实时视频流传输自适应控制研究

论文摘要

实时视频流作为一种多媒体流,通常指一系列连续、带有时间戳的视频数据包。视频传输就是一种流媒体应用,而所谓流媒体是指在Internet/Intranet中使用流式传输技术的连续时基媒体。实时视频流的传输对实时性、网络带宽和延迟等要求较高,必须有一定的服务质量保证,如丢包率、吞吐量、时延、抖动等,不适宜采用重传机制。而目前Internet提供的是尽力而为的服务,网络带宽随时间动态变化,不可避免地会出现随机丢包现象,不能为实时视频传输提供服务质量保证,带宽不足和网络拥塞是Internet上视频流传输的主要瓶颈。因此,采用自适应传输控制机制以获得期望的服务质量保证并降低和避免网络拥塞成为研究流媒体传输的热点问题。可以通过调整发送速率来调改变载带宽,减少分组的丢失,解决网络拥塞问题。而调整发送速率需以网络的具体状况为依据。采集到的视频数据经压缩后即可打包传输。经MPEG-4压缩编码后的视频流包含三种不同类型的视频帧：I帧、P帧和B帧,它们的重要性由高到低。本文采用RTP/RTCP协议反馈机制,发送端根据RTCP RR报告包中的数据信息来判断网络状况,给出一种主动丢帧策略,在传输过程中根据网络具体状况主动丢弃部分重要性较低的B帧,尽量保护较重要的I帧、P帧不受损坏,以此来调整发送速率,以使网络负载带宽与网络可用带宽相匹配,消除随机丢包的不利影响,减缓网络拥塞。并给出一种改进的主动丢帧方法,使视频流传输过程中,在不得不丢帧时能较均匀地丢帧,提高视频回放质量。实验表明,采用主动丢帧的视频流自适应传输策略能够有效降低丢包率,减小传输延迟和抖动,显著改善了接收端视频回放的质量。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景和意义
• 1.2 国内外研究概况
• 1.3 论文的研究内容及结构安排
• 第2章 网络视频传输技术
• 2.1 流媒体的基本概念
• 2.2 流媒体传输方式
• 2.3 视频应用的特点及其对网络的要求
• 2.4 视频流传输的QoS指标
• 2.5 拥塞控制
• 2.6 RTP/RTCP协议
• 2.6.1 RTP协议的工作原理及报文格式
• 2.6.2 RTCP协议的工作原理及包格式
• 2.6.3 RTCP的功能
• 2.7 基于RTP/RTCP协议的网络状况反馈
• 第3章 视频流自适应传输策略与方法
• 3.1 网络自适应传输控制技术概述
• 3.2 基于主动丢帧策略的自适应控制
• 3.2.1 主动丢帧的基本思想
• 3.2.2 主动丢帧方案的实现
• 3.3 一种改进的主动丢帧策略
• 3.3.1 三种不同丢帧方式的比较
• 3.3.2 不同丢帧方式下丢帧均匀性分析
• 3.3.3 改进的均匀丢帧方法
• 3.4 主动丢帧方案的优点
• 第4章 仿真分析
• 4.1 仿真环境的建立
• 4.1.1 NS2网络模拟器
• 4.1.2 NS2仿真的基本流程
• 4.1.3 NS2的安装与测试
• 4.2 仿真实验的设计
• 4.3 仿真结果分析
• 4.3.1 丢包率
• 4.3.2 可解画面比例
• 4.3.3 端到端的延迟
• 4.3.4 延迟方差
• 4.3.5 改进丢帧方法的仿真验证
• 结论
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文及科研成果
• 一、攻读硕士学位期间发表的论文
• 二、参与的科研项目