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自主创新致力数字家庭高速媒体互联互通

时间:2009-06-08 16:06:00  来源:  编辑:

  在NSFC-广东联合基金资助下,华南理工大学电子信息学院教授谢胜利团队在解决数字家庭无线网络抗干扰、高速媒体传输服务质量控制等关键问题方面取得阶段性成果

  客厅里的电视机、音响、游戏机、DVD等媒体设备自动连接形成“数字家庭影音娱乐中心”;书房里存储资料的移动硬盘、打印机、扫描仪、摄像头、数码相机等办公设备互联组成“数字家庭办公环境”;家中的微波炉、电冰箱、热水器、洗衣机、空调、电灯、电动窗帘、防盗报警器、自动烟雾探测器等白色家电在家庭网关协助下构成“网络化智能家居系统”。这就是数字家庭所描绘的数字化未来家居环境。

  近两年来,华南理工大学电子信息学院教授谢胜利带领的研究团队,在NSFC-广东联合基金的资助下,紧密结合广东省数字家庭发展的方针政策与用户需求,围绕提升数字家庭网络传输容量与服务质量的相关理论与关键技术展开深入研究,重点解决数字家庭无线网络抗干扰、高速媒体传输服务质量控制等关键问题。在基础理论与关键技术、核心设备与原型系统、标准化推进工作等多个层面均取得了阶段性成果;扩展了数字家庭在电信网络的应用,推动了数字家庭产业的进一步发展。

  以现实需求作为自主创新方向

  数字家庭中的典型业务以媒体信息服务为主,媒体信息业务相比其他业务通常需要更高的传输容量和更好的服务质量。因此,研究并解决数字家庭高速媒体互联互通的传输容量和服务质量瓶颈问题成为谢胜利所带领研究团队的主攻方向。在该方向上,谢胜利的研究团队已经有针对性地提出了一系列有效的解决方案。

  数字家庭无线组网技术是该领域的研究热点。由于数字家庭环境内部包含多种异构无线网络,例如WiFi/WAPI、蓝牙等,同时,众多家庭电器在工作时将产生电磁辐射,这都会对家庭内部无线通信系统造成干扰。因此数字家庭环境中的异构无线干扰问题尤为突出,研究并提出有效的抗干扰措施,提高数字家庭无线传输容量,是实现高速媒体无线互联的重要前提。

  为此,谢胜利带领的研究团队提出了基于认知和盲信号处理的抗干扰方法。相比于目前国内外广泛采用的扩频抗干扰、自适应天线和信道编码技术更加适合数字家庭特殊的无线环境与干扰模式。

  盲信号处理抗干扰方法的核心思想是:当目标信号与干扰信号满足一定的统计特性时,即使两者在时间上和频率上是重合的,采用盲信号分离方法也可有效地将目标信号从干扰信号中分离出来;而认知干扰的核心思想是:通过实时检测、定位、跟踪干扰的存在,动态调整和改变无线通信系统的工作参数,如工作频率、功率、路由等,实现在时间、频谱、空间上自适应的抗干扰。针对数字家庭环境下无线干扰的集中性、随机性、突发性、复杂性的特点,上述基础问题具有前瞻性和潜在的应用前景;面向数字家庭无线媒体传输的高带宽、大容量的趋势,本项研究将有望进一步提升数字家庭无线网络的传输容量。

  而当数字家庭网络传输容量固定时,如何采取有效措施提升高速媒体信息的服务质量就成为关键。

  谢胜利带领研究团队分别从媒体信息传输的有效性和自适应性两个方面展开研究。

  首先,为提高媒体信息传输的有效性,研究视频传输过程中感兴趣对象的提取和优先编码传输技术,该项技术可应用于家庭视频安全监控系统中,实现目标锁定与跟踪。现有的基于能量函数优化的活动轮廓模型的图像对象提取方法在优化过程易于陷于局部极值以及依赖于初始轮廓的难题。谢胜利引导博士生提出了基于圆弧样条族的活动轮廓模型和基于向量丛约束的活动轮廓模型两种新型活动轮廓模型,有效解决了活动轮廓模型面临的难题。

  其次,针对现有媒体编解码技术灵活性和自适应性较差的缺陷,谢胜利的研究团队对自适应网络的可伸缩媒体编解码技术展开了深入研究。该技术通过实时监测网络带宽与终端属性,自适应调整媒体编码的压缩率,在网络容量和传输带宽波动的情况下,自适应地、最大限度地保证数字家庭媒体信息的服务质量。该项技术针对目前数字家庭异构网络、异构终端的发展现状,有广泛的应用前景。

  以终端产品为研究成果转化目标

  在积极推进自主研究基础理论与关键技术的同时,谢胜利带领研究团队紧密结合广东省数字家庭发展特点与实际需求,遵循国家数字家庭网络相关标准与技术规范,开发出了一系列的数字家庭网络原型系统及其相关终端产品,拓展了广东省数字家庭的业务应用模式,加快了相关研究成果的转换。

  谢胜利研究团队已开发出的平台及终端产品主要包括:基于电信的数字家庭互联互通网络平台及业务系统,该平台在家庭内部通过“闪联”和“UPnP”协议实现家庭终端自组网与家庭媒体资源互联共享,实现家庭网络与电信网络互联互通,可通过电信网络远程管理家庭网络设备和服务;基于三网融合的智能家庭网关,该智能家庭网关能够实现计算机网络、电信网络、有线电视网络通过同一个家庭网关接入到家庭网络,在家庭中同时访问三网资源、享受三网服务,当一网故障或拥塞时可以自动地通过其他两网为家庭网络提供三网服务;“互联电视”,该设备支撑“闪联”和“UPnP”协议,与家庭内部网络终端设备形成自组织网,实现电视与家庭网络智能终端的任意互联和资源共享。

  与此同时,谢胜利十分重视与数字家庭产业链上的相关网络运营商和设备制造商保持紧密联系,密切关注业界发展趋势和用户需求,充分发挥研究成果对国家与广东省数字家庭产业的促进作用。谢胜利的研究团队代表华南理工大学先后参加了中国数字家庭产业联盟、互联网智能消费电子产学研创新联盟、计算机协会信息家电专业委员会、“闪联”和“e家佳”联盟等多个标准化组织和产业联盟;参与制定9项家庭网络国家标准,牵头制定其中《家庭网关标准规范》、《家庭多媒体与数据网络通讯协议规范》和《家庭多媒体与数据网络接口一致性测试规范》3项标准规范。

  据悉,在下一阶段工作中,谢胜利将带领他的科研团队进一步深入推进基础理论和关键技术研究,同时推广已研发的数字家庭网络系统与终端产品在电信网络的示范应用。

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