D2D通信中海量视频传输关键技术研究

The explosive increase of the mobile video service has imposed a substantial challenge for the current cellular networks. D2D communication, as a key technology in the fifth mobile communication system, provides a powerful platform for large-scale video transmission. However, D2D communication also suffers from immense challenges due to the limited storage capacity, the discrepant computational ability, the dynamic communication environment, the random network establishment, and the diverse services of the large-scale video applications. To get over the dilemma, this project aims at significantly improving the system capacity, and deeply investigating the key technologies of the D2D video communication. Specifically, through studying the relationship between the D2D communication service qualities and the video coding, we incorporate the advantages of the Scalable Video Coding and Fountain Codes, and design a hybrid video coding with flexibility, robustness, and simplicity. Subsequently, to resolve the fundamental contradiction between the limited storage capacities and the large-scale video contents, we propose an efficient content updating and delivery strategy based on the appropriate prediction of the video popularity, priority, and requirement. In addition, by analyzing the multi-dimension heterogeneous conditions of the D2D communication, we design a cooperative video scheduling scheme to realize the dynamic optimization adaptation between the video streaming and network resource.

移动视频业务的爆炸性增长使得蜂窝网络的承载能力面临巨大挑战。D2D通信作为第五代移动通信系统(5G)中的关键技术之一，为海量视频的传输提供了一个良好的通信平台。然而，面对终端存储的有限性、计算能力的差异性、通信环境的动态性、用户组网的随机性，以及海量视频服务需求的多样性等问题，D2D视频通信的发展需要克服一系列技术难题。鉴于此，本项目将以大幅提高网络的视频业务承载能力为目的，深入探究D2D通信中海量视频传输关键技术。具体而言，通过揭示D2D视频通信中服务质量与视频编码的定量关系，设计基于可伸缩码和喷泉码的混合式视频编码方案，以兼顾编码的灵活性、鲁棒性和简易性；通过合理预测视频内容流行度、优先度与需求度，提出内容更新和推送策略，以调和受限的终端存储容量与海量的视频存储需求之间矛盾；通过分析D2D通信面临的多重异质条件，设计合作式视频调度机制，以实现视频码流与网络资源之间的动态优化适配。

为了解决终端存储受限、终端算力差异、通信环境多变、用户组网随机、海量视频服务需求多样性等问题，本项目从D2D视频通信研究入手，以大幅提高网络的视频业务承载能力为目的，深入探究D2D通信中海量视频传输关键技术，实现动态无线网络与复杂业务需求的有效匹配，为进一步提升D2D通信视频服务能力提供有力的解决方案。..主要研究内容：1）揭示了D2D视频通信中服务质量与视频编码的定量关系，设计了基于可伸缩码和喷泉码的混合式视频编码方案，以兼顾编码的灵活性、鲁棒性和简易性；2）通过合理预测视频内容流行度、优先度与需求度，提出内容更新和推送策略，以调和受限的终端存储容量与海量的视频存储需求之间矛盾；3）通过分析D2D通信面临的多重异质条件，设计合作式视频调度机制，以实现视频码流与网络资源之间的动态优化适配。..主要研究成果：1）研究了面向D2D的混合式视频编码方案，旨在于应对用户终端多种多样、用户需求千差万别、信道质量参差不齐的问题。2）提出了突破宽带移动服务局限性的主被动双重内容更新策略，着眼于提升D2D终端存储利用率和多媒体视频内容获取的便捷性。3）构建了基于用户视频观看习性、历史回溯与社交状况的D2D内容定位和内容推送策略，立足于应对D2D通信环境的动态性和用户视频请求的随意性。4）设计了D2D终端合作式传输机制，兑现多重异质条件下视频传输网络的自适应优化，提高网络的业务承载能力。..本项目共支持发表SCI论文34篇，EI收录论文35篇，中文核心论文3篇，专著2本，申请并受理国家专利8项。