欠R的,速度来视频,语音视频。加用户名。本...

红点直播电脑版下载(语音直播工具)V2.3.6 最新pc版软件下载 - 绿色先锋下载 - 绿色软件下载站
赞助商链接
本类月下载排行
本类周下载排行
常用软件推荐
红点直播电脑版下载(语音直播工具)是一款语音直播软件。用户可以在线观看感兴趣的视频直播信息,进入直播间和网友在线互动、聊天。支持视频直播、语音直播互动模式,让你随时在线体验精彩的直播视频。它不同于一般的视频直播,这款应用主要针对一些喜欢语音直播的童鞋。红点直播电脑版可以直接在微信上直播。通过红点开启自己的直播频道,分享链接,听众无需下载客户端即可快速收听。
软件特色:
1.一个频道,多个房间
直播更多选择,无需等待排队
2.节目录制/回看
轻松录制即可生成节目,精彩内容不再错过。
3.随时随地,一触即听
无需客户端,收听更方便;支持浏览器、微信、QQ,分享更方便。
4.管理直播更轻松
丰富的权限管理,开启无忧无虑的直播世界。
5.为直播而生
语音/视频直播,多人语音,图片、文字,让每一次直播更精彩。
6.一键上麦,轻松直播
让世界听到你的声音,从未如此简便。
红点直播点评:
红点直播是一个手机上的语音直播工具,图标简直精炼,应用可以方便地将需要直播的内容仅通过手机在网上直播,直播内容可以在微信、微博等地方收听,只需要将直播地址分享给大家,无需下载任何人都可以来围观哦,注册后还可以在频道内互动交流,如果火起来不知能否与 YY 语音抗衡呢~
&&请点击以下链接下载该软件:&红点直播电脑版下载(语音直播工具)V2.3.6 最新pc版
上一软件:
下一软件:
(评论内容只代表网友观点,与本站立场无关)
为了保证您快速的下载,推荐使用[] 、[] 等专业工具下载.
为确保软件能正常使用,请使用[
]解压本站软件.
目前不少软件都捆绑流氓插件,请在安装的之时务必留意每一个安装步骤.绿色先锋本身是不会捆绑任何插件在软件中的.
该软件为网上收集,若无意中侵犯了您的版权,.我们将在收信后24小时内删除侵权内
本站下载的软件中,部分软件经过压缩加密处理,解压密码为:www.greenxf.com
感谢您对绿色先锋的支持,请将网站地址放在您的博客,空间等地方,以便我们为您及您的朋友提供更好的服务.
软件按字母排列:
中文按声母搜索:流媒体视频传输拥塞控制与QoS的研究_甜梦文库
流媒体视频传输拥塞控制与QoS的研究
西南交通大学 硕士学位论文 流媒体视频传输拥塞控制与QoS的研究 姓名:王珍燕 申请学位级别:硕士 专业:计算机应用技术 指导教师:楼新远
西南交通大学硕士研究生学位论文第1页摘要随着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f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一4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(Additi veIncrease and Multipli cativeDecrease)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 进行优先级设簧。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hlPEG视频传输存在弊端,本文结合MPEG一4编码特性对此 西南交通大学硕士研究生学位论文第11页进行了改进。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。关键词:流媒体;视频传输;拥塞控制;QoS;区分服务 西南交通大学硕士研究生学位论文第1Ⅱ页AbstractStreaming media transmi ssion becomes of network appli cations al ong with theoneof the hotsDotsrapiddevelopmentonofcanInternet and multimedia technology.The traditi onl yrepresentInternet mediacharactersce.and Itpi ctures.Strea加ingtotally changes the vi and pi ctures, but alcanrepresent notonlv characters the trendsoaudioandvi deo.Recently,sof the applicati turningtoonsofⅢultimedia present searchinglikethi s:playingthe accessing,onand alternativemanipulation based multimediacontents.These new―style di stributing basedonappli cations,swhichcontents。facetheproblem that ihow to codingensureappli cation servicequality(QoS)frequentlyThe Video instreamstandard MPEG一4 whi ch andusedmediatransmi ssionthe realtimetransmi ssionprotoc01 RTP/RTCP which used will bein MPEG video stream transmi ssiononintroduced in the thesi s.Basedthose,thefactors.whi ch affect the quality of realtime video stream transmi ssion will be analyzed in end―to―endusessystemand network1ayer.Realtime streaming media ItusesUDP protoc01 in transport layer.noOpen一100p Control,or uses nonwhi ch hasend―to―end congestioncontrol realtime normal speedTCP―fri endly contr01.The appli cations of have different TostreammediaQoSrequirement the TCPwithdocument data shouldusestransmi ssion. violentcansender, Butsending congestionnothavedithering.control In theAIMD,whi ch thedestrov data stream whi chusesnonsmoothness. congestionother way,or nonUDPstream,control dataTCP―friendly contr01,will not decrease sending congesion Internet,occurs.whennetwork theThi makescould makebad collapse.areinfulence toorevencongestionTwo TCP―friendly congestion control mechani sm,which widely used,onwillbeconcluded in congestionthethesi s.Thevarebased andexplore and modelcontr01.The advantages 西南交通大学硕士研究生学位论文shortcomings willon第1v页scheme basedalsobe fitarecompared. forBecausethemodelismuchmorestreaming media transmi ssion.onsomealgorithms,whi ch base ofall basedmodel。are introduced.anOn istheayalysing TFRC The resultnewalgorithm,improvedschemepresented.of NSnetwork simulationexDerimentproVes that thealgorithm has sending speed smoothness andsocanisTCP~friendly,and aluserset different vi deo toobjectIPsbased inceoninteresting accordingcanpriority.Thece.network The serviexi st encecanonlyprovi deBest―effort So.servinotdealwithstreammedia model. be simplythe characteri sti Then IETFonwecsofthesetwoⅢodel s DiffServceswillintroduced.sm.amplyanalysesomegroupingadjustmentⅢechanigives inadviabout servi ceⅢodel The most basal ofand mechani smarethe OoSIPnetwork.thoseIntServ and Di ffServmanagement, manageⅢentoperation schedulegrouping algorithm. intagalgorithmtagand queueThealgorithmssOmesand queuea1 gorithmsexi stenceso somehaveshortco【llings inareMPEG video thetransmi ssion,improvement ThegiVen consideringMPEG一4 coding characteri stic.queue groups managementnewDiffServ algorithm and the importance ofalgorithmcandi stingui shandcanpreferentially treatthe important video data. exDerimentDrovesThe result of NS network simulation iⅢproved algorithm hassomethat thehelp to improve the vi deo quality.Key Words: contr01:Streaming media; DiffServvideotransmi ssion:congestionQoS: 西南交通大学硕士研究生学位论文第1页帚一早三=百下匕 第一章绪论1.1背景与意义Internet的迅猛发展和普及为流式传输技术的发展提供了强大的市场动 力,流媒体业务正变得日益流行。作为新一代Internet的标志,流媒体彻底 改变了传统Internet只能表现文字和图片的缺陷,而可集音频、视频及图文 于一体。它的应用为网络信息交流带来革命性的变化,流媒体必将成为未来 Internet应用的主流,并将推动Internet整体框架的革新。 近年来,越来越多的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。其中协同虚拟环境cVE(collaborativevirtualEnvironment)、交互数字电视ITV(Interactive TV)、多媒体内容分发系统MCDN(Multimedia Content DeliveryNetworks)、移动视频监控系统MVSS( ̄10bile Video Surveillance System)等应用成为研究的热点。为了支持应用中对视频内容的访问,大多数应用引入了MPEG一4编码标准 中“视频对象”的概念。采用基于对象的方法,把图象和视频分割成不同的对 象,分别压缩编码,除了能够提高数据压缩比外,更重要的是可以实现基于帧 的压缩编码所无法实现的以下功能: 虚拟环境中典型的“虚实结合”功能。对象分割技术将多个身处异地的任 务视频对象抽取出来,合成到一个虚拟会议室中,实现虚拟视频会议系统,或 者合成到一个虚拟教室中,实现协同虚拟学习环境。 基于内容的交互功能。用户可以通过视频播放器以多种方式与服务器中的 视频对象进行交互,如鼠标点击对象、移动对象、缩放对象、增加对象与删除 对象。在基于对象的ITV应用中,不同的观看者对同一视频对象可以有不同的 交互和表现。 基于对象的精细颗粒度的速率控制机制。移动视频监控系统中,由于信道 带宽低,误码率高,采用基于对象的可伸缩性视频编码方法,可以实现基于对 象的精细颗粒度的速率控制机制。如优先给人们感兴趣的视频对象分配更多的 比特率,给背景对象分配较少的比特率。 以上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。由于当前Intemet不保证QoS,每个应用都采用适合 西南交通大学硕士研究生学位论文第2页自己的传输协议来完成传输任务,以达到期望的性能。对实时性要求较高的多媒体应用为了避免重传造成的延迟,多采用UDP协议;而传输可靠数据的应用,如ht印、郇、telIlct等,都采用基于窗口和重传机制的TCP协议来完成无丢失的数据传输。由于多媒体应用的蓬勃发展,uDP数据流在hltemet上所占 的比例已经占到主导地位,而uDP数据流对网络的侵占性已经威胁到了TCP 数据流的传输。这些采用uDP协议的应用,与TCP应用不能公平地共处。因 此,需要这样一种拥塞控制协议,它既能保证与TCP流友好相处,公平地分 享带宽,又能使用户收到满意的视频效果。为了满足基于对象的应用,该拥塞 控制还必须是基于视频对象的。 从端系统进行改进是目前最直接的手段,但是并不是最有效的。虽然这些 技术对基于IP网络的视频应用有极大的帮助,但其缺点也是显而易见的:只 能被动适应网络当前状况(如可用带宽),而不能主动提出Qos要求,得到指 定的Qos服务。其根本原因是在现有的IP网络构架上只能提供尽力而为的服 务(best effort),不能对特定业务提供特定的质量保证。在此背景下,国际 上也掀起了网络Qos保障机制的研究热潮并已有大量的研究成果,这对网络视 频业务的大规模商业应用提供了一大契机。而网络Qos保障与基于端系统的控 制机制是相辅相成互为补充的,因为网络的QoS服务并不一定能提供绝对的质 量保障。它仍需要端系统控制机制提供有力的保障机制。在各种质量保证机制 中,区分服务更能满足视频对服务的特殊要求。由于视频通信对差错、时延的 特殊要求以及MPEG-4编码的特性,将其按照对质量贡献的重要程度进行标记, 利月j DS(DiffServ一一Differentiated Services)域的PHB(per 质量的解决方案。hop behavior,单跳行为)特性进行区分服务,以保证重要数据的高Qos是一种提高视频传输1.2国内外现状视频数据必须进行压缩才能适合流式传输。MPEG系列国际标准已经成为 影响最大的多媒体技术标准,对数字电视、视听消费电子产品、多媒体通信等 信息产业的重要产品产生了深远影响Ⅲ。MPEG是运动图像专家组的简称, 负责数字视频、音频和其他媒体的压缩、解压缩、处理和表示等国际技术标准的 制定工作。 ̄IPEG(MovingPicture ExpertsGroup)专家组相继成功定义了MPEG―l和MPEG一2之后,于1993年7月开始制订全新的MPEG一4标准,并分别于1999年初和2000年初正式公布了版本1和版本2。MPEG~4是基于第二 西南交通大学硕士研究生学位论文第3页代视音频编码技术制定的压缩标准,以视昕媒体对象为基本单元,实现数字视音频和图形合成应用、交互式多媒体的集成,目前己经在流式媒体服务等领域 开始得到应用”1。 媒体在Internet上的传输必然涉及到网络传输协议,IP协议之上的传输 层有两种通信协议:TCP和UDP。目前的Internet还不能满足视频传输应用的 带宽、时延、丢包要求,且目前Internet上的主要流量还是基于TcP协议的, 由于TCP协议丢包重传的特性增加了抖动和失真,不符合MPEG一4视频传输对 时延的严格要求。uDP协议提供无连接、不可靠的数据报服务。不具备拥塞退 避机制的uDP流在拥塞的网络环境中将大量抢占具有拥塞退避机制的协议流 的带宽,同时自身的丢包也迅速增加,并带来系统拥塞崩溃的潜在危险。而网 络拥塞是影响Internet视频通信质量的一个重要因素。拥塞控制的目的就是 保证网络传输的平稳性和公平性,并尽量提高视频传输的服务质量。因此没有 拥塞控制的uDP协议也不适用于多媒体流的传输01。为此研究新的拥塞控制策略,使之既适合于MPEG一4视频流式传输,又能与%P公平分享带宽的拥塞控制机制成为了Internet传输领域的一个重要课题。 在网络传输领域中经常采用的拥塞控制方法有两种。一种是基于窗口的, 它以数据包个数为单位,使用缓慢增加拥塞窗口来获取与可用网络带宽的匹 配,当检测到网络拥塞时,就迅速减少拥塞窗口的大小,以减少和避免网络冲 突,TCP传输协议就是采用了这种方法;另~种是基于速率的,它以每秒发送 的比特数为单位,先估计网络的可用带宽,然后调整发送数据的速率,试图使视频传输的网络带宽需求与该连接链路的可用带宽相匹配,来减少或避免拥塞的发生。显然,由于基于窗口的控制方法因为重传延时太长及抖动问题难以适 用于视频实时传输。因此基于速率的拥塞控制在视频的实时传输中得到了广泛 的应用…。 视频流式传输系统整体结构由三大部分组成:速率控制部分、视频流服务 器和相应的客户端。视频流服务器从客户端的反馈来估计可用的带宽,其发送 速率由速率控制模块根据网络状态进行动态调整。常用于调整源端发送速率的 算法有两种类型:基于探测”3的和基于模型”1的。根据发送方调整速率的不同 方式,基于探测的速率控制算法分为AIMD(AdditiveMultiDlicative MultiDlicative Increase Increase and andDecrease)方法和MIMD(MultiplicativDecrease)方法。基于探测的码率控制算法的优势在于实现简单,可以适用于单点到单点和单点到多点的流式传输,不足在于其算法本身 导致了源端发送码率固有的波动性。基于模型的方法是通过一个以分组丢失率 西南交通大学硕士研究生学位论文第4页PLR(Packet Loss Rate)、往返时间RTT(Round Trip Time)等为参数的TcP吞吐量模型来计算发送方的最大传输速率,发送方以此计算结果为依据来对自 身的发送速率进行调整。这种控制算法的优势在于发送速率较基于码率的控制 算法平滑,不足在于发送方计算量较大以及对拥塞的敏感度稍有降低。 很多TcP友好拥塞控制机制被提出,其中,RAP[7】(Rate Prot。c01)、LDA‘81(10ss―delayRate based Adaption Friendlyalgo―rithm)及TFRC‘叩(TCPcontr01)等协议都是模仿TcP行为的。TFRC被IETF(Internet Force)纳为标准,并比其他协议更强健。它考虑了所有影Engineering Task响TCP速率的参数,更主要的是TFRC在会话期间有更加稳定的速率。 TFRc模型虽然可作为视频发送速率的重要参考,却不能用于定制发送速 率。因为TFRC也存在自身的缺陷:即使连接带宽是恒定的,TFRc所估计的带 宽也会总是周期性地波动,这是因为TFRC总会是在没有丢包的情况下尽力提 高发送速率,为避免网络拥塞,发送速率会再次明显降低。因此采用TFRc协 议只能做到与TCP协议的友好,却不能用于实际的视频数据传输。 多媒体网络通信的特点决定了网络为适应多媒体通信应该具有~些起码 的要求,否则,服务质量就得不到保证。不同于在设计阶段就考虑到QoS的 ATM网络,在现有的基于IP的因特网上进行实时的视频通信是具有挑战性的。 这是因为IP网络只提供“尽力而为”(Best―effort)的服务,这种服务为用 户承诺的特性就显得太少了。同时,由于多媒体业务占去了大量的带宽,势必 会影响现有的网络要保证的关键业务的可靠传输。在现有的IP网上传输实时 视频流还面临着挑战。 虽然Diffserv仍在不断的发展,一些标准仍在制定、完善之中,但经过 几年的发展,Diffserv的相关概念及模型已经比较成熟了,DiffServ体系结 构也已经比较明确了。在此基础上,与服务提供有关的问题,如DscP(DiffservcodePoint,区分服务点代码点)的定义、PHB服务的定义等等已逐步完善。但是,如何在此基础上针对MPEG一4视频传输,特别是基于“视频对象”的视频传输还存在许多问题有待解决。1.3论文研究内容与工作目标本文的主要目标为利用现有的模拟条件, 分析拥塞产生原因,并研究在MPEG一4视频传输中的QoS的改进,将从两方面着手进行研究: 端系统方面:在分析拥塞产生原因的基础上,研究已有的拥塞控制协议对 西南交通大学硕士研究生学位论文第5页于MPEG一4视频传输的优缺点,结合MPEG一4“面向对象”的特点,提出一种改 进方案,设计一种能适用于基于内容的访问拥塞控制算法。 网络层方面:采用区分服务的思想,利用DiffServ提供的优势,对MPEG一4 视频流的不同部分进行有区别的服务质量保障。首先,由于已有的分组标记算 法不能有效地区分MPEG一4视频流的重要与次重要数据,因此该部分的目标之 一是结合已有的标记算法,提出一种符合MPEG~4的分组标记算法;其次,在 分组排队的过程中,需要相应的队列管理算法,可以区分分组的重要性,对重 要的数据提供更高的服务,而该部分的目标之二则是设计相应的队列管理算 法。1.4论文的章节安排本文的内容是这样安排的:第一章介绍了问题产生的背景,分析了国内外 的研究现状及存在的不足,提出本文的研究目标。第二章介绍MPEG一4标准及流式传输协议。第三章首先总结了已有的TcP友好拥塞控制协议,并在基于模型的拥塞控制机制的基础上进行改进,使之更加有利于MPEG一4视频的传输, 共具有面向视频对象的特性。模拟实验证明了其优越性。第四章首先介绍了面 向网络Qos保障机制,在分析各种不足的基础上提出了一些改进方案,并通过 模拟实验和分析了实验结果,证明Qos得到了改进。最后是全文的总结。 匿南交通大学硕士研究生学位论文第6页第二章流媒体传输特点及流式传输协议2.1流媒体传输简介流媒体(streaIIl Media)技术就是把连续的视频和音频信息经过压缩处理 后放在网络服务器上,让客户端用户在线收看,而小必等到整个多媒体文件下载完就可以收看。它的出现使得在窄带互联网中传播多媒体信息成为现实。最早的流媒体商业化产品是于1995年由美国的RealNe柳ork推出的Re“系列软 件。目前的流媒体产品主要有RealNe脚orks公司的Reals"I∞、微软的winddws Medla和Apple公司的QllickTime“…。其中Real systenl被认为是窄带网上最优秀的流式媒体传输工具。它分为三个部分:媒体内容制作工具 RealProducef、服务器端引擎RealSeⅣer、客户端播放软件RealPlayer。微软为了占领流媒体市场对Media系列的产品实行集成策略,把产品捆绑在windows 操作系统中。但就现在看RealNehⅣords公司仍然占有着流媒体市场的最大分 额。虽说在当前的互联网的带宽条件下在网络上观看电影效果还不是很好,但随着网络基础设施的完善和多媒体技术的发展,效果必然会达到本地播放的效果。 流式传输有两种方式:顺序流式传输(pr0掣essive sIreaIIIing)和实时流式 传输(Real_timest㈣1ng)。1.顺序流式传输顺序流式传输是顺序下载,在下载文件的同时用户可观看在线媒体,在给 定时刻,用户只能观看己下载的那部分,而不能跳到还未下载的前面部分,顺 序流式传输不象实时流式传输在传输期间能够根据用户连接的速度做调整。由 于标准的HTTP服务器可发送这种形式的文件,不需要其他特殊协议,它经常被称作HTrP流式传输。顺序流式传输比较适合高质曩的短片段,如片头、片尾和广告,由于该文件在播放前观看的部分是无损下载的,这种方法保证电影 播放的最终质量。这意味着用户在观看前,必须经历延时,对较慢的连接尤其如此。顺序流式文件是放在标准HTTP或FTP服务器上,易于管理,基本上与 顺序流式文件是放在标准HTTP或FTP服务器上,易于管理,基奉上与 西南交通大学硕士研究生学位论文持现场广播,严格说,它是一种点播技术。2.第7页防火墙无关。顺序流式传输不适合长片段和有随机访问要求的视频。它也不支实时流式传输 实时流式传输指保证媒体信号与网络连接带宽相匹配,使媒体可被实时观看到。实时流与HrrP流式传输不同,它需要专用的流媒体服务器与对应的传 输协议。实时流式传输总是实时传送,特别适合现场事件,也支持随机访问, 用户可快进或后退以观看前面或后面的内容。理论上,实时流一经播放就不可 停止,而实际上,可能发生周期暂停。 实时流式传输需要特定服务器,目前流行的服务器就有Q吡ickS仃eamin2 TimeServer,RealServer与Windows Media server。这些服务器允许对媒体发送进行更多级别的控制,因而系统设鼍和管理比标准HTTP服务器更复 杂。2.2MPEG标准与实时传输协议2.2.1MPEG标准2..2.1.1MPEG标准概述JvT(JointⅥdeo Team,视频联合工作组)于2001年12月在泰国Pattaya 成立。它由ITU.T和ISO两个国际标准化组织的有关视频编码的专家联合组 成。JvT的工作目标是制定一个新的视频编码标准,以实现视频的高压缩比、 高图像质量、良好的网络适应性等目标。目前JVT的工作已被ITU-T接纳, 新的视频压缩编码标准称为H264标准,该标准也被IsO接纳,称为AVc(AdvaIlced VideoCoding)标准,是MPEG.4的第10部分。Pictllres ExpertsMPEG本是MovingGroup,即动态图象专家组的英文缩写,这个专家组始建于1988年,其成员均为视频\音频及系统领域的技术专家。今天我们所泛指的MPEG.x舨本,是指一组由ITu(IntemationalTelecomm眦icatiiong UIlion)和IsO恤temational布的视频、音频数据的压缩标准。StalldardsOrganjzation)制定发为适应技术的发展和应用的需求,MPEG组织先后制订了MPEG一1、 MPEG.2和MPEG.4压缩编码标准,分别适用于不同带宽和数字影象质量的要 西南交通大学硕士研究生学位论文 求。MPEG_4的标准名是甚低速率视听编码(verv―low第8页bitrate audio.visualcoding)。MPEG组织于1999年1月正式公布了MPEG_4 V1.O版本。1999年 12月又公布了MPEG一4 v2.O版本。 与前两者不同,MPEG一4不仅是针对一定比特率下的视频、音频编码,而 且更加注重多媒体系统的交互性和灵活性。MPEG一4标准将众多的多媒体应用 集成于一个完整的框架内,诣在为多媒体通信及应用环境提供标准的算法及工 具,用于实现音频视频数据的有效编码及更为灵活的存取。MPEG.4试图达到 两个目标:一是低比特率下的多媒体通信;二是多工业的多媒体通信的综合。 MPEG一4与MPEG-1/2相比,在低比特率环境下的流式视频方面占有极大 的优势。MPEG一4编码的比特率范围为5Kbps.1∞肺ps,而MPEG一1和MPEG-2 标准不能提供有限带宽条件下高质量的流式传输所需要的压缩比。MPEG.4标准取得了革命性的进步,它集交互性、高压缩率、高质量、通用可存取、高度的灵活性和可扩展性于一身,一出现就获得了普遍的接受,成 为高质量音视频流式传输的主要选择。MPEG.4标准提供了比MPEG一1/2更为 广泛的功能,最终希望建立一种能被多媒体传输、多媒体存储、多媒体检索等 应用领域普遍采纳的统一的多媒体数据格式。其应用前景非常广阔。它的出现 对以下各方面产生了极大的推动作用:数字电视、远程教学、动态图象、万维 网(www)、多媒体电子邮件、电子新闻、实时多媒体监控、低比特率下的移动多媒体通信、基于内容存储和检索多媒体系统、Inteme讥n舡锄et上的视频流与可视游戏、基于面部表情模拟的虚拟会议、DvD上的交互多媒体应用、 基于计算机网络的可视化合作实验室场景应用、演播电视等…。2.2.1.2MPEG标准的特点1、基于内容的表达方式 由于人们不愿意与抽象的事物打交道(比如像素),而更喜欢场景中有意 义的实体,所以内容的概念是MPEG一4视频编码标准的核心,音频采用的也 是类似的基于内容的途径。 2、交互性 交互性是MPEG.4的另一个重要概念。事实上,由于其本身的复杂性, Av被分割到许多技术领域,而各领域都或多或少独立地进行研究。MPEG意 识到改变这种状态的时机已经成熟,为此提出了用不同方式显现和处理AV信 息的方案。这意味着MPEG_4试图同时继承自然的与合成的AV对象,包括单 声道、多声道和立体声音频,以及2D、3D或单目、多目或立体视频。 西南交通大学硕士研究生学位论文 3、灵活性和可扩展性第9页与MPEG-1/2相比,MPEG_4不仅要面对计算能力、内存和可编程性的持 续发展,而且要面对音频和图象处理与表达技术的不断变化。过去的经验表明, 如果标准的制定不考虑硬件和方法的持续进步而仅仅试图确定一个方案,就会 很快面临过时的危险。因而构成MPEG。4基础的另一个重要特征就是灵活性 和可扩展性。这一点由MPEG_4句法描述语言(MSDL)提供。根据MSDL 的规范文件,为支持灵活性和可扩展性,MsDL对解码器编程能力定义了三个 级别,o级为不可编程级,解码器仅具有一种标准算法,该算法在商议阶段需 经编码器同意;1级为灵活级,解码器能提供一系列标准化的工具,编码器编 码过程中可以灵活地将其配置成某种算法;2为扩展级,解码器能为编码器提 供可以下载新工具和新算法的机制。总之,MsDL赋予了MPBG-4吸纳新技 术从而保持发展的能力,也是用户能够按照具体要求,建立自己专用的 MPEG一4AV系统。2.2.2实时传输协议2.2.2.1实时传输协议RTPRTP“”提供端到端的实时数据传输服务,包括载荷标识,数据序号,时戳 和传输控制。RTP数据通常采用uDP/IP封装,它利用uDP的多路复用及校验 和服务,共同完成实时数据传输功能。 RTP头格式如图2―2所示。 前12个字节出现在每个RTP包中,仅仅在被混合器插入时,才出现csRc 识别符列表。这些域有以下意义: 版本(V):2比特,此域定义了RTP的版本,此协议定义的版本是2(值1 被RTP草案版本使用,值O用在最初”vat”语音工具使用的协议中); 填料(P):l比特, 若填料比特被设置,此包包含一到多个附加在末端的填充比特,不是负载的一部分。填料的最后一个字节包含可以忽略多少个填充 比特。填料可能用于某些具有固定长度的加密算法,或者在底层数据单元中传 输多个RTP包: 扩展(x):1比特, 若设置扩展比特,固定头(仅)后面跟随一个头扩展; CSRC计数包含了跟在固定头后面CSRC识别CSRC计数(CC):4比特, 符的数目: 西南交通大学硕士研究生学位论文O 1第10页32 1 2 3 4 56 7Oi234S6789089O123456789O1+。+。+一+。+‘+一+?+‘+‘+‘+一+-+一+一+-+一+一+一+一+?+?+一+一+一+一+一+一+一+一+一+一+-+lV;2l P|x1ccIMIpT日equeneenumber+‘+。+。+‘+一+一+一十‘+一+一+-+一+一+一+一+一+一+一+-+一+一十一+一+一+一+一+一+一+一+一+一+一+time目t瓠r|p+一+一十一+‘+?十一+一十‘+。+。+一+一+一+一+一+一十?+一+一+一+一十一+一+一+一十一+一+一+一+一+一+一十8ynchronizati∞8aurcecontribu匕ing 8aur。e(sg挝e)土dentifier+#+≮+#+#+#+《+#÷_+_+自+#+%+#+{+#+;+_+_+_+《+#+#+#+#+{+#+#+_+#+;+=+=+….《c8Rc)主dentifierg+一+-十一+一+一+一+一+一+一+一+一+*+一+-+?+一+-+-+一+一+一+一+一+-+一+一+-+一+一+-+?+一+图2―2RTP包头格式标志(M):1比特,标志的解释由具体协议规定。它用来允许在比特流中 标记重要的事件,如帧范围。规定该标志在静音后的第一个语音包时置位; 负载类型fPT):7比特, 此域定义了负载的格式,由具体应用决定其解释。协议,可以规定负载类烈码和负载格式之间一个默认的匹配。其他的负载 类型码可以通过非RTP方法动态定义。RTP发射机在任意给定时间发出一个 单独的RTP负载类型。此域不用来复用不同的媒体流; 序列号:16比特,每发送一个RTP数据包,序列号加一,接收机可以据 此检测包损和重建包序列。序列号的初始值是随机的(不可预测),以使即便在源本身不加密时(有时包要通过翻译器,它会这样做),对加密算法泛知的普通文本攻击也会更加困难; 时间标志:32比特,时间标志反映了RTP数据包中第一个比特的抽样瞬 间。抽样瞬间必须由随时间单调和线性增长的时钟得到,以进行同步和抖动计 算。时钟的分辨率必须满足要求的同步准确度,足以进行包到达抖动测量。时 钟频率与作为负载传输的数据格式独立,在协议中或定义此格式的负载类型说 明中静态定义,也可以在通过非R1P方法定义的负载格式中动态说明。若RTP 包周期性生成,可以使用由抽样时钟确定的额定抽样瞬间,而不是读系统时钟。 例如,对于固定速率语音,时间标志钟可以每个抽样周期加l。若语音设备从 输入设备读取覆盖160个抽样周期的数据块,对于每个这样的数据块,时间标 志增加160,无论此块被发送还是被静音压缩。时间标志的起始值是随机的, 如同序列号。多个连续的RTP包可能有同样的时间标志,若他们在逻辑上同 时产生。如属于同一个图象帧。若数据没有按照抽样的顺序发送,连续的RTP 包可以包含不单调的时间标志,如MPEG交织图象帧; SSRC:32比特SSRC域用以识别同步源。标识符被随机生成,以使在同 一个R11P会话期中没有任何两个同步源有相同的ssRc识别符。尽管多个源 西南交通大学硕士研究生学位论文第11页选择同一个ssRc识别符的概率很低,所有RTP实现工具都必须准备检测和 解决冲突。若一个源改变本身的源传输地址,必须选择新的SsRc识别符,以 避免被当作一个环路源; CSRC列表:O到15项,每项32比特CSRC列表识别在此包中负载的有 贡献源。识别符的数目在CC域中给定。若有贡献源多于15个,仅识别15个。 CSRC识别符由混合器插入,用有贡献源的SSRC识别符。例如语音包,混合 产生新包的所有源的SSRC标识符都被陈列,以期在接收机处正确指示交谈 者。2|2.2.2RTP控制协议RTCPRTCP(rea卜timetransportcontr01protoc01)是与实时传输协议R1’P(Rea卜time Transport Protoc01)协同工作的传输控制协议。在RTP会话期间,各参与者周期性地传送RTCP报文,传递实时数据传输质量的反馈信息及各参 与者的相关信息,RFC 1890定义了RR, RTCP控制报文: (1)RTcP RR限eceivcr R印ort)报文:由实时数据接收方发送,RR报文针对每 个信源都提供报文丢失数、己收报文的最大序列号、到达时间抖动、接收 最后一个sR的时间、接收最后一个sR的延迟等信息。 (2)RTCP SR(Sender R印art)报文:由处于活跃状态的信源发送方发送,SR 报文不仅提供该端系统作为接收方的数据接收质量反馈信息f与RTCPRRSR,SDES,BYE,APP等五类报文相同),而且还提供SSRC(同步源)标识符、NrP时间戳、RTP时间戳、 发送包数以及发送字节数等与发送有关的信息。 (3)RTCP SDES(Sol∽e Des谢ption nems)报文:提供信源的描述信息。包括 cNAME(信源端系统标识)、NAME(用户名)、EMAIL(电子邮件地址)、 PHONE(电话号码)、LOC(地理位置)、T00L(应用程序或工具名)、NOTE(通 知/状态)等SDES报立项。(4)RTCP BYE报文:将某参与者退出信息通知会话。 (51 RTCPAPP报文:用户自己定义报文。利用上述五类RTCP控制报文,可以实现如下服务: (1)媒体同步:RTCP SR报文包含与RTP时间戮相对应的实时信息,可 以象视频帧同步一样实现媒体同步。 (2)信源标识:在RTP数据包中,信源采用不直观的32位ssRc进行 标识,而RTcP sDEs包可提供具有文本信息的CNAME项来标识信源端系 西南交通大学硕士研究生学位论文第12页统、NAME项来标识用户名、EMAIL项来标识电子邮件地址、PHONE项来 标识电话号码、LOc项来标识信源的地理位置,方便实时数据传输的接收方 获得发送信源的有关信息。 (3)拥塞控制和Qos监控:这是RTcP的一个重要功能。封装质量信息的 RTCP报文可以利用RR和SR报文中一些相关字段来形成质量消息,达到控 制回放质量的目的。这些字段包括: ①丢失率:从上一个sR或RR报文至今为止,RTP数据报文的丢失率。 ②累计的丢失包数:从上一个SR或RR报文至今为止,RTP数据报文的丢 失计数。 ③最高接收到的包顺序号:从接收者接收到的RTP数掘报文最高顺序号。 ④到达时间间隔的抖动:两个连续的包之间不同的到达时间间隔。 ⑤最后到达SR时间戳:最后到达的SR报文的时间戮。 ⑥从最后到达sR至今发送RR的延迟:接收到最后一个sR报文之后,到发送本I汛报文之间的时间间隔。上面这些字段可以实时反馈网络的状况,无论对发送方、接收方还是网络 管理员,RTcP提供的数据传输反馈信息都是非常有用的:发送方可根据RTCP RR报文调整数据实时传输方式,保障视频流的稳定性和健壮性,使端系统能 够正常接收;接收方可确定网络拥塞的范围是在本地、本区域还是全局,有的 放矢地采取对策:网络管理员可及时监视网络实时传输的性能。 由于RTCP报文是周期发送的,随着实时传输的参与者不断增加,RTcP报文的频繁发送对网络传输非常不利,为防止RTcP报文占用过多的网络资源,协议规定报文最多占用实时传输带宽的5%,根据参与者数量可自动调节 RTCP报文的发送频率,避免报文过多占用网络资源。 RTCP的报文中发送者报文格式如图2.3所示。 西南交通大学硕士研究生学位论文0 0 1 2 3 4 5‘7 8 9 1 O l 2 3 4 5 5 7 9 9 2 O 1 2 3 4 5 6 7 B 9 3 O 1第13页+一+一+一+一+一+一+一+一+一+’+++一+一+一+一+一+一+一+一十一+?+一+一+一+一+一+一+一+一+一+一+一+lV=2IPfIRcPT=gR年200lof Benderleng七hl be^der}+一+一十一+一+一+一+一+’+…+一+一+一+一+一+一+一+一+一+一+一+一+一+一+一+一+一+一+一+一+一+一+一+ggRc+=+。+I+3+;+=+i+I+-+-+-+。+2+=+。+1+5+;+=+2+l+。+-+。+=+j+。+2+E+=+2+_++一+一+一+一+一+一+一+一+一+一+’+。+一+一+一+一+一+一+一+一+一+一+一+一+中+一+一+一+一+一+一+infoNTP娃僻8妇呷, 1ea北BilNTPtime8如w罾,舳08t Bignifioant∞rd gl】_ifiaen七∞rdI II I IBender+一+’+。+一+一+一+一+一+一+一+一+一+一+一+一+一+一+一+一十?+一+一+一+一+一+一+一+一+一+一+一+一+RTP七i黼B七鲁摊8en?如r’BBender’8 packet count+一+一+一+一+一+’+‘+‘+。+一+一+一+一+一+一+一+一+一+一+一+一+一+一+一+一+?+?+-+一+一+一+一++一+一+一+一+一+一+一+一+一+一+一+一+一+一+一+一+一+一+一+?+一+一+一+一+一+一十一+一+一+一+一十一+octet口ou“t+2+2+2+5+=+。+=+2+。+l+。+I+#+#+=+。十=+=+=+2+。+2+2+=+2+;+=+=+i+=+t+-+《sgRc of r。p。rt +一+一+一+一+一+一+一+一+一+一+一+一+?+?+一+一+一+一+一+一+一+一+一+一+一+一+一+一+一+一+一+一+bloekI }8sRcJfir8妊8伽rce)lfrao£ion 108tlcu姗lative n髓l蚰r of弘吐et8108tI土一+一+一+一+一+一+一十一+一+++’+一+一+一+一+一十一+一+一+一+一十一+一+一+一+一+?+一+一+一+一+一+}舯ctendedh主gl掘B七Be‘Iuen。e nu柚豫r received inter#Lrrivlt王'i乞£er1矗8t del8y BinceII+一+一十一+一+一+一+一+一+一+一+一+一+一+一+一+一+一+一+一+一+一+一+一十一+一●一+一+一+一+一+一+一++一+一+一+一+一+一+一+’+一+++。+++一+一+一+一+一+一+一+一+一+一+一+一+一+一+一+一+一+一+一+一+gR{璐R)lB鼻耙害鱼(D王国R)l l+一+一+一+一+一+一+一+一+一+一十一+一+一+一+一+一+一+一+一+一+一+一+一+一+一+一+一+一+一+一+一+一++2+5+2+2+2+2+2+4+4+。+。+I+l+-+l+-+‘+?+?+-+?+?+I+l+I+t+t+_+l+I+I+z+8sRc:.丑 {89Rc of report +一+一+一+一+一+一+一+一+一+一十一+一+一+一+一+一+一+一+一十一+一+一+一+一+一+一+一+一+一+一+一+一+block...0ea纰d 8。髓ce)I:2+2+2+。十。+2+2+。+2+。+2+2+#+=+;+=+=+=+I+。+I+l+。+l+l+l}t+l+=+=+=+=+=+profile―B薹皓cific extengioⅡgI+一+一+’+一+一+’+’+’+’+’+’+’+。+‘+‘+一+一+一+一十一+一+一+一+一+一+一十一+一+一+一+一十一+图2.3 IHcP报文中发送者报文格式各符号的含义是: V:、rersion,版本号 P:Padding,是否还有补丁数据的标志位RC:rec印tion repon co岫t,本报文中的接收报告数量PT:pa姐oad type载荷数据的类型 Len掣h:报文长度 SSRC:发送者的同步源标记SSRCn:本报文所保持的同步源标识 lost:丢失率nuInbcr ofDackcts丘actioncuI肌lativc10st:累计的丢失包数 received:最高接收到的包顺序号exteIlded hi曲est sequence number血era埘val fitter:到达时间间隔的抖动 西南交通大学硕士研究生学位论文last SR timest锄p(LSR):最后到达SR时间戮 delay since last 2.2.2。3第14页SR(DLSR):从最后到达SR至今发送RR的延迟MPEG一4视频的端到端传输结构MPEG一4视频流在Internet上的传输必然涉及到网络传输协议,IP协议之 上的传输层有两种通信协议:TcP和uDP。目前的Internet还不能满足视频传 输应用的带宽、时延、丢包要求,且目前Internet上的主要流量还是基于TcP 协议的,由于TCP协议丢包重传的特性增加了抖动和失真,不符合MPEG一4视 频传输对时延的严格要求。uDP协议提供无连接、不可靠的数据报服务。不具 备拥塞退避机制的uDP流在拥塞的网络环境中将大量抢占具有拥塞退避机制 的协议流的带宽,同时自身的丢包也迅速增加,并带来系统拥塞崩溃的潜在危 险。而网络拥塞是影响Internet视频通信质量的一个重要因素。因此需要设 计一套有效的 ̄lPEG一4传输结构,既能保证视频质量,又能有效利用可用带宽。 视频传输结构有这样几个重要组成部分:源端速率自适应,MPEG一4组包模型, 端到端反馈控制,差错控制。 现在的Imemet只提供尽力而为的服务,因此有必要在端系统(发送方和 接收方)提供反馈控制,使发送方能调节发送速率。另外,MPEG.4流要在 Intemet上传输,首先进行打包。MPEG一4视频传输端到端结构如图2.4。图2―4MPEG一4视频传输端到端结构在发送端,原始实时比特流经MPEG-4编码器进行编码。压缩后的视频流 首先在同步层打包,然后送到RTP,U.DP/口层,最后进入hnemet。数据包在 路由过程中可能由于网络拥塞被路由器丢弃,成功到达目的端的数据包逆序通 西南交通大学硕士研究生学位论文 过R]呼厂U_DP/IP层,最后由解码器解码。第15页在这个结构中,接收端的QoS监视器通过分析抵达的数据包的行为(如 丢包率、时延等)来获得网络拥塞的情况。再把这些信息通过反馈控制协议反 馈给发送方。发送方即可根据这些信息来调整编码器的输出速率,从而避免或 减轻拥塞的发生。卜司 卜叫匡蚓匿超重吲囤鬻x i娑亩 审由 i燃‘圈2―5时EGq视额的协议栈图2―5是传输MPEG.4视频的协议栈,其右半部分是端系统的过程阶段。 在发送端,压缩层(Compression Laycr)将视频压缩后成为初步流Es(ElememaryStream),它含有压缩的VO(visual object)。初步流ES在同步层sL(synchroIlization Layer)被打包成同步流。同步流提供时间戳、同步信 息、断片信息及随机存取信息。同步流通过复接层成为复接流,然后被送到由 西南交通大学硕士研究生学位论文第16页RTP,uDP,P组成的传输协议栈,最后坤数据包在hltemet中传输。在接收 端,视频数据经历与上述相反的顺序后进行播放。图2。5的左边部分是每一层 的数据格式。2.2.3MPEG一4在RTP/uDP/lP中的传输MPEG.4的层次结构2.2.3.1如图2―6所示,基于RTP/UDP/IP的MPEG一4系统模型自上而下包括压缩层、 同步层和传输层。r融≥瓤]I 饵骣卜―=;墨洳IL£燮}一Esl~f~嘴藤一≤叁]。一 由情镝黝瓣’一bj竺产“匮譬迦1图2―6基于RTP/UDP/IP的MPEG一4系统结构压缩层对音频视频进行压缩编码而产生出相应的基本码流(Es)及二进制 格式场景(BIFs)、对象描述符(0D)和初始化对象描述符(IOD)。 Es被划分成多个访问单元(Au),它是Es具有时间属性的最小实体且每个Au有边界信息、 随机访问点和惟一的时间戳,整数个或分数个AU通过基本码流接口(EsI)传输 到同步层。Es的层次关系、位置和属性由0D来描述,它描述每个音/视频对 象的ES的数目和特征。 同步层(SL)将AU封装进SL包或者SL―PDU(packetdataunit)中,SL包头能根据ES传输的要求,提供防止数据丢失的连续性检查方法,并且携带有 编码表示的时间戳和相关信息,同步层配置描述符(sLconfigDescriptor)包含 了SL包头的语法配置信息。 西南交通大学硕士研究生学位论文第17页传输层的主要内容是传输媒体集成框架(DMIF),其中传输层中的 Flex―Mux是一种灵活的复用工具,能够容纳瞬时比特率变化的多个sL包的交 织,并通过通道数目识别来自不同Es的SL包,每个SL包都被映射到一个通 道,因此包含不同sL包的F1exMux包可以任意交叉。TransMux是最底层的复 用层,是为了数据的交织并确保它们通过通讯媒质的传输,它不在MPEG一4规 范之中,可以是现存的或是将来任意一种复用工具。对这一层的接口被很好地 定义了,从而使MPEG一4的设计独立于不同的传输系统,也使MPEG一4的应用程 序不必关心传输底层的情况,它可以使用现行的传输协议,包括RTP/uDP/IP,MPEG一2, 2.2.3.2AAL2/ATM,IL223,DAB等。MPEG.4传输系统上面介绍了基于RTP/uDP/IP的MPEG一4系统模型及数据流的传输方式, 下面给出一个具体的实时传输系统来说明其实现。该系统采用的是客户机――服务器模型,系统构架如图2―7所示,整个结构由4个主要部分组成:MPEG一4数据源、翻译器、MPEG/RTP接口和RTP/UDP 接口。图2-7 MPEG-4传输系统架构该系统的主要功能是将MPEG.4数据流文件封装到uDP包内,通过 Intemet传给客户机,客户机结构正好和服务器相反,它剥除每层附加的头以 便能提取到MPEG。4数据流文件。其中,翻译器程序读取MPEG-4源数据的 Txt和script文件后产生相应的文件,这些文件是MPEG.4源数据的AVO, 西南交通大学硕士研究生学位论文第18页B口S,oD和IOD文件的压缩,它输出一个muxnp文件作为服务器的输入, 服务器读此文件后产生一个相应的I玎P包。 在基于TCP,m的连接情况下客户机请求服务器播放一个MPEG一4流媒体 文件,服务器在接到请求后在客户机和服务器之间产生两个UDP通道,其中 一个是R1P通道,另一个是RTCP通道。 该系统采用多线程机制,其中服务器有3个主要线程:第1个线程产生并 传输RTP包,RTP包封装到UDP包内经过多路复用传到客户机;第2个线程 周期性地发送RTcP包;第3个线程监听客户机发来的RTcP包,客户机有3 个主要线程,第1个线程一直不断地接收R]旧包,剥去uDP/p包头得到RTP包,除去RTP包头得到最初的mux印包,这些髓Ⅸrtp包经过MPEG一4流媒体文件解码器后被播放。第2个线程从服务器端接收RTcP包。第3个线程周 期性地给服务器发送含有客户机统计信息的RTCP包。2.3流媒体传输的特点和对网络的要求2.3.1流媒体传输的特点流媒体传输的特点是数据量大、实时性强、严格要求同步且保证服务质量。 下面一一说明: 1.数据量大 由于流媒体传输的不仅是文本,而且是声、文、图、像一体化的多媒体信 息。其最大的特点是数据量比较大,特别是音频和视频数据。 2.实时性强,但允许一定传输错误和丢失 音频和视频数据是对时间敏感的连续媒体,这些信息只有在特定的时间范 围内才有效,否则不仅无法接受而且会引起误解,但它允许出现一定的传输错 误及数据丢失。 3.对传输延迟或抖动的要求高 流媒体信息是连续性的媒体,在视频中,只有每秒连续传送大于30帧, 才使人感觉到是连续的动态图象,如果某一帧的延时过大,人们就会感到有跳 动的感觉,而音频信号延迟如果大于250ms以上,人们就会感到抖动的声音。 延时抖动是视频数据要求以常数时间间隔播放每一帧,由于某一帧的延时 西南交通大学硕士研究生学位论文第19页波动的影响,有的帧先于其播放时间到达,而有的却在播放时问之后到达,滞 后的帧就失去意义,只能丢掉,而先到的要放入缓冲存储器存储起来,等到播 放时才能取出播放。时延波动越大,失帧数和缓存就越大,因此视频数据传输 中一定要控制它的延迟抖动。 4.媒体间要严格同步 流媒体的音频和视频数据是一种连续性和时问相关的媒体数据,不仅要求 实时性,而且各媒体要求稳定的同步关系。某一媒体不能连续就失去了整个媒 体的自然特征。2.3.2流媒体传输对网络的要求1_足够带宽 由于实时视频流的数据量非常大,这要求网络提供足够的带宽。当然,对 视频信息进行压缩是必不可少的。 2.传输低时延和低抖动 流媒体传输对网络的时延有苛刻的要求,前面已介绍过。并且时延波动也 不能过大。 3.良好的同步性 传输过程中从终端传输过程和终端播放过程对呈现的声、文、图象多种信 息都能平滑协调同步,提供一种图文并茂视听一体的综合信息。 4.良好的拥塞控制和网络管理功能 由于流媒体通信业务有突发性,当某一节点和传输通道瞬间业务量过载而 发生网络拥塞,网络应能自动进行选路控制,均衡业务量,从而保证流媒 体数据能可靠安全地传送。 5.提供QoS保证 流媒体传输要求网络在各层都提供服务质量保证,特别是网络层及以下链 路层和物理层各设备的QoS支持。2.4实时视频流在Intemet上传输面临的QoS挑战流媒体传输的特点决定了网络为适应流媒体传输应具有一些起码的要求, 否则,服务质量(QualityofService,QoS)就得不到保证,这主要体现在 西南交通大学硕士研究生学位论文 两个方面:第20页首先,不同于在设计阶段就考虑到Qos的ATM网络,在现有的基于IP的 Internet上进行实时的视频通信是具有挑战性的。TcP/IP协议是目前最流行 的网际互联协议,它为互联网提供了基本的通信机制。但是互联网发展的速度 和规模,远远出乎二十多年前互联网的先驱们制定TcP/IP协议时的意料之外, 他们从未想到过互联网会发展到如此的规模,而且仍在飞速增长,同时问题也 越来越严重,除了我们众所周知的IP地址匮乏外,另一个严重的问题就是缺 乏服务质量保障。这主要是因为IP网络只提供“尽力而为”的服务,所有的 业务流被“一视同仁”地公平竞争网络资源,路由器对所有的IP包都采用先 来先处理(Fisrstcome Firstservice,FcFs)的工作方式,它尽最大努力将IP包送达目的地。但是对IP包传递可靠性、延迟等不能提供任何保证。这 种服务对于数据通信是可以满足要求的,但是对于具有实时性要求的视频业 务,这种服务为用户承诺的特性就显得太少了。由于不具备服务质量保障特性, 不能限定网络时延,因此,目前的因特网无法支持如远程教学、远程会议等实 时视频应用。 同时,另一方面,为了满足流媒体的以上要求,许多流媒体应用采用uDP 作为传输层协议,对包的丢失和网络的拥塞不作任何响应。当网络拥塞发生时, 有拥塞控制反应机制的协议(如TCP)数据流会主动减小注入网络的数据量, 而UDP流由于没有端到端的拥塞控制机制,即使网络发出了拥塞指示,uDP也 不会降低速率,结果导致TcP流得到的网络资源越来越少,并最终“饿死”。 解决这些问题的最简单的办法当然是增大带宽,但是,由于这种方法代价 高昂,所以并不十分可行。并且,增加的带宽很快又会被大量的数据流淹没。 于是,基于现有网络状况的各种QoS技术应运而生。215QoS解决方案2.5.1QoS的定义QoS是指P的服务质量,也是指D数据流通过网络时的性能。它的目IP的就是向用户提供端到端的服务质量保证。它有一套度量指标,主要包括业务 可用性、延迟、可变延迟、吞吐量和丢包率““: 西南交通大学硕士研究生学位论文1.业务可用性:用户到P业务之间连接的可靠性。第21页2.延迟:也称为时延(Latency),指两个参照点之间发送和接收数据包的时间间隔。3.可变延迟:也称为抖动(Jitter),指在同一条路径上发送的一组数据流中数 据包之间的时间差异。 4.吞吐量:网络中发送数据包的速率,可用平均速率或峰值速率表示。 5.丢包率:在网络中传输数据包时丢弃数据包的最高比率。数据包丢失一般 是由网络拥塞引起的。2.5.2基于终端的解决方案目前,解决基于疋的流媒体的00S问题主要有两种方案:基于网络和基 于终端…1。 对于视频传输来说,重要的信道特性主要是端到端时延、可用带宽和包丢 失率。在端系统中主要用缓冲调整的方式来解决时延抖动。对于可用带宽和包 丢失的处理,现在主要有速率控制和差错控制两种机制: 夺速率控制算法 速率控制算法的基本思想是:先估计网络的带宽资源,再调整编码的目标 速率来适应网络的状态。基于速率的解决方案通常分为四类:基于源端、基于 收端、混合控制及速率整形“…。 1.基于源端的速率控制 基于源端的速率控制,数据的发送端负责调整视频流的发送速率,使视频 流的发送速率与网络的可用带宽相匹配。很明显,基于源端的速率控制就是源 端使用反馈机制来获取网络的状况,通过收端提交的QoS监控报告来估计可 用的网络带宽,控制源端的发送速率。源端不停地给收端发送视频数据,并获 得它们的RTCP反馈报告,来估计连接的可用网络带宽并调整发送速率,同时 也取得收端的Qos要求。常用的用于源端速率控制的方法有两类:基于探测 和基于模型的速率控制,这将在后文重点介绍。 2.基于收端的速率控制 基于收端的典刑速率控制机制,就是源端采用分层视频组播技术,收端通 过选择加入或者退出视频组播组来调楚接收的速率。基于收端的速率控制机制可以较好地解决单视频源点到多点组播传输中的异构性问题“”。 西南交通大学硕士研究生学位论文第22页分层视频组播技术的基本原理就是源端利用分层视频编码器将原始视频 编码成为多个有不同优先级的视频层次,具有最高优先级别的层次称为基础视 频层,其中包含了视频流最重要的信息,它可以独立进行解码并提供最基础的 视频,然后就是一个或多个优先级递减的增强视频层,它们与基础视频层一道 解码后,能显著提高视频质量。收端根据自己的可用带宽、处理能力来独立选 择加入的组播组,收端加入的组播组越多,得到的层次越多,其获得的视频质 量就越高。 基于收端的速率控制通过视频分层组播技术,能够对较多用户提供分级的 实时视频传输服务,但它也有难以避免的缺点,而当网络发生拥塞时,由于在 源端较少采用速率控制,发送速率相对比较稳定,从而加剧了网络拥塞,降低 了收端的视频质晕。与此相反,基于源端的速率控制能够较好地提供自适应于 网络可用带宽的速率调整,有效地减少网络拥塞,在单播情况下,它能灵活提 供个性化的服务,但它的缺点是带宽利用率不高,能提供的服务用户数目不多。 3.混合速率控制 综合上述的两种速率控制,可以设想采用一种混合的速率控制机制,它采用视频分层编码,分别在多个信道(组播组)传输,在源端每一个信道的速率都是可以根据网络的拥塞状况来动态调整。一方面在收端通过加入或者退出视 频组播组来调整接收的速率,而发送源端也可以根据收端的反馈信息来调整每 一个组播信道的发送速率。在混合的速率控制机制中,有代表性的工作就是目 标集分组协议“”,它在源端采用自适应的独立分层组播,每一层都可要求不同 网络带宽、拥有不同视频质量的相同信息视频流,每个视频层都可单独解码。 接收端根据自己可用的网络带宽和拥塞状况来选择加入某一个视频组播组,同 时将相关的QoS反馈报告传给源端,源端据此来调整视频层的传送速率。 夺差错控制机制 对于在包交换网络中的视频信号传输,包的丢失必定是影响视频效果的重 要因素,而在源端采用的编码方法的影响也是相当大的。对于H263,H26l 或MPEG中的编码方法,一个包的丢失可能会造成大量帧的质量下降,直到 下一个帧内编码的帧被正确接收为止。然而,在一个有一定程度拥塞的或低速 的网络当中,接收到两个帧内编码的时间间隔也许会相当长。于是,人们提出 了三种方法来解决这一问题“…: 1.减少帧内编码的间隔,极端情况是一帧的间隔; 2.仅对那些变化量超过某一门限的块进行编码和传输; 西南交通大学硕士研究生学位论文第23页3,同时使用帧内编码和帧间编码,而且对于帧内编码的间隔根据网络状况动态 地进行调整。 以上方法是通过调整帧内编码和帧间编码的帧的混合程度来使包丢失对 视频效果的影响最小化。还可以使用简单的包丢失恢复技术在目的端进行丢包 的恢复和视频的平滑““。2.5.3基于网络的解决方案网络Qos主要从带宽管理入手。目前基于网络的Qos主要分为两种: 1.资源预留管理(综合服务IntServ) 根据申请,Qos请求进行资源分配,根据带宽资源进行管理。资源预留协议(Resource Reservation Protoc01,RSVP)…1提供这种管理机制。RSVP请求沿数据路径的每一个节点预约保留资源,这就要求核心路由器必须保持经过它 的每一个单个数据流的状态。这种方法不适用于非常短的数据流,而在因特网 中这种非常短的数据流又特别多。因此,尽管主要的路由器生产商和主机都支 持RsVP,它也被广泛接受,但是它始终没有成为主流,原因是ISP们不愿意 采用它,很少有大型网络采用它。 2.优先级管理(区分业务DiffServ) 区分服务。”对网络上的数据流进行分类,划分优先级。IsP或网络管理员 可以根据价格、应用的重要性或其他因素对不同的交通流提供不同水平的服 务。DiffServ按照预先决定的策略规则,数据流在网络的进入点(网络边界入 口)被加上标记,并且按照标记进行选路,然后在网络输出点(网络边界出口) 除去标记。 西南交通大学硕士研究生学位论文第24页第三章基于TFRc模型的视频传输拥塞控制的改进如前所述,实时流媒体在传输层采用uDP协议,它们或者采用开环控制(Open―loopcontr01),即没有端到端拥塞控制机制,或者采用非TcP友好控 contr01)。这些应用的大量配置将对Internet产生负制(NonTcP―friendly面影响,甚至造成拥塞崩溃(congestion Collapse)。现今的Internet中, TcP占90%的通信量,TcP通信量是网络的主流。当网络发生拥塞时,TcP协议 端到端的拥塞控制机制使得TcP流发送的数据量迅速减小,而uDP协议没有拥 塞控制机制,在带宽减少的情况下,uDP流不会减少发送的数据”…。当TcP流 和UDP流共享带宽时,UDP流会进一步侵占带宽,使得TCP流和uDP流之间存 在不公平性。因此实时视频应用应该具有一定的拥塞控制机制来达到TcP友好性。3.1拥塞的定义与拥塞控制属性3.1.1拥塞的定义因为存在许多不同的度量来描述拥塞现象,如传输延时、数据吞吐、队列 长度和网络效率等,人们对拥塞控制并无严格定义,甚至对拥塞的定义都无法完全统一。普遍认为当用户(或叫端系统)给网络带来的负载大于网络资源容量和处理能力时,网络提供的服务质量将降低,表现为数据包时延的增加、丢 弃概率增加,网络效率降低等。如图3―1为网络拥塞状况。实际上,拥塞不仅 与网络负载相关,而且与用户对服务质量的满意度相关。 西南交通大学硕士研究生学位论文第25页逶辩线魄戢厦3.1.2拥塞产生的原因网络产生拥塞的根本原因在于“需求”大于“供给”,也就是用户(或叫 端系统)提供给网络的负载大于网络资源(包括链路带宽、存储容量和处理器 处理能力)的容量。 从局部看,拥塞产生的直接原因有三点:(1)存储空间不足;(2)带宽容 量不足;(3)处理器处理能力弱、速度慢。 从全局看,拥塞产生的原因有:(1)best―effort服务模型网络不对数据 传输的服务质量提供保证;(2)由于没有“接纳控制”算法,网络无法根据资 源的情况限制用户的数量;(3)缺乏中央控制,网络无法根据资源的情况限制 用户的数量:(4)Internet资源分布的不均衡和流量分布的不均衡性,导致 拥塞总是发生在资源相对短缺的位置。 虽然拥塞是由于网络资源的短缺引起的,但单纯增加资源并不能避免拥塞 的发生。有时甚至会加重拥塞程度。例如增加存储空间到一定程度时,只会加 重拥塞,而不是减轻拥塞,这是因为当数据包经过长时间排队完成转发时,它 们很可能早已超时,从而引起原端超时重发,而这些数据包还会继续传输到下 一路由器,从而浪费网络资源,加重网络拥塞。拥塞本身是一个动态问题,它 不能只靠静态的方案来解决,而需要某种机制避免网络出现拥塞或在网络出现 拥塞时恢复网络的正常运行。3.1.3拥塞控制算法的评价方法从用户的角度出发,可以比较端系统的吞吐量、包丢失率和延迟等指标。 (1)吞吐量:描述在单位时间内被成功传送的信息量,可以是每秒多少个 西南交通大学硕士研究生学位论文报文或多少个报文分组。即给定时间内有效传输的数据。(2)第26页延迟:也称时延,描述的是分组从源端开始传输直到最后被成功地传 送到目的所需要的时问。端到端的延迟包括:节点处理延迟、排队延 迟、传播延迟、传输延迟。(3)包丢失率:在网络中传输数据包时丢弃数据包的最高比率。交换机和 路由器等网络设备在链路发生拥塞时通常会把数据包堆积在缓冲区 中。如果链路的拥塞时间过长,在缓冲区积存的数据包会越来越多, 有限的缓冲区空间被耗尽,这时就需要将一些数据包丢弃。而丢弃的 数据包就需要重传,总的传输时间必然会加长。所以,包丢失率通常 被用来作为反映网络拥塞状态的一个指标。 (4)抖动:延迟的变化就是抖动。如果所有的包都通过相同的路由到达接 收端,则这些包具有相同的传播延迟;如果包大小也一样,那么,传 输延迟也基本一样;但是,如果网络中的业务量有变化,排队延迟就 会不一样,正是排队延迟的变化造成了抖动。拥塞发生时,网络的延 迟和抖动会急剧增大。 (5)信道资源利用率:信道传输信息的有效时间与信道总可利用时间之比。 它通常不包括报头开销、传输冲突检测等各种形式的开销。(6)响应时间:网络服务请求和响应请求之间的时间。 由于拥塞控制算法对整个网络系统都有影响,在评价算法时应该从整个系统的角度出发进行考虑。两个重要的评价指标是网络资源的使用效率和资源分 配的公平性。 网络资源的使用效率是由源端要求的总资源与网络资源的接近程度决定 的。如果源端总资源接近或等于网络所能提供的资源,那么这种算法的效率就 是高的,超载或负载不足都是效率不高的表现。效率只与网络提供的总资源的 利用率有关,而与各个源端之间的资源利用率无关。 效率=网络负载/传输延迟 资源分配的公平性是指发生拥塞时各源端(或同一源端建立的不同TcP 连接或uDP数据报)能公平地共享同一网络资源(如带宽、缓存等)。处于相 同级别的源端应该得到相同数量的网络资源。产生公平性的根本原因在于拥塞 发生必然导致数据包丢失,而数据包丢失会导致各数据流之间为争抢有限的网 络资源发生竞争,争抢能力弱的数据流将受到更多损害。所以说没有拥塞,也 就没有公平性问题。公平性评价的主要方法主要有两种:利用均值和方差“…, 西南交通大学硕士研究生学位论文第27页基于Raj Jain的公平指数(Fairness Index)Ⅲ3。前者利用随即过程中的方差来表示随机变量的实际值对于均值的偏离程度来研究公平性。后文中将会具体介绍并使用这种方法;后者采用一个评价拥塞控制机制公平性公式来进行评 价。3.2TCP友好拥塞控制协议3.2.1端到端拥塞控制端到端的拥塞控制是从数据传输的角度出发,增强网络终端的流量控制功 能,从而控制网络中间结点的状态,提供给应用一个具有一定质量的连接。早 期的拥塞控制方式,路由器通过丢弃分组或显式通告(E】【plicitcongestionNotification,EcN)。”来向源端指示拥塞的发生,路由器是相对被动的,源端系 统对这些拥塞信号进行响应。这种路由器被动而终端主机主动的端到端拥塞控 制机制遵守了两个主要原理:(1)实现流控自同步(sel异clocl(ing)的分组守 恒定理,它基本确定了什么时候必须改变窗口大小,什么时候应该传输分组; (2)“和式增加积式减少”(Addi6ve血crease Mul曲lKatlon_decrease,AIMD)“”的窗口管理策略。AmD依赖简洁的实现机制,在多个相互冲突的目标之间实现了较为理想的平衡与协调。虽然无法保证具有不同属性的终端系统(比如不同 RTT时间、不同分组大小、经历不同跳数的拥塞链路等)能够分配到等量的 带宽,但却能够确保大致相似的用户得到基本相等的网络资源。 根据MCI的统计,总字节数的95%和总报文数的90%使用TCP传输””, 因此TcP拥塞控制机制是端到端的流量控制的最主要的手段。早期的拥塞控 制研究主要集中在TcP的拥塞控制,近年来各种非TcP流的拥塞控制研究逐 渐丰富。由于TCP的拥塞控制对具有相似的RTT时间、分组大小和拥塞程度 的终端能做出大致相似的响应,因此能够确保大致相似的用户分配到大致相等 的带宽等网络资源,从这个角度看,TcP具有公平性,这是TCP拥塞控制最 本质、最重要的特性。随着hltemet的不断发展,各种应用越来越多、越来越 广泛。不仅传统的基于TCP的得到广泛应用(如HTTP,SMTP,FTP等), 而且新兴的非TcP应用不断得到增长,特别是在实时多媒体应用和多播等方 面。TCP的剐州D机制对于丢失敏感而时延不敏感的应用非常适合,丽对时 西南交通大学硕士研究生学位论文第28页延敏感,但不要求可靠传输的实时应用则不能满足需要。在探测空闲带宽和响 应拥塞的过程中,TcP的拥塞控制算法造成了信源速率的大幅度变化。虽然 有些“尽力传输”的业务能够很好地适应这种变化,但其他应用则显得极不适 应,比如流媒体业务更希望拥塞控制机制对于拥塞的响应能够缓慢~些,从而 有一个较为平滑的带宽占用来更好地匹配实时生成的业务。因此,许多多媒体 应用为保证服务质量,以固定速率发送数据,而没有采用拥塞控制策略,所以 当网络拥塞时,所有的TCP流根据拥塞控制策略减少它们的发送速率,这些 实时应用由于不采用拥塞控制策略而继续以固定速率发送数据,这样就造成 TCP流得不到公平的带宽。这样的局面促使研究者提出新的拥塞控制机制, 于是有了两个相近的概念:TCP兼容性和TCP友好性。近年来出现了许多TCP 友好的拥塞控制算法的研究。3.2.2TCP―FriendIy拥塞控甫0TcP友好性的含义是TcP流和一个具有相似传输特征的自适应流如uDP流 经过同样的路径,又具有相同的RTT和包丢失率,应该享有类似的带宽。 传统的TCP是Internet中一种占主导地位的端到端传输协议。当今的 Internet的稳定性与TCP成功的拥塞算法密不可分。它使用基于窗口的控制 方式,按发送窗口的大小决定发送的数据量,即AIMD的拥塞控制算法。 TcP的拥塞控制成功地应用于文本、图片等数据的传输。但是随着实时流 媒体应用的逐渐增多,TCP的这种AIMD方式的拥塞控制算法已显出其不足。 因为实时流媒体应用如视频、音频等都要求数据流的平滑性,即发送方的发送 速率不能有太剧烈的抖动。而TCP的拥塞控制算法每发现一个报文丢失就将窗 口减半的做法极大地破坏了这种数据流的平滑性,也就极大地影响了接收者的 接收质量。因此,TCP剧烈的速率变化成为流媒体应用发展的一大障碍。 为了改变这种发送方速率的抖动状况,出现了基于速率的拥塞控制算法。 基于速率的拥塞控制按每秒发送多少比特来控制数据发送。基于速率的控制机 制更适合于流媒体应用,因为流媒体本质都是基于速率的。速率控制方法根据 网络可用带宽的变化,动态调整媒体流的速率,把网络拥塞发生的可能性降到 最低。常用于调整源端发送速率的算法有两种类型:基于探测的和基于模型的。 以下分别介绍这两种类型。 西南交通大学硕士研究生学位论文第29页3.2.3基于探测的拥塞控制根据发送方调整速率的不同方式,基于探测的速率控制算法分为AIMD(Additive Increase and Multiplicative Decrease)方法芹口MIMD(Multiplicativ Increase and MultjplicativeDecrease)方法。基于探测的码率控制算法的优势在于实现简单,可以适用于单点到单点和单点到多点的流式传输,不足在于其算法本身导致了源端发送码率固有的波动性。较成熟的 方法有以下两种。1.RAPRejaie等人提出了一种适应性方案称为速率适应协议RAP(RateAdaptionProtoc01)。RAP是一种应用于单播的简单AIMD机制。RAP源端发送包含序列 号的数据包,目的接收端收到数据包后发出确认反馈ACK,发送端根据AcK判 定是否丢包并得到平均链路回环时间RTT。RAP发送端采用AIMD(a,b)算法 控制数据发送速率。当拥塞发生时,发送速率减半。在没有拥塞的期间,发送 速率以每一个RTT为周期增加一个数据包,这模仿了TCP的AI∞行为。RAP 为了减低发送速率的剧烈波动使用了一个精细增益速率适配算法,在一定程度 上平滑了发送速率。使用了每包确认机制,这对于多媒体流是没有必要的,而 且加重了网络的负荷,尤其不适应不对称网络和组播。它的速率波动还是比较 大,不利于实时多媒体流的传输。2. LDA丢失延时适应性算法LDA是基于发送端的适应性方案。它依靠实时传输协 议来获取接收端的丢包和RTT等反馈信息。RTcP报文中包含了网络中的丢失 和延时信息。此外,RTP的增强功能还可以估计链路的瓶颈带宽。根据这些信 息,发送方增减发送速率。在此期间,若没有丢包,发送端增加发送速率。增 加量是用反馈报告中的丢包率、时延和瓶颈等值来估算的。 LDA是基于AIMD机制的,它根据网络的当前状态和可用带宽来动态决定 发送速率增加或减小的值。在丢失状态下,LDA由式(3一1)最小带宽来估计 流的带宽,而在正常状态下,流媒体可以以一个有着类似传输往返时延和分组 大小的TcP流的带宽增长速度增加带宽需求。 具体来说,当收到接收端第m个报告报文时,发送端以下述形式估计它可 以占用的带宽r。。 没有丢失的情形:在这个状态下,发送端可以用“和式增加”它的TCP 西南交通大学硕士研究生学位论文第30页友好的带宽A,为了使得A平滑增加,并允许占有小带宽的流能够快速增长它们的传输速率,A将由流当前的带宽k.和路径的瓶颈带宽R的比值等项来决定,假如给定一个初始化的带宽需求比值h和初始化的用“和式增加值”A0, A将按TCP平均分享带宽的解析模型的稳态速率公式计算而变化:MrKP。k浮¨洲邬俘以…2一(3―1)钆。邛一》州。爿。。=(2一等)×4。 爿一一2(2一等)“4一其中M是分组大小,l是丢失率 延,D是被确认的TcP分组数。 r。和A0由用户初始化,但相对瓶颈带宽必须保持较小的值。(3―2)(3―3)t。是TcP的重传超时值,r。,是往返时为了限制流速率最大地增长到瓶颈带宽,需要引入另外一个A增长的策 略:一f1一二Ⅲ1)爿。。。=(1一exp、8。)。o一1(3―4)最后,一个RTP流的速率增长必须不超过共享链路的TCP流的速率增长, 在接收到接收端两个报告报文的平均时间间隔T,往返传输时延t,一个TcP 连接将增长它的传输窗口为P个报文:仁+1)。三 P=∑p=上};RTP的接收端应该估计它的可用带宽的最大增长为:(3―5)每一个往返,TcP的传输窗口将增加一个报文大小。 所以在T时间段内爿一:;一≥所以,最后的“和式增加”值Al-被设为: 4。=min(一。d加,一e掷。,4Tcm) 发送端的速率为:(3―6)(3―7) 西南交通大学硕士研究生学位论文第31页(3―8)‰=‰一1+A在有丢失的情形下,发送端减少它的传输速率率的估计,r。由下式来决定:_=max(_一1×(1一√i),b)新设为A。。 3.基于探测拥塞控制的优缺点(3―9)其中r。是由式(3―1)估计的TcP模型速率。另外,此时增长因子A重这一类模仿TCP拥塞控制的方案可以与网络中存在的TCP流公平分享带 宽,但也存在不足之处。TCP的AJMD模型可能会带来突然的、大幅度的速 率改变(当拥塞发生时,发送速率减半)。采用仿TCP拥塞控制的应用必须根 据TcP流适应速率快速调整发送速率。这显然不利于多媒体应用,实际运用 中很难找到合适的编码器来实现输出速率迅速的、大幅度的变化,而且声音和 图象质量的快速改变也会造成接收用户的不适。 目前在一定范围内解决该确定的方法是引入缓冲,从而隐藏速率的一部分 瞬时变化,将平滑过的平均速率值反馈给编码器。当然,缓冲的引入势必增加端到端的传输时延,因此这种方案不适合于要求低时延的交互式MPEG一4实时视频应用。3.2.4基于模型的拥塞控制基于模型的方法是通过一个以分组丢失率PLR、往返时间RTT等为参数的 TcP吞吐量模型来计算发送方的最大传输速率,发送方以此计算结果为依据来 对自身的发送速率进行调整。这种控制算法的优势在于发送速率较基于码率控 制的算法平滑,不足在于发送方计算量较大以及对拥塞的敏感度稍有降低。1.TFRCP文献[28]提出的基于模型的TCP友好速率控制协议TFRcP(ModelTCP―Friendlv Rate contr01BasedProtoc01)采用一个TcP综合模型来调节发送速率,使之对TcP友好。按固定值把时间划分为一个个周期。模型参数在每个周 期后重新计算。当一个周期内没有包丢失时,发送速率在下个周期将会翻一倍。 否则,发送速率将按TcP模型重新给定。该协议的每个数据包必须经接收端应 答。它强烈地依赖重新计算间隔周期的值。在无丢包时将速率加倍的方式比 TcP的增长方式更加剧烈。这不仅会导致与TcP的不公平竞争,并且在增长速 西南交通大学硕士研究生学位论文 率后引起丢包,若再减少还会导致速率抖动。2.TFRC第32页TFRC是由TFRcP发展而来的,与TFRCP相似,但是增加了更好的方法来 采集参数。这个协议于2003年1月成为了FFc的提议标准(FFc3448)。端到 端的以等式为基础的TFRc算法最基本的一个方面是TcP吞吐量等式的选取。 TFRC算法所采取的计算公式如式(3一10)所示:r:――,―――善―――――一 k√孕%。√挚蹦Ⅲ:∥,具体的参数含义如下: T吞吐率(bytes/second): S数据包的大小(bytes); tm回环时间RTT(seconds); pL丢包率,值在(O,1)内: t耵。重传时钟;b(3―10)TcP接收端一次确认的包数 当b=l时,化为下式:丁;―――,:::――――』二一―― 钿厚“。。再p羽+32∥)值,即能满足TCP―Friendly要求。 TFRC算法如下:(3―11)式(3一11)给出了符合TcP友好性质的发送速率的一个上限。发送}

我要回帖

更多关于 语音视频 的文章

更多推荐

版权声明:文章内容来源于网络,版权归原作者所有,如有侵权请点击这里与我们联系,我们将及时删除。

点击添加站长微信