基于DCCP的多媒体流实时控制算法研究

发布时间：2018-10-22 19:40

【摘要】：实时多媒体流的传输不仅需要解决传统Internet固有的网络拥塞问题,而且需要满足其实时性要求,因此,解决实时多媒体流的传输问题具有较高的理论意义和工程实践意义。本文在研究多媒体流理论和网络拥塞控制的基础上,首先,研究了TCP/AQM系统的数学模型,提出了基于TCP/AQM系统模型的H∞PI控制算法;其次,在类TCP拥塞控制机制上提出了一种基于类TCP窗口的比例控制器。最后,为了实现多媒体流的实时传输,提出了基于卡尔曼滤波的类TCP窗口实时控制算法。主要工作如下:(1)为了提高AQM算法在动态网络环境中的鲁棒稳定性,将H∞控制引入TCP/AQM系统模型,对AQM算法进行改进。在研究经典流体理论的动态TCP网络模型的基础上,经过数学推导,得到TCP/AQM闭环传递函数,并建立H∞PI控制器数学模型。利用Pade近似将TCP/AQM系统模型转换为可被H∞PI控制器作用的被控对象。在获取具有H∞性能的PI控制器后,采用LMI方法对PI控制器参数进行了整定。仿真结果表明,该算法使系统具有较好的稳定性和网络效率。(2)为了在源端能获取网络状况,提出了基于比例控制器的类TCP窗口模型,该模型通过计算往返时延RTT和缓冲队列的长度,实时调整发送窗口大小。首先,提出一个有n条DCCP连接的单瓶颈链路的网络模型,计算瓶颈路由器中的在v时刻的瞬时缓冲队列长度q,并将得到的队列长度q作为输入变量和反馈因子ki联合构造发送速率的比例控制器;其次,由RTT和发送速率比例控制器计算类TCP窗口大小。数学分析验证了所提窗口模型能保证系统稳定性和公平性。(3)为满足多媒体流传输的实时性要求,提出了一种基于卡尔曼滤波算法的类TCP窗口模型。首先,采用卡尔曼滤波算法对基于比例控制器的类TCP窗口进行近似逼近。然后,通过获取类TCP窗口模型的当前窗口状态测量值xk,结合xk和上一时刻对窗口的预测值xk进行校正,得到估计误差协方差Pk+1。最后,通过对类TCP的窗口值进行预测-校正实现多媒体流传输的实时性控制。仿真实验验证了所提算法具有比TFRC机制更好的实时稳定性。
[Abstract]:The transmission of real-time multimedia stream not only needs to solve the problem of network congestion inherent in traditional Internet, but also needs to meet its real-time requirements. Therefore, it is of high theoretical and engineering significance to solve the transmission problem of real-time multimedia stream. Based on the research of multimedia flow theory and network congestion control, firstly, the mathematical model of TCP/AQM system is studied, and the H 鈭，

本文编号：2288117