基于速率的流媒体网络拥塞控制算法研究

【摘要】伴随着流媒体的广泛应用和人们对高服务质量的追求,流媒体传输技术成为网络应用的一大热点。流媒体集音频视频及图文于一体,具有数据量大、低时延、低抖动等特性。流媒体数据在网络中传输时常采用的是UDP协议,而非TCP。但是UDP并不提供任何的拥塞控制机制,这使得服务质量不能得到有效保障。并且流媒体传输会消耗大量的网络资源,拥塞控制的缺乏将会影响到网络的正常运行。因此,为流媒体传输引入适当的拥塞控制机制势在必行。实践证明,最有发展前景的拥塞控制算法应该在保证媒体流QoS的同时,又注重与TCP数据流的友好共处。基于以上要求,本文首先分析了拥塞产生的原因、拥塞控制的特点和研究意义,其次对流媒体和实时流式传输作了详细的阐述,接着研究了TCP拥塞控制的基本原理、支持实时传输的RTP和RTCP协议,然后重点研究了基于速率的拥塞控制算法TFRC(TCP-FriendlyRateControlprotocol)。针对TFRC算法中缺乏对单向延迟抖动的控制、发送速率变化波动性大、慢启动时间过长等不足,本文对TFRC算法进行改进,提出一种更适合流媒体传输的拥塞控制算法,称之为FS-TFRC(ImprovedTFRCinrespectofFairnessandSmoothness)。利用RTCP反馈信息包获取计算吞吐率的参数RTT和丢包率p,根据吞吐量模型来计算相应的发送速率,从而起到平滑发送速率的作用。特别是在慢启动阶段利用FS-TFRC降低了慢启动时间,将单向传输延迟抖动作为反馈信号来修正FS-TFRC的发送速率,同时采用一种自适应阈值调节方案,根据历史情况动态的调整抖动延迟阂值。最后通过仿真实验,验证了改进算法FS-TFRC在降低时延、减缓抖动和保证平滑性等方面都取得了较好的结果,能够更好地适应流媒体实时传输。
【作者】陈文娟；
【导师】丁政建；
【作者基本信息】兰州理工大学，计算机应用技术，2014，硕士
【关键词】流媒体；拥塞控制；TFRC；FS-TFRC；

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