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随着第三代移动通信技术(3rd-generation,3G)的迅速发展,3G网络视频传输中的服务质量控制(Quality of Service,QoS)已成为一个重要研究课题。与传统IP网络相比,3G网络可用带宽受限,所用频段高,同频邻频干扰严重,同时移动信道情况受周围环境变化影响大,导致数据错误和丢失具有随机性与突发性的特征。3G的这些特点使视频传输对网络服务质量的要求更为苛刻,因此研究3G网络中视频传输的QoS控制具有重要的意义和广泛的应用前景。 目前3G网络采用了一系列QoS机制以确保信道资源的合理分配和有效利用,在分组交换域通常采月区分服务模型进行QoS控制。该方法具有良好的扩展性,但需要对路由器进行配置,且部分低端设备不能承载任何现有的QoS协议,必须进行硬件升级。为了保证视频实时传输,3G通信系统QoS的部署实施是一项复杂和困难的工程,必须要分阶段地完成演进。解决该问题的一种方法即对各大运营商间的路由器、基站等设备进行统一升级部署,该方法二作在应用层以下,无法在短期内全部实现;另一种方法是在现有网络基础上,通过在应用层嵌入相关软件,提供拥塞管理等QoS控制措施以提高网络利用率,保障视频传输质量。基于以上考虑,本课题选择基于应用层的3G网络中视频传输的QoS控制与测试作为研冗课题。 本文首先简要介绍了3G无线接口标准及QoS机制,引入RTP/RTCP协议,提出了基于RTP/UDP/IP架构的实时视频传输方案。同时从数据包管理和拥塞控制等方而入手,提出一种应用层的QoS控制方法。该方法采用线性预测算法计算丢包率,并设计严增松减(Strict Increase Loose Decrease,SILD)等步长拥塞控制算法对视频输出码率进行自适应调节。最后搭建了内嵌QoS参数测量模块的实时视频通信平台,并对该QoS控制方法进行了测试。 本文的主要工作和创新点有: (1)深入调研3G无线接口标准及其QoS机制、H.264压缩标准和RTP/RTCP协议,在此基础上提出了基于RTP/UDP/IP架构的实时视频传输方案 (2)通过丢包率实验,对H.264视频数据进行了应用层的RTP封装;同时从拥塞控制等方面入手,提出一种应用层的QoS控制方法。该方法采用线性预测算法计算丢包率,并设计严增松减等步长拥塞控制算法对视频输出码率进行自适应调节。该算法能够实时检测到当前可用带宽的变化,相应的调整输出码率;并且该算法可以快速有效地收敛输出码率,保证了同TCP数据流竞争带宽的公平性。 (3)开发了3G网络视频通信平台,该平台在视频接收及测试客户端创新的采用了Android操作系统,并对基于应用层的3G网络中视频传输的QoS控制方法进行了测试,实验结果表明,端到端延迟时间、延迟时间抖动等QoS控制参数均符合通信行业对实时业务的指标要求,同时网络利用率也得以提高。该QoS控制方法适用于3G网络视频传输,具有良好的可行性和实用性。