面向移动云计算的智能终端传输优化

《面向移动云计算的智能终端传输优化》入选“清华大学优秀博士学位论文丛书”。1

移动云计算技术是一种提升移动终端用户体验的重要技术，是移动通信技术与云计算相结合的成果。移动云计算提供了一种新型计算框架，通过无线网络将云端强大的计算和存储能力传递到终端，可以为智能终端提供各式各样的优质服务。然而，由于应用需求复杂多样，智能终端的电池容量和计算存储能力受限，移动网络传输环境存在不稳定性，优化移动云计算技术在实际应用场景中的服务质量是一项重要但充满巨大挑战的任务。
为了解决上述问题，《面向移动云计算的智能终端传输优化/清华大学优秀博士学位论文丛书》针对新兴移动应用场景，围绕面向移动云计算的智能终端传输优化技术介绍了三个方面的研究进展：①面向计算密集型应用的时延优化机制；②面向网络密集型应用的传输效率优化机制；③移动网络传输稳定性优化机制。
《面向移动云计算的智能终端传输优化/清华大学优秀博士学位论文丛书》可供高校、科研院所的计算机网络、通信和信息处理等专业的师生以及相关企业的技术人员阅读。

赖泽祺，博士毕业于清华大学计算机系，目前就职于清华大学网络科学与网络空间研究院，网络应用支撑研究室， 任助理研究员。曾经以访问学者身份在美国普渡大学电子与计算机工程系进行移动云计算相关研究。入职清华大学前工作于腾讯公司音视频实验室任高级研究员，负责腾讯视频云上流媒体业务的实时传输协议、拥塞控制算法的设计与优化。2019年入选清华大学“水木学者”培养计划。

第1章引言1
1.1移动云计算研究背景1
1.1.1智能终端应用程序及服务质量需求2
1.1.2移动云计算技术的定义与主要特点2
1.1.3移动云计算技术的主要研究内容4
1.2研究领域及面临的主要挑战5
1.2.1计算资源和功耗受限的移动终端5
1.2.2延迟、带宽受限的无线网络环境6
1.2.3移动性导致的网络不稳定6
1.3研究方法、研究内容与研究成果6
1.3.1基于计算-网络融合的协同优化方法6
1.3.2研究成果1：计算密集型移动应用QoE优化8
1.3.3研究成果2：网络密集型移动应用QoE优化8
1.3.4研究成果3：移动网络传输稳定性优化9
1.4本书框架9
第2章研究现状与相关工作12
2.1移动云计算技术对计算密集型应用的优化12
2.1.1移动虚拟现实应用13
2.1.2计算迁移和云游戏技术14
2.1.3图像和视频处理技术14
2.2移动云计算技术对网络密集型应用的优化15
2.2.1面向移动云存储服务的测量研究15
2.2.2面向云存储服务的系统设计16
2.2.3基于内容的分块方案和增量编码技术16
2.3移动网络、无线网络环境传输框架17
2.3.1移动网络和无线网络测量研究17
2.3.2网络异常处理机制18
2.3.3接口选择方案18
第3章基于移动云计算的高清、低延迟交互式虚拟现实系统20
3.1背景及概述20
3.1.1VR的发展历程20
3.1.2VR系统基本架构及关键QoE指标21
3.1.3现有主流VR系统及其局限性23
3.1.4VR系统的渲染流程23
3.2VR性能瓶颈测量与分析24
3.2.1本地渲染的性能瓶颈24
3.2.2远程渲染技术的性能瓶颈26
3.2.3未来计算硬件、网络的发展无法直接解决VR性能瓶颈29
3.3Furion系统设计33
3.3.1关键技术33
3.3.2架构设计34
3.3.3协同渲染机制35
3.3.4预加载和预渲染机制36
3.3.5并行解码技术40
3.3.6背景环境码率自适应40
3.4Furion系统实现42
3.4.1Furion系统的使用方法42
3.4.2Furion系统主要模块的实现43
3.5系统评估45
3.5.1实验环境设置45
3.5.2性能指标评估45
3.5.3应用相关的可扩展性评估48
3.5.4资源消耗情况49
3.5.5Furion系统对变化网络环境的适应性52
3.6本章小结55
第4章面向移动个人云存储的同步效率优化方案56
4.1概述56
4.2移动云存储服务性能瓶颈量化与分析59
4.2.1瓶颈1：移动平台上的冗余消除技术可能会带来
额外计算开销59
4.2.2瓶颈2：增量同步失效导致同步效率低下60
4.2.3瓶颈3：同步协议对网络的带宽利用率过低64
4.2.4同步效率低下原因分析66
4.3QuickSync系统设计70
4.3.1网络状态可感知的动态分块方案71
4.3.2基于分块特征的增量同步算法74
4.3.3捆绑传输方案76
4.4QuickSync原型系统实现77
4.4.1基于Dropbox的系统实现78
4.4.2基于Seafile的系统实现78
4.5系统评估79
4.5.1基于网络状态的动态分块方案性能评估79
4.5.2增量同步算法效果评估81
4.5.3延迟捆绑传输方案的实验评估83
4.5.4对QuickSync总体系统的性能评估85
4.6本章小结88
第5章面向移动终端的高效稳定传输系统89
5.1概述89
5.2移动及无线网络环境不稳定性测量与分析91
5.2.1测量方法和用户数据集概述92
5.2.2数据集分析92
5.2.3移动应用程序对网络不稳定状况的处理情况95
5.2.4移动应用对网络异常的处理情况研究分析99
5.3Janus系统设计101
5.3.1设计目标101
5.3.2架构设计101
5.3.3应用自适应策略102
5.3.4智能无线链路选择机制设计106
5.3.5多接口高效切换机制设计108
5.4Janus原型系统实现109
5.5系统评估110
5.5.1对比方案110
5.5.2Janus系统和其他传输框架的性能对比111
5.5.3Janus系统对真实应用的性能提升113
5.5.4真实户外网络环境下的运动实验116
5.6本章小结117
第6章总结与展望119
6.1总结119
6.2展望121
参考文献123
在学期间发表的学术论文与研究成果132
致谢134