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嵌入式实时流媒体传输同步控制策略研究

作　者: 呙海涛
导　师: 谭怀亮
学　校: 湖南大学
专　业: 计算机科学与技术
关键词: 流媒体传输同步控制实时调度嵌入式延时抖动
分类号: TN919.8
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

随着计算机网络技术的发展，网络带宽得到了极大地改善，这给多媒体的网络传输奠定了良好的发展基础。多媒体信息量大，具有实时性、交互性、持续性和同步性的特点，如何保证并提高流媒体的服务质量(QoS)，满足流媒体在实时性、交互性、持续性、同步性上的要求，成为了流媒体技术急需解决的问题。流媒体技术包括流媒体编码技术、流媒体传输架构和同步控制技术、流媒体服务器系统总体设计和流媒体存储策略。目前各项相关研究工作主要集中在流媒体编解码压缩算法和流媒体服务器系统架构设计上。而为了提高流媒体QoS，就必须提高系统的整体性能。为了提高流媒体系统整体性能，除了通过对系统结构设计的优化和新压缩算法的研究外，对流媒体传输架构的优化和对流媒体传输同步控制算法的研究也同样重要。本文的研究重点是流媒体传输架构和流媒体传输同步控制策略，主要研究工作有以下几方面：首先，本文研究分析了流媒体服务器系统应该满足用户请求并发性、突发性的要求，同时需要在有限网络传输性能条件下保证流媒体传输的实时性、同步性和连续性。为了满足以上原则，本文提出了一种基于通用计算机的实时流媒体传输通信模型。根据以上原则，推导出模型的核心模块：实时调度器、多任务管理模块、多会话模式、多流媒体源连接模型和通信协议驱动层，并对该模型的结构进行了研究和设计。同时本文设计了基于Socket I/O模型的实时任务调度算法、多任务时间同步算法、基于Socket I/O模型的网络IO事件检测及事件任务调度算法，以保证通信模型的实时性、持续性、稳定性。其次，基于以上提出的通信模型，本文也对流媒体传输同步控制策略展开了研究。提出了一种适用于流媒体单播传输和组播传输的基于接收端缓冲区驱动的实时流媒体传输同步控制算法，使实时流媒体传输和流媒体播放达到满意的同步效果，并且该算法兼顾了嵌入式接收端有限存储资源的限制。为了应对网络带宽的不稳定性，补偿传输延时的抖动，使流媒体在接收端有更好的服务效果，本文最后也提出了改进算法，主要思想是让接收端在延迟抖动时，有更多的缓冲数据等待后续流媒体数据的到达，抵消掉延时抖动的影响。最后，本文搭建了实验平台，对提出的实时流媒体传输通信模型的传输性能和同步控制算法的同步效果进行了测试。通过实验表明该通信模型满足流媒体实时性，持续性，交互性要求，并具有一定得并发能力。所提出的同步控制算法对流媒体的发送和流媒体的回放达到了满意的同步效果。其改进算法可以承载一定的延时抖动，保证了流媒体服务的稳定性。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-8
目录  8-10
插图索引  10-12
附表索引  12-13
第1章绪论  13-19
  1.1 课题背景  13-15
  1.2 研究现状  15-16
  1.3 本文的主要研究内容  16-17
  1.4 论文组织结构  17-19
第2章流媒体技术  19-26
  2.1 流媒体发展概述  19-20
  2.2 流媒体数据压缩技术  20-21
  2.3 流媒体网络传输技术  21-24
  2.4 流媒体服务器系统  24-25
  2.5 小结  25-26
第3章实时流媒体传输系统通信模型研究  26-50
  3.1 实时流媒体传输模型分析  26-30
    3.1.1 用户访问的并发性和突发性  26-28
    3.1.2 计算机网络异构性  28-29
    3.1.3 流媒体大数据量与网络带宽  29-30
    3.1.4 流媒体实时性与网络稳定性  30
  3.2 实时流媒体传输系统通信模型架构设计  30-44
    3.2.1 实时调度器研究设计  32-35
    3.2.2 多任务模式研究设计  35-39
    3.2.3 多流媒体源连接模型  39-41
    3.2.4 多用户会话模式和通信协议驱动层  41-43
    3.2.5 架构整体处理流程分析  43-44
  3.3 实时流媒体传输系统通信架构关键算法实现  44-49
    3.3.1 多任务处理模块算法设计  44-46
    3.3.2 实时调度器调度算法  46-48
    3.3.3 通信协议驱动算法设计  48-49
  3.4 小结  49-50
第4章嵌入式实时流媒体传输同步控制策略研究  50-62
  4.1 实时流媒体传输相关理论介绍  50-54
    4.1.1 音视频数字化原理  50-52
    4.1.2 流媒体传输同步原理  52-54
  4.2 基于分层的码率自适应调整算法  54-56
    4.2.1 分配控制单元  55-56
    4.2.2 发送控制单元  56
  4.3 基于接收缓冲区驱动的实时流媒体同步控制算法  56-61
    4.3.1 组播技术相关理论  56-58
    4.3.2 嵌入式实时流媒体单组播同步控制原理  58-61
  4.4 小结  61-62
第5章性能分析和实验结果  62-72
  5.1 实验平台设计  62-65
    5.1.1 实验环境搭建  62-63
    5.1.2 使用工具  63-64
    5.1.3 实验测试方案  64-65
  5.2 实验测试与结果分析  65-71
    5.2.1 通信模型测试及性能分析  65-67
    5.2.2 同步控制算法测试及结果分析  67-70
    5.2.3 同步控制算法改进性能测试及结果分析  70-71
  5.3 小结  71-72
结论  72-74
参考文献  74-78
附录A 攻读学位期间所发表的学术论文  78-79
附录B 攻读学位期间参加的科研项目  79-80
致谢  80

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