基于内容感知的泛在异构无线网络自主QoE体系结构和关键技术研究

Combining with the investigators' previous work on multimedia QoE support in wireless networks, adaptive QoS control of mobile video, cross-layer QoS design, and recent technology development in related fields, this project will further investigate the QoS/QoE support system model for real time multimedia communications over universal heterogeneous wireless networks (UHWN) taking into account of the heterogeneity and time-variable feature of UHWN, especially on mathematical models and autonomic QoE architecture for real time multimedia communications, horizontal and vertical QoS mapping models, cross-layer design optimization methods of end to end QoS adaptive control of multimedia services in heterogeneous networks, including application layer utility function modeling, real time video FEC-UEP, content-aware AQM and media-aware ARQ, so as to establish an experimental platform for in-depth research on the above-mentioned scientific issues and to make original scientific research achievements. This research is important for enhancing the QoE support capability of UHWN. It will provide scientific insights and analytical tools for cross-layer QoS design optimization of wireless video streaming; hence contribute to promoting the applications of 3G/4G/WRAN/WMAN based mobile video and multimedia communications and to speeding up the development of information industry in China.

项目将结合课题组在无线网络多媒体业务QoE保障机制、移动视频流的QoS自适应控制方法、跨层QoS设计等方面的前期研究工作和相关领域的最新研究成果，针对泛在异构无线网络（UHWN）的分层异构和时变特性，进一步探索UHWN中实时多媒体通信的端到端QoS/QoE保障系统模型，特别是支持实时多媒体通信的自主QoE体系结构和数学模型、水平和垂直QoS映射模型、异构网络多媒体业务端到端QoS自适应控制跨层设计优化方法，包括应用层效能函数Util建模、实时视频FEC-UEP、内容感知AQM和媒体感知ARQ，建立能够深入研究上述科学问题的实验平台，取得原创性的科学研究成果。本研究对进一步提升UHWN的QoE保证能力有着重要意义，为无线视频流的跨层QoS优化设计提供科学依据和解析分析工具，从而为推动基于3G/4G/无线区域网/城域网的移动视频及多媒体通信的实际应用，加快我国信息产业发展贡献一份力量。

无线网络的实时多媒体业务将是未来的主流，传送有一定服务质量和用户感受质量保证的实时音、视频流是多媒体应用的主要内容之一，包括移动视频会议、手机电视等。各种移动多媒体应用的出现以及无线用户与Internet的连接都需要在未来的泛在异构无线网络（UHWN）中支持QoE/QoS(QoES)。因此，在UHWN中研究多媒体通信端到端QoES保障技术具有重要的理论价值和实际意义。项目针对UHWN的分层异构和时变特性，研究UHWN中实时多媒体通信的端到端QoES保障系统模型，特别是支持实时多媒体通信的自主QoE体系结构和数学模型、水平和垂直QoS映射模型、异构网络多媒体业务端到端QoS自适应控制跨层设计优化方法，包括LTE网络QoE的联合速率控制和缓冲区管理、实时视频通信FEC-UEP、内容感知AQM、媒体感知ARQ、基于地磁场的即时定位和地图构建、异构蜂窝网络分布式小基站资源分配优化，建立能够深入研究上述科学问题的实验平台。研究过程中，采取理论分析和计算机仿真相结合的研究手段，从理论和实际应用两个方面对所研究的课题进行了深入的探讨，并取得了一系列有意义的成果。本项目在包括IEEE Systems Journal (2015 IF：2.11)、IEEE Trans. on Instrumentation and Measurement (2016 IF：1.81)、电子与信息学报等国际国内权威学术期刊上发表论文27篇，完成博士学位论文3篇，硕士学位论文14篇，申请发明专利10项，授权发明专利4项，提交国际标准草案1份。本研究对进一步提升UHWN的QoE保证能力有着重要意义，为UHWN总体QoES保障体系设计提供一个统一的理论架构，为实际无线宽带网络中多媒体传输的QoES保障问题提供有效的解决方案，为无线视频流的跨层QoS优化设计提供科学依据和解析分析工具。