无线实时流媒体通信网络性能的仿真分析

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1、硕士学位论文第1章引言1.1研究背景WWW和网络多媒体是Internet上发展最快，应用最广泛的网络应用。通过WWW，人们只要使用简单的方法，就可以很迅速方便地取得丰富的信息资料，包括数字音频和视频文档资料。由于用户在通过Web浏览器访问信息资源的过程中，无需再关心一些技术性的细节，而且界面非常友好。WWW已经成为Internet上最为流行的信息传播方式。近年来，网络多媒体（例如流媒体MediaStreaming，视频点播Video-on-Demand，网络视频游戏Online-Gaming，视频会议VideoConferencing等）也成为Internet所支持的、最受欢迎的网络

2、应用。中央电视台、美国广播公司等世界各大电视台纷纷通过Internet实时传送包括视频（Video）和音频（Audio）的新闻广播。MovieFlix等公司也开始提供宽带视频点播服务。流媒体实时播放为远程用户提供身临其境的效果，用户可以按需访问播放预先存储的多媒体文档。另一方面，无线通信技术的发展对人们如何看待网络产生了革命性的影响。无线通信使人们摆脱了物理连线的限制，可以随时随地访问网络资源或进行网络计算。在任何环境下的自由漫游对用户具有极大的吸引力。同时无线移动用户也希望享有传统（有线）互联网用户全部的网络功能。能够支持WWW和多媒体应用的无线移动网络无疑将成为新一代互联网络的重

3、要组成部分。无线局域网（例如IEEE802.11WLAN）将作为宽带无线接入互联网的基本技术之一。由于无线自组局域网的可移动性，可以在不需要任何基础设施的情况下实现快速、经济地组网，易于扩展的特性使之在某些环境下可以替代传统的有线网络。无线局域网在军事领域，灾后救援、重建，公共社区网状网，公共安全领域的快速反应，环境监测的无线传感网络等方面也具有广泛的应用前景。在无线移动互联网络（WirelessMobileInternet）技术的发展过程中，一个自然的步骤就是把这些技术结合起来，支持无线WWW和无线多媒体。然而许多研究表明现有Internet的体系结构和一些协议机制（例如TCP/I

4、P）并没有充分考虑无线通信的一些固有特性，使得在无线通信环境下的网络系统性能大大降低[1-5]。另一方面，新兴的多媒体应用对通信网络提出了新的、更高的要求。流媒体通信，IP电话（VoiceoverIP），网络游戏等多媒体应用需要平滑的实时数据传1第1章引言输和服务质量（QoS，QualityofService）保证。在无线通信环境下为这些多媒体[6-12]应用提供QoS保证比有线网络复杂得多。无线移动网络是一个动态的环境。无线移动通信的特性包括信道带宽有限，高误码率，不稳定的、随时间动态变化的信道质量（ChannelConditions），结点移动（NodeMobility）导致的网

5、络拓扑结构的动态变化等。多个用户对共享信道的竞争、无线信号传输的衰减和失真、随机干扰、以及障碍物的阻挡等都会严重影响无线通信的质量和效率。多媒体网络应用具有严格的服务质量要求。另外，由于多媒体数据的压缩（例如MPEG）导致通信产生的突发性（Burst），使这类[13]通信源的特性变得相当复杂。这些因素使得我们在研究、设计支持无线多媒体的新一代互联网络的过程中在应用、网络及通信等方面都面临新的、严峻的挑战[14,15]。近年来，无线局域网和无线移动互联网络（WirelessMobileInternet）的性能分析，新的无线多媒体网络体系结构和协议机制，为用户提供服务质量保证（QoSGu

6、arantee）已经成为国内外通信网络领域研究的热点，吸引了科学界和工业界众[2,6-8,11,13,16-21]多研究人员的注意力。许多研究人员致力于修改现有互联网的一些协议，以改进它们在无线通信网络中的性能。目前的研究主要集中在以下几个方面：[1,2,4,5,7,22](1)分析IEEE802.11无线网络的性能，探讨无线移动通信的固有[1][7]特性对网络性能的影响，例如信道竞争，结点移动；802.11MAC协议机制对上层TCP协议性能的影响等等；[23,24](2)无线多媒体网络的性能评价以及服务质量研究；(3)研究高效的无线自组网络（AdHocWLAN）多跳路由协议，以改善

7、网[9,18]络系统的整体性能；(4)高效的信道资源分配策略，能够动态地适应无线信道的变化，确保各个通信源公平地共享可用的信道带宽，提高信道利用率，同时又要保证各通信源[10]的最小吞吐量要求，为用户提供满意的服务质量保证；[25](5)分析和改进TCP协议以适应无线通信环境。不同的网络应用具有不同的服务质量要求。实时流媒体传输对通信带宽具有较高的要求，对端到端的延迟(Delay)和延迟抖动(Jitter)非常敏感。无线移动网络具有信道带宽有限、高误码率、