多媒體實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)擁塞控制機(jī)制的研究與改進(jìn).pdf

1、Internet網(wǎng)絡(luò)的迅速發(fā)展為多媒體實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)提供了重要的發(fā)展平臺，網(wǎng)絡(luò)多媒體實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)正在成為互聯(lián)網(wǎng)信息傳遞的新形式，受到越來越多的研究和關(guān)注。
　　 TCP協(xié)議能夠?yàn)閿?shù)據(jù)提供可靠的傳輸，它基于AIMD算法的擁塞控制機(jī)制，是Internet網(wǎng)絡(luò)得以穩(wěn)定運(yùn)行的重要保障。多媒體實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)對穩(wěn)定性和實(shí)時(shí)性有較高要求，TCP協(xié)議采用基于窗口的速率調(diào)節(jié)機(jī)制，發(fā)送速率抖動(dòng)性較大;同時(shí)TCP協(xié)議的丟包重傳機(jī)制導(dǎo)致重傳數(shù)據(jù)包不能及時(shí)地到達(dá)接收端，

2、傳輸實(shí)時(shí)性能較差，這使得TCP協(xié)議不能滿足多媒體實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)對穩(wěn)定性和實(shí)時(shí)性的要求。多媒體實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)以UDP作為傳輸層協(xié)議，UDP協(xié)議解決了TCP協(xié)議延遲和抖動(dòng)較大的問題，更加適合多媒體實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)的傳輸。但是UDP協(xié)議沒有擁塞控制機(jī)制，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生擁塞時(shí)，它不僅會(huì)大量搶占TCP流的帶寬，還可能導(dǎo)致更加嚴(yán)重的擁塞。因此傳輸多媒體實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)時(shí)，需要在UDP之上配置網(wǎng)絡(luò)層擁塞控制協(xié)議來實(shí)現(xiàn)多媒體實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)的擁塞控制，使多媒體實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)友好地與TCP流共享帶寬

3、，即具有TCP友好性。比較有代表性的組播擁塞控制協(xié)議是單速率TFMCC協(xié)議。TFMCC協(xié)議采用TCP長期吞吐量方程調(diào)節(jié)發(fā)送速率，發(fā)送速率具有較好的平滑性。進(jìn)一步減小TFMCC協(xié)議的延遲和抖動(dòng)對于更加高效地傳輸多媒體實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)是非常重要的。
　　 TFMCC協(xié)議僅以丟包率作為網(wǎng)絡(luò)擁塞的標(biāo)志，在丟包發(fā)生之前，發(fā)送端不能及時(shí)地預(yù)測網(wǎng)絡(luò)擁塞，只能等到丟包發(fā)生之后，才得知網(wǎng)絡(luò)發(fā)生了擁塞;在網(wǎng)絡(luò)擁塞還沒有導(dǎo)致丟包發(fā)生的這段時(shí)間內(nèi)，TFMCC協(xié)

4、議無法預(yù)測網(wǎng)絡(luò)擁塞，導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)擁塞長時(shí)間積累，最終導(dǎo)致較高的丟包率。TFMCC協(xié)議沒有考慮到網(wǎng)絡(luò)延遲和抖動(dòng)也可以反映網(wǎng)絡(luò)的擁塞狀況，發(fā)送端在獲取網(wǎng)絡(luò)擁塞信號時(shí)，沒有專門計(jì)算網(wǎng)絡(luò)延遲和抖動(dòng)的模塊和機(jī)制，不能對網(wǎng)絡(luò)延遲和抖動(dòng)進(jìn)行有效控制，因此TFMCC發(fā)送速率隨著網(wǎng)絡(luò)延遲和抖動(dòng)的變化，抖動(dòng)性較大。針對這個(gè)問題，本文提出了TFMCC協(xié)議的改進(jìn)算法TFMCC-BDJ(Improved TFMCC protocol based on end-to-

5、end Delayand Jitter)，該算法在丟包發(fā)生之前，以端到端延遲抖動(dòng)值作為擁塞信號來提前預(yù)測網(wǎng)絡(luò)擁塞，并根據(jù)延遲抖動(dòng)值計(jì)算一個(gè)調(diào)整因子來調(diào)整期望速率，從而更加精確地調(diào)整發(fā)送速率，控制網(wǎng)絡(luò)擁塞;該算法增加了發(fā)送端對延遲和抖動(dòng)的有效控制，使TFMCC協(xié)議傳輸多媒體實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)時(shí)，具有更好的實(shí)時(shí)性和穩(wěn)定性。TFMCC協(xié)議僅僅依靠網(wǎng)絡(luò)性能調(diào)整發(fā)送速率，沒有考慮具體的應(yīng)用的最小速率限制。針對這個(gè)問題，本文提出了TFMCC協(xié)議的改進(jìn)算法TF

6、MCC-BMR(Improved TFMCC protocol based on Minimal Rate)，該算法以無反饋定時(shí)器判斷擁塞，再利用當(dāng)前發(fā)送速率與最小速率的比較判斷是否發(fā)生擁擠，并根據(jù)擁擠的程度來適當(dāng)調(diào)整發(fā)送速率，保證了應(yīng)用的有效運(yùn)行。最后本文用NS網(wǎng)絡(luò)仿真軟件驗(yàn)證TFMCC-BDJ算法和TFMCC-BMR算法的性能，通過仿真驗(yàn)證了改進(jìn)后的TFMCC-BDJ算法在保證TCP友好性的同時(shí)，提高了協(xié)議的實(shí)時(shí)性和穩(wěn)定性，并且減小