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中南民族大学
硕士学位论文
视频实时传输系统设计与拥塞控制策略研究
姓名:钟华彪
申请学位级别:硕士
专业:生物医学工程
指导教师:刘海华
20090422
中南民族大学硕士学位论文
摘要
随着网络技术的飞速发展,远程医疗、远程教育、视频会议等多媒体应用逐
渐发展成为网络的主要业务。基于对象的 MPEG-4 视频编码由于在时间和空间上
提供了可扩展的灵活分级编码技术,从而成为网络多媒体应用中主要的视频编码
标准,因此,基于 MPEG-4 编码技术的视频实时传输成为研究热点之一。然而,
目前基于 的视频传输协议,仍然缺乏比较有效的拥塞控制机制,而拥塞
控制机制对多媒体应用的健壮性和稳定性起着至关重要的作用。所以研究用于各
种网络环境,并能解决传输公平性的拥塞控制机制具有十分重要的理论价值和应
用前景。新的拥塞控制机制研究必须满足 MPEG-4 视频实时码流传输速率的平稳
性,同时又能实现与 TCP 公平共享网络资源的友好性。为此,本文研究的主要内
容包括以下几个方面:
首先,通过对 MPEG-4 视频编码标准与 RTP/RTCP 协议的研究,利用
DirectShow、Jrtplib 和 XVID 构建了基于 RTP/RTCP 的 MPEG-4 视频传输系统框
架。在该框架中,实现了服务器端和客户端的视频实时传输和播放。
其次,为了提高视频传输的性能,改进了视频传输中的数据封装策略。针对
MPEG-4 视频编码基于对象的特点,采用以视频对象为单位的 MPEG-4 视频流封
装策略,而只在某些特定情况下采用基于宏块的封装策略,从而提高了视频传输
的有效性和鲁棒性。
最后,比较和分析了各种 TCP 友好拥塞控制算法,提出了能避免瞬时突发流
干扰的拥塞控制算法(ME-TFRC)。该算法利用“最小速率限制定时器”,改进吞
吐量模型参数的计算方法,从而避免了网络瞬时突发流对网络带宽准确估计的干
扰,保证传输的平稳性和有效性。
通过深入分析网络拥塞产生的原因,发现对于实时性视频传输,TFRC 算法
很容易导致传输速率低于应用设置最低速率,从而引起无效传输。针对此问题,
虽然通过确定网络拥塞程度的“可容忍拥塞程度因子”和判断网络状况的“无反
馈定时器标准”,可以解决 TFRC 在不同拥塞程度下所带来的问题。但是,在传输
网络上还存在大量的网络瞬时突发流,给网络带宽估计带来了干扰,极大地影响
传输的平稳性。为此,本文根据 TFRC 算法模型,改进了模型参数的计算方法,
并在网络发生拥塞时,利用“最小速率限制定时器”确定网络拥塞时按最小速率
发送所持续的时间,从而避免瞬时突发流对网络带宽估计的影响,实现网络拥塞
的准确判断,保证系统的平稳传输。
综上所述,通过对实时传输技术和拥塞控制理论的深入分析,改进了视频数
I
视频实时传输系统设计与拥塞控制策略研究
据的封装策略,提出了有效的拥塞控制算法,解决 TFRC 在网络拥塞情况下视频
数据无效传输的问题,保证了视频实时播放。实验结果表明,本文提出的封装策
略和拥塞控制算法达到了预期设计的要求,所构建的传输系统能保证视频数据的
实时传输。

关键词: 视频传输;封装策略;拥塞控制;TCP 友好速率控制
II
中南民族大学硕士学位论文
ABSTRACT
With the fast development work technology, the application of multimedia
such as telemedicine, long-distance multimedia education, and video conference etc is
developing as main business of . MPEG-4 encoding based on VOP which
provides flexibly scalable coding temporally and spatically es main video
encoding standard of multimedia. Therefore, MPEG-4 encoding technology
es one of hot research on real-time munications. However, recent
Transmission protocol is still lack of effective congestion control mechanism
for the media streaming applicatio