基于客户端缓冲区预警界限的流媒体传输速率控制方法

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1、http://www.elecfans.com电子发烧友http://bbs.elecfans.com电子技术论坛基于客户端缓冲区预警界限的流媒体传输速率控制方法户永清(达县师范高等专科学校物电系四川达州635000)[摘要]：介绍了一种新的基于速率的网络拥塞控制方法。该控制方法通过监测网络状态变化和客户端缓冲区状态，动态调整服务器端的发送速率，能够很好提高服务质量。通过研究表明，该方法在流媒体网络传输中能够取得很好的效果。[关键词]：流媒体；网络拥塞控制；速率控制；中图分类号：TP393.07RateControlMechanisminStreamingMediaTransmission

2、BasedonEnd-user’sEarlyWarningDemarcationLineofBufferHuYong-qing(DepartmentofphysiscsandElectronics,DaxianteachersCollege,DazhouSichuan635000,China)Abstract:Inthispaper,weintroduceanewratecontrolmechanismintransmissionofstreaming’media.Itadaptivelyadjustsendrateaccordingtoend-usersspecificnetworkba

3、ndwidthanddeviceconstraints.SimulationresultsdemonstratethatthenewalgorithmofferssuperiorperformanceforInternetstreamingmediaapplication.Keywords:streamingmedia;congestedcontrolofnetwork;ratecontrol1引言近年来多媒体和网络的交叉学科流媒体技术的应用和研究得到了讯速发展，流媒体特点就是边下载边观看，以“流”的形式进行数字媒体的传送，从而可以在线欣赏连续不断的多媒体节目。即流式媒体在播放前并不下载整

4、个文件，只将开始部分内容存入内存，流式媒体的数据流随时传送随时播放。据国外资料显示，流媒体将是未来几年推动网络发展的主要动力。随着网络多媒体通信量的激增，网络拥塞现象时常发生，造成多媒体数据包的延迟和丢失，导致媒体播放停顿、视频音频不清晰、音频与视频不同步等质量问题。因此，必须在各端点系统使用拥塞控制算法，以减少包丢失率、缩短延迟时间。一般的拥塞控制方法有基于窗口型拥塞控制和基于速率型拥塞控制。基于窗口的拥塞控制方式，按发送窗口的大小决定发送的数据量，传统的TCP传输协议使用这种方式。TCP的拥塞控制成功地应用于文本、图片等数据的传输，但对于实时流媒体的应用已显出不足。因为实时流媒体应用如

5、视频、音频等都要求数据流的平滑性，即发送速率不能有太剧烈的抖动。而TCP的拥塞控制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。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，因为流媒体本质上都是基于速率的。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。目前已有的速率控制方法可分为基于发送端、客户端和混合型的速率控制几种方式。本文介绍一种新的基于客户端的速率控制。2基于客户端缓冲区预警界限的速率控

6、制因为Internet以包传输为基础进行断续的异步传输，对一个流媒体文件，在传输中它们要被分解为许多包，由于网络是动态变化的，各个包选择的路由可能不尽相同，故到达客户端的时间延迟也就不等，甚至先发的数据包还有可能后到。为此，使用缓冲系统来弥补延迟和抖动的影响，并保证数据包的顺序正确，从而使媒体数据能连续输出，而不会因为网络暂项目基金：四川省教育厅青年科学基金课题（川教03B047）1http://www.elecfans.com电子发烧友http://bbs.elecfans.com电子技术论坛时拥塞使播放出现停顿。为了保证多媒体数据的连续和同步，至少需要设置多大的客户端缓冲区尺寸的问题已

7、经解决，可参见文献[1]的推导证明过程。我们关心的是如何进行缓冲区监测和管理，避免“溢出”和“下溢”的发生。由于从反馈信息传送回服务器端到服务器经过计算做出反应，有一段时间间隔，这段时间数据仍然在传输，所以不能等到缓冲区真正清空或塞满的时候才调整传输率，必须提前预警。为此，我们设定三个水位线Wh、Wn和Wl（参见图1）。图1缓冲区水位变化示意图假设缓冲区实际大小为B，在经过一段时间[ti，ti+1]后，缓冲区水位由bi变