视频实时传输系统设计与拥塞控制策略研究

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1、中南民族大学硕士学位论文视频实时传输系统设计与拥塞控制策略研究姓名：钟华彪申请学位级别：硕士专业：生物医学工程指导教师：刘海华20090422中南民族大学硕士学位论文摘要随着网络技术的飞速发展，远程医疗、远程教育、视频会议等多媒体应用逐渐发展成为网络的主要业务。基于对象的MPEG-4视频编码由于在时间和空间上提供了可扩展的灵活分级编码技术，从而成为网络多媒体应用中主要的视频编码标准，因此，基于MPEG-4编码技术的视频实时传输成为研究热点之一。然而，目前基于Internet的视频传输协议，仍然缺乏比较

2、有效的拥塞控制机制，而拥塞控制机制对多媒体应用的健壮性和稳定性起着至关重要的作用。所以研究用于各种网络环境，并能解决传输公平性的拥塞控制机制具有十分重要的理论价值和应用前景。新的拥塞控制机制研究必须满足MPEG-4视频实时码流传输速率的平稳性，同时又能实现与TCP公平共享网络资源的友好性。为此，本文研究的主要内容包括以下几个方面：首先，通过对MPEG-4视频编码标准与RTP/RTCP协议的研究，利用DirectShow、Jrtplib和XVID构建了基于RTP/RTCP的MPEG-4视频传输系统框架。

3、在该框架中，实现了服务器端和客户端的视频实时传输和播放。其次，为了提高视频传输的性能，改进了视频传输中的数据封装策略。针对MPEG-4视频编码基于对象的特点，采用以视频对象为单位的MPEG-4视频流封装策略，而只在某些特定情况下采用基于宏块的封装策略，从而提高了视频传输的有效性和鲁棒性。最后，比较和分析了各种TCP友好拥塞控制算法，提出了能避免瞬时突发流干扰的拥塞控制算法（ME-TFRC）。该算法利用“最小速率限制定时器”，改进吞吐量模型参数的计算方法，从而避免了网络瞬时突发流对网络带宽准确估计的干扰

4、，保证传输的平稳性和有效性。通过深入分析网络拥塞产生的原因，发现对于实时性视频传输，TFRC算法很容易导致传输速率低于应用设置最低速率，从而引起无效传输。针对此问题，虽然通过确定网络拥塞程度的“可容忍拥塞程度因子”和判断网络状况的“无反馈定时器标准”，可以解决TFRC在不同拥塞程度下所带来的问题。但是，在传输网络上还存在大量的网络瞬时突发流，给网络带宽估计带来了干扰，极大地影响传输的平稳性。为此，本文根据TFRC算法模型，改进了模型参数的计算方法，并在网络发生拥塞时，利用“最小速率限制定时器”确定网络

5、拥塞时按最小速率发送所持续的时间，从而避免瞬时突发流对网络带宽估计的影响，实现网络拥塞的准确判断，保证系统的平稳传输。综上所述，通过对实时传输技术和拥塞控制理论的深入分析，改进了视频数I视频实时传输系统设计与拥塞控制策略研究据的封装策略，提出了有效的拥塞控制算法，解决TFRC在网络拥塞情况下视频数据无效传输的问题，保证了视频实时播放。实验结果表明，本文提出的封装策略和拥塞控制算法达到了预期设计的要求，所构建的传输系统能保证视频数据的实时传输。关键词:视频传输；封装策略；拥塞控制；TCP友好速率控制II

6、中南民族大学硕士学位论文ABSTRACTWiththefastdevelopmentofnetworktechnology,theapplicationofmultimediasuchastelemedicine,long-distancemultimediaeducation,andvideoconferenceetcisdevelopingasmainbusinessofInternet.MPEG-4encodingbasedonVOPwhichprovidesflexiblyscalableco

7、dingtemporallyandspaticallybecomesmainvideoencodingstandardofInternetmultimedia.Therefore,MPEG-4encodingtechnologybecomesoneofhotresearchonreal-timevideocommunications.However,recentInternetTransmissionprotocolisstilllackofeffectivecongestioncontrolmech

8、anismforthemediastreamingapplications.Congestioncontroliscrucialfortherobustnessandstabilityofthemediastreamingapplications.Therefore,ithashightheoryvalueandgoodapplicationforegroundtodesignacongestioncontrolmechanismwhichcanbeus