無線IP網(wǎng)絡(luò)實(shí)時流媒體應(yīng)用中擁塞控制算法的研究.pdf

1、無線通信的便捷性使其在民用和軍用中迅速普及。隨著Internet技術(shù)的進(jìn)步和無線數(shù)據(jù)設(shè)備的大量增加，一個以IP網(wǎng)絡(luò)為核心的無線工業(yè)體系正在逐漸形成。無線IP網(wǎng)絡(luò)(如WLAN和ADHOC)和Internet的“無縫”融合將成為必然，它們將共同擔(dān)負(fù)起承載各種Internet業(yè)務(wù)，特別是大量的實(shí)時流媒體業(yè)務(wù)，的任務(wù)。目前Internet上的多媒體業(yè)務(wù)都是通過TCP和UDP來傳輸?shù)?。UDP不具有任何擁塞控制機(jī)制，它使用和接收端回放速率相同的速率

2、發(fā)送數(shù)據(jù)。大量的UDP流就會造成網(wǎng)絡(luò)擁塞甚至崩潰。TCP具有擁塞控制機(jī)制，但擁塞控制機(jī)制會使接收端緩沖區(qū)填充速率產(chǎn)生很大的波動。這對于對傳輸速率改變比較敏感的實(shí)時業(yè)務(wù)流來說是不合適的。因此，在實(shí)時業(yè)務(wù)流的傳輸過程中使用擁塞控制是必要的，但是，目前的擁塞控制算法都不太適應(yīng)無線Internet中大量實(shí)時流媒體業(yè)務(wù)流的傳輸，需要設(shè)計新的擁塞控制算法。 高數(shù)據(jù)丟包率是無線媒介的一個重要特征，它也是設(shè)計多媒體無線網(wǎng)絡(luò)所面臨的關(guān)鍵挑戰(zhàn)之一。

3、盡管實(shí)時流媒體的傳輸可以容忍一定程度的數(shù)據(jù)包丟失，但差錯控制機(jī)制仍是必不可少的。其中，重傳機(jī)制因其簡單易行、低成本、消耗的網(wǎng)絡(luò)資源少等優(yōu)點(diǎn)而倍受青睞。我們提出了一種時間戳和時延受限相結(jié)合的重傳機(jī)制TS-ARQ，結(jié)合傳輸模型分析了該重傳機(jī)制的可行性和性能。通過仿真實(shí)驗，我們研究了影響該機(jī)制的幾個關(guān)鍵因素以及該重傳機(jī)制在WLAN和ADHOC網(wǎng)絡(luò)中的性能。結(jié)果證明該機(jī)制以較小的代價換取了較大的差錯恢復(fù)概率，同時，在很大程度上保證了實(shí)時流媒體傳

4、輸所需的延時。 擁塞是當(dāng)前“盡力而為型”的Internet的固有特性，因此，傳輸協(xié)議通常使用擁塞控制機(jī)制來使業(yè)務(wù)流的發(fā)送速率和網(wǎng)絡(luò)的可用帶寬相適應(yīng)。目前的實(shí)時流媒體傳輸都使用基于速率的端到端流控機(jī)制?；谒俾实?或基于NACK的)擁塞控制機(jī)制不適應(yīng)實(shí)時流媒體在無線網(wǎng)絡(luò)的傳輸，也不適應(yīng)大量業(yè)務(wù)流共存的情況。為了克服這些困難，我們提出了一種新穎的基于速率的具有數(shù)據(jù)丟包可伸縮性的二項式擁塞控制算法SCCW(ScalleCongesti

5、onControlforWireless)，它在無線環(huán)境下性能良好，且能有效地滿足實(shí)時應(yīng)用所需要的各種條件。此外，我們分析了該擁塞控制算法的效率、公平性、收斂特性和可伸縮性，得出了一些有意義的計算結(jié)果和結(jié)論。 為了支持上述的擁塞控制算法，我們發(fā)現(xiàn)，業(yè)務(wù)流需要對端到端路徑上的窄鏈路容量有精確估計，同時，終端要能正確區(qū)分?jǐn)?shù)據(jù)包丟失的原因。我們在本節(jié)的前一部分提出了一種自適應(yīng)帶寬估計(ABE)算法，該算法適用于終端不斷移動的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，

6、可以有效地濾除不精確的帶寬抽樣，補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洳环€(wěn)定對鏈路容量估計造成的影響。同時，我們對無線鏈路是路徑上的窄鏈路的情況進(jìn)行了理論分析。在后一部分，我們首先分析了幾種不同的LDA(LossDifferentiationAlgorithm)算法，發(fā)現(xiàn)它們僅采用一種性能指標(biāo)作為判斷網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)的標(biāo)準(zhǔn)，造成了判斷上的不準(zhǔn)確性，然后，提出了一種多指標(biāo)聯(lián)合檢測的方法，該方法可以更準(zhǔn)確地判斷網(wǎng)絡(luò)當(dāng)前的狀態(tài)，同時，也正確地識別了丟包原因。 本文主要

7、分析了無線Internet中的單播多媒體的擁塞控制問題。目前流行的擁塞控制方案是將網(wǎng)絡(luò)的復(fù)雜性推到網(wǎng)絡(luò)的邊緣，端到端的擁塞控制機(jī)制正是適應(yīng)了這一需求。但是，它需要終端盡可能多地收集網(wǎng)絡(luò)信息，采用復(fù)雜的算法對當(dāng)前的網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)進(jìn)行準(zhǔn)確的判斷，然后采取響應(yīng)的措施。這對終端有很強(qiáng)的計算能力和很大的功率需求，同時，這一點(diǎn)對功率有限的移動終端來說尤為重要。在將上述擁塞控制算法應(yīng)用于實(shí)際之前，我們還有很多工作要做。 基于上述各種分析方法，作者編