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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。