视频流自适应传输中拥塞控制策略的研究

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1、西安科技大学硕士学位论文视频流自适应传输中拥塞控制策略的研究专业名称：通信与信息系统作者姓名：史磊指导教师：姚军论文题目：视频流自适应传输中拥塞控制策略的研究专业：通信与信息系统硕士生：史磊(签名)指导教师：姚军(签名)摘要通信技术和多媒体技术的不断发展，使视频流的应用越来越广泛。目前的网络上，基于TCP传输的数据业务占绝大多数，它们利用TCP自身的拥塞控制机制来调整发送速率，保证传输质量。然而视频流在实际应用中多采用UDP协议进行传输，UDP协议本身并没用拥塞控制机制，在发生拥塞时，会抢占TCP流的带宽。因此，研

2、究适合视频流传输的拥塞控制机制，并且使视频流与TCP流友好地共享带宽，是很有必要的。本文首先分析了基于网络和基于终端的拥塞控制机制的原理及主要内容，并且针对视频流传输的特点对其优缺点进行研究。由于视频流传输具有对延迟、抖动及稳定性要求高的特点，所以本文主要研究基于模型的TFRC算法。其次，分析了TFRC算法在目前应用中存在的一些不足，主要表现在：TFRC在慢启动阶段仅将数据包丢失作为退出慢启动的标志，使后期产生过多的数据包丢失；在拥塞避免阶段采用的吞吐量公式忽略了相邻往返时间延迟的变化，也就是缺乏对传输速率稳定性的控制。最后，根据TF

3、RC存在的这些缺点并结合视频流传输的特点，本文对TFRC协议进行改进，提出了I-TFRC算法。I-TFRC算法通过在慢启动阶段将延迟抖动作为网络即将发生拥塞的预警信号，以减少后期的丢包数量；在拥塞避免阶段，将往返时间抖动因子也作为一个反应网络状态的反馈因素来修正TFRC的吞吐量公式，降低计算得到的可用吞吐量，从而降低发送速率波动，使视频流传输更加稳定。最后使用网络仿真平台NS2进行实验，对改进算法在速率变化平滑性、丢包率及延迟、抖动方面进行验证。实验结果表明I-TFRC较TFRC在这几方面有了明显的改善，更适合视频流的传输。关键词：视

4、频流传输；拥塞控制；TFRC协议；延迟抖动；往返时间抖动研究类型：应用研究Subject：ResearchonCongestionControlStrategyinVideoStreamingAdaptiveTransmissionSpecialty：CommunicationandInformationSystemsName：ShiLei（Signature）Instructor：YaoJun（Signature）ABSTRACTWiththecontinuousdevelopmentofcommunicationtechnolog

5、yandmultimediatechnology,theapplicationofvideostreamingbecomesmoreandmorewidely.ThereisanobviousphenomenonthatthemajorityofdataservicesbasedonTCPtransmissioninthecurrentnetwork,whichusesTCP’sowncongestioncontrolmechanismtoadjustthetransmissionratetoensurethequalityofser

6、vice.However,inthepracticalapplicationofvideostreaming,UDPisusedtotransmitthedata.ButUDPprotocollackscongestioncontrolscheme.WhenthereiscongestionitwillnotonlyoccupylotsofTCPbandwidthbutalsobringmoreseriouscongestion.Therefore,itisnecessarytoresearchthecongestioncontrol

7、strategywhichissuitableforvideostreamingandsharesthebandwidthwithTCPstream.Firstly,thispaperanalyzestheprincipleandmaincontentofnetwork-basedandterminal-basedcongestioncontrolmechanism.Andalsostudytheadvantagesanddisadvantagesofthem,accordingtothecharacteristicsofvideos

8、treamingtransmission.Duetothehighrequirementofdelay,jitterandstabilityofvideostreamtransmission,thispapermainl