无线设备上视频流的概率多径传输的性能分析
许多智能无线设备装有多个无线接口，多家乡终端能够同时使用多个接口并行传输数据。在本研究中主要研究视频流业务，提出多径传输方案评估分组级和调用级的性能的分析方法，
它在多个可利用的信道上以一种概率方式发送视频流量突发，概率生成函数和Z变换方法被应用推导出数据包延迟和任意时间时刻的概率生成函数，更重要的是可以获得平均延迟，延迟抖动和延迟中断概率。同时考虑视频业务的基本特性，如确定性的突发间隔，高动态突发长度和传输数据包的批到达特性。视频子流由概率的流量分裂产生，用零膨胀模型描述。更进一步，调用级的性能，就流阻塞概率和系统吞吐量而言，由一个三维马尔可夫过程表示。
引言：
概率生成函数：设X是非负整数值随机变量，分布式
,2,1,0),(kkXPpk
则称
spskkkXEsP0)()(
为X的母函数，也即生成函数。
要协调的多模异构无线接入设备，网络的选择是对的主要问题之一，许多集中的和分布式网络选择算法，提出自动把传入流量分配给最佳的网络。我们利用多宿主和多流来支持不同无线链路聚合可利用的带宽。多家乡终端能够同时使用多个接口并行传输数据，多流允许数据
被分成多个流和独立传输到接收端。多流防止线头阻塞问题，如果多宿主和多流能力可以应用到多无线电设备，一个业务流量可以分成多个数据流，同时在多个网络接口上传输。这样，接入选择问题是从不同角度处理的。在这篇论文中，制定一个流分裂和多径传播框架，分析评估视频流性能。虽然多无线电设备可用于多种接入网络，但在遇到大的业务突发时，如果没有足够的带宽来容纳一个视频流，这是一个挑战。对多个链路，可以以一种简单的概率方式来分裂带宽需求的视频流。
首先：在我们延迟性能分析中，考虑批到达的特性和固定视频业务到达时间间隔。
再次：提出了一个分析框架，以评估多径传输的概率流分裂方案的延迟性能，推到出数据包传输延迟的封闭概率生成函数，获得初级延迟度量。
视频业务通常被看做流体流动，建模为忽略业务离散的马氏调制过程，为了满足具体应用QoS要求，如视频流，它是必须的实现了高吞吐量的同时尽量减少延迟。
在本片论文中，在应用层利用视频流业务特性，应用概率流量分裂来提高用户的感知QoS（就延迟和吞吐量而言） 移动主机配备多个无线接口并且具有多宿主能力。多路径可以用来在多宿主移动主机和应用服务器之间传送业务，在可用网络上，一个中间件部署在双方处理流量的分裂和合并。在负载分割中中间件使用应用层和网络层信息。与网络相关的可用信道带宽可以通过对移动终端的每个接口的数据包探测来估计。在无线接入时，在端到端传输时由于限定的频带宽度和时变信道，最可能存在瓶颈。
模型：为了消除时间冗余，I，P，B帧，I它是一个全帧压缩编码帧（内部编码帧），I帧是帧组GOP的基础帧(第一帧),在一组中只有一个I帧; P帧属于前向预测的帧间编码（前向预测帧）。它只参考前面最靠近它的I帧或P帧; B帧是由前面的I或P帧和后面的P帧来进行预测的（双向内插帧），从一个给定的I帧序列的视频帧到下一个I帧组成的一组图片（GOP），如图2所示：如下尺寸为16的结构，如I0P8B1B2 . . . B7P16B9B10 . . . B15，相比之下，在接收端，视频帧以整顿秩序解码和显示。因此， B帧比I和P帧的延迟有更严格的约束。 通过把流的视频片段分为许多小类，基于Gamma的马尔科夫调制模型被用来获取视频帧大小的变化和自相关，每个类中I，P和B帧的大小通过轴移的Gamma分布建模。
通过一个具有概率密度函数（如下）的Gamma分布来建模两个关键的I / P帧之间的视频突发长度（S表示）
)()(1exfxSx 0,0
,分别为形状参数和尺度参数
为了检验假设视频突发长度的分布的可行性，把他与视频痕迹的经验累积分布函数进行比较，为了匹配Gamma分布的均值和方差，使22,SS
离散时间业务模型
每个视频突发上生成B帧的数量取决于目标编码的的比特率，例如，一个GOP大小16的视频有0到15个B帧。给定一个恒定帧速率f，流量突发速率1Jfg，J是两个关键的I / P帧之间B帧的数量。为了分析，用用一个小的时间单位来离散时间尺度。用批到达过程建模视频业务，突发中产生的视频帧被看着是成批的，被分为许多随机的固定大小Δ传输的数据包。正如视频突发长度用Gamma分布建模一样，把“数据包火车”中的数据包的数量表示为具有负二项分布),(prNB，
成批（A表示）中的数据包数量的概率质量函数表示为
ppfkrArrkkkAP111)(][，
k=0,1,2,…………,r>0, 0 参数人r，p可以通过以下获得 ,1prpA prpA122 多路径视频流的性能分析 A．概率的视频流分裂 一个视频流的流量可以分为多个子流，并通过不同的网络同时传送。根据视频编解码，每个视频突发是固定时间间隔产生的，由I或P帧和许多的B帧产生。流量分裂的一个基本的思想是以概率i随机的发送每个视频突发到接入网络i，1ii。为了保证所有视频子流延迟机制的Qos，应该根据网络i的有效信道速率bi推导出分裂概率i。 B．具有批到达特性的数据包延迟的概率生成函数 有效评估视频数据包传输延迟是非常必要的，根据概率流分裂，每个视频突发以概率i分派到一个可用的接入网络i，hi为在网络i上传一个大小为的数据包平均所需的单位时间数量。等效的信道数据速率).(hbii，hi假定为整数，数据包的传输时间记为Hi，以下都忽略下表i 鉴于上述批次结构和恒定的突发间隔，在一个视频批次中的标记数据包所经历的延迟记为T由三个独立的成分组成：1，批次中的第一个数据包被服务的等待时间，记为WG，2，在发送标记数据包时由于批次排队中数据包传送而产生的等等待时间记为WQ，3.标记数据包的传送时间，平均h个时间单位。 由于多径传输，业务到达不完全确定，但遵循零膨胀模型。也就是说对每个恒定的突发间隔，没有业务到达的概率是1，因此修改批次服务时间记为Ｇ（纳入零大小批次） Ｇ的概率生成函数为： )()1(][)(0zBkGPzGkkz， Ｂ（ｚ）是视频批的总的服务时间的概率生成函数。 负二项分布),(prNB的概率生成函数为： pzpzfrkkAkzA11)()(0 Ｈ为数据包的传输时间，视频批总的服务时间的概率生成函数为 ))(()(zHAzB 得到等待时间的概率生成函数 zzN11,,是0)(zGzN的不同的根，1||z，是归一化常数 WG的均值和方差如下： AN表示在每个视频突发间隔内流量分裂后到达后在每个接入网络的非零大小批量的数据包数量， )(0zA由流量分裂导致的零膨胀批次的大小的概率生成函数，p0是零膨胀过程产生零大小批次的概率 从而得到在标记数据包之前的排队的数据包数量为： 数据包传输时间的概率生成函数为H(z) 总的数据包延迟 平均数据包延迟和时延抖动可以通过下式估计： （19） 由于视频流可以同时传送和播放，通过一系列推到最后得出延迟中断概率 （27） 带准入控制的呼叫级性能： 首先，看是否有单一的网络在满足规定约束限制的条件下可以发送整个视频流。 根据上面的分析，最小平均数据包传输时间hs可以通过（19），（27）式确定，然后可以获得最小的所需信道速率)(hbss，这就好像一系列的子载波组合形成一个子信道，最终获得所需子信道的数量来支持最小的信道速率bs。假定可用网络bi的数据速率是已知的，这样就可以确定视频流是否可以再单一网络上传输了。 第二，如果单一的网络不能提供足够的带宽来承载视频流，则在多路径中流分裂将被激活。通过把每个视频突发以概率i发送到接入网络i，一个视频流将被分裂到多个子流。流分裂的概率可以通过一种启发式搜索算法确定（启发式搜索就是在状态空间中的搜索对每一个搜索的位置进行评估，得到最好的位置，再从这个位置进行搜索直到目标，分为： 蚁群算法，遗传算法、模拟退火算法等）。以最大可用带宽的接入信道开始，可以找到相应的流分裂概率1可以使中断概率1最小并且平均数据包时延要求TTB1，余下的具有概率11流零膨胀被考虑推到出第二大带宽的信道流分裂概率2，过程继续进行，直到所有确定流分裂概率。 定量评估在呼叫级上的多径传输性能增益，假设视频流的到达时平均速率为的泊松过程和持续时间间隔为均值1的指数分布。假设一个双模设备CC21,是两个接入网络总的子信道数，当两个网络占用的资源数超过上层界限][],[2211CRCR，10是阈值，多径传输被激活。如果两个网络都有足够的带宽，则选择负载最小的那个，能推导出所需子信道的数量来承载完整的视频流。给定概率为1211,的流分裂到两个网络，两个子流所需的子信道数量分别为21,，明显21,。因此制定一个三维马尔科夫过程来模拟呼叫接纳控制程序，这里状态) ,,(21mm，在两个网络中被用的子信道数的数量分别为mm21,，有个多径流。状态空间为： 上述状态的稳态概率为，可以通过解稀疏线性系统的平衡方程求得。多径传输的整体流阻塞概率为Pb 单径流和多径流的数量分别为NNms,可以通过稳定状态概率获得 考虑到数据包超期后将无效，可以得到有效系统吞吐量 是传入的视频流量，s是单一流的延迟中断概率，m时流分裂启用时的延迟中断概率。 下图是当视频流以概率5.0,5.021被分为两个子流时和没有留分裂的时延性能的比较 下图在x轴给出了低速率信道的分裂概率θ，相应的高速信道的视频流突发的分裂概率1-θ 考虑各种因素，可以获得最小信道数据速率来承载视频流。考虑有限制的接纳策率，其中只有当占用资源超过阈值才允许流分裂。
