基于端到端丢包区分算法的无线流媒体拥塞控制机制的研究.doc

海南大学硕士学位论文基于端到端丢包区分算法的无线流媒体拥塞控制机制的研究姓名：张恒申请学位级别：硕士专业：通信与信息系统指导教师：李太君20090401摘要随着第三代移动通信系统和无线接入网络的研究进展，流媒体正逐步成为无线通信的主要业务。然而，无线网络和有线网络的拥塞、无线信道高的误码率、终端用户的异构性等因素使得流媒体在无线网络中的传输能力受到限制。由Ｆｌｏｙｄ等人提出的ＴＦＲＣ（ＴＣＰ—ＦｒｉｅｎｄｌｙＲａｔｅＣｏｎｔｒ０１）机制是目前公认的比较优秀的基于有线网络的ＴＣＰ友好拥塞控制机制，它在确保ＴＣＰ友好性的同时，又具有较平滑的发送速率，更适合流媒体数据的传输。但是直接将ＴＦＲＣ应用于无线网络，其性能将大幅度下降，因为ＴＦＲＣ是以丢包为拥塞信号触发拥塞控制机制的，而在无线网络中存在大量无线误码丢包，ＴＦＲＣ因无法区分拥塞丢包和无线链路误码丢包，会过度减速，网络吞吐量大大降低，影响流媒体传输的服务质量（ＱｕａｌｉｔｙｏｆＳｅｒｖｉｃｅ，ＱｏＳ）。本文详细分析了已有的几种无线流媒体丢包区分算法，女ＩＢｉａｚ算法、Ｓｐｉｋｅ算法、ＺｉｇＺａｇ算法等，这些算法的优点是不需要路由器或任何中间节点的帮助，只要在端系统操作即可，实现简单；缺点是大部分区分算法都是基于一定阈值进行判断，其区分准确度不高，对网络条件要求苛刻。本文分析这几种丢包区分算法的优缺点，提出了一种新的无线流媒体丢包区分算法（ＷｉｒｅｌｅｓｓＬｏｓｓＤｉｆｆｅｒｅｍｉａｔｉｏｎＡｌｇｏｒｉｔｈｍ，ＷＬＤＡ），即采用基于（Ｍ，Ｎ）统计测量的方式。并在ＷＬＤＡ算法的基础上，以ＴＦＲＣ为原型，设计一种适合于无线环境传输的流媒体拥塞控制机制（ＷｉｒｅｌｅｓｓＴＣＰ．ＦｒｉｅｎｄｌｙＲａｔｅＣｏｎｇｅｓｔｉｏｎＣｏｎｔｒｏｌ，ＷＴＦＲＣＣ）。从理论上分析可知，采用基于（Ｍ，Ｎ）统计测量方式的丢包区分算法使得区分准确度较高，避免了丢包的误判。同时，仿真实验结果表明，采用ＷＬＤＡ算法能较准确地区分有线拥塞丢包和无线误码丢包，且ＷＴＦＲＣＣ机制能使发送速率维持在较高水平，增大了无线带宽利用率，既确保了流媒体的播放质量，又保持了ＴＣＰ的友好性；采用ＷＬＤＡ算法的ＷＴＦＲＣＣ是一种较良好的无线流媒体拥塞控制机制。关键词：无线网络拥塞控制丢包区分ＱｏＳＡＢＳＴＲＡＣＴＷｉｔｈｔｈｅｒｅｓｅａｒｃｈｐｒｏｇｒｅｓｓｏｆｔｈｅｔｈｉｒｄｇｅｎｅｒａｔｉｏｎｍｏｂｉｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍａｎｄｗｉｒｅｌｅｓｓｎｅｔｗｏｒｋ，ｓｔｒｅａｍｉｎｇｍｅｄｉａｉｓｂｅｉｎｇｔｈｅｍａｉｎｌｙｂｕｓｉｎｅｓｓｉｎｗｉｒｅｌｅｓｓｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ·Ｈｏｗｅｖｅｒ，ｃｏｎｇｅｓｔｉｏｎｏｆｗｉｒｅｄｌｉｎｋａｎｄ／ｏｒｗｉｒｅｌｅｓｓｌｉｎｋ，ｈｉｇｈｗｉｒｅｌｅｓｓｅｒｒｏｒｒａｔｅａｎｄｈｅｔｅｒｏｇｅｎｅｉｔｙｏｆｔｅｒｍｉｎａｌｃｌｉｅｎｔｓｌｉｍｉｔｓｔｒｅａｍｉｎｇｍｅｄｉａｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎｉｎｗｉｒｅｌｅｓｓｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ．ＴＦＲＣ（ＴＣＰ—ＦｒｉｅｎｄｌｙＲａｔｅＣｏｎｔｒ０１）ｍｅｃｈａｎｉｓｍｐｒｏｐｏｓｅｄｂｙＦｌｏｙｄｅｔａ１．ｉｓａｎｅｘｃｅｌｌｅｎｔＴＣＰ—ｆｒｉｅｎｄｌｙｃｏｎｇｅｓｔｉｏｎｃｏｎｔｒｏｌｍｅｃｈａＩｌｉｓｍｂａｓｅｄｏｎｍｅｗｉｒｅｄｎｅｔｗｏｒｋａｔｐｒｅｓｅｎｔ，ｉｔｇｕａｒａｎｔｅｅｓＴＣＰｆｒｉｅｎｄｌｉｎｅｓｓ，ａｎｄａｌｓｏｈａｓｓｍｏｏｔｈｓｅｎｄｉｎｇｒａｔｅ，ｍｏｒｅｓｕｉｔａｂｌｅｆｏｒｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎｏｆｓｔｒｅａｍｉｎｇｍｅｄｉａ．Ｈｏｗｅｖｅｒ，ｉｆＴＦＲＣｉｓｄｉｒｅｃｔｌｖｕｓｅｄｔｈｅｗｉｒｅｌｅｓｓｎｅｔｗｏｒｋ，ｉｔｓ１ｎｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｗｉｌｌｄｒｏｐｌａｒｇｅｓｃａｌｅ，ｂｅｃａｕｓｅＴＦＲＣｉｓｔａｋｉｎｇｔｈｅｐａｃｋｅｔｌｏｓｓａｓｃｏｎｇｅｓｔｉｏｎｓｉｇｎａｌｔｏｔｒｉｇｇｅｒｃｏｎｇｅｓｔｉｏｎｃｏｍｒｏｌｍｅｃｈａｎｉｓｍ．ｂｕｔｔｈｅｒｅａｒｅｍａｓｓｉｖｅｐａｃｋｅｔｌｏｓｓｅｓｃａｕｓｅｄｂｙｗｉｒｅｌｅｓｓｅｒｒｏｒｃｏｄｅｉｎｗｉｒｅｌｅｓｓｎｅｔｗｏｒｋ．ＴＦＲＣｉｓｕｎａｂｌｅｔｏｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｔｅｃｏｎｇｅｓｔｉｏｎｌｏｓｓｅｓａｎｄｗｉｒｅｌｅｓｓｅｒｒｏｒ１０ｓｓｅｓ．ｗｉｌｌｄｅｃｅｌｅｒａｔｅｅｘｃｅｓｓｉｖｅｌｙ，ｔｈｅｎｅｔｗｏｒｋｔｈｒｏｕｇｈｐｕｔｗｉｌｌｒｅｄｕｃｅｇｒｅａｔｌｙ，ｉｎ丑ｕｅｎｃｅｓｔｈｅＱｕａｌｉｔｙｏｆＳｅｒｖｉｃｅ（ＱｏＳ）ｏｆｓｔｒｅａｍｉｎｇｍｅｄｉａｔｒａｎｓｍｉｓｓｌ。ｏｎ．Ｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒ，ｗｅｗｉｌｌａｎａｌｙｓｅｉｎｄｅｔａｉｌｓｏｍｅｌｏｓｓｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａ