（通信与信息系统专业论文）多媒体实时业务拥塞控制机制的研究与改进.pdf

原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下， 独立进行研究所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本 论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的科研成果。 对本文的研究作出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方 式标明。本声明的法律责任由本人承担。 论文作者签名：玛淑鑫。日期：望堪主目望日 关于学位论文使用授权的声明 本人完全了解山东大学有关保留、使用学位论文的规定，同意学 校保留或向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论 文被查阅和借阅；本人授权山东大学可以将本学位论文的全部或部分 内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或其他复制手段 保存论文和汇编本学位论文。 ( 保密论文在解密后应遵守此规定) 论文作者签名： 迎钦导师签名： 山东大学硕士学位论文 目录 摘要l a b s t r a c t 3 缩略语简介表5 第一章绪论6 1 1 研究背景及意义6 1 2 研究现状7 1 3 论文创新及章节安排8 第二章网络拥塞和拥塞控制机制1 0 2 1 网络拥塞和拥塞控制机制介绍1 0 2 1 1 网络拥塞1 0 2 1 2 拥塞控制1 2 2 2t c p 拥塞控制机制l3 2 2 1t c p 协议简单介绍1 3 2 2 2t c p 拥塞控制算法l3 2 2 3 往返时延i 玎t 与超时重传时间r t o 1 8 2 3 端到端单向延迟和抖动18 2 3 1 端到端单向延迟1 9 2 3 2 端到端单向延迟抖动2 2 2 4t c p 友好组播拥塞控制协议2 4 2 4 1 组播传输技术2 4 2 4 2t c p 友好组播拥塞控制机制2 7 2 4 3 常见组播拥塞控制协议2 8 2 5 本章小结3 0 第三章基于延迟抖动的改进t f m c c 协议算法3 2 3 1t f m c c 协议3 2 3 1 1t f m c c 协议发送端工作机制3 3 3 1 2t f m c c 协议接收端工作机制3 5 山东大学硕士学位论文 3 2 基于延迟抖动的改进t f m c c 协议算法3 8 3 3 改进的t f m c c 协议算法的性能4 2 3 3 1 网络拓扑和网络仿真环境4 2 3 3 2t c p 友好性分析4 2 3 3 3 平均端到端延迟比较4 2 3 3 4 平均端到端延迟抖动比较4 3 3 3 5 平均丢包率比较4 5 3 4 本章小结4 5 第四章基于最小速率的改进t f m c c 协议算法4 7 4 1 具有最小速率限制的多媒体实时业务4 7 4 2 基于最小速率限制的改进t f m c c 协议算法4 7 4 3 改进的t f m c c 算法的性能5 0 4 3 1 网络拓扑和网络仿真环境5 0 4 3 2 仿真结果51 4 4 本章小结5 3 第五章工作总结与展望5 4 5 1 论文工作总结5 4 5 2 研究工作展望5 5 参考文献5 7 致谢6 1 攻读硕士期间的研究成果6 2 i l 山东大学硕士学位论文 t a b l eo fc o n t e n t s c h i n e s ea b s t r a c t 1 e n g l i s ta b s t r a c t 3 l i s to fa b b r b v i a t i o n s 5 c h a p t e r l 呵t r o d u c t i o n 6 1 1r e s e a r c hb a c k g r o u n da n ds i g n i f i c a n c e 6 1 ：! r e s e a r c hs t a t u s 7 1 3i n n o v a t i o na n dd i s s e r t a t i o na r r a n g e m e n t 8 c h a p t e r 2n e t w o r kc o n g e s t i o na n dc o n g e s t i o nc o n t r o l 10 2 1i n t r o d u c t i o no f n e t w o r kc o n g e s t i o na n dc o n g e s t i o nc o n t r o l 1 0 2 1 1n e t w o r kc o n g e s t i o n 1 0 2 1 2c o n g e s t i o nc o n t r o l 1 2 2 2t c p c o n g e s t i o nc o n t r o ls c h e m e 1 3 2 2 1i n t r o d u c t i o no ft c pp r o t o c o l 13 2 2 2a l g o r i t h mo f t c p c o n g e s t i o nc o n t r o l 。1 3 2 2 3c a l c u l a t i o no ff h ta n dr t o 。18 2 3e n d t o e n du n i d i r e c t i o nd e l a ya n dj i t t e r 1 8 2 3 e n d t o e n du n i d i r e c t i o nd e l a y 1 9 2 3 2e n d t o e n du n i d i r e c t i o nd e l a yj i t t e r 2 2 2 4t c p f r i e n d l ym u l t i c a s tc o n g e s t i o nc o n t r o lp r o t o c o l s 2 4 2 4 1m u l t i c a s tt r a n s p o r tt e c h n o l o g y 2 4 2 4 2t c p f r i e n d l ym u l t i c a s tc o n g e s t i o nc o n t r o ls c h e m e 2 7 2 4 3c o m m o nm u l t i c a s tc o n g e s t i o nc o n t r o lp r o t o c o l s 2 8 2 5c o n c l u s i o n s ：；( ) c h a p t e l ui m p r o v e dt f m c ca l g o r i t h mb a s e do n e n dt oe n d d e l a yj i t t e r 3 2 3 1t f m c cp r o t o c o l 3 2 3 1 1s c h e m eo f s o u r c eo f t f m c cp r o t o c o l 3 3 i i i 山东大学硕士学位论文 3 1 2s c h e m eo fr e c e i v e ro f t f m c cp r o t o c o l 3 5 3 2i m p r o v e dt f m c ca l g o r i t h mb a s e do ne n d t o e n dd e l a yj i t t e r 3 8 3 3p e r f o r m a n c eo fi m p r o v e dt f m c c a l g o r i t h m 4 2 3 3 1n e t w o r kt o p o l o g ya n ds i m u l a t i o ne n v i r o n m e n t 4 2 3 3 2a n a l y s i so f t c p f r i e n d l i n e s s 4 2 3 3 3c o m p a r a t i o no f a v e r a g ee n d t o e n dd e l a y 4 2 3 3 4c o m p a r a t i o no f a v e r a g ee n d t o e n dd e l a yj i a e r 4 2 3 3 5c o m p a r a t i o no f a v e r a g ep a c k e tl o s s r a t e 4 5 3 4c o n c l u s i o n s 4 5 c h a p t e r 4i m p r o v e dt f m c ca l g o r i t h mb a s e do nm i n i m a lr a t e 4 7 4 1m u l t i m e d i ar e a l t i m ea p p l i c a t i o n sw i t hal i m i t eo fm i n i m a lr a t e 4 7 4 2i m p r o v e dt f m c ca l g o r i t h mb a s e do nm i n i m a lr a t e 4 7 4 3p e r f o r m a n c eo fi m p r o v e dt f m c ca l g o r i t h m 5 0 4 3 1n e t w o r kt o p o l o g ya n ds i m u l a t i o ne n v i r o n m e n t 5 0 4 3 2s i m u l a t i o nr e s u l t 51 4 4c o n c l u s i o n s 5 3 c h a p t e r 5c o n c 【u s i o n sa n df u t u i 己er e s e a r c h 5 4 5 1c o n c l u s i o n s 5 4 5 2f u t u r er e s e a r c h 5 5 r e f e r e n c e s 5 7 a c k n o w l e d g e m e n t s 6 l r e s e a r c ha c h i e v e m e n t s 一6 2 山东大学硕士学位论文 摘要 i n t e m e t 网络的迅速发展为多媒体实时业务提供了重要的发展平台，网络多媒 体实时业务正在成为互联网信息传递的新形式，受到越来越多的研究和关注。 t c p 协议能够为数据提供可靠的传输，它基于a i m d 算法的拥塞控制机制， 是i n t e m e t 网络得以稳定运行的重要保障。多媒体实时业务对稳定性和实时性有较 高要求，t c p 协议采用基于窗口的速率调节机制，发送速率抖动性较大；同时t c p 协议的丢包重传机制导致重传数据包不能及时地到达接收端，传输实时性能较差， 这使得t c p 协议不能满足多媒体实时业务对稳定性和实时性的要求。多媒体实时 业务以u d p 作为传输层协议，u d p 协议解决了t c p 协议延迟和抖动较大的问题， 更加适合多媒体实时业务的传输。但是u d p 协议没有拥塞控制机制，当网络产生 拥塞时，它不仅会大量抢占t c p 流的带宽，还可能导致更加严重的拥塞。因此传 输多媒体实时业务时，需要在u d p 之上配置网络层拥塞控制协议来实现多媒体实 时业务的拥塞控制，使多媒体实时业务友好地与t c p 流共享带宽，即具有t c p 友 好性。比较有代表性的组播拥塞控制协议是单速率t f m c c 协议。t f m c c 协议采 用t c p 长期吞吐量方程调节发送速率，发送速率具有较好的平滑性。进一步减小 t f m c c 协议的延迟和抖动对于更加高效地传输多媒体实时业务是非常重要的。 t f m c c 协议仅以丢包率作为网络拥塞的标志，在丢包发生之前，发送端不能 及时地预测网络拥塞，只能等到丢包发生之后，才得知网络发生了拥塞；在网络 拥塞还没有导致丢包发生的这段时间内，t f m c c 协议无法预测网络拥塞，导致网 络拥塞长时间积累，最终导致较高的丢包率。t f m c c 协议没有考虑到网络延迟和 抖动也可以反映网络的拥塞状况，发送端在获取网络拥塞信号时，没有专门计算 网络延迟和抖动的模块和机制，不能对网络延迟和抖动进行有效控制，因此 t f m c c 发送速率随着网络延迟和抖动的变化，抖动性较大。针对这个问题，本文 提出了t f m c c 协议的改进算法t f m c c b d j ( i m p r o v e dt f m c cp r o t o c o lb a s e do n e n d t o e n dd e l a ya n dj i t t e r ) ，该算法在丢包发生之前，以端到端延迟抖动值作为拥 塞信号来提前预测网络拥塞，并根据延迟抖动值计算一个调整因子来调整期望速 山东大学硕士学位论文 率，从而更加精确地调整发送速率，控制网络拥塞：该算法增加了发送端对延迟 和抖动的有效控制，使t f m c c 协议传输多媒体实时业务时，具有更好的实时性和 稳定性。t f m c c 协议仅仅依靠网络性能调整发送速率，没有考虑具体的应用的最 小速率限制。针对这个问题，本文提出了t f m c c 协议的改进算法t f m c c b m r ( i m p r o v e dt f m c cp r o t o c o lb a s e do nm i n i m a lr a t e ) ，该算法以无反馈定时器判断拥 塞，再利用当前发送速率与最小速率的比较判断是否发生拥挤，并根据拥挤的程 度来适当调整发送速率，保证了应用的有效运行。最后本文用n s 网络仿真软件验 证t f m c c b d j 算法和t f m c c b m r 算法的性能，通过仿真验证了改进后的 t f m c c b d j 算法在保证t c p 友好性的同时，提高了协议的实时性和稳定性，并 且减小了丢包率，同时能够更加及时地发现网络拥塞，适应网络的拥塞状况。改 进后的t f m c c b m r 算法，在保证全局t c p 友好性的同时，保证了应用的有效运 行。 关键词：组播拥塞控制机制；t f m c c 协议；多媒体实时业务；实时性和稳定性； 端到端延迟和抖动；拥塞信号；最小限制速率；无反馈定时器；拥挤；n s 2 山东大学硕士学位论文 a b s t r a c t 1 1 1 er a p i dd e v e l o p m e n to ft h ei n t e r n e tp r o v i d e sas i g n i f i c a n tp l a t f o r mf o rt h e d e v e l o p m e n to ft h e m u l t i m e d i ar e a l - t i m ea p p l i c a t i o n s t h em u l t i m e d i ar e a l - t i m e a p p l i c a t i o n sa san e wm e t h o do ft h ei n f o r m a t i o nt r a n s f o r ma r eg e t t i n gm o r ea n dm o r e a t t e n t i o no f t h er e s e a r c h e r s t c pp r o t o c o lp r o v i d e sr e l i a b l ed a t at r a n s f o r mf o rt h ei n t e r a c t ，i t sc o n g e s t i o n c o n t r o ls c h e m eb a s e do na i m da l g o r i t h mm a k e si tac r u c i a lg u a r a n t e ef o r t h es t e a d y o p e r a t i o no ft h ei n t e r n e t t h em u l t i m e d i ar e a l - t i m ea p p l i c a t i o n sh a v eah i g hr e q u i r e m e n t f o rt h ep e r f o r m a n c eo fr e a l - t i m ea n ds t e a d i n e s s 1 1 l ew i n d o w - b a s e ds e n d i n gr a t e a d j u s t i n gs c h e m eb r i n g sas u p e r i o rj i t t e ro ft h et c ps e n d i n gr a t e 1 1 l er e t r a n s m i s s i o n s c h e m eo ft c pr e s u l t st h a tt h ed a t ac a nn o tg e tt ot h er e c e i v e r si nt i m e ，t h a ti st os a y , t c ph a sab a dp e r f o r m a n c eo fr e a l t i m e s ot c pc a nn o ts a t i s f ym u l t i m e d i ar e a l t i m e a p p l i c a t i o n st h er e q u i r e m e n t f o rt h ep e r f o r m a n c eo fr e a l - t i m ea n ds t e a d y g e n e r a l m u l t i m e d i ar e a l t i m ea p p l i c a t i o n sn s eu d pa st r a n s p o r tp r o t o c o lw h i c hs o l v e st h e p r o b l e mo ft h ed r a w b a c ko fs u p e r i o rd e l a ya n dj i t t e ra n ds u i t sg o o df o rt h em u l t i m e d i a r e a l - t i m ea p p l i c a t i o n s b u tu d p p r o t o c o ll a c k sc o n g e s t i o nc o n t r o ls c h e m e w h e nt h e r e i sc o n g e s t i o ni tw i l ln o to n l yo c c u p yl o t so ft c pb a n d w i d t hb u ta l s ob r i n gm o r es e r i o u s c o n g e s t i o n s oi t i s r e q u i r e dt od e v i s ec e r t a i np r o t o c o l sw h i c hs u p p o r tc o n g e s t i o n c o n t r o ls c h e m eo nt h en e t w o r kl a y e ri no r d e rt o s a t i s f y m u l t i m e d i ar e a l t i m e a p p l i c a t i o n st h er e q u i r e m e n tf o rc o n g e s t i o nc o n t r o la n dm a k e sm u l t i m e d i ar e a l - t i m e a p p l i c a t i o n s s h a r eb a n d w i d t h 、i mt c pf l o w s f r i e n d l y ac o m m o nm u l t i c a s t t c p - f r i e n d l yr e a l t i m ea p p l i c a t i o n sc o n g e s t i o nc o n t r o ls c h e m ei st f m c cp r o t o c 0 1 t f m c ca d o p t sat c pl o n g - t e r mt h r o u g h p u te q u a t i o nt oa d j u s tt h es e n d i n gr a t ea n dt h e s e n d i n gr a t eo fw h i c hh a sag o o dp e r f o r m a n c eo fs t e a d i n e s s t or e d u c et h ed e l a ya n d j i t t e ro ft f m c cf u r t h e rm o r ei sn e c e s s a r yf o rm u l t i m e d i ar e a l - t i m ea p p l i c a t i o n s t f m c cp r o t o c o lo n l yu s e sp a c k e tl o s sr a t i oa st h ec o n g e s t i o ns y m b 0 1 b e f o r e 3 山东大学硕士学位论文 p a c k e tl o s so c c u r st h es o u r c ec a l ln o tf o r e c a s tc o n g e s t i o n i tc a l lb ei n f o r m e dc o n g e s t i o n b yt h et i m et h ep a c k e tl o s so c c u r s b e f o r et h ep a c k e tl o s so c c u r s ，t f m c cp r o t o c o lc a l l n o tf o r e c a s tc o n g e s t i o na n dt h en e t w o r kc o n g e s t i o na c c u m u l a t e si nal o n gt i m ew h i c h w i l lr e s u l ti nah i g hl o s sr a t i o t f m c cp r o t o c o ld o e sn o tt a k ed e l a ya n dj i t t e ri n t o a c c o u n tw h e ni ta c h i e v e sc o n g e s t i o ns i g n a l i th a sn os p e c i a lm o d u l ea n ds c h e m et o c a l c u l a t ed e l a ya n dj i t t e ra n dc a nn o tc o n t r o ln e t w o r kd e l a ya n dj i t t e re f f i c i e n t l y t h e s e n d i n gr a t eo ft f m c ch a sag r e a tj i t t e r 嘶t ht h ev a r i a t i o no ft h ed e l a ya n dj i t t e r i n o r d e rt os o l v et h ep r o b l e m sp o i n t e do u ta b o v e ，w ep r e s e n t e da ni m p r o v e da l g o r i t h m t f m c c b d j ( i m p r o v e dt f m c cp r o t o c o lb a s e do ne n d - t o e n dd e l a ya n dj i t t e r ) t h i s a l g o r i t h mu s e se n d - t o e n dd e l a yj i t t e ra st h en e t w o r kc o n g e s t i o ns i g n a lb e f o r et h ep a c k a l o s so c c u r sa n da d d st ot h es o u r c ea ne f f i c i e n tc o n t r o lo ft h ep e r f o r m a n c eo fr e a l - t i m e a n ds t e a d i n e s s s ot h i sa l g o r i t h mi ss u i t a b l ef o rt h em u l t i m e d i ar e a l - t i m ea p p l i c a t i o n s t f m c c p r o t o c o lo m yu s e sn e t w o r kp r o p e r t yt oa d j u s ts e n d i n gr a t ea n dd o e sn o tt a k e s p e c i f i ca p p l i c a t i o n si n t oa c c o u n t i no r d e rt os o l v et h i sp r o b l e m ，w ep r e s e n t e da n i m p r o v e da l g o r i t h mt f m c c b m r ( i m p r o v e dt f m c cp r o t o c o lb a s e do nm i n i m a l r a t e ) t h i sa l g o r i t h mu s e sn of e e d b a c kt i m e rt oj u d g ec o n g e s t i o na n dj u d g ec r o w dv i a c o m p a r i n gc u r r e n ts e n d i n gr a t ea n dm i n i m a lr a t ea n dt h e na d j u s tt h es e n d i n gr a t e a c c o r d i n gt ot h ed e g r e eo ft h ec r o w d f i n a l l y , w eu s e dt h en e t w o r ks i m u l a t i o ns o f t w a r e n st ov e r i f yt h ep e r f o r m a n c eo ft f m c c - b d ja n dt f m c c b m r t h er e s u l to ft h e s i m u l a t i o np r o v e dt f m c c b d jb r i n g sr e m a r k a b l ep e r f o r m a n c ea m e l i o r a t et ot h e a v e r a g ee n d - t o - - e n dd e l a y , j i t t e ra n dp a c k e tl o s sr a t i oa n d c a nd i s c o v e rn e t w o r k c o n g e s t i o ni nt i m eo nt h ep r e m i s eo fp r e s e r v i n gt c p f r i e n d l i n e s sw i t ht c pf l o w s t h e i m p r o v e dt f m c c - b m r c a ne n s u r et h ee f f e c t i v eo p e r a t i o no ft h ea p p l i c a t i o n so nt h e p r e m i s eo fo v e r a l lt c p f r i e n d l i n e s s k e yw o r d s ：m u l t i c a s tc o n g e s t i o nc o n t r o l ；t f m c c ；m u l t i m e d i ar e a l - t i m ea p p l i c a t i o n s ； p e r f o r m a n c eo fr e a l t i m ea n ds t e a d i n e s s ；e n d - t o - e n dd e l a ya n dji t t e r ；c o n g e s t i o ns i g n a l ； m i n i m u mr a t e ；n of e e d b a c kt i m e r ；c r o w d ；n s 4 山东大学硕士学位论文 a i m d c l r m s s r 订 a c k r t o t f m c c t f r c r l m s m c c t r a m p g m c c i u a m t c p n s r w n d c w n d t c p u d p q o s 缩略语简介表 a d d i t i v ei n c r e a s ea n d m u l t i p l i c a t i v ed e c r e a s e 和式增加积式减小 c u r r e n tl i m i t e dr e c e i v e r 当前带宽受限接收端 m a x i m u ms e g m e n ts i z e r o u n d - t r i pt i m e a c k n o w l e d g e m e n t r e t r a n s m i s s i o nt i m e o u t t c p f r i e n d l ym u l t i c a s tc o n g e s t i o nc o n t r o l t c p - f r i e n d l yr a t ec o n t r o l r e c e i v e r - d r i v e nl a y e r e dm u l t i c a s t s m o o t hm u l t i r a t em u l t i c a s tc o n g e s t i o n c o n t r o l t r e e - b a s e dr e l i a b l em u l t i c a s tp r o t o c o l p r a g m a t i cg e n e r a lm u l t i c a s tc o n g e s t i o n c o n t r o l r a n d o ml i s t e n i n ga l g o r i t h m m u l t i c a s tt c p n e t w o r ks i m u l a t i o ns o f t w a r e r e c e i v e rw i n d o w c o n g e s t i o nw i n d o w t r a n s m i s s i o nc o n t r o lp r o t o c o l u s e rd a t a g r a mp r o t o c o l q u a l i t yo fs e r v i c e 最大报文段长度 往返时延 正确应答消息 超时重传时间 t c p 友好组播拥塞控制协议 t c p 友好速率控制协议 接收端驱动分层组播拥塞控制协议 平滑多速率组播拥塞控制协议 基于树的可靠组播拥塞控制协议 通用组播拥塞控制协议 随机监听算法 组播t c p 拥塞控制机制 网络模拟软件 接收端窗口 拥塞窗口 传输控制协议 用户数据报协议 服务质量 5 山东大学硕士学位论文 1 1 研究背景及意义 第一章绪论 随着计算机网络技术和通信技术的普及和迅速发展，多媒体实时业务给人们 的工作和日常生活带来了方便。i n t e m e t 网络通信已经从单一的数据传输向视频、 音频等多媒体实时业务传输的方向发展。多媒体实时业务对带宽要求比较高，组 播传输技术是一项针对多媒体实时业务而产生的高效利用网络资源的传输技术， 它在多媒体实时业务领域具有巨大的应用前景。组播传输技术可以优化网络资源， 但它本身不具有拥塞控制机制，当网络负载过重导致拥塞发生时，不能提供合适 的机制来控制网络拥塞，这导致组播传输技术不能公平地与t c p 流抢占网络带宽 资源，还可能导致网络负载过重而瘫痪。组播传输技术的拥塞控制问题限制了组 播传输技术的发展，是组播传输技术发展的瓶颈，因此组播拥塞控制问题成为组 播领域一个亟待解决的难题和热点研究问题，受到越来越多研究者的关注。多媒 体实时业务对网络丢包有一定的容忍性，但是对数据传输实时性和稳定性具有较 高的要求。实时性和稳定性分别对应于网络性能指标中的延迟和抖动这两项参数， 、因此，为了使组播传输技术更好地为多媒体实时业务服务，同时为了使多媒体实 时业务能够更好地应用于i n t e m e t 网络，设计一种适合多媒体实时业务特点的组播 拥塞控制机制是解决多媒体实时业务有效传输问题的当务之急。 如果根据发送速率的调节参数进行分类，目前比较成熟的组播拥塞控制协议 包括：基于窗口调节的组播拥塞控制协议和基于速率调节的组播拥塞控制协议。 如果根据发送速率是否固定进行分类，基于速率调节的组播拥塞控制协议包括： 单速率( 固定发送速率) 组播拥塞控制协议和多速率( 分层速率) 组播拥塞控制 协议。基于窗口调节的组播拥塞控制协议使用a i m d 拥塞控制机制，它根据当前 网络可容纳数据包的数量调节发送端发送窗口的大小，从而有效控制发送数据包 的个数来动态地适应网络状态。基于速率调节的组播拥塞控制协议主要是利用 t c p 长期吞吐量方程计算一个期望速率来调整发送速率，这种机制具有较好的速 率平滑性，更加适合多媒体实时业务的数据传输。这些协议对于解决组播传输带 6 山东大学硕士学位论文 来的网络拥塞问题具有较明显的作用，但是也存在着各种各样的问题。这些组播 拥塞控制协议虽然在一定程度上解决了组播传输技术中存在的网络拥塞问题，但 是大部分协议没有考虑到影响多媒体实时业务传输的实时性和稳定性因素，它们 大都以丢包作为网络拥塞的标志，以丢包率作为控制参数调整发送速率，而在丢 包发生之前没有拥塞信号来反映网络拥塞，这不仅会导致较高的丢包率，而且使 得协议对网络的响应能力不足。 多媒体实时业务受网络状况的影响很大，对实时性和稳定性有较高要求，因 此对于多媒体实时业务来说，网络延迟和抖动对其传输质量有较大影响。为了使 组播拥塞控制协议更好地为多媒体实时业务服务，需要以延迟和抖动作为多媒体 实时业务传输的拥塞信号，并且使协议有效地控制网络延迟和抖动，增强组播拥 塞控制协议的实时性和稳定性。多媒体业务有最小速率限制，任何低于最小速率 发送的数据，对用户都是无效的。为了使组播拥塞控制协议更好地为多媒体实时 业务服务，协议需要高于最小速率来发送数据，从而保证应用的有效运行。 1 2 研究现状 当前比较成熟的组播拥塞控制协议已经在较大程度上缓解了网络拥塞，但是 大部分协议没有考虑到组播是为多媒体实时业务服务的一项传输技术，因此组播 拥塞控制问题不仅要解决网络拥塞，还需要优化影响多媒体实时业务传输的各项 参数，最主要的参数包括网络延迟和抖动。 t f m c c 协议是一种端到端单速率组播拥塞控制协议，它以丢失事件率作为拥 塞信号进行速率调整，以此来控制网络拥塞。但是，在初始阶段网络还没有发生 丢包，发送者不能及时地了解网络拥塞状况，只能等到丢包发生之后才得知网络 发生拥塞，这导致t f m c c 协议具有较高的丢包率，并且对网络拥塞的响应能力不 足。t f m c c 协议缺乏对端到端网络延迟和抖动的有效控制机制，具有较高的抖动 性，不适合对稳定性和实时性要求极高的多媒体实时业务。当前，对于t f m c c 协 议的改进已经有很多，包括对t c p 友好性的改进，对协议稳定性的改进，对期望 吞吐量公式的改进等等，但是有关t f m c c 协议的改进很少关注丢包发生前用于预 测网络拥塞的拥塞信号，也很少关注延迟和抖动这两项影响多媒体实时业务传输 7 山东大学硕士学位论文 的网络性能指标；有关t f m c c 稳定性能的很多研究仅仅关注如何减小发送速率的 调整步长【l l i 或者如何减小期望吞吐量的抖动性1 2 1 ，而没有考虑以抖