流媒体及其自适应传输控制的研究与实现

湖南大学硕士学位论文流媒体及其自适应传输控制的研究与实现姓名：蔡坚申请学位级别：硕士专业：软件工程指导教师：欧阳柳波;刘金朝20081128流媒体及其自适应传输控制的研究与实现作者：蔡坚学位授予单位：湖南大学相似文献(10条)1.学位论文刘泓昊显式拥塞控制研究及其在流媒体中的应用2008近年来，随着互联网的快速发展，流媒体成为了Internet的重要应用，现在适合流媒体拥塞控制的协议诸如TFRC和RAP都是以丢包或RTT做为反馈信号，其本质是类TCP的拥塞控制。然而以丢包为反馈信号的基于AIMD机制的TCP拥塞控制机制本身具有诸多缺陷，特别是随着高带宽时延积网络时代的到来，其在效率、公平性和稳定性方面的问题更加突出。现在有大量针对TCP的改进研究，其中显式拥塞控制机制(XCP、VCP、RCP、JETMAX)，通过路由器反馈网络的拥塞状态来改变发送速率，一系列的研究和实验证明这类思路能够取得高利用率和公平性，成为现在拥塞控制的研究热点。尤其引人注意的是显式拥塞控制表现出适合流媒体传输的特性。显式拥塞控制研究及其在流媒体中的应用是本文的研究内容，包括两部分：显式拥塞控制协议、显式拥塞控制。本文首先针对XCP协议过于复杂以及VCP协议收敛到公平速率慢的问题，提出了利用IP头中的TOS承载反馈信号，在不需要增加路由器负载前提下，就能取得较好收敛性的RSCP协议。该协议创造性的提出了信号包的方法与路由器交换信息，并以公平带宽和公平剩余带宽为反馈信息，在以公平带宽为基点的基础上根据公平剩余带宽的变化调整发送速率，同时采用快速启动机制使连接能够快速达到公平带宽。仿真实验证明RSCP无论是在单瓶颈网络还是在多瓶颈网络中都能取得高利用率、低队列长度和零丢包的性能，而且RSCP的收敛性能也完全可以与XCP相媲美。进一步，本文在RSCP的基础上提出了用于流媒体的基于速率的U．RSCP协议。在保持了RSCP本身的发送特性基础上，使得两者之间有很好的公平性，省去了大量的ACK反馈，节省了网络带宽；又提出了适合可扩展视频编码特点的发送机制；仿真实验证明了U-RSCP有和RSCP一样的高性能，和RSCP之间有很好的公平性，并且具有媒体友好性。本文的创新点在于提出了一种全新的不需要扩展包头而且能够取得各方面性能都良好的RSCP协议，并提出了应用于流媒体传输的U-RSCP协议。2.期刊论文原冰.张冰流媒体中的拥塞控制问题研究-电子元器件应用2007,9(5)为了解决流媒体中的拥塞控制问题.文中介绍了针对流媒体传输的几种典型的拥塞控制算法(如TFRC,TFMCC和SMCC等),并在NS2平台上仿真分析了这几种算法,最后提出了这些算法在流媒体业务传输应用方面需要解决的问题.3.学位论文王珍燕流媒体视频传输拥塞控制与QoS的研究2006随着Internet和多媒体技术的飞速发展，流媒体视频传输成为网络应用的一大热点，流媒体彻底改变了传统Internet只能表现文字和图片的缺陷，可集音频、视频及图文于一体。近年来，多媒体应用呈现出由播放型转向基于内容的访问、检索和交互操作的趋势。这些新型的基于内容的分布多媒体应用都面临一个如何保证应用服务质量(QoS)的问题。本文简要介绍了当前流媒体视频传输普遍使用的视频编码标准MPEG-4及用于传输MPEG视频流的实时传输协议RTP/RTCP。在此基础上，从端系统与网络层两个方面分析了影响实时视频流传输质量的因素。实时流媒体在传输层采用UDP协议，它们或者采用开环控制，即没有端到端拥塞控制机制，或者采用非TCP友好控制。由于实时流媒体应用与普通的文件数据传输有着不同的QoS要求，发送方的发送速率不能有剧烈的抖动，而TCP拥塞控制采用AIMD方式，这极大地破坏了这种数据流的平滑性；另一方面，无拥塞控制或采用非TCP友好拥塞控制的UDP流在发生网络拥塞时不会减少发送的数据，这将对Internet产生负面影响，甚至造成拥塞崩溃。本文归纳了广泛使用的两种TCP友好的拥塞控制机制，分别是基于探测与基于模型的拥塞控制，并比较了两种方案的优缺点。由于基于模型的方案更加适合于流媒体传输，本文着重介绍了几种基于模型的拥塞控制算法，在分析其中较为成熟的TFRC算法的基础上，设计了一种改进方案。NS网络模拟实验结果证明，该算法具备发送速率平滑性与TCP友好性，且可以根据用户的兴趣对不同视频对象进行优先级设置。现有IP网络只提供“尽力而为”的服务，这种服务并不能应对流媒体模型。本文简要介绍了这两种模型的特点，并详细分析了区别型的分类调节机制，传输提供质量保障。IETF在IP网络的QoS方面提供了一些服务模型和机制的建议，其中最基本的是综合业务/RSVP模型(IntServ)和区别型(DiffServ)业务分组标记算法及队列管理、调度算法。由于已有的标记算法和队列管理算法对于MPEG视频传输存在弊端，本文结合MPEG-4编码特性对此进行了改进。改进后的区分算法和队列管理算法可以区分分组的重要性，可针对视频的重要数据进行优先对待。NS网络模拟实验结果证明，改进算法对视频质量的提高有一定帮助。4.学位论文邹群基于UDP的流媒体传输拥塞控制机制研究2008近几年宽带网络的普及，以及多媒体技术的不断提高，促使流媒体技术快速发展。在远程教育、视频点播、视频会议等领域，流媒体占据了越来越重要的地位，已经成为Internet应用的热点。但随之带来许多的问题，拥塞控制就是其中一个较为突出的问题。由于流媒体自身传输的低时延，平稳的传输速率等特点，使得目前流媒体通常都在UDP上进行传输。但是UDP缺乏拥塞控制，不能与TCP流公平竞争带宽。一旦发生拥塞，TCP流进行拥塞控制降低速率，UDP流抢占TCP流带宽资源，导致拥塞没有得到有效解决，严重影响了流媒体的服务质量。为了解决这个问题，本文提出了拥塞控制机制MDCC。MDCC采用了将端系统和路由器拥塞控制结合的方式。在端系统方面，本文比较了当前TCP友好端系统拥塞控制算法，选择出比较适用于流媒体传输的端到端的拥塞控制算法TFRC作为端系统拥塞控制。在路由器算法中，RED是路由器的经典算法，但是RED存在参数难配置、不能兼顾QoS的问题。本文对RED进行了改进，将区分服务思想和RED算法结合，提出了DARIO-C算法。该算法不但解决了参数难配置问题，而且能做到对不同流的分级处理、兼顾了流媒体的QoS要求。然后将路由器算法DARIO-C与端系统TFRC结合，提出了基于UDP的流媒体拥塞机制MDCC。MDCC将TFRC进行了简单的调整以便和DARIO-C算法协调工作。最后对MDCC进行了仿真，通过比较分析验证了其有效性。5.期刊论文张晓蕾.谭晓林.安胜彪.陈书旺.ZHANGXiao-lei.TANXiao-lin.ANSheng-biao.CHENShu-wang基于RTCP的流媒体拥塞控制算法研究-河北科技大学学报2008,29(4)分析了现有的流媒体拥塞控制算法(AIMD,TFRC)的优缺点,在此基础上,提出一种改进的流媒体拥塞控制算法.算法对反馈信息进行预测和参数的调整,减少了开始阶段延时时间,并采用平稳增长因子,降低传输过程中的抖动,减少丢包率,以提高流媒体的平稳性,最后,对算法进行验证.仿真实验结果表明,改进算法在延时抖动方面有所提高,更适合流媒体的传输,并较好地保持了TCP友好特性.6.学位论文张晓蕾流媒体的拥塞控制研究2009随着Internet和多媒体技术的飞速发展，流媒体视频传输成为网络应用的一大热点，流媒体彻底改变了传统Internet只能表现文字和图片的缺陷，可集音频、视频及图文于一体。流媒体的传输不同于传统的单一数据传输业务，它具有时延敏感、数据量大、需要服务质量保证等特性，故在实际使用中多采用UDP/IP进行传输。然而UDP/IP对数据的传输无拥塞控制，不可避免地会无限侵占Internet中其它数据流的带宽，导致其它数据流的“饥饿”现象发生甚至引起网络拥塞、崩溃．最终不利于实时数据流本身的传输。因此，为流媒体传输引入拥塞控制机制势在必行。近年来，人们提出了许多用于流媒体传输的拥塞控制算法。实践证明，最有发展前景的拥塞控制算法应该在保证媒体流服务质量的同时，又注重与TCP数据流的友好共处。本文介绍了流式传输和实时流式传输的基础知识，并研究了实时流式传输协议—RTP和RTCP协议，TCP拥塞控制的基本原理和算法，基于速率的流媒体拥塞控制算法。其中重点研究基于模型的拥塞控制算法（TFRC），利用TCP模型吞吐量模型来调节发送速率。针对在TFRC算法中缺乏对单向的传输延迟抖动的控制，发送速率变化波动性大，类似TCP的慢启动时间过长等影响流媒体传输效果的缺点，对TFRC算法进行改进，称为ATFRC。利用RTCP报告获取计算吞吐率的参数往返回环时间和丢包率的测算。TFRC原来包的发送间隔是跳跃变化的，本文用trend模式让发送间隔缓慢变化，平滑包的发送速率。在慢启动阶段发送端不等一个完整的RTT结束，而是成功发两个包即返回两个ACK以后，发送包的数量就加倍。从而更快的找到丢包点，缩短慢启动的时间，按照由吞吐率公式计算出的速率调节发送速率。在单向传输时，将单向传输延迟的抖动作为反馈信号来修正TFRC的发送速率，加强了TFRC算法的性能，降低业务传输过程中的单向传输延迟抖动，更好地适应流媒体实时传输。利用NS2仿真工具，通过与TCP协议的对照仿真，证实ATFRC算法的有效性。一方面可使流媒体发送端的发送速率变化更为平滑，提高了流式传输的质量，另一方面使流媒体的传输在与TCP流共存的时候具有较好的TCP友好性和较小的侵略性。7.学位论文韩礼国缓冲区驱动的单播流媒体拥塞控制策略研究2007随着Internet各项技术的不断提高和基础设施的不断普及，基于网络和多媒体技术的流媒体应用已经越来越频繁。据统计目前网络数据流有一半以上的流量是流媒体数据，但是由于目前的Internet网络缺少很好的拥塞控制方案和有限的网络带宽资源，大量的缺少拥塞控制的流媒体数据很容易就会造成Internet网络的拥塞，不能保证流媒体应用的服务质量。影响流媒体的服务质量的因素很多，其中一个重要的因素就是网络拥塞。拥塞控制作为避免和控制网络拥塞的重要手段，不仅对提高网络的性能和效率有重大影响，同时也能大大提高流媒体的服务质量。本文首先介绍了流媒体技术的基本概念，阐明了流媒体拥塞控制的研究意义，研究了流媒体技术的关键技术和基础的网络协议、编码标准和适合当前网络传输的编码技术。在分析了TCP友好协议的要求和目标，深入研究了一些基于单播和组播分发模式的流媒体拥塞控制方案的基础上，提出了基于缓冲区的单播流媒体拥塞控制策略的设计方案。本文对缓冲区驱动的单播流媒体拥塞控制策略作了总体设计，并且详细设计了服务器端和客户端各个功能模块、数据包头格式和底层的通信传输。NS是目前非常流行而且也是非常有用的一种仿真模拟软件，在分析和评价性能方面发挥了极大的作用。本文简单介绍了NS2的环境搭建、基本原理以及仿真方法，并在仿真模拟方面做了大量工作，最后，对策略的各项性能作了详细分析。8.期刊论文张冰.徐雅嫣.刘增基.李振.ZHANGBing.XUYa-yan.LIUZeng-ji.LIZhen接收端驱动的流媒体组播拥塞控制协议-西安电子科技大学学报（自然科学版）2005,32(3)提出了一种适于流媒体业务的TCP公平的单速率组播拥塞控制协议--接收端驱动的二项式组播拥塞控制算法.该算法在各接收端独立维护拥塞窗口,采用二项式算法调整拥塞窗口,根据当前拥塞窗口值计算出期望接收速率,采用基于代表的策略实现反馈和反馈抑制.算法很好改善了丢失路径多样性问题,增强了可扩展性.仿真表明协议具有良好的TCP公平性、速率平滑性、可扩展性和较好的响应性.9.学位论文李梅无线TCP友好拥塞控制研究2008近年来，Internet中涌入了大量的音频、视频等实时流媒体应用，如视频点播、IP电话、远程教育等等。随着无线网络技术的迅速发展，实时流媒体流业务将在无线网络中得到广泛的应用。流媒体数据是按照