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基于多流的重传策略(1)

2014-08-30 01:24 摘 要 在本篇论文中，针对现有RTP/UDP在传输流媒体的不足，我提出了一种新的传输技术：MSSR-RTP（Multiple Stream Selective Retransmission-Realtime Transmission Protocol，多流选择性重传实时传输协议）应用层协议，然后利用这个协议建立了在Internet中传输H.264/AVC架构体系。在实际项目中成功应用，并显示出其很好的网络特性以及TCP友好特性。 关键词 RTP/RTCP；多流；选择性重传
现有的Internet网的“尽力传输模式”并不能很好的满足Qos的需求，大家都在不断寻求解决方案，著名的Diffserv体系和Intserv体系都是在IP网络中研究Qos提出的，但由于与现有网络的兼容性以及两者体系架构的复杂性，其到目前都没能应用到实际Internet网络中，在对网络有特殊Qos需求的流媒体领域，如何在现有网络体系中最大限度的解决延时，延迟抖动，丢包等问题一直是大家研究的热点。目前的主流解决方案中：RTP/UDP架构在一定程度上解决问题，但其存在不足，针对它的不足，我提出了MSSR-RTP应用层协议，利用这个协议建立了MSSR-RTP/UDP的架构体系。1 介绍 在Internet上的流媒体应用越来越广泛，但现有的传输层UDP和TCP协议都不能很好的支持流媒体的传输，其主要原因跟压缩技术和现有的网络体系架构有关。目前在流媒体领域的主流解决方案是：RTP/UDP[1]，即在UDP层上封装RTP层，通过应用层来加强和改善多媒体数据在Internet传输上的性能。但目前这个方案仍有不足，我们以目前的主流视频压缩算法：H.264/AVC[2]为例： a．RTP没有分优先权的字段。 H.264/AVC有3种类型的帧（依据不同的软件，其提供的帧类型可能更多）：I帧，进行帧内独立编码，可以看作参考帧；P帧，为前向预测帧，参考前面的I帧和P帧进行编码，采用运动补偿预测帧间误差；B帧编码依赖于前面的和后面的I或P帧。在传输中I帧和P帧数据出现错误，接收端视频流回显质量会受到严重影响。特别是I帧数据，通过实际项目的测试发现，I帧的丢失将使画面出现花屏，并且出现动画效果，画面不够流畅。同时，由于网络资源限制，我们又不能把所有视频数据同样对待，必须对其分类，使得关键数据能得到最大限度保障，而一些不重要的数据就不需要进行重传以减轻网络负担，但RTP机制并没提供对信息分类的功能。在我提出的模型中，利用多流的特点，为每个流设置重传时间，在重传时间内的数据进行重传，超过重传时间的数据进行丢弃，通过这种方法达到对不同优先权的数据进行分类处理。 b．RTP无法满足分片的需要。 由于视频数据帧通常很大，如果不进行分片的话，分片和重组将给路由器和目的主机增加了额外的负担。花费额外的精力去创建数据报分片和分片重组。由于这个原因，需要将分片保持为最小，这里通过将应用层的数据段限制在一个较小的范围内实现。由于所有IP支持的数据链路协议的MTU都被认为至少有576字节，所以可以使用548字节的MSS、8字节的UDP数据段头部和20字节的IP数据报报头的分片方法。 c．无法通过RTP/RTCP来提供拥塞控制和流量管理。 网络资源的公平共享提出了要终端提供拥塞控制以防止网络恶化。为了防止接收端被数据“淹没”，也需要发送端提供流量管理的功能，但标准RTP机制没有提供这种功能。 针对现有架构的不足，提出一种在RTP基础上进行扩展的体系：MSSR-RTP/UDP。利用在终端增加多流技术，分片/重组功能，增加CWND/RWND变量对现有的不足进行改进。2 体系架构 根据H.264/AVC和现有Internet的特点，我扩展了RTP/RTCP的功能，提出了MSSR-RTP（Multiple stream selective retransmission-Realtime transmission protocol）模型，其图如图1。 系统的研究对象是H.264/AVC，它为网络开发者提供的是I，P，B帧，我把每一帧作为一个发送对象，取名：ADU（Application Data Unit应用程序数据单元）。由于通常视频数据都很大，需要进行分片。分片后通过控制模块添加MSSR-RTP头信息，并把封装后的数据放入缓存，在发送方，无论数据属于哪个流，都放入同一个缓存中。最后由调度中心将数据调入传输层，然后发送到接收方，接收方通过重组分片，收集丢失数据，依据流的特性，将需要重传的数据通过MSSR-RTCP回馈到发送方，进行数据重传。如果一帧的每个分片都到达接收端，则重组为一帧数据上传给解码器。