基于Java的实时流媒体传输自适应调节方法和实现

王新宁　李扬

摘要：文章介绍了RTP、RTCP等网络传输协议。对网络视频传输的各种控制方式进行了阐述，分析了影响制约视频传输的主要因素，丢包率、延时和延时抖动是对流媒体传输质量的主要评价指标。通过研究，引进了一种自适应视频码率调节方式，本方法对传统的视频传输控制方法AIMD（Additive Increase Multiplicative Decrease，和式增加，积式减少）方式进行了改进，减少了由于AIMD调节过程中产生的视频的剧烈抖动，保证了视频传输过程的稳定性和连续性。并且在客户端采用了双缓冲技术，可以降低视频传输的抖动影响，减少了视频传输中画面的停顿和闪动，保证了视频播放的流畅性，提高了用户体验。最后运用Java语言的JMF（Java Media Framework）技术，对上述方法进行了编程实现，实现了在Java下的视频自适应传输，通过实际测试，此方案在画质和丢包率方面得到了明显的改善。

关键词：RTP；Java；视频传输；QoS；自适应

中图分类号：TP393 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2014）02-0365-04

TCP和UDP是当今网络传输中最流行的协议。TCP是一种面向连接的协议，提供了一套网络拥塞控制算法，可根据网络情况按照相应的算法重传数据包；UDP是一种面向无连接的用户数据报协议，传输效率高，实时性好，但是不能保证数据包可靠和有序地被接受。为了保障视频传输地实时性和可靠性，该文采用RTP、RTCP作为传输控制协议。此协议是专为流媒体传输而设定，能够提供端到端的QoS保障[1]，在此传输协议中，RTP只负责传输数据，RTCP为顺序传送数据包提供可靠的传输机制，并对网络流量和阻塞进行控制。RTP协议只规定了通过RTCP报文监测通信质量，而没有规定如何根据监测结果提高传输质量的措施，这也留给上层应用来完成。RTP和RTCP配合使用，它们能以有效的反馈和最小的开销使传输效率最佳化，因而特别适合传送网上的实时数据。

本方案采用Java作为编程语言，Java是一种跨平台的语言，具有安全性高、网络编程方便等优点[2]，本方案采用JMF（Java Media Framework）作为开发环境，JMF技术提供了先进的媒体处理能力，包括媒体捕获、压缩、流转、回放，以及对各种主要媒体形式和编码的支持，该文采用Java实现，可以将代码进行移植，方便手机终端监控软件的开发。

1 自适应流媒体传输的研究情况

流媒体传输主要的要求在于传输的实时性、连续性以及平稳性。相对于控制命令等其他对准确性要求极高的业务，流媒体传输可以容忍一定的丢包和误码。在流媒体的自适应传输控制中，文献[3]采用加增乘减（AIMD）的方法控制传输的码流，在此算法中加增量和乘因数采用固定值，不能根据网络状况自适应调节；文献[4]提出使用低通滤波器来平滑丢包率，并且根据上次网络的传输状况来调整传输速率，视频的稳定性得到了提高；文献[5]提出了一种自适应的码率控制方法，可根据当前和预测网络状况计算加增量和乘因数；文献[6]和[7]对AIMD进行了改进，有效的降低了码率的延时抖动；文献[8]采用PID对传输速率进行控制，实现了较低的丢包率，但反馈系统复杂。

2 本文采用的方法

本文的实现方法框图如图1所示。

5 总结

该文实现了在视频流的自适应传输控制，在局域网测试下，实现了低丢包率，保证了画质的流畅，视频的传输还涉及到视频编解码、p2p等技术，由于篇幅所限，在此不在详述。总之，该文所提供的方法在移动视频传输中（特别是Android平台下）具有较高的使用价值。

参考文献：

[1] Papadimitriou P，V. TSAOUSSIDIS.A rate control scheme for adaptive video streaming over the internet[Z].2007：616-621.

[2] 陆颖瑜，林海，张永林.基于Java与JMF的视频监控系统[J].计算机工程与设计，2007，28（11）：2740-2761.

[3] Casetti C J. Martin M C D. Meo A. BARBERIS.A simulation study of adaptive voice communications on ip networks[J].Computer Communications，2001，24（9）：757-767.

[4] Peng Ling，Li Shao-wen.An improved algorithm of RTP adaptive transmission control[C]，2009 Third International Conference on Genetic and Evolutionary Computing，2009：595-599.

[5] D. SISALEM.End-to-end quality of service control using adaptive applications[C]，In IFIP Fifth International Workshop on Quality of Service，1997：546-554.

[6] 程万翔，张轶博，雷振明.一种改进的RTP自适应算法[J].高技术通讯，2002，12（8）：9-12.

[7] 蒋建国，苏兆品，李援，等.RTP_RTCP自适应流量控制算法_蒋建国[J].电子学报，2006，34（9）：1659-1662.

[8] Tolga Ayav URAS TOS.Adaptive RTP Rate Control Method[C]，2011 35th IEEE Annual Computer Software and Applications Conference Workshops，7-12.