学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

视频实时传输系统设计与拥塞控制策略研究

作　者: 钟华彪
导　师: 刘海华
学　校: 中南民族大学
专　业: 生物医学工程
关键词: 视频传输封装策略拥塞控制 TCP友好速率控制
分类号: TN919.8
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 45次
引　用: 2次
阅　读: 论文下载

内容摘要

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。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,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。

全文目录

摘要  8-10
ABSTRACT  10-12
第1章绪论  12-16
  1.1 研究课题的背景和意义  12
  1.2 国内外研究现状  12-14
  1.3 本文所做的工作与内容安排  14-16
第2章视频实时传输技术  16-25
  2.1 多媒体数据压缩技术  16-17
  2.2 MPEG-4 视频编码标准  17-20
    2.2.1 MPEG-4 编码技术  17-20
    2.2.2 MPEG-4 解码技术  20
  2.3 RTP/RTCP 协议  20-24
    2.3.1 RTP 数据包的结构与功能  20-22
    2.3.2 RTCP 数据包的结构与功能  22-24
  2.4 小结  24-25
第3章视频实时传输系统设计  25-38
  3.1 系统概述  25-26
    3.1.1 系统设计方案  25-26
    3.1.2 系统总体架构  26
  3.2 MPEG-4 视频流的 RTP 封装策略研究  26-30
    3.2.1 RTP 分组最大有效载荷值的确定  27-28
    3.2.2 RTP 封装策略的实现  28-30
  3.3 主要模块设计  30-34
    3.3.1 CRtpSend Filter 的设计  30-33
    3.3.2 CRtpGet Filter 的设计  33-34
  3.4 系统测试与评价  34-37
  3.5 小结  37-38
第4章网络拥塞控制算法的分析与改进  38-51
  4.1 网络拥塞概述  38-40
    4.1.1 拥塞产生的原因  38-39
    4.1.2 TCP 拥塞控制机制  39-40
  4.2 TCP 友好的拥塞控制机制  40-42
    4.2.1 TCP 友好拥塞控制机制提出的背景  40
    4.2.2 典型的 TCP 友好拥塞控制机制  40-42
  4.3 TFRC 算法的分析与改进  42-50
    4.3.1 TFRC 算法的数学模型  42-43
    4.3.2 TFRC 算法的不足  43
    4.3.3 TFRC 算法的改进  43-50
  4.4 小结  50-51
第5章系统拥塞控制的网络模拟  51-60
  5.1 网络模拟实验平台 NS2  51
  5.2 NS2 软件构成  51-52
  5.3 NS2 网络模拟的工作机制与模拟过程  52
  5.4 实验结果与分析  52-58
    5.4.1 网络空闲状态的性能分析  53-55
    5.4.2 网络轻微拥塞状态的性能分析  55-56
    5.4.3 网络严重拥塞状态的性能分析  56-58
  5.5 小结  58-60
总结和展望  60-61
参考文献  61-64
致谢  64-65
附录A 攻读学位期间所发表的学术论文目录  65

相似论文

宽带卫星网络中的TCP拥塞控制机制的研究,TN927.2
远程医疗系统图像压缩及传输关键技术研究,R318.0
面向无线视频传输的H.264错误隐藏技术研究,TN919.81
流控制传送协议拥塞控制机制的研究,TN915.04
基于H.264网络视频传输方案的设计与实现,TN919.81
基于TMS320DM365的音视频传输及智能视频分析系统的设计与实现,TN919.8
基于ARM的无线实时公路道路视频传输的研究,TN919.8
SVC分层视频传输的自适应LDPC-UEP方法研究,TN919.8
IP网络的QoS技术研究,TN915.09
无线网络中可分级视频传输QoS保证跨层设计方法研究,TN919.81
基于总线环混合结构的可靠组播协议的研究,TP393.04
基于H.264的无线视频传输系统的研究和方案实现,TN919.8
基于嵌入式Linux的视频传输系统开发,TP368.1
基于WiFi的应急通信网络组建及音视频传输的实现,TN929.5
基于优化算法的网络拥塞控制方法研究,TP393.06
降低拥塞率和支持资源均衡利用的新型光网络研究,TN929.1
网络视频传输系统研究和设计,TN919.8
网络拥塞控制算法的稳定性研究,TP393.06
基于跨层反馈的无线视频自适应编码技术研究,TN919.81
路由器中的主动队列管理算法研究,TP393.05
基于XCP协议的拥塞控制算法研究,TP393.06