基于源端拥塞控制传输的视频会议系统的研究与实现

发布时间：2020-04-08 21:19

【摘要】：随着国内经济的快速发展以及互联网的广泛普及,远程跨区域的办公场景越来越多,尤其中小企业的需求越来越大,传统昂贵的硬件视频会议系统无法满足市场的需求。因此,低成本、易实施的纯软件视频会议系统迎来其发展的高潮期。但基于软件的视频会议系统由于其产生的实时媒体流具有高带宽、低延迟的特点,对传输过程中的拥塞控制要求比较高。传统的拥塞控制大多基于TCP改进而来,普遍存在着信道利用率低、排队延迟较大以及网络友好性(包括协议内的公平性和TCP友好性)较差等问题。针对这些问题,本文设计了一种新型的基于多指标的拥塞控制算法,并开展相关实验验证其有效性。针对实时媒体传输高带宽和低延迟的要求,本文提出了基于多种拥塞指标融合的混合拥塞控制算法。相对传统的基于单一指标的拥塞控制方法,本文的拥塞控制算法同时使用了单向传输延迟、单向传输延迟变化以及丢包率等多种拥塞指标。通过单向传输延迟及单向传输延迟变化两个基于延迟的拥塞指标的结合,有效的避免了同流竞争时的“迟到达”效应,降低了排队延迟。此外,本文设计了基于丢包率的细粒度拥塞检测方法,通过预测丢包率的变化趋势来进行拥塞的判断,从而在保持低丢失率的情况下大大提高了信道利用率。针对速率调整策略,本文设计了最大速率估计方法和速率收敛检测方法,以及由丢失间隔模型估计的平均丢失间隔经过延迟封装后用于速率调整,从而增加速率的平稳性的同时提高了网络友好性。通过使用NS-3网络仿真工具进行实验和对比,验证了本文提出的算法不仅具有较高的信道利用率和较低的排队延迟,还具有网络友好性,并且能适应较多的网络队列类型。针对于纯软件的视频会议系统,本文通过对协议栈、网络拓扑架构、服务器以及客户端的详细设计实现了低成本、易实施、易扩展的视频会议系统。在服务器端设计了基于SIP的信令服务器和基于ICE的NAT穿越服务器,从而为媒体提供可靠的传输信道。在客户端实现了端到端的拥塞控制机制以增强对实时媒体的传输控制,提高视频会议应用的Qo E保障能力。本文提出的视频会议系统可以满足时变网络带宽下的小规模的多人视频会议,与网易云信、小鱼办公和ZOOM等主流移动端视频会议系统相比,具有更好的自适应可变带宽的能力、更低的实施成本和更好的用户体验。
【图文】：

过载检测,信号

测模块会根据到达时间滤波器输出的排队延迟变化估计态。其检测过程中使用了一个自适应的阈值 ( )k t[56]，因会产生公平性问题。当大于该阈值，则认为网络一个过载信号 overuse；当降低到 ( )k t以下，则认为deruse 信号；当处于[ ( ), ( )]k k t t之间，则产生一个 n示。过载信号作为输入传给接收端的速率控制器，进行速率则通过使用一个有限状态机来判断速率调整的状态，如图机的目的是为了排空端到端的路径上的队列。该状态机的变化是增加、减小还是保持。其具体的计算如公式（2端估计的速率取一个最小值作为最终的估计速率。11( )* , [1.005,1.3]( ) ( )* , [0.8, 0.95]( ),r ir i r ir iA t IncreaseA t R t DecreaseA t Hold

函数,速率,工程硕士学位,更新方式

哈尔滨工业大学工程硕士学位论文00ms 时间窗口内的接收速率 ( )iR t 与拥塞信号 ( )n ix t 一起通过端，且 RTCP 的发送频率为每 100ms 一次。( ) ( ) * ( )n i i loss loss ix t d t + D p t1( ) (1 )* ( ) * ( )q i q i q id t d t d t + 端控制器：发送端每当在kt 时刻收到一个 RTCP 反馈，就会算可能带宽，速率调整分为加速上升和缓慢速率更新两种模使用缓慢速率更新方式来调整速率；未检测到拥塞时则使用整速率。
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TN948.63

【参考文献】