仿真实验方案及参数设置优化

为了能重复而精确地实现不同QoS 参数条件下的网络传输环境，在硬件平台为处理器AMD Athlon X2 220、内存1GB的台式计算机上，基于网络仿真软件OPNET Modeler 14.5 建立了视频传输仿真系统。在相同的网络环境下比较了本章提出的PPLECM方法与HARQ及文献[14]提出的LIVA方法的性能，以评估PPLECM方法的性能。视频传输仿真系统的结构如图3-2 所示，其中节点S1 作为视频数据的发送端，D1 为接收端，R1 与R2 为路由器，S1 运行不同的视频传输纠错方法向D1 发送视频数据。节点S2、S3、S4 生成TCP数据包并分别发送至D2、D3、D4，以模拟网络的背景数据流。R1 与R2 之间的最大带宽为10Mbps，各节点与R1、R2 之间的最大带宽分别为10Mbps，可用带宽的范围设置为64 ～1024Kbps。丢包率符合定义3.2，并在Modeler中设置各传输链路对应的丢包率的变化范围为[0，0.15]。此外，为提高仿真的速度，在Modeler中采用C语言实现了各方法，其中LIVA方法按文献[14]的步骤在Modeler中实现。测试的视频序列为“Akiyo”“Coastguard”“Soccer”“Flower”序列，涵盖了从运动缓慢到剧烈的各个场景。其中，“Akiyo”为qcif格式； “Coastguard”“Soccer”“Flower”为cif格式，三个序列都为4： 2： 0 YUV文件，大小为352 ×288。采用JM18.4 作为视频序列的编解码器。视频序列长度为300 帧，GOP长度为8，结构为IPPPPPPP。编码速率设定为30frame/s，编码器中主要的参数设置如表3-2所示。参数T和F分别为1.6s与2.5s，编码后的视频序列以外部数据流的方式导入OPNET。此外，应用层采用RTP/RTCP协议，R1、R2 中采用了先进先出（First In First Out，FIFO）的队列管理算法。

图3-2 视频传输仿真系统的拓扑结构

表3-2 编码器参数的配置

针对PPLECM方法，设定HMM的初始概率分布为π=（0.4，0.32，0.16，0.07，0.05）。采集在时间段T内的丢包率数据作为HMM的初始训练样本集，如表3-3 所示。(www.xing528.com)

表3-3 HMM 初始训练样本集

续表

码率控制及初始量化参数等编码参数取JM18.4 的默认值。运行PPLECM方法时，节点S1 根据预测出的丢包率的大小，自适应地选择FEC或ARQ进行纠错操作，同时设定ARQ的最大重传次数为2，并根据式（3.42）对FEC中的RS 的冗余数据包的数量进行调整。