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

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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-Friendly Rate Control)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(Quality of Service,QoS)。   本文详细分析了已有的几种无线流媒体丢包区分算法,如Biaz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(Wireless LossDifferentiation Algorithm,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(Wireless TCP-Friendly Rate Congestion Control,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。
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