连续媒体的同步技术研究

【摘要】： 宽带通信技术的发展促进了多媒体通信技术的发展。多媒体应用已经深入到教育、办公、商业、科学工程研究及家庭等各个方面，如视频点播、远程购物、远程教学、视频会议、多媒体电子邮件等。与其它传统数据应用相比，多媒体应用最突出的特点是集成了多种类型的媒体流，其中至少有一种是时间相关媒体。在经过多媒体系统存储、传送而后播映时，媒体流的信息单元之间需要保持原有的时间关系，也就是说这些数据流必须以一种同步的方式展现给用户。多媒体同步是多媒体通信中一个特殊的也是极为重要的QoS(Quality of Service服务质量)，作为多媒体通信中的一项关键技术，媒体同步已经引起了学术界广泛的关注。 本论文主要研究的是连续媒体的同步问题，主要的研究内容及成果如下： 1．提出了多媒体系统中补偿缓冲区的设计方法。通过分析Internet网上时延抖动的一阶和二阶统计特性，给出可感知QoS和缓冲区大小的映射关系，该方法建立在时延抖动统计特性分析的基础上，因此能够较好地利用缓冲区并补偿时延抖动。论文利用Chebyshev和Chernoff不等式给出了一个确定补偿缓冲区的简单方法，为多媒体同步系统的设计提供了理论基础和参数选择依据。实验表明采用该方法可以使同步系统满足用户提出的可感知服务质量，而且具有较高的缓冲区利用率和满意的端到端时延。 2．提出了一种新的基于缓冲区占用水平的媒体内同步的反馈控制方法。该方案是建立在缓冲区占用率控制基础上，通过周期性地检查缓冲区的占用情况来检测失步，并将其反馈给发送方，由发送方对发送帧速率进行调整。给出了接收方所需缓冲区的设计准则及发送帧速率的调整方法，并分析了算法中各参数对同步性能的影响。实验表明该方案能够处理由于网络传输时延变化引起的失步，与其它反馈控制方案相比具有低的数据丢弃率，从而使接收端的播放平滑连续，具有良好的视频播放质量。 3．提出了一种改进的基于门限的媒体动态播放策略。该算法改进了Yuang的算法，根据接收端缓冲区的占用情况来动态地调整媒体的播放速率，媒体内同步的要求决定了媒体播放速率的变化范围。通过分析两种到达情况的排队模型，给出了缓冲区门限的选取原则。根据系统参数如缓冲区空的概率、数据丢失率和平均播放速率等，选择合适的参数，该算法可以有效地防止缓冲区下溢造成的播放停顿以及缓冲区上溢造成的播放跳跃，从而实现同步平滑播放。文章给出了与Yuang算法的比较，结果表明，用不连续性和播放失真的方差作为测度，在同步性能上该算法优于Yuang的算法。 4．为了保证实时媒体流的媒体内和媒体间同步，在分析实时服务应用协议的基础上，提出了一种IP上的多媒体同步通信控制机制。将资源预约协议(RSVP) 和实时流协议(RTSP)结合起来以建立和管理预约带宽的流会话，用实时传输 协议(RTP)承载多媒体。该方案将用户对同步的要求映射为RSVP中的流描 述FLOWSPEC来预约资源，依据RTCP数据包判断网络状态并控制会话质量， 通过对播放过程的调整实现媒体同步。