基于RTP的H.264视频实时传输系统研究与实现

论文摘要

近年来,多媒体视频业务得到了广泛应用,但由于视频流庞大的数据量以及Internet网络“尽力而为”的服务特性,使得视频实时传输服务质量已无法满足用户的需求。为了在视频应用中获得更好的服务质量,本文设计并实现了基于RTP的H.264视频实时传输系统。在设计并实现该系统之前,本文首先研究分析了当前视频编码技术的发展状况,通过比较可知,H.264标准较以往标准具有更高效的压缩性能以及良好的网络亲和性,因此本文确定采用H.264视频数据作为网络传输的对象;其次,介绍分析了流媒体应用中广泛使用的RTP/RTCP协议标准,并确立将其作为本系统承载视频数据的传输协议;接着,简要介绍了基于RTP的H.264码流封装技术;最后,研究分析了当前实时传输应用中的拥塞控制技术,并针对传统拥塞控制算法在实时传输应用中的不足提出了一种改进的拥塞控制算法NFCA（New Feed-back Control Algorithm）。基于以上理论研究,本文进行了原型系统的设计与实现。该系统主要包括服务器和客户端两个部分,其中服务器根据客户端的反馈信息,采用改进的NFCA算法进行拥塞控制。文中给出了整个系统的框架设计、模块设计,并详细阐述了各个模块中使用的关键技术、工作流程以及核心数据结构。实验测试表明,该系统运行可靠、有效,并且在实时传输服务质量方面有明显的提升。

论文目录

• 中文摘要
• ABSTRACT
• 文中的英文缩略语及中文注释
• 第一章 引言
• 1.1 课题背景
• 1.2 课题来源及本文组织
• 第二章 相关技术介绍
• 2.1 视频编码技术简介
• 2.2 实时传输协议简介
• 2.3 H.264 码流封装技术介绍
• 2.3.1 RTP 载荷封装设计
• 2.3.2 简单打包
• 2.3.3 NALU 分组
• 2.4 实时传输中的拥塞控制研究
• 2.4.1 拥塞控制概述
• 2.4.2 拥塞控制策略
• 2.4.3 拥塞控制算法
• 2.5 相关技术总结
• 2.6 本章小结
• 第三章 实时传输中的拥塞控制算法研究及改进
• 3.1 拥塞控制算法目标
• 3.2 传统拥塞控制算法
• 3.2.1 FCA 算法研究
• 3.2.2 基于FCA 改进的传统算法
• 3.3 本文改进的拥塞控制算法
• 3.3.1 丢包率的平滑处理
• 3.3.2 网络状态的划分
• 3.3.3 速率调整方式
• 3.3.4 NFCA 算法描述
• 3.4 本章小结
• 第四章 系统设计与实现
• 4.1 系统功能目标
• 4.2 系统架构设计
• 4.3 服务器端
• 4.3.1 信令交互模块
• 4.3.2 RTP 封装模块
• 4.3.3 QoS 控制模块
• 4.4 客户端
• 4.4.1 网络接口模块
• 4.4.2 H.264 解码模块
• 4.4.3 GUI 模块
• 4.5 本章小结
• 第五章 系统测试
• 5.1 测试环境
• 5.2 系统功能测试
• 5.2.1 服务器端运行界面
• 5.2.2 客户端运行界面
• 5.3 系统性能测试
• 5.3.1 丢包率分析
• 5.3.2 数据总量分析
• 5.3.3 延时分析
• 5.3.4 平均抖动分析
• 5.3.5 图像质量分析
• 5.4 测试结果总结
• 5.5 本章小结
• 第六章 总结与展望
• 6.1 总结
• 6.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间的学术论文与专利
• 攻读硕士学位期间参加的科研项目