摘 要

在移动学习平台中有大量的多媒体数据需要传输，本文在传统AIMD算法的基础上，提出了一种基于RTP/RTCP 协议的网络带宽自适应传输算法。可以根据不同的网络状态，动态调整增加因子和减少因子的值来控制码流率，从而有效的满足实时数据的传输。

【关键词】移动学习平台 实时流传输 RTP/RTCP 拥塞控制

当前信息技术飞速发展，流媒体技术已广泛引用在很多方面。而在基于Android系统的移动学习平台上有大量的多媒体学习视频需要进行传输，并且对数据的实时传输有着很高的要求。因此，怎么样在有限的带宽条件下，提高多媒体信息的传输质量，成为了流媒体传输工作中的重点。

1 RTP/RTCP 协议

RTP（Real-time Transport Protocol）实时传输协议，是互联网上用于多媒体数据流的一种传输协议。RTP协议详细描述了在互联网中传递的视频和音频的标准数据包格式，能用于单播和多播应用中。RTP协议能提供时间信息和实现流同步，但RTP本身并没有提供按时发送机制，也不提供流量控制和拥塞控制。这一部分的服务依靠RTCP来提供。

RTCP（Real-time Transport Control Protocol） 实时传输控制协议，能够为RTP提供流量控制和拥塞控制。当启动一个RTP会话时，将使用两个端口：一个给RTP，另一个给RTCP使用。会话期间，RTCP采用和RTP相同的分发机制，所有成员周期性地发送RTCP信息包。应用程序通过接收信息包，可以获取参与会话成员的网络状态、丢包率等相关信息，从而动态地改变传输速率和有效载荷类型。RTP协议和RTCP协议一起配合使用，能以有效的反馈信息和最小的开销，得到传输效率最佳化。因此，特别适合互联网上的数据的实时传输。

2 AIMD网络拥塞控制算法

众所周知互联网有很多种接入方式，连接速率也各不相同。通信线路的质量和网络当前的拥塞状态都会使用户使用时的连接速率发生变化。在移动学习平台上，为了能够更好地传输视频和图像信息，就要求流媒体必须具备能够适应不同传授速率下提供优化图像数据的能力，这样才能满足平台使用者的需求。

常见的网络传输一般采用传统的AIMD算法对码流进行调整。AIMD算法是一种加性增长、乘性减少的控制算法。当网络拥塞的时候，算法会通过使用一个乘法因子来降低码流的发送速率，用以降低通道的利用率，从而达到缓解网络拥塞的目的；当拥塞解除后，再通过使用一个加法因子的方法来提高码流的发送速率，从而提高了信道的利用率。设置S为降低码流发送速率的乘法因子，T为提高码流发送速率的加法因子；F（n）和F（n+1）分别表示n时隙和n+1时隙码流的发送速率；K（n）表示时隙n内的丢包率；h1和 h2分别表示丢包率的两个临界点值。因此AIMD算法可以用下面的公式表示：

根据AIMD算法，乘法因子S是用来降低码流的发送速率，如果S设置过大，码流发送速率就会下降太快，从而造成信道的利用率降低；但是S设置过小，网络拥塞就得不到缓解。而加法因子T是用于在拥塞解除后提高码流的发送速率，如果T设置过小，则码流发送速率的增长会太小，同样也会造成网络带宽利用率的下降。

3 网络带宽自适应传输算法

针对以上情况，在此提出一种基于RTP/RTCP协议的实时视频流网络带宽自适应传输算法。此算法是在AIMD算法的基础上，根据网络的不同状态动态确定乘法因子S和加法因子T的值。通过服务器和客户端交互时，实现测算，从而起到控制拥塞的目的。

设置F为上一次拥塞发生时的码流发送速率；A用来判断恢复的码流率是否足够接近F的阈值；P、Q为常数，其中P的取值范围是01。乘法因子S和加法因子T按照下面的情形进行变化：

（1）当RTP数据流第一次进入网络，把乘法因子S设为常数，则：

（2）当发生网络拥塞时，按照公式1快速降低码流发送速率。

（3）当拥塞解除时，当前码流率小于上一次拥塞发生时码流发送速率的一半，并且足够小时，则要快速增长码流发送速率。即F（n）

（4）当拥塞解除时，当前码流率大于上一次拥塞发生时码流发送速率的一半，并且上一次拥塞发生时的码流发送速率F与当前码流发送速率F（n）的差额大于恢复速率的阈值A时，则表示当前的码流发送速率需要缓慢增长。即F（n）>F/2，F（n）+P>F，F-F（n）>A，则：

（5）当拥塞解除时，当前码流率大于上一次拥塞发生时码流发送速率的一半，并且上一次拥塞发生时的码流发送速率F与当前码流发送速率F（n）的差额小于恢复速率的阈值A时，则表示当前的码流率已接近上一次拥塞时的速率，信道恢复正常。即F（n）>F/2，F（n）+P

该算法的基本思想是利用拥塞发生时的信息来控制码流发送速率的增幅。乘法因子S和加法因子T的值在以上5种不同条件下，都在動态变化的，从而实现了动态调整码流的发送速率。

4 结束语

本文针对移动学习平台中带宽有限、多媒体数据量大、传输质量要求高等问题，提出了一种网络带宽自适应传输算法。根据不同的网络状态，动态调整增加因子和减少因子的值以调整码流的发送速率，从而提高了多媒体数据流在传输过程中的QoS，有效的满足数据在线实时传输的需要。

参考文献

[1]张丽娟，杨晓萍，陈虹，张振宇.基于自适应参数设置的AIMD算法[J].吉林大学学报（信息科学版），2010（01）.

[2]郭静.面向手机平台流媒体传输关键技术研究[D].长春：长春理工大学，2013.

作者简介

徐畅（1982-），女，湖南省长沙市人。现为湖南安全技术职业学院讲师。主要研究方向为计算机技术。

作者单位

湖南安全技术职业学院 湖南省长沙市 410151