＂面向视频传输的编码缓存机制研究＂项目结题报告

国家自然科学基金项目

面向视频传输的编码缓存机制研究

基本信息

项目批准号：62071501

申请代码：F0104

项目名称：面向视频传输的编码缓存机制研究

项目负责人：张金钡

依托单位：中山大学

研究期限：2021-01-01 至 2024-12-31

资助经费：55.0（万元）

中文摘要：

快速增加的视频流量使得考虑通信存储计算一体化架构的传输机制研究成为必要。编码缓存是实现通信存储计算一体化的关键核心技术之一，其通过用户侧的缓存预先放置构造不同用户的多播传输机会，从而有效降低网络峰值速率。因此，本项目重点研究面向视频传输的编码缓存机制，从视频侧、网络侧、用户侧三个角度出发，分别开展：1) 丰富视频信息的内容分发和服务研究，提出基于不同视频格式的编码缓存机制，分析理论极限性能，实现视频内容智能分发。2）异构多层网络协作视频缓存和传输研究，提出互补缓存策略和联合优化传输算法来应对多层网络拓扑，考虑无线信道随机性和用户协作，强化网络传输能力。3）巨量用户的偏好和终端适配存传研究，分析用户习惯、用户偏好和缓存空间变化对视频缓存和传输的作用，建立基于用户的视频流行度模型和视频片段重要性评价指标，提高用户观看体验。研究成果可以用来解决或部分解决网络传输海量视频的压力，服务未来网络发展。

英文摘要：

Emerging video traffics call for the integrated communication-caching-computation architecture. Coded Caching is one of the key technologies to enable future integrated communication-caching-computation architectures. Coded caching can significantly reduce the peak rate, by exploring the multicast opportunities with cache placement even when distinct users request distinct files. Therefore, this project aims to apply coded caching into video transmissions. Specifically, we will focus on the impacts of video properties, user properties, and transmission network properties. We will conduct the following researches..i).To investigate the content distribution and quality of service mechanisms for high volume video traffics, propose flexible coded caching for scalable coded videos with different formats, analyze the theoretical lower bounds and achieve smart placement for video contents..ii).To propose cooperative caching strategies and jointly optimized transmission schemes for multi-layer network topologies, consider the random statistics of wireless mediums and user-cooperative caching, strengthen the network transmissions. .iii).To propose terminal-depended coded caching mechanisms, investigate the impacts of user behavior, user preference and variable caching sizes, identify user-specific video popularities and chunk-specific importance, improve users’ quality of experience...Overall, this project aims to alleviate the great burden of transmission network to serve high-volume video transmissions. The result could be of significant beneficial for future networks.

结题摘要

快速增加的视频流量使得考虑通信存储计算一体化架构的传输机制研究成为必要。编码缓存是实现通信存储计算一体化的关键核心技术之一，其通过用户侧的缓存预先放置构造不同用户的多播传输机会，从而有效降低网络峰值速率。因此，本项目重点研究面向视频传输的编码缓存机制，从视频侧、网络侧、用户侧三个角度出发，分别开展：1) 丰富视频信息的内容分发和服务研究，提出基于不同视频格式的编码缓存机制，分析理论极限性能，实现视频内容智能分发。2）异构多层网络协作视频缓存和传输研究，提出互补缓存策略和联合优化传输算法来应对多层网络拓扑，考虑无线信道随机性和用户协作，强化网络传输能力。3）巨量用户的偏好和终端适配存传研究，分析用户习惯、用户偏好和缓存空间变化对视频缓存和传输的作用，提高用户观看体验。在基金的资助下，项目进展顺利，发表期刊论文10篇，会议论文18篇，并开发了仿真验证平台。研究成果可以用来解决或部分解决网络传输海量视频的压力，服务未来网络发展。

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