實(shí)時(shí)流媒體傳輸系統(tǒng)中關(guān)鍵技術(shù)的研究與實(shí)現(xiàn).pdf

1、為滿足智能的、隨時(shí)隨地通信的目的，人們提出了萬物互聯(lián)、智慧地球的概念，未來網(wǎng)絡(luò)將是一個(gè)巨量的萬物互聯(lián)的物聯(lián)實(shí)時(shí)多媒體網(wǎng)絡(luò)?；ヂ?lián)網(wǎng)及移動(dòng)通信技術(shù)的飛速發(fā)展以及廉價(jià)網(wǎng)絡(luò)接入智能設(shè)備的普及，使得網(wǎng)絡(luò)服務(wù)呈現(xiàn)多媒體化的趨勢(shì)，各種多媒體應(yīng)用尤其是實(shí)時(shí)流媒體業(yè)務(wù)大量涌現(xiàn)并進(jìn)入人們生活的方方面面，如網(wǎng)絡(luò)視頻點(diǎn)播、視頻監(jiān)控、IPTV、網(wǎng)絡(luò)直播、遠(yuǎn)程醫(yī)療、遠(yuǎn)程教學(xué)、視頻會(huì)議等。與此同時(shí)，巨量的多媒體業(yè)務(wù)催生了巨量的信息交互，由于實(shí)時(shí)流媒體數(shù)據(jù)具有數(shù)據(jù)量大

2、、實(shí)時(shí)性高、關(guān)聯(lián)復(fù)雜、數(shù)據(jù)增長快、查詢頻率高等特征，而在數(shù)據(jù)的傳輸和存儲(chǔ)過程中存在網(wǎng)絡(luò)帶寬波動(dòng)、丟包誤碼以及延時(shí)抖動(dòng)等影響，實(shí)時(shí)流媒體數(shù)據(jù)的傳輸質(zhì)量無法得到保證，其理論和技術(shù)都面臨挑戰(zhàn)。因此，對(duì)實(shí)時(shí)流媒體傳輸系統(tǒng)中相關(guān)關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行研究顯得尤為重要。本文從實(shí)時(shí)流媒體服務(wù)覆蓋網(wǎng)架構(gòu)、實(shí)時(shí)流媒體服務(wù)質(zhì)量（Quality of Service，QoS）路由及控制策略、實(shí)時(shí)流媒體系統(tǒng)中噴泉碼設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)等方面進(jìn)行深入研究，其主要的研究內(nèi)容和成果如下

3、:
　　1.針對(duì)實(shí)時(shí)流媒體傳輸系統(tǒng)的架構(gòu)提出了分布式實(shí)時(shí)流媒體服務(wù)覆蓋網(wǎng)架構(gòu)，將傳統(tǒng)的單個(gè)實(shí)時(shí)流媒體系統(tǒng)中諸如信令服務(wù)、轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù)、流媒體服務(wù)等映射為該覆蓋網(wǎng)中的若干個(gè)服務(wù)節(jié)點(diǎn)。該覆蓋網(wǎng)由媒體信令子系統(tǒng)、媒體分發(fā)子系統(tǒng)構(gòu)成，其中媒體信令子系統(tǒng)主要通過擴(kuò)展的會(huì)話初始化協(xié)議（Session Initiation Protocol，SIP）來實(shí)現(xiàn)各個(gè)信令服務(wù)器、信令服務(wù)器與媒體發(fā)送和接收設(shè)備之間的通信;媒體分發(fā)子系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)流媒體數(shù)據(jù)的

4、分發(fā)功能，其中包含了噴泉編碼技術(shù)、負(fù)載均衡技術(shù)、IP QoS技術(shù)以及視頻質(zhì)量控制技術(shù);媒體信令子系統(tǒng)與媒體分發(fā)子系統(tǒng)之間則通過網(wǎng)絡(luò)通信引擎(Internet Communication Engine，ICE)技術(shù)來實(shí)現(xiàn)。
　　2.基于1中提出的實(shí)時(shí)流媒體傳輸系統(tǒng)架構(gòu)，對(duì)其中的QoS路由以及控制進(jìn)行了研究，提出了一種基于帶寬延遲及節(jié)點(diǎn)狀態(tài)的QoS路由算法，仿真結(jié)果表明該路由算法能夠有效地拓展系統(tǒng)的分布式性能，實(shí)現(xiàn)負(fù)載均衡，增加用戶請(qǐng)

5、求的成功概率，提升網(wǎng)絡(luò)容量;針對(duì)實(shí)時(shí)流媒體系統(tǒng)提出了QoS的控制方案，對(duì)其中的延時(shí)策略及緩沖區(qū)控制、視頻參數(shù)的測(cè)量、帶寬估計(jì)等給出了具體的設(shè)計(jì)，仿真了設(shè)備終端在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的傳輸容量，同時(shí)給出服務(wù)器的目標(biāo)碼率、輸出碼率及幀率控制的具體實(shí)現(xiàn)方法。測(cè)試結(jié)果表明，實(shí)現(xiàn)QoS控制策略之后，實(shí)時(shí)流媒體傳輸?shù)男阅塬@得了大幅提升。
　　3.研究了噴泉碼在實(shí)時(shí)流媒體系統(tǒng)中的應(yīng)用。參考二元?jiǎng)h除信道模型的概念，分析并指出當(dāng)前的因特網(wǎng)就是一個(gè)典型的

6、刪除信道。介紹了基本的數(shù)字噴泉碼編譯碼原理，著重介紹和分析LT碼和Raptor碼的性能。在此基礎(chǔ)上，分析了系統(tǒng)碼的丟包恢復(fù)過程，并針對(duì)H.264實(shí)時(shí)視頻設(shè)計(jì)了一種具有不等差錯(cuò)保護(hù)的系統(tǒng)噴泉碼的Ⅰ幀度分布，用以改善實(shí)時(shí)流媒體數(shù)據(jù)在IP網(wǎng)絡(luò)上傳輸?shù)男阅?。與傳統(tǒng)的魯棒度分布相比，Ⅰ幀度分布能夠根據(jù)信道刪除率對(duì)H.264視頻的Ⅰ幀數(shù)據(jù)包進(jìn)行高等級(jí)保護(hù)，使得接收方能以較高的概率優(yōu)先恢復(fù)出Ⅰ幀數(shù)據(jù)，使得傳輸后的視頻流具有更高的峰值信噪比(Peak