流媒体质量控制算法的应用研究及实现

论文摘要

由于Internet本身在QoS方面无法提供较好的支持,不能满足流媒体应用对网络QoS的要求,所以这个矛盾导致了Internet上的流媒体应用效果一般不够理想。为解决这个矛盾,学术界研究控制多媒体流的特性和传输过程以使之同波动的网络环境相匹配,并已经得到了很多研究成果,如平滑算法、质量自适应算法,拥塞控制算法等。本文从应用角度出发,以开发高性能流媒体服务器Clear Server为背景,通过在服务器中实现控制算法,提高服务器在Internet环境中的服务质量。另外本文还通过一些实际的改进措施提高流媒体服务器的性能。本文首先研究并解决了WTS平滑算法在Clear Server服务器中的应用问题。根据Clear Server服务器架构特点和文件组织形式,本文给出了WTS算法的具体应用形式,并解决了此过程中的一些实际问题。实验证明了本文给出的算法应用形式是有效的,服务器中应用了平滑算法后可以有效平滑视频流的码率和发送速率。然后本文根据Clear Server服务器的架构特点和应用限制,结合自适应传输算法的特点制定了质量自适应传输方案以及方案的具体实现形式,并在服务器中加以实现。在此过程中,本文对拥塞控制模块、质量控制器、码率整形模块的实现进行了研究,并给出了有效的、符合实际的实现形式。实验结果证明了本文给出的质量自适应传输方案的有效性,其可以通过自适应调节视频流的码率和发送速率,在波动的网络环境中为客户端提供质量较为稳定的、顺畅的视频服务。本文还对服务器中多种质量控制算法的应用和协作进行了初步考虑,并给出了一些参考框架。最后,本文解决了多媒体流穿透NAT的问题,并且从软件工程角度初步考虑了高性能流媒体服务器的设计问题。

论文目录

• 第1章 引言
• 1.1 背景介绍
• 1.1.1 流媒体简介
• 1.1.2 流媒体和Internet 在 QoS 方面的矛盾
• 1.2 研究现状
• 1.2.1 IP 网络 QoS 模型
• 1.2.2 终端系统的服务质量控制策略
• 1.3 论文工作介绍
• 第2章 平滑算法的应用研究
• 2.1 引言
• 2.2 平滑算法综述
• 2.2.1 平滑算法原理
• 2.2.2 一些典型的平滑算法
• 2.3 Clear Server 服务器架构下的应用考虑
• 2.3.1 Clear Server 的文件组织形式
• 2.3.2 平滑算法的应用形式
• 2.3.3 两种现实条件限制
• 2.4 WTS 算法的应用
• 2.4.1 改进的WTS 算法
• 2.4.2 保持音频和视频同步
• 2.4.3 WTS 算法应用的具体步骤
• 2.5 平滑算法应用效果检验
• 2.5.1 仿真实验
• 2.5.2 点播测试
• 2.6 本章小结
• 第3章 质量自适应传输方案的应用研究
• 3.1 引言
• 3.2 缓冲区驱动的质量自适应传输算法
• 3.3 Clear Server 架构下的自适应传输方案
• 3.3.1 Clear Server 的架构特点
• 3.3.2 应用考虑
• 3.4 详细方案设计
• 3.4.1 整体方案设计
• 3.4.2 拥塞控制模块设计
• 3.4.3 客户端缓冲区观测器设计
• 3.4.4 质量控制器设计
• 3.4.5 码率整形器设计
• 3.5 效果检验
• 3.5.1 实验环境设置
• 3.5.2 有无自适应传输方案的效果对比
• 3.5.3 自适应传输方案效果检验
• 3.5.4 效果总结
• 3.6 本章小结
• 第4章 Clear Server 直播服务器设计与实现
• 4.1 引言
• 4.2 系统整体设计
• 4.3 Clear Server 直播服务器设计
• 4.3.1 协议栈设计
• 4.3.2 处理流程设计
• 4.4 一些优化策略
• 4.4.1 平滑策略的应用
• 4.4.2 基于音频的发送策略
• 4.5 本章小结
• 第5章 一些工程考虑
• 5.1 引言
• 5.2 媒体流穿透NAT 和防火墙的方案设计
• 5.2.1 NAT 对流媒体应用的影响
• 5.2.2 解决方案设计
• 5.3 流媒体服务器中多算法的集成
• 5.3.1 VoD 服务器中多算法的集成
• 5.3.2 直播服务器中多算法的集成
• 5.4 设计模式在服务器设计和实现中的应用
• 5.4.1 服务器结构设计中的设计模式
• 5.4.2 代码实现中的设计模式
• 5.5 本章小结
• 第6章 总结
• 6.1 论文工作总结
• 6.2 工作展望
• 6.3 一些工作体会
• 参考文献
• 致谢与声明
• 个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果