[发明专利]无线流媒体传输中的速率控制方法

说明书

技术领域

本发明属于无线多媒体通信技术领域，涉及一种基于丢包率、业务数据通过率以及改进的加增乘减(AIMD)算法保证无线流媒体传输服务质量的速率控制方法，具体讲，涉及基于约束满足框架的空间问题求解器。

背景技术

近年来，随着通信技术、网络技术、视频编解码技术的快速发展，网络通信的服务内容变得更加丰富多彩。结合语音、视频、数据等信息传输的多媒体通信已经成为通信业务发展的必然趋势，其中多媒体视频通信由于具有连续性传输、数据量大、对实时性、可靠性要求高等特点而成为了研究热点。

有线多媒体通信技术已趋成熟，如基于H.261/H.263标准的视频电话、视频点播(VoD：Video on Demand)、多媒体电子邮件、有线数字电视和视频监控等技术已经获得广泛应用。然而，虽然有线信道能够为多媒体通信提供比较稳定可靠的传输环境，但是有线传输的固有弊端，如对布线环境有着较高的要求、成本较高等，限制了多媒体通信的进一步发展。基于无线传输的多媒体通信业务受到人们的关注。

近十年无线传输技术的发展突飞猛进，无线网络能够提供的传输带宽也得到了飞速提升。第三代移动通信网可以为固定位置服务提供2Mbps的速率，在人行走的状态下速率能达到384Kbps，在车速行进中也可达到128Kbps，已经达到了多媒体视频传输业务的带宽要求。在第四代(4G)无线通讯系统中，传输速率能达到80Mbps以上；IEEE 802.11系列标准可提供每秒数兆至数百兆的传输速率；中国近期提出的具有自主知识产权的超高速无线局域网标准更是将物理层传输速率提升到了Gbps。无线通信带宽的快速增长，为多媒体通信提供了更好的发展机遇。然而，无线信道具有错误率高以及时变的特性，无线信道的不可靠会导致多媒体视频质量发生严重抖动，从而使得保障无线流媒体传输服务质量面临着巨大挑战。

基于上述原因，人们提出了多种速率控制方法来提高无线流媒体传输的服务质量、改善其传输效率。这些流媒体速率控制方法被广泛用于基于实时传输协议(RTP)的流媒体传输系统中。实时传输协议(RTP)是用于互联网上针对多媒体数据流的一种传输协议。RTP协议由两部分组成：RTP和RTCP(实时传输控制协议)。RTP协议位于传输层协议TCP和UDP协议之上，为了保证传输的实时性，RTP协议在负载前加上RTP包头之后，就直接将RTP包交付给UDP进行传输。RTCP主要对传输过程中的各种传输参数(丢包率、时延等)进行统计。传统的速率控制算法均是利用RTCP提供的传输参数进行速率控制。根据目前流媒体速率控制算法的速率控制原理，可以将其分为两类：

■加增乘减(AIMD)算法。AIMD是在TCP/IP传输模型中，为网络层提供拥塞控制的算法。该算法能为TCP/IP网络提供可靠的数据传输服务。它是通过比较实测丢包率与预设的丢包率门限值来判断网络的状态。如果丢包率大于丢包率门限，说明发生拥塞，则按照预设的常数乘性降低因子降低发送速率；反之，按照预设的常数加性增长因子增加发送速率。AIMD算法进行速率调整时并不考虑当前信道拥塞的程度与速率调整幅度的关系，是一种线性算法，计算很简单。然而，使用AIMD算法容易使传输速率发生锯齿状波动，不利于提高传输服务质量。

■TCP友好速率控制(TFRC，TCP Friendly Rate Control)算法。TFRC算法基于TCP吞吐量模型来进行传输速率的调整，如公式(1)所示