多接口智能终端的实时流媒体传输技术优化

发布时间：2020-03-20 18:37

【摘要】：随着移动网络技术的发展和移动智能终端设备的普及,各种基于移动智能终端的实时流媒体服务越来越流行。实时流媒体服务传输数据以视频数据为主,加以人们对实时流媒体高清视频质量的需求增大,因此实时流媒体服务需要底层网络高带宽的支持。虽然网络带宽近些年来得到了很大提升,但对于单用户而言,在某些场景下依然存在带宽不足的现象。如何利用现有技术来解决实时流媒体服务对于底层网络高带宽的需求有待探索。另外,实时流媒体服务涉及到用户之间实时交互的需求,其用户体验质量(QoE,Quality of Experience)除去视频质量之外还加入了对实时性的需求,而实时性需要通过低时延来保证。然而高视频质量与低时延之间存在冲突,如何实现两者之间的平衡,以获取最高的QoE依然存在挑战。基于以上实时流媒体服务两方面的挑战,首先,本文拟通过基于移动智能终端多网络接口的多路径传输技术,实现聚合底层不同网络接口带宽资源的目的,以缓解实时流媒体服务对高带宽的需求。然而移动场景下,不同网络接口的时延差异性使得现有的多路径传输技术带宽聚合效率不高。就此问题,本文设计了数据分配策略Indias以优化此场景下多路径传输的带宽聚合效率。其次,实时流媒体服务QoE在高视频质量的基础上加入了对端到端时延的要求。基于高视频质量与低时延之间冲突的问题,本文从实时流媒体传输架构的推流端入手,设计了码率调节策略DGBA以优化实时流媒体推流端的QoE。最后本文根据所设计的优化策略实现了一套原型系统。原型系统核心部分为基于Indias实现的数据分配模块以及基于DGBA实现的码率调节模块。通过验证性实验的方法,本文利用所实现的原型系统验证了所设计的两大优化策略的可行性。通过与当前通用性策略及商用策略对比发现,本文所设计的优化策略确实对流媒体传输起到了优化效果。
【图文】：

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逦１逡逑图２－１邋ＳＣＴＰ多路径示意图逡逑一个ＳＣＴＰ联合在建立的初始化握手阶段，客户端和服务端会分别分享己端逡逑拥有的ＩＰ地址，用于在一个ＳＣＴＰ联合当中建立多条数据通路。建立ＳＣＴＰ联逡逑合的上层应用原则上可以通过底层的任意一条数据通路将数据传输给接收端。但逡逑是在实际应用中，ＳＣＴＰ在建立多条数据通路之后会将其中一条数据通路定为首逡逑选数据通路进行数据通信，并在其他的数据通路之间维持心跳。只有当首选数据逡逑通路发生异常时，才选择从其他备选路径传输数据。另外ＳＣＴＰ协议还包含了类逡逑似ＵＤＰ协议的优势，同ＵＤＰ协议，ＳＣＴＰ也是一个面向消息块的协议，而非像逡逑ＴＣＰ协议是一个面向字节流的协议。发送端应用通过ＳＣＴＰ传输的指定数据块，逡逑接收端应用会接收到对应的相同数据块。因此一个ＳＣＴＰ联合当中可以同时具有逡逑多条数据流同时传输

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接收端应用会接收到对应的相同数据块。因此一个ＳＣＴＰ联合当中可以同时具有逡逑多条数据流同时传输，而非像ＴＣＰ—个连接对应一个数据流，ＳＣＴＰ的多数据流逡逑结构如图２－２所示。ＳＣＴＰ在连接层面利用ＴＳＮ（Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ邋ＳｅｑｕｅｎｃｅＮｕｍｂｅｒ）逡逑保证数据的可靠传输，，而在流层面利用ＳＳＮ邋（Ｓｔｒｅａｍ邋Ｓｅｑｕｅｎｃｅ邋Ｎｕｍｂｅｒ）保证数逡逑据的有序传输。因此当某一个流中的数据因为丢失发生队头阻塞时，并不会影响逡逑其它数据流的正常传输。逡逑Ａ邋ＳＣＴＰ邋Ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ逡逑（ｊ＼逡逑＜逦邋Ｓｔｒｅａｍ邋１逦逦？邋（邋ｊ逡逑．…１邋５ｔｒｅａｍ＿２＿邋逦Ｌ－１＇逡逑＼逦￣．．．．．．．：￣￣邋Ｓｔｒｅａｍ逦二：：士：：．二－＾Ｔ＿＇匕；ｙｊ逡逑图２－２邋ＳＣＴＰ多数据流示意图逡逑ＭＰＴＣＰ协议全称为Ｍｕｌｔｉ－Ｐａｔｈ邋ＴＣＰ协议，也即基于ＴＣＰ的多路径传输协逡逑议，是一项正在ＩＥＴＦ的ＭＰＴＣＰ工作组进行正式协议化的工作，并且于２０１３年逡逑１月份，ＩＥＴＦ在ＲＦＣ６８４２中提出了邋Ｍｕｌｔｉ－Ｐａｔｈ邋ＴＣＰ协议规范的实验性标准。逡逑ＭＰＴＣＰ协议是基于ＴＣＰ协议之上的多路径传输协议，而并不是一套全新的独立逡逑于传统传输层协议之外的协议。ＭＰＴＣＰ协议在传统ＴＣＰ协议栈之上添加了一层逡逑ＭＰＴＣＰ层来管理调度建立于多个不同网络接口上的ＴＣＰ子流，从而实现多路径逡逑传输。其协议栈架构图如图２－３所示。逡逑８逡逑
【学位授予单位】：北京邮电大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TN919.8

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