实时视频流的网络传输中的服务质量控制

摘 要 本文主要分析了实时视频流传输的相关协议及基于网络和终端的两种qos控制方式。针对实时视频流在网络传输中所面对的时延、丢包和时延抖动的问题，分析了基于终端的拥塞控制机制和抖动控制机制及相关的控制效果。

关键词 实时视频流 qos 拥塞控制 速率控制 抖动控制 图分类号：tp273 文献标识码：a 0 前言

流媒体以其可以一边下载一边播放的强大实用性占据了网络多媒体业务的主导地位，但internet提供的是一种尽力而为（best-effort）服务，没有提供资源配置、预留等措施。所以必须在网络中引入一定的qos机制。因此，必须采取相应的qos控制机制，以控制丢包、时延、时延抖动等问题。 1 相关传输协议与基于网络的qos 1.1 相关传输协议 1.1.1 tcp与udp

tcp和udp都是传输层协议。tcp是一种面向连接的协议，该协议可以保证可靠、安全的网络通信。udp是一种无连接的协议，不能保证可靠、安全的通信，但由于速度快，因此通常在要求速度和效率的场合会实用udp。 1.1.2 rtsp协议

流式传输的实现需要合适的传输协议。由于internet中的文件

传输都是建立在tcp协议基础之上的，但是tcp的特点决定了它并不适合用于传输实时数据。一般都采用建立在udp协议之上的rtp/rtsp来传输实时的影音数据。 1.1.3 rsvp、rtp与rtcp

资源预留协议rsvp是基于在ip网中引入qos机制这方面考虑而开发的，它可以让流数据传输时所会途经的所有路由器响应请求，为该流数据分配链路带宽和缓存空间，将相关的流状态信息保留在路由器中，从而保证一定的服务质量。 1.2 基于网络的qos

为满足qos的需求，ietf建议了很多服务和机制，主要有：综合服务模型（intserv）、区分服务模型（diffserv），多协议标记交换（mpls），流量工程等。 1.2.1 intserv模型

intserv模型的基本思想是在传送数据之前，根据业务的qos需求进行网络资源预留，从而为该数据流提供端到端的qos保证。 1.2.2 diffserv模型

由于intserv模型的难以实现，ietf提出了diffserv模型，它利用ip分组中的ds域来标识该分组的优先级。 1.2.3 mpls

mpls是一种面向连接的转发策略，主要特点是将路由控制和分组转发分离。分组在进入mpls作用域时被赋予一定的标记，它对应一个预先建立的路径，随后分组的分类、转发和服务都将基于标记

完成。标记及路径可以复用，从而提高系统的可扩展性。 2 基于终端的qos 2.1 拥塞控制

基于网络的qos控制由于涉及到网络中的众多环节，对设备的要求很高，通常应用于有特殊要求的小型网络。基于终端的qos控制以其实用性被广泛使用。本章主要介绍了基于终端的拥塞控制和抖动控制。

2.1.1 发送端的速率控制

基于发送端的速率控制的工作过程是：发送端利用接收端的反馈信息来预测可用带宽，并调节自身的发送速率。率调整也可以基于模型，发送方根据tcp连接的吞吐率模型和网络的当前状态获得模型参数，并调整发送速率。带宽测试模型公式见式（3-1）。 其中，是连接吞吐量；是最大传输单元；是连接的往返时间；p是丢包率。

发送速率的调整受多种限制：预测的网络带宽；避免缓冲区向上溢出所设置的最大发送速率；避免缓冲区向下溢出，导致视频不连续而设置的最小发送速率。若探测性速率调整的阂值选择不当，发送端会陷入增加/减少速率的振荡状态，并且如果探测失败，会造成额外拥塞或带宽利用不充分。基于模型的速率调整虽然可保证与网络中其它tcp应用公平，但参数、和p的合理选取却较困难。 2.1.2 接收端的速率控制

基于接收端的速率控制是采用视频分层编码的方式。视频在编码

的过程中，通常会划分几个不同的层次，由接收端调整接收的视频层次来调整速率。接收的层次越多，速率越高，视频质量越高；反之，接收层次越少，速率越低，视频质量就越差。调整的依据也是通过上面两种方法预测带宽的结果。 2.1.3 混合速率控制

基于发送端的速率控制能够较好地提供自适应于网络可用带宽的速率调整，有效地减少网络拥塞，在单播情况下，它能灵活提供个性化的服务，但它的缺点是带宽利用率不高，能提供的服务用户数目不多。 2.2 抖动控制

视频传输是将视频划分为包含一定信息的许多个分组再传输的。发送端发送这些分组的时间间隔是相等的（即等时的），但由于网络传输的不确定性，这些分组到达接收端时是非等时的（产生时延抖动）。 3 opnet仿真 3.1仿真环境

仿真部分的设计是希望通过opnet仿真diffserv模型和基于终端的qos控制，并对比分析二者的端对端延时和丢包率。 3.2仿真结果及分析

设置中qos configuration的属性为diffserv，video conferencing的tos为ef（加速性），可将网络模型更改为diffserv网络。

4 总结

综观下来，基于终端的qos控制机制更具有实用性和普遍性。但是随着网络的不断建设，相信完全实现基于网络的qos控制即将成为可能，届时多媒体的应用将更为有效，以满足用户日益增长的需要。 参考文献

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