物联实时多媒体网络信息流传输关键技术研究

IOT real time multimedia attracts extensive attention worldwide at home and abroad due to its multimedia characteristics of information awareness and network service. Its theories and technologies are faced with challenges since it can be characterized with mess data volume, high real time character, complex association, rapid data growth and high frequency of query. It is the IOT real time multimedia network information theory, the technologies of multimedia transmission and the multi-domain heterogeneous interconnect multimedia network system and architecture that play the key roles in solving the problem. In this project: (1) We try to make a fusion of node state vector function model of the network traffic and computing information function, then study on multi-domain heterogeneous interconnect multimedia network information theory and system. (2) We attempt to combine the key technologies such as network self-similar characteristics, multi-rate control and network coding together and research multimedia transmission protocol to solve the outstanding problems such as lacking of network resources and poor QoS. (3) We introduce the soft heterogeneous network gateway mechanism to solve the heterogeneous network interconnection problem. The above study will make breakthrough in IOT real time network theory and model, new heterogeneous network architecture and new efficient multimedia transmission protocol. It will provide theoretical basis for IOT real time multimedia network planning, construction and management from the three aspects including network carrying capacity, utility and engineering application.

物联实时多媒体网络由于其信息感知的多媒体化以及网络服务的多媒体化受到国内外广泛关注。物联实时多媒体信息具有数据量大、实时性高、关联复杂、数据增长快、查询频率高等特征，其理论和技术都面临挑战。其中，物联实时多媒体网络信息理论、流媒体传输、异构互联多媒体网络体系与架构等是解决问题的关键。本项目试图：（1）构造节点态矢量函数模型将网络信息流和计算信息函数相互融合，研究多域异构互联多媒体网络信息理论和体系；（2）结合网络自相似特性以及多速率控制、网络编码等关键技术，研究多媒体网络流媒体传输协议以解决网络资源不足与服务质量有限等突出问题；（3）引入异构网软网关机制解决异构网络互联和共享架构。以上研究将在物联实时多媒体网络理论和模型、新型高效流媒体传输协议、新型异构网络体系架构等方面取得技术突破，从网络信息传输的承载能力、效用和工程应用三方面为物联实时多媒体网络的规划、建设与管理提供理论依据。

物联实时多媒体网络中由于被感知的信息具有“多源异构”和“流媒体”特性，信息的传输和存储受数据量大、实时性高、关联复杂、数据增长快、查询频率高等因数影响，其理论和技术都面临挑战。本项目针对三个方面的内容进行了研究：（1）多域异构互联多媒体网络容量分析与建模；（2）物联实时多媒体网络信息流传输协议研究；（3）多域异构互联多媒体网络共享体系与架构研究。针对研究内容1，研究了多域异构网络容量的1跳和多跳传输方式下容量上下界的闭合数学表达式；给出了网络传输总容量和网路剩余容量与网络生存时间约束的最优化模型，阐述了网络剩余容量对网络信息传输的意义。采用节点态矢量模型，通过构造节点态矢量函数模型将网络信息流和计算信息函数融合起来，研究了构建扩散矩阵的方案和步骤， 建立了多域网络信息理论和体系模型，针对研究内容2，研究了喷泉码和网络编码的优化算法对物联实时多媒体网络信息流传输协议的影响，能有效提高信息网络传输的实时性，使得整个异构实时多媒体网络的吞吐量得到优化。同时，将集群与负载均衡技术应用到视频监控系统。针对研究内容3，研究了多域异构互联多媒体网络共享体系与架构，构建了异构网络互联体系覆盖网架构，能够快速组网建立通信通道，减小中断概率，并建立了覆盖网试验网，在产学研项目中得到应用和推广。通过该项目的实施，成果显著，项目执行期内，发表各类相关论文24篇，其中SCI/EI论文2篇，会议论文3篇，期刊论文19篇；相关发明专利授权4项，申请3项，授权软件著作权9项；清华大学出版社出版教材1部；国内外学术交流13次以上；培养年青教师2人，培养博士生2人，硕士生31人。同时，产学研成果显著，较好地实现了预期目标。以上研究在物联实时多媒体网络理论和模型、新型传输架构、多源异构实时多媒体信息融合传输设计等方面取得多项成果，为多源异构实时多媒体信息传输、存储和规划建设以及实际工程应用提供理论依据和指导。