视频会议中的差错控制与拥塞控制策略

通过在网络节点上设置隐式拥塞通知，向发送方发送拥塞信息，以控制发送速 率。
流量整形与流量控制
流量整形
通过控制数据包的发送顺序和速率，避免网络拥塞的发生。
流量控制
通过限制发送方的发送速率，避免网络拥塞的发生。
03
计算机网络拥塞避免技术
队列管理技术
先进先出队列
按照数据包到达的顺序进行服务 ，当队列满时，新到达的数据包 将被丢弃。
拥塞原因
造成网络拥塞的原因有很多，包 括网络设备处理能力不足、网络 拓扑结构不合理、用户流量分布 不均、网络攻击等。
拥塞对网络性能的影响
网络延迟增加
当网络发生拥塞时，数据包在网络中的传输时间会延 长，导致网络延迟增加。
丢包率上升
由于网络拥塞，数据包可能会在网络中丢失，导致丢 包率上升。
网络吞吐量下降
MPLS拥塞控制协议
MPLS拥塞控制机制
MPLS网络通过标签交换路径（LSP）进行 数据传输，当网络出现拥塞时，MPLS路由 器会根据预设的策略对进入网络的流量进行 控制，以避免拥塞的发生。
MPLS拥塞控制策略
MPLS拥塞控制策略主要包括显式通知（ Explicit Congestion Notification，ECN） 和隐式通知（Implicit Congestion Notification，ICN）等，通过在数据包中 添加特定的标签或比特位来指示网络中的拥 塞情况，以便路由器进行相应的处理。
案例二：视频会议中的拥塞避免技术应用
视频会议对网络带宽和延迟的 要求较高，拥塞避免技术可以 确保视频流的稳定传输。
在视频会议中的应用场景包括Fra bibliotek：实时视频通信、语音通话、 数据共享等。
拥塞避免技术可以采取以下策 略：基于队列长度的避免算法 、基于窗口的避免算法、基于 速率的避免算法等。

得 有线 运 营商 能够在 网络 里 同时传 送数 据和 多媒体 应
用， 同时还 能保证网络的速度和 Ｑ Ｓ ｏ 。图 １ Ｐ ＭＭ框架 为 Ｃ 的参考模 型。
广州珠 江数码集 团互 动电视业务采用 Ｃ Ｔ 进行传 ＭＳ
输 ， 网络规划 时都是按一定 的并 发来设计 的 ， 在 实际运营
ｚ ｓ ・ 。锑 ｓ － 靴娣 ｓ期 ，
５ ３
ｌ ｄ ａ ｄｎ ｔ ｒ Ｗｉｅｂ ｎ ｅｗｏｋ
Ｉ 贵带 网络
１ 基 于 Ｐ Ｍ Ｍ 的应 用 架构 提供 了策略规 则 、 Ｅ设备 的集 中式 管理 ， ＭＰ ＭＰ 所
中将 出现 以下情况 ： 假设 １ Ｃ Ｓ 台 ＭＴ 支持 １ ０ ０ 个用户 同时 进行点播 ， 当第 １ １ ０ 个用户也进行点 播时 ， 出现 流量过 将 载 ， 么包含之前 的所有 用户都会 出现视频 不连续 、 、 那 卡 马赛克 等现象 ， 业务得 不到保 障。 当视频 点播用户 超 使 过网络设计数量时 ， 网络 出现拥塞 ， 其根本原 因在 于用户
Ｔ ｋｌ 公 司 的 Ｃ ｍ ａｔ 件 解 决方 案 可支 持 整 套 ｅｅ ｃ ｅ ａｉ 软 ｎ
Ｐ ＭＭ协 议 ， Ｃ 对于高 清视频 、 Ｉ Ｐ电话等 各类实 时应用 ， 都
有管理均可 以通过 同一个管理控制 台完成 。管理控制 台 基 于 Ｗｅ 且支 持下 列 功能 ： Ｅ设 备 和其 他 Ｔ ｋ ｌ 设 ｂ ＭＰ ｅｅｅ ｃ 备 的配置与管理 ； 的定义 ； 略规则 的创建 、 网元 策 修改 、 删
基于 Ｈ Ｃ网络 的多媒体应用 解决方案 ， Ｆ 最主要 的标
准是 Ｐ ｃ ｅＣ ｂｅ Ｍ ｌｍ ｄａ（ Ｃ ａｋｔ ａｌ ｕｔ ｅｉ Ｐ ＭＭ） 该 标准 是 由 Ｃ ． ｉ ， ａ

第19讲 多媒体传输拥塞控制 及传输层差错控制
多媒体通信技术：多媒体传输拥塞控制及传输层差错控制
宁波大学
Ningbo University
信息科学与工程学院
主要内容
1. 2. 3. 4. 5. 拥塞控制概述 拥塞控制策略的分类 单播拥塞控制 组播拥塞控制 传输层差错控制
多媒体通信技术：多媒体传输拥塞控制及传输层差错控制
多媒体通信技术：多媒体传输拥塞控制及传输层差错控制
宁波大学
Ningbo University
信息科学与工程学院
• 基于速率的拥塞控制：
根据某些网络拥塞的网络反馈机制动态调整 传输率 简单的AIMD方式：
码率变化呈现短期的锯齿状
基于模型的拥塞控制：
可产生较平滑的码率变化
基于窗口的拥塞控制获得TCP友好无须知道RTT 基于速率的拥塞控制需要RTT等网络信息来保证
算模型参数 没有分组丢失则下一个周期发送速率增加，否则 发送速率为模型给定速率
存在问题：
协议依赖于重新计算间隔的长短
参数静态，不能很好地适应于异构的网络条件 在一个间隔时间没有丢失发生，发送速率倍增， 易导致速率振荡

多媒体通信技术：多媒体传输拥塞控制及传输层差错控制
宁波大学
Ningbo University
没有自己的反馈机制 依赖于RTP提供的RTCP反馈消息
AIMD增加和减少因子根据网络情形动态调 整，其加法增加的数量由3个独立的增加因 子的最小值来决定，从而保证：
占用较低带宽的流比占用较高带宽的流增加得
快 流不超过估计的瓶颈带宽 流带宽的增加不超过TCP连接
多媒体通信技术：多媒体传输拥塞控制及传输层差错控制

Ｆ ｅ ｂ ｃ ｎ ｅｔ ｎＣｏ ｔｏ ｅｄ ａ ｋＣｏ ｇ ｓｉ ｎ ｒ Ｉ ｏ Ａｋｏ ｉ ｍ ｒ ｒｔ ｆ ｈ ０
Ｔｒ ｎ ｐ ｒ ｉ ｇＲｅ ｌｔｍｅＶｉ ｅ ａ ｓ ｏ ｔｎ ａ －ｉ ｄ ｏ
ＺＨＡＮＧ ｅ ｇ．Ｌ１ ｉｎ ｕ Ｃｈ ｎ ａｈ ａ Ｊ （ ｐ ｆ ｌ ｔｏ ｉ Ｅ ｇｎｅｉｇＳ ａ ｇａ ｉ ｔｎ ｉｅｓｔ， ｈ ｎ ｈ ｉ０ ０ ０ Ｄｅ ｔｏ ｅ ｒｎｃ ｎ ｉｅｒ ， ｈ ｎ ｈ ｉ ｎ ｏ ｇＵｎ ｒｉ Ｓ ａ ｇａ ０ ３ ） Ｅ ｃ ｎ Ｊｏ ｖ ｙ ２ ［ ｓ ａ ｔ ｉｃ ａｋｔｌ ｓａ ｄｄ ｌｙａ－ｕ ｕＨ ａ ｓｄｂ ｅｗ ｒ ｏ ｇｓ ｏ ． ｒｓｎ ＾ｆｅ ｂ ｃ ｏ ｇ ｓｉｎｃｎ ｒｌ ｃ ｅ ￣ ｅ ｎ Ａｂｔ ｃｌＳｎ ｅｐ ｃ ｅ ｓ ｎ ｅ Ｉ ｓａ ｙｃ ｕｅ ｙｎ ｌ ｏ ｋｃｎ ｅｔ ｎ ｗｅｐ ｅｅ ｔ ｅｄ ａ ｋｃｎ ｅｔ ｏ ｔｏ ｈ ｍｅｈ ｓｄ ｏ ｒ ｏ ａ ｃ ＇ ｉ ｏ ｓ ｅ ｂ ｍｅｔａ ｓ ｏｔ ｏ ｏ ｏ （ Ｐ ａ ｄｒａ－ ｒ ｓｏ ｔ ｏ ｔ ｏｏｏ （ ＣＰ， ｉｈｃｎｓ ｒｆ ｅｂ ｉ ｒａ ｔ ｒｎｐ ｒ ｒｔｃｌＲＴ ） ｎ ｅｌ ｍｅｔ ｎｐ ｒｃ ｎｒｌ ｒｔｃｌＲＴ 】ｗｈｃ ａ ａｉ ｙｔｅｒａ ｔ ｉ ｐ “ ａ ｏ ｐ ｓ ｈ ｍ￣ｖｄｏｄ ｉｅ ｄｗｅ ｙ ｔｍ ｗｉ ｙ ｅ ｓｓｅ ｔ ｈ
中 萄分类号： Ｔ３１１ Ｐ９． ４
实时视频传输 的反馈拥塞控 制策略
章 程， 李建华
（ 上海交通大学电子工程系 ，上海 ２ ０ ３ ） ０００ 摘 要：提 出了Ｒ Ｐ Ｄ ／ 的视 频实 时传精 体系结构 ，采 用基于 实时传精协议 （Ｔ ）和 实时传精 控 ｛ Ｔ ／ ＰＩ Ｕ Ｐ ＲＰ 埘协议 （ Ｔ Ｐ Ｒ Ｃ ）的反馈拥塞控制 算 法 ，控制发送端视频编码器｛ 出 的比特率 ，以使得整十基于ｌ的 网络视频传精 系统既能充分利用 网络带 宽又不 引趋 网络拥塞 ，从 而减少 时 禽 Ｐ 延 ，降低丢包率 ，为视频数据的接 收者提供一十较好 的图象质量。 关健词 ：实时传精 ；反馈拥塞控｛ 埘；丢包率

量子误差校正和量子噪声抑制 技术也是差错控制的重要手段， 通过这些技术可以减小量子比 特之间的相互干扰，提高量子 计算的精度和稳定性。
人工智能在差错控制中的应用
人工智能技术可以通过机器学习和深度学习算法，自动识别和纠正差错， 提高差错控制的效率和准确性。
人工智能技术还可以通过对大量数据的分析和处理，发现差错控制的规律 和趋势，为差错控制技术的发展提供新的思路和方法。
冗余控制
通过合理控制冗余，减少无效 数据的传输，提高编码效率。
编码策略
采用高效的编码策略，如变长 编码、算术编码等，以实现更 高的编码效率。
解码效率优化
解码效率
解码效率直接影响到差错纠正的速度。
解码算法优化
改进解码算法，降低计算复杂度，提高解码速度。
并行处理
采用并行处理技术，利用多核处理器或分布式系统加速解码过程。
人工智能技术还可以与量子计算等其他前沿技术相结合，形成更加高效和 智能的差错控制方案。
未来差错控制技术的发展趋势
随着技术的不断发展，未来差错控制技 术将更加注重跨学科的融合和创新，如 量子计算、人工智能、通信和计算机科 学等领域的交叉融合。
未来差错控制技术将更加注重实际应用和产 业化发展，通过与产业界的合作和推广，实 现差错控制技术在更多领域的应用和落地。
要点二
详细描述
ARQ协议通过接收端对接收到的数据进行校验，如果发现 错误则发送请求，要求发送端重新发送数据。ARQ协议可 以分为停止-等待ARQ、连续ARQ和选择重传ARQ三种类型。
自动重传协议（ARQ）
总结词
自动重传是一种拥塞控制协议，用于快速检测并纠正数 据传输过程中的错误。
详细描述
自动重传协议通过在发送端维护一个未确认的帧的队列， 当收到确认后，相应帧从队列中移除；若在一定时间内 未收到确认，发送端会重新发送该帧。自动重传协议可 以有效降低数据传输过程中的错误率。

科技创新与应用 ｌ０ ￣ 月下 １ ５ 频会议 的 Ｑ Ｓ研 究 ｏ
戚 晓 晶 李治 国
（ １５ ９ ５ ０部 队 ， 宁 大连 １６ ０ ） 辽 １０ ０ 摘 要 ： 绍 了 目前 Ｉ 介 Ｐ网络 的视 频会议 体 系架 构 ， 析 了视频 会议 针 对 Ｑ Ｓ的要 求 ， 讨 了基 于视 频会议 的 Ｑ Ｓ 障机 制 ， 分 ｏ 探 ｏ保 在此 基 础 上给 出一 种综合 的 Ｑ Ｓ 制方案 ， ｏ控 即在视 频 会议 终端 内部 实施 基 于应 用的 Ｑ Ｓ 术 ， Ｉ ｏ技 在 Ｐ网络 中 实施 基 于 网络 的 Ｑ Ｓ 术 。重 ｏ技 点 对基 于 网络 的 Ｑ ｓ ｏ 服务 模型 、 数据层 和控 制层 的具 体 实现过 程以及 基 于应用 的 Ｑ Ｓ的 实现 过程 和 实现 技 术进行 了详 细 的探 讨 。 ｏ 关键 词 ： 务 质 量 ； 频会 议 ； 于 网络 的 Ｑ Ｓ 基 于应 用 终端 的 Ｑ Ｓ 服 视 基 ｏ； ｏ
ｌ基于 网络 的 Ｑ Ｓ Ｑ Ｓ ｏ （ ｏ） Ｎ １ Ｑ Ｓ的服务模 型 ．Ｎ ｏ １
Ｎ ｏ 可以有两种方式来 提供： Ｑ Ｓ ＱＳ 硬 ｏ 和软 Ｑ Ｓ 硬 Ｑ Ｓ Ｏ。 Ｏ 能完全保 证 Ｑ Ｓ软 Ｑ Ｓ Ｏ ， Ｏ 提供 “ 力而为 ” ｅｔ ｆ￣的 Ｑ Ｓ 目前 ， 有两种 尽 （ ｓｅｏ ｂ ｆ Ｏ。 主要 Ｎ ｏ 服务模型、 ＱＳ 综合服务（ｔｅ ） Ｉ ｓⅣ模型和区分服务（ｉ ｒ模型， ｎ Ｄ瞒ｅｖ ） 其中， Ｉｔｅ 模型是一种硬 Ｑ Ｓ ｉＳｒ模型是一种软 Ｑ Ｓ ｎ ｒ Ｓｖ ｏ， ｆ ｅ Ｄｆ ｖ ｏ。 １． ．１区分服 务 ｉＳ Ⅳ模型 １ ｆｅ １ ｆ Ｄｆ ｓⅣ模型为之提供服务的对象是具有相同特『的数据流的聚 ｉ ｅ 生 合 ，而不是单个数据流＂ｉｓｒ模型还将策略控制功能与核心网络剥 ， ｆｅｖ Ｄ 离，路由器不需要保存数据流状态信息 Ｑ Ｓ ｏ 管理和控制功能由核心网 络移到边界设备， 大量控制功能由边界的服务平面完成。因此 Ｄｆｅｖ ｉｓｒ ｆ 模型具有简单有效的特点， 能够满足实际应用对可扩展性的要求， 十分 适合于核心网络的使用。 但是， Ｄｆ ｅｖ 由于 ｉＳｒ转发的是数据流的聚合， 其 所提供的 Ｑ Ｓ ｏ 粒度较粗。 １． ．２综合服 务（ｔｅ １ １ Ｉ ｓⅣ模型 ｎ Ｉｔ ｒ模 型以 Ｉ 协议 为其网络层 的统 一平 台， ｎ ｅｖ Ｓ Ｐ 将有 Ｑ Ｓ ｏ 要求 的实 ２ Ｑ Ｓ的实现过程 ．Ａ ｏ １ 时应用和传统的“ 尽力而为” 服务集成于 Ｉ Ｐ网上， 对于带宽密集的数据 对于 Ｈ ３３ ． ２ 视频／０ 应 用来说 ，Ｑ Ｓ ｖｌ ｅ Ａ ｏ 的实现 过程 主要包 括呼 叫 应用， 如视频具有 较好的 Ｑ Ｓ ｏ 保证 效果 。ｎＳｒ除 了原 来的“ 而为 ” 信 令和终端 音视频媒体 流 的处 理过程 。应用 流处理 是语音和视 频应 用 Ｉｔｅ ｖ 尽力 型服务外 ， 还提供了两种端到端的面向实时传输的服务： 质量保证型服 经过媒体请求、 压缩、 打包， 传输和 ｐ ｙａｋ ｌ ｂｃ 等处理过程。 ａ 务和可控负载型服务。 但是 ， ｔｅ 方案需要保存每个数据流的状态信 Ｉ Ｓｒ ｎ ｖ ２ ． 叫信令 ．１呼 １ 息， 为了能够满足某种特定业务的要求， ｔ ｒ模型需要先预留网络资 ＩＳ ｖ ｎｅ 信令是发生在应用澄 端） 之间的低级的通信 ， 信令采用工业化的标 源，依靠资源预留协议 Ｒ Ｖ 提供 Ｑ Ｓ ＳＰ ｏ 协商机制。这使得系统开销过 准协议。 ． ２ 中有 ３ Ｈ ３３ 种主要的信令机制： ． ２一 Ａ ： （ ２５Ｒ Ｓ 负责终端和网 高， 对于大型网络存在可扩展性问题， 很难在 Ｉ Ｐ中得到广泛应用。 当前， 守之间的通信。此外， 终端使用 Ｈ ２一 Ａ 来从网守处获得业务。② ２ ５Ｒ Ｓ 主要考虑把 Ｉｔ ｒ应用在企业网边缘、 ｎ ｅｖ Ｓ 校园网以及小型的公司网络中， Ｈ ２５Ｑ ９ １ 于呼叫建立的终端和呼叫终端之间。③Ｈ ２５ ． ２－ ． ３用 － ． ４： 用于呼 而核心 网采 用 Ｄ ｅｖ ｉ ｒ模型 。 叫建立和协商的多媒体部分的终端之间。 １ Ｑ Ｓ的实 现过程 ．Ｎ ｏ ２ ２． ．２媒体处理 １ 针对 视频会议 的体 系架构 的 Ｎ ｏ Ｑ Ｓ管理可 以分 为两个层 面： 控制层 Ｈ２ ５ 来提供 Ａ ｏ，其通过测 量分组丢失率并 指示终端做 出反 ． 用 ４ ＱＳ 和数据层。 在数据层中，Ｑ Ｓ Ｎ ｏ 保障机制包括数据包的分类与标记 ， 队列 应来实现。此外 ， 也测量内部到达的分组抖动和单方时延。当不存在 机制 ， 流量监管 ， 量整形 以及拥塞避 免。这些都 是针对 数据包 而采取 Ｎ ｏ 流 Ｑ Ｓ的情况 下 ， ２ ５ 唯一 对分 组丢 失 。抖动 和 时延 做 出反应 的 Ｈ ４ 是 的各种保障措施。 在控制层中 Ｎ ｏ 保障机制包括资源预留、 ＾ ＱＳ 接 控制， Ｑ ｓ ｏ设备。影响这些设备的技术有以下几种： ①动态抖动缓冲器： 用来补 流量 工程和 流量控 制。这些机 制负责在用 户和 网络之 间达成 一种服务 偿 内部 到达 的分组 丢失率 ； 态带宽 分配 （Ｂ １③ Ｐｌｃｍ公 司 的 ②动 ＤＡ； ｏ ｏ ｙ 协议 ， 网络可 以恰 当地分配资源来保 障那些 已经达 成协议的应用 。 使 在 视频错误隐藏 Ｅ ｖ ｑ。 网络 运行 的时候 ， 个新 的视频 会议请 求到达 时 ， 制层 的接 入控制 当— 控 ２ Ｏ Ｓ的实现技术 ．Ａ ｏ ２ 机制 根据 当时的实 际情况决 定是否接受 这个新 的请 求 。一旦 请求被接 Ａ ｏ Ｑ Ｓ的实现技术主要有两种 ： 控制和差错控 制。 拥塞 受 ， 终端就 开始 向网络 发送数 据 ， 时数据层 的分类 与标记 视频 而此 队 ２． ．１拥塞控制 ２ 列机制 ， 量监管 ， 整形 以及 拥塞避免 机制将作 用于视频会 议数 据 流 流量 现在实 时多媒体业务 中 ， 通常采用 Ｕ Ｐ协议 进行传 输 ， Ｕ Ｐ Ｄ 但 Ｄ 包 包进行 Ｑ ｓ ｏ 保障 。 不提供拥塞控制和质量保证机制， 因此需要在 Ｕ Ｐ的上层加上拥塞控 Ｄ ｌ ２１控制层 的 Ｎ ｏ 机制 的实 现 ＱＳ 制机制。 现在通常采用基于速率的方法， 其基本思想为： 发送方根据接收 控制 层 的 Ｎ ｏ 机 制主 要用来 解决 网络 资源不 恰 当的使 用 问题 ， 方的反馈 信息 ， 当前网络可 承载的最 大码率 ， 次调整 编码器 的 ＱＳ 计算 并一 其中流量工程针对数据流进行预测 ，调节网络设置来满足所需的 Ｑ ｓ 输出速率 ， ｏ 使之与当前网络可提供的服务相一致。一般来说 ， 基于速率 要求汝源预留， 接人控制和流量监控则主要是限制竞争同一有限资源 控制的方法， 不仅可避免较高的丢包率 ， 而且能防止过多地抢 占网络资 的数据流。 ①流量工程。 流量工程的核心思想就是根据当时运行的网络 源 ， 网络超负荷运 行 。 目 国 内主要 源端速 率控 制算法有 ： 法， 导致 前 试探 状况优化不同的链路 、 路由器和交换机之间业务负荷 ， 尽量将过度负载 Ａ Ｓ Ｖ Ｐ加权移动平均拥塞控制算法 、基于模型的 Ｔ Ｐ友好速率控制算 Ｃ 的链路的流量分流到网络中轻量负载的链路中去 ， 使所有这些设备既 法阻 播环境 ） １ 等。 不会过 度使用 ， 不会未被 充分利 用 。即安排 数据流如何 通过 网络 ， 也 以 ２． ：２差错控制 ２ 避免不均匀地使用网络而导致拥塞的过程 ，具体的实现方法包括约束 在视频传输 中，差错控制的目的是通过提供数据恢复能力来减少 路由和 Ｍ Ｌ 等。②接人控制。当—个新的连接请求建立时， ＰＳ 接入控制 分组丢失对接收端视频质量的影响。现在主要的差错控制技术有Ｉ 自 ① 单元将根据接人标准 ， 网络的状态和流的信 息确定是否接受这个请求 ， 动重发请求（Ｒ ）Ａ Ｑ技术的关键在于重新发送丢失的分组 ， Ａ Ｑ， Ｒ 通常应 旦接受预留请求， 设备就必须确保该数据流能得到设备许诺的服务， 用于 重要的信 息 ， 如分层视频 压缩 的基 层数据 以及声音数 据 的传 输 中 。 设备中的分类器用存储的信息去识别和区分这些数据流，而调度器则 如果判断重传后的包能够低于时延的阈值 ， 就可重传。 判断可以在接收 负责将 数据流放入 给它提供服务 的队列中去 。 端或发送端 进行 。 １． ．２数据层 的 Ｎ ｏ 机 制 的实现 ２ ＱＳ ② 前向纠错控制（Ｅ ）Ｆ Ｃ的基本思想 是： 送端在发送原 始采 样 Ｆ Ｃ， Ｅ 发 数据层的 Ｎ ｏ 机制包括数据包的分类与标记， ＱＳ 排队， 整形， 监控和 基本数据的同时在数据包中包含冗余数据 ， 当一个数据包丢失时， 接收 拥塞避 免。 端等待后续的数据包的到达， 从冗余数据中将丢失的数据恢复。当丢包 （分类与枥 己 当接收到数据包的时候， １ ） 。 网络设备中的分类器将根 数量较小时，Ｅ Ｆ Ｃ能够很好的满足多媒体数据传输的实时 陛和大�