基于UDP的流媒体传输拥塞控制机制研究

论文摘要

近几年宽带网络的普及,以及多媒体技术的不断提高,促使流媒体技术快速发展。在远程教育、视频点播、视频会议等领域,流媒体占据了越来越重要的地位,已经成为Internet应用的热点。但随之带来许多的问题,拥塞控制就是其中一个较为突出的问题。由于流媒体自身传输的低时延,平稳的传输速率等特点,使得目前流媒体通常都在UDP上进行传输。但是UDP缺乏拥塞控制,不能与TCP流公平竞争带宽。一旦发生拥塞,TCP流进行拥塞控制降低速率,UDP流抢占TCP流带宽资源,导致拥塞没有得到有效解决,严重影响了流媒体的服务质量。为了解决这个问题,本文提出了拥塞控制机制MDCC。MDCC采用了将端系统和路由器拥塞控制结合的方式。在端系统方面,本文比较了当前TCP友好端系统拥塞控制算法,选择出比较适用于流媒体传输的端到端的拥塞控制算法TFRC作为端系统拥塞控制。在路由器算法中,RED是路由器的经典算法,但是RED存在参数难配置、不能兼顾QoS的问题。本文对RED进行了改进,将区分服务思想和RED算法结合,提出了DARIO-C算法。该算法不但解决了参数难配置问题,而且能做到对不同流的分级处理、兼顾了流媒体的QoS要求。然后将路由器算法DARIO-C与端系统TFRC结合,提出了基于UDP的流媒体拥塞机制MDCC。MDCC将TFRC进行了简单的调整以便和DARIO-C算法协调工作。最后对MDCC进行了仿真,通过比较分析验证了其有效性。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 课题的研究背景
• 1.2 课题的研究现状
• 1.3 选题的意义
• 1.4 本文的主要研究内容及组织结构
• 第2章 流媒体与拥塞控制基础
• 2.1 流媒体技术
• 2.1.1 什么是流媒体
• 2.1.2 流媒体传输方式与播放方式
• 2.1.3 流媒体传输的特点
• 2.1.4 流媒体传输对网络的要求
• 2.1.5 流媒体在UDP上传输的原因
• 2.2 拥塞控制
• 2.2.1 拥塞控制基本概念
• 2.2.2 拥塞控制的策略
• 2.2.3 路由器队列管理算法
• 2.3 TCP友好（TCP-friendly）
• 2.4 UDP端到端拥塞控制
• 2.4.1 参照AIMD机制的UDP拥塞控制
• 2.4.2 基于TCP吞吐量模型的UDP拥塞控制
• 2.4.3 典型机制比较
• 2.5 本章小结
• 第3章 区分服务下的RED算法改进
• 3.1 随机早期检测RED算法
• 3.1.1 RED算法工作原理
• 3.1.2 RED算法性能分析
• 3.1.3 RED的变形算法
• 3.2 区分服务下的RED算法
• 3.2.1 区分服务（DiffServ）
• 3.2.2 RIO（RED with In and Out/strong）算法
• 3.2.3 RIO算法性能分析
• 3.2.4 RIO-C算法
• 3.3 RIO-C算法的改进
• 3.3.1 DARIO-C（Delay-sensitive Adaptive RIO-C）算法
• 3.3.2 DARIO-C算法设计
• 3.3.3 DARIO-C的参数设定
• 3.4 仿真实验
• 3.4.1 仿真实验平台
• 3.4.2 仿真实验拓扑
• 3.4.3 仿真实验结果
• 3.5 本章小结
• 第4章 端到端的拥塞控制算法TFRC
• 4.1 TFRC算法工作原理
• 4.2 TFRC参数设置
• 4.3 TFRC的研究现状
• 4.4 本章小结
• 第5章 基于UDP的流媒体拥塞控制机制
• 5.1 相关工作
• 5.2 问题的提出
• 5.3 MDCC机制
• 5.3.1 设计目标
• 5.3.2 设计思路
• 5.3.3 MDCC参数设置
• 5.3.4 MDCC的速率调整
• 5.4 仿真实验
• 5.4.1 TCP流与UDP流竞争带宽时的问题
• 5.4.2 TFRC对TCP/UDP的影响
• 5.4.3 MDCC与TFRC性能比较
• 5.5 本章小结
• 第6章 总结
• 6.1 论文研究成果
• 6.2 进一步工作
• 致谢
• 参考文献
• 攻读学位期间的研究成果