基于组播的适应性群组多媒体通信研究

论文摘要

多媒体技术使用户能够综合处理声音、文字、图像和视频等具有不同性质的媒体数据,大大改善了人机界面,从而深刻地改变了人们使用计算机的方式。近几年来,多媒体应用系统在视频点播,视频会议,远程教育,远程医疗,数字图书馆等领域得到了迅速地发展,对人们的工作、生活和娱乐产生了巨大的影响。在计算机网络上进行多媒体通信时,针对其占用带宽大,传输数据量大的特点,目前主要采用组播方式传输数字化的媒体数据流,以节约网络带宽和提高网络利用率,但同时也存在着两个主要问题: ①对分布式环境异构性适应能力较差。这种异构性是由于用户的接入速率、主机性能等原因造成的,从而导致在多媒体应用系统中用户的带宽资源不能够得到充分利用,音视频效果不能达到可满足的期望值。②对网络状态动态变化的适应能力较差。网络的可用带宽以及丢包率在实际应用中都是动态变化的,这些状态的变化又都具有随机性。当前许多多媒体通信系统对这种网络状态的动态改变都未采取相应的自适应措施。本文针对以上的问题,首先分析了多媒体通信的基础协议-实时传输协议（Real-time Transfer Protocol,RTP）和实时传输控制协议（Real-time Transfer Control Protocol,RTCP）的原理和特点,研究了接收者驱动的分层组播协议（Receiver-driven Layered Multicast,RLM）,在两者的基础上提出了一个基于组播的适应性群组多媒体通信系统模型。该模型的设计目标包括三方面的内容:第一,采用RLM 协议,发送方将音频和视频数据进行分层组播,接收方根据自己的带宽情况选择性地加入或离开相应的层以获得较好的接收质量。第二,运用反馈机制,通过会话管理单元监控所有接收方的反馈信息,及时掌握网络的传输现状,进而动态地改变发送方的传输速率。第三,利用RTP 协议自身的特点及接收方的缓存措施实现音频和视频流的同步。通过对该模型的研究结果表明:（1）该模型能够解决多媒体通信中的异构性问题。（2）由于采用了反馈机制,该模型在一定程度上减轻了网络拥塞情况。（3）在同时发送音频和视频媒体流时,可以在媒体之间实现同步。最后,本文根据所提出的基于组播的适应性群组多媒体通信系统模型,结合SUN 公司的Java 媒体框架（Java Media Framework, JMF）和RTP 流技术,给出了在计算机网络上进行实时视频、音频数据的发送和接收的部分实现方法。

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 1 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 国内外多媒体通信的研究现状
• 1.3 问题的提出
• 1.4 本文研究的目的和研究内容
• 1.4.1 本文研究的目的
• 1.4.2 本文研究的主要内容
• 1.5 论文的结构
• 2 多媒体通信系统概述
• 2.1 多媒体通信概况
• 2.1.1 多媒体的特点
• 2.1.2 多媒体通信的关键技术
• 2.2 流媒体技术
• 2.3 多媒体通信传输协议
• 2.3.1 RTP/RTCP 协议产生的背景
• 2.3.2 RTP/RTCP 协议的特点
• 2.3.3 RTP 数据报结构
• 2.3.4 RTCP 的功能与报文结构
• 2.4 组播技术
• 2.5 本章小结
• 3 接收者驱动的分层组播（RLM）
• 3.1 概述
• 3.2 RLM 协议的原理
• 3.3 RLM 的分层类型
• 3.3.1 不相关式分层组播
• 3.3.2 累积式分层（cumulative layer）分层组播
• 3.4 本章小结
• 4 基于组播的适应性多媒体通信模型
• 4.1 系统的设计
• 4.2 系统的组成及工作原理
• 4.3 系统的反馈机制及拥塞控制机制
• 4.3.1 RLM 的自适应机制
• 4.3.2 会话管理单元的工作机制
• 4.4 实现多媒体同步的机制
• 4.5 失序处理
• 4.6 本章小结
• 5 系统实现的一些关键问题
• 5.1 系统的开发环境
• 5.2 JMF 技术概述
• 5.2.1 JMF 工作方式
• 5.2.2 时间模型
• 5.2.3 管理器
• 5.2.4 事件模型
• 5.2.5 数据模型
• 5.2.6 控制
• 5.3 JMF 中的RTP API
• 5.3.1 利用JMF 中的RTP API 处理实时多媒体数据
• 5.3.2 RTP 数据流的传送
• 5.3.3 RTP 数据流的接收
• 5.4 系统的实现
• 5.4.1 发送方的实现
• 5.4.2 接收方的实现
• 5.5 本章小结
• 6 总结
• 6.1 论文的主要工作及意义
• 6.2 对后续工作的思考
• 致谢
• 参考文献
• 独创性声明
• 学位论文版权使用授权书