摘  要

        Internet上新兴的多媒体应用业务对网络拥塞特别敏感，网络状况的改变会显著影响业务的服务质量QoS(Quality of Service)。然而，目前基于TCP/IP的Internet提供的是一种尽力而为(Best-Effort)的服务模型，局部拥塞经常发生，导致服务质量下降。研究如何更好地进行网络视频数据的传输，以提升多媒体业务的服务质量，具有较大的意义。

        本文重点对视频传输的速率控制机制进行研究，试图找出一种网络视频自适应传输机制及策略，以减少视频数据包在传输过程中的丢失、延迟，提高带宽利用率，最终达到提升网络视频传输质量的目的。网络视频传输要求传输速率具有一定的平滑性，对传输时延敏感，但可容忍一定的丢包和误码率，并不要求可靠传输。TCP采用基于窗口的速率控制会造成传输速率的锯齿型波动，而且它的重传机制对于视频传输来说也是没有必要的。基于探测的速率控制机制AIMD(AdditiveIncrease Multiplicative Decrease)和MIMD(Multiplictive Increase Additive Decrease)会造成发送速率和传输延迟的剧烈变化，因而也不能满足网络视频传输的要求。TFRC(TCP-Friendly Rate Control)速率控制协议基于TCP吞吐量模型，具有TCP友好的特性；同时TFRC流传输速率变化平滑、抖动较小，因而非常适合于网络视频传输这种对传输速率平滑性要求较高的应用。

        首先，本文将TFRC协议运用于视频传输速率控制中，并结合视频传输的特点，对TFRC协议进行了改进。TFRC协议将丢包事件的出现作为慢启动阶段结束的唯一信号。通过仿真实验发现慢启动阶段及其后期发送速率与接收速率极不匹配，从而造成大量数据包的丢失。本文对TFRC协议的慢启动阶段进行改进，将发送速率与接收速率之间的差值作为慢启动阶段退出的另一信号。此外，TFRC协议将丢包作为网络拥塞的唯一信号，然而数据包传输延迟不仅会影响视频传输的质量，而且也可以作为网络拥塞的预警信号。本文将延迟预警机制运用到TFRC协议的拥塞避免阶段，使发送端能够尽可能早期预测到网络拥塞，并作出相应的传输速率调整以降低数据包丢失及传输延迟。其次，本文将TFRC协议和RTP/RTCP(Realtime Transport Protocol/ Realtime Transport Control Protocol)协议结合，给出了一种适合于H.264视频流的基于TFRC协议的RTP/RTCP数据包格式规范和RTP封包算法。最后，通过基于EvalVid工具集的NS-2仿真实验，证明了基于TFRC协议的视频自适应传输策略的正确性和有效性。

关键词：网络视频传输；自适应；速率控制；TFRC协议；传输延迟

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