基于网络演算的多媒体回放控制研究

摘要

计算机网络技术和通信技术的迅猛发展，极大地促进了多媒体应用的普及。多媒体应用与传统数据型应用相比，集成了各种不同性质的媒体，特别是近几年出现的多种新型业务，如IP电话、视频点播VOD(Video On Demand)、多媒体网络会议、远程教育等，这些实时业务对服务质量(Quality of Service，QOS)有较高的要求，需要网络提供可靠的传输、严格的端到端时延和时延抖动，因此需要采取有效的控制机制使其以一种同步的方式展现给用户。其中回放控制是保证多媒体同步连续播放的基本控制策略，也是关键的一步。 在多媒体回放控制中，特别需要考虑的是如何设计补偿缓冲区，如何确定回放点等问题。近年来，网络演算(Network Calculus)逐渐成为分析网络通信实时性能的一种实用方法，而基于网络演算的多媒体回放控制的研究却刚刚开始，这必将成为今后的研究热点。另一方面，网络业务具有普遍的自相似和长相关特性，传统的基于泊松(Poisson)分布到达过程假设的排队分析模型不再适合现代网络流量，因此在自相似下研究多媒体中参数的选取原则具有重要意义。 本论文系统研究基于网络演算和自相似业务特性的多媒体回放控制方法，所提出的回放控制方法通过充分考虑网络业务的自相似特性，很好地满足了用户的服务质量要求，实现了媒体播放的平滑性。本文的主要研究工作及成果如下： 1)给出多媒体回放控制模型，研究基于网络演算的多媒体回放控制参数的计算方法，并利用DirectShow应用程序验证该参数设置的正确性和有效性； 2)在分析实时服务应用协议的基础上，提出了一种基于RTP/RTCP反馈的多媒体回放控制方案。当网络状态发生变化时通过RTCP报告提供的有关服务质量的反馈信息调节带宽，进行资源的重新预约，同时利用网络演算推导出的有效带宽和缓冲区的映射关系，动态调节接收端缓冲区的大小，以此保证终端视频流的平滑播放； 3)提出基于缓冲区监测自适应调节播放速率的同步控制方案。充分考虑多媒体流量的自相似特性，分析了基于分形布朗运动到达过程的排队模型，给出缓冲区门限的选取原则，通过MATLAB和OPNET相结合的仿真方法验证了参数选取的合理性和正确性。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章 绪论

1.1研究背景和研究意义

1.1.1研究背景

1.1.2研究意义

1.2国内外研究现状

1.3本文的研究工作及论文内容安排

第2章 回放控制相关技术

2.1多媒体同步的定义及其时间同步关系

2.2多媒体同步控制机制

2.2.1单机环境下的多媒体同步技术

2.2.2网络环境下的多媒体同步技术

2.3回放控制中参数的量化计算

2.4本章小结

第3章 基于网络演算的回放控制参数设置方案

3.1网络演算基本概念

3.2多媒体业务回放控制模型

3.2.1多媒体回放控制模型

3.2.2端到端时延分析

3.2.3多媒体流量整形

3.3多媒体业务回放控制参数的计算方法

3.4回放控制参数设置实例分析

3.5实验分析验证

3.6本章小结

第4章 基于RTCP反馈的回放控制方案

4.1 Internet上多媒体应用协议栈

4.2基于反馈的回放控制方案模型

4.3资源预留模块

4.4 RTCP反馈报告分析模块

4.4.1 RTCP报告分析

4.4.2基于反馈的带宽调节

4.5缓冲区控制模块

4.6仿真实验分析

4.7本章小结

第5章 基于缓冲区监测的自适应回放方案

5.1终端回放控制研究

5.2自适应播放算法

5.2.1限制速率的确定

5.2.2播放速率的确定

5.3基于FBM的排队分析

5.3.1自相似业务模型介绍

5.3.2 G/D/1/N排队模型

5.4仿真结果分析

5.4.1实验一

5.4.2实验二

5.5本章小结

结束语

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文