无线流媒体系统QoS保障体系的研究与实现

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随着无线网络的不断发展以及无线流媒体应用的风靡,各种无线流媒体系统应运而生,在该背景下,实验室自行开发了适用于无线环境下的流媒体系统CWMS(Clear Wireless Multimedia System),该系统采用了“集中——分布”式架构,大大提高了服务器的并发能力,然而,较为恶劣的无线环境无法保证流媒体在带宽、延时、抖动和丢包率方面的需求,对于该系统,相比于已较为成熟的处理并发的能力,其在无线流媒体服务质量方面还有许多值得改善的地方。本文基于上述的想法和需求,在对CWMS系统特性分析研究的基础上,提出了一整套无线流媒体QoS(Quality of Service,服务质量)保障体系。该方案的设计出发点主要考虑媒体流从服务器出发到用户终端的所有传输环节,针对影响传输质量的关键因素,提出有效合理的QoS解决方案,提高流媒体服务质量。我们认为,影响传输质量的两个最关键的因素是:编码压缩的性能和效率以及媒体流传输过程中的质量保证。因此,结合现有无线流媒体系统CWMS,我们的QoS保障体系主要从两方面进行了有针对性的设计:一,编码错误恢复机制的加入;二,更适合无线流媒体传输的传输协议的改进。在传输层,我们决定在无线流媒体中采用TCP的媒体数据传输方式,并且为了配合CWMS的“集中——分布”式架构,我们采取了RTSP与RTP分用两个TCP连接的双TCP传输模式。为了保证协议的安全性,我们还设计了一套建立在RTSP交互基础之上的认证协议。在应用层,我们利用FEC纠错算法的思想,通过加入一定的冗余编码,实现了丢包恢复算法,同时,考虑到可扩展性,我们将FEC丢包恢复模块封装成了可作为中间件使用的API。该保障体系既考虑到了CWMS的一些专属特性,比如“集中——分布”式的服务器架构等;同时,我们也兼顾了系统的扩展性和灵活性,在设计的时候尽量做到能将其进行封装,满足不同系统或不同平台的要求。由于网络行为的复杂性,本文采用NS2对无线环境进行了较为细致的仿真,并在仿真环境下测试了保障体系的效果,结果证明其对提高无线流媒体的质量有着明显的作用。在实验的后半部分,我们专门在其效率上做了一系列的评估分析。找出了影响处理时间的各个关键因子,为以后在不同的要求和条件下部署我们的QoS保障体系提供了方向性的建议。
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