梅魯海

（浙江機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院電氣電子工程學(xué)院，杭州310053）

電力系統(tǒng)視頻監(jiān)控實(shí)時數(shù)據(jù)的傳輸對網(wǎng)絡(luò)的帶寬、數(shù)據(jù)包丟失率和延遲等指標(biāo)都有嚴(yán)格的要求，但由于目前電力系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)上的視頻處理主機(jī)的性能不同，以及網(wǎng)絡(luò)傳輸帶寬的頻繁變化，往往不能滿足實(shí)時視頻信號傳輸對高帶寬和低延時要求，以致出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)擁塞狀況，并造成監(jiān)控視頻質(zhì)量的降低。此外，傳統(tǒng)的電力系統(tǒng)視頻監(jiān)控解決方案中，視頻源的層次劃分和各視頻層次的速率是固定的，不具備對動態(tài)網(wǎng)絡(luò)的自適應(yīng)性，這也會影響網(wǎng)絡(luò)帶寬利用率和總體的視頻接收質(zhì)量。

目前有兩種提高電力系統(tǒng)監(jiān)控視頻服務(wù)質(zhì)量的方法，一種是改造電力系統(tǒng)現(xiàn)有的通信網(wǎng)絡(luò)，使網(wǎng)絡(luò)上的交換機(jī)和路由器等設(shè)備能對實(shí)時應(yīng)用提供資源預(yù)約及服務(wù)質(zhì)量的保證；另一種就是在維持現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)的狀況下，通過端到端的擁塞控制和差錯控制技術(shù)來最大程度地改善視頻的傳輸。常用的端到端的擁塞和差錯控制方法有兩種，一種是像TCP（transmission control protocol，傳輸控制協(xié)議）一樣基于窗口的控制方式，它以數(shù)據(jù)包個數(shù)為單位，獲取可用網(wǎng)絡(luò)帶寬的匹配主要是采用緩慢增加擁塞窗口的方式，當(dāng)檢測到網(wǎng)絡(luò)擁塞時，會迅速減少擁塞窗口的大小，避免發(fā)生網(wǎng)絡(luò)沖突。另一種是基于速率的控制方式，它是以每秒發(fā)送的比特?cái)?shù)為單位，并根據(jù)估算網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)有效帶寬等參數(shù)適時地調(diào)整視頻流的傳送速率，達(dá)到使該視頻傳輸需要占用的帶寬能夠與網(wǎng)絡(luò)上可用的帶寬資源相匹配，從而避免網(wǎng)絡(luò)擁塞［1］。與基于窗口的控制方式相比，基于速率的控制方式可以有效地解決重傳時的抖動和延遲長等問題，正在電力系統(tǒng)視頻監(jiān)控中得到更廣泛的應(yīng)用。

本設(shè)計(jì)提出一種電力系統(tǒng)監(jiān)控實(shí)時視頻傳輸速率的自適應(yīng)控制方案，系統(tǒng)可以根據(jù)網(wǎng)絡(luò)傳輸時間、傳輸延遲和數(shù)據(jù)包丟失率等參數(shù)對網(wǎng)絡(luò)帶寬進(jìn)行估算和判斷，然后動態(tài)地調(diào)整視頻輸出端的發(fā)送速率，實(shí)現(xiàn)魯棒控制。本設(shè)計(jì)有較高的理論意義和實(shí)用價值，經(jīng)實(shí)驗(yàn)證明，系統(tǒng)可以減少視頻傳輸數(shù)據(jù)包的丟失率和抖動，提高電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)傳輸帶寬的利用率，改善電力監(jiān)控的視頻服務(wù)質(zhì)量。

1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

本設(shè)計(jì)對應(yīng)的電力系統(tǒng)視頻監(jiān)控的總體組成如圖1所示。系統(tǒng)主要包括變電站視頻監(jiān)控前端機(jī)、視頻服務(wù)器和監(jiān)控用戶端三部分，每個視頻服務(wù)器和一個變電站視頻監(jiān)控前端機(jī)相對應(yīng)。系統(tǒng)工作時，變電站各個監(jiān)控?cái)z像機(jī)送出的視頻流通過變電站視頻監(jiān)控前端機(jī)傳給對應(yīng)的視頻服務(wù)器，視頻流在視頻服務(wù)器中重新編碼。為適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)帶寬的動態(tài)變化，視頻服務(wù)器會根據(jù)系統(tǒng)反饋控制的帶寬估測結(jié)果，不斷動態(tài)地調(diào)整發(fā)向監(jiān)控用戶端的視頻流傳輸速率。視頻服務(wù)器的主要功能是轉(zhuǎn)發(fā)監(jiān)控用戶端請求的視頻流，監(jiān)控用戶端可以通過視頻服務(wù)器向變電站視頻監(jiān)控前端機(jī)發(fā)送控制指令，如控制攝像機(jī)鏡頭和云臺等。

圖1 電力視頻監(jiān)控系統(tǒng)總體組成Fig.1 Overall composition of electric power video monitoring system

本系統(tǒng)的視頻實(shí)時傳輸速率自適應(yīng)控制的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如圖2所示。在變電站視頻發(fā)送端，帶寬估測模塊根據(jù)反饋信息按照一定的算法估測網(wǎng)絡(luò)的有效和可用帶寬，根據(jù)估測帶寬結(jié)果，速率調(diào)整模塊負(fù)責(zé)對編碼后的視頻數(shù)據(jù)流進(jìn)行速率和位率的調(diào)整和改進(jìn)，從而控制輸出的比特流，這樣可以為避免發(fā)生網(wǎng)絡(luò)擁塞［2］，做到實(shí)際輸出的視頻速率與網(wǎng)絡(luò)的實(shí)際可用帶寬資源相匹配。速率控制模塊主要負(fù)責(zé)為視頻編碼器提供編碼速率的控制參數(shù)，控制參數(shù)是根據(jù) RTP（real－time transport protocol，實(shí)時傳送協(xié)議）層從接收端反饋的網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)信息來確定。這樣，輸入視頻服務(wù)器的視頻數(shù)據(jù)流在編碼器進(jìn)行發(fā)送速率的自適應(yīng)編碼，然后，按照傳輸協(xié)議定義的打包算法，編碼后的視頻流在RTP層被封裝成RTP的數(shù)據(jù)包，再交給UDP／IP層，以單播或組播方式進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行傳輸。

圖2 實(shí)時視頻傳輸速率自適應(yīng)控制結(jié)構(gòu)Fig.2 Real－time video transmission rate adaptive control chart

在監(jiān)控用戶視頻接收端，有些視頻數(shù)據(jù)包可能由于網(wǎng)絡(luò)擁塞或傳輸延時等原因產(chǎn)生丟失，所以QoS（quality of service，服務(wù)質(zhì)量）監(jiān)測模塊會在視頻數(shù)據(jù)流通過UDP／IP層后，在RTP層對數(shù)據(jù)包進(jìn)行分析和處理，并根據(jù)數(shù)據(jù)包的報(bào)頭進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)擁塞和服務(wù)質(zhì)量的監(jiān)測，并統(tǒng)計(jì)結(jié)果，得出包丟失率和傳輸時間等反映當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)的參數(shù)，再通過反饋控制模塊將這些信息以 RTCP（real－time transport control protocol，實(shí)時傳輸控制協(xié)議）包的形式反饋給發(fā)送端。監(jiān)控用戶視頻接收端收到的視頻數(shù)據(jù)流還要進(jìn)行數(shù)據(jù)差錯和糾錯的處理，然后再通過解碼器進(jìn)行視頻解壓和解碼，在顯示器還原出原變電站的監(jiān)控圖像。

2 實(shí)時視頻傳輸速率自適應(yīng)控制研究

2.1 網(wǎng)絡(luò)擁塞狀況監(jiān)測

系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中的帶寬估測模塊是本系統(tǒng)速率控制的基礎(chǔ)。系統(tǒng)只有先通過帶寬估測算法來預(yù)測出下一時刻的有效帶寬，然后才能夠應(yīng)用速率控制機(jī)制隨著有效帶寬的變化動態(tài)地調(diào)整目標(biāo)傳輸速率，從而避免網(wǎng)絡(luò)阻塞的發(fā)生。

這里，判斷網(wǎng)絡(luò)是否擁塞需要關(guān)注兩個重要的網(wǎng)絡(luò)指標(biāo)：數(shù)據(jù)包丟失率和傳輸時間。而當(dāng)發(fā)生網(wǎng)絡(luò)擁塞時，傳輸網(wǎng)絡(luò)負(fù)載會較重，則數(shù)據(jù)包丟失率和傳輸時間均會增大；當(dāng)網(wǎng)絡(luò)擁塞較輕時，數(shù)據(jù)包丟失率和傳輸時間相應(yīng)也較?。?］。網(wǎng)絡(luò)有效帶寬的確定可由帶寬估測模塊通過數(shù)據(jù)包丟失率和傳輸時間等指標(biāo)按一定的算法計(jì)算得到。

例如，可以使用較為成熟的伯努利模型來估算上述指標(biāo)，假定數(shù)據(jù)包的分發(fā)是獨(dú)立和均勻的，伯努利模型定義的數(shù)據(jù)包丟失率p為

式中，n是抽樣測試中的全部數(shù)據(jù)包數(shù)量，nL是抽樣測試中丟失的數(shù)據(jù)包數(shù)量。

因?yàn)槿魏我粋€視頻數(shù)據(jù)包從視頻發(fā)送端發(fā)出時，會被編上相應(yīng)的RTP隊(duì)列號，所以任何視頻數(shù)據(jù)包的丟失或數(shù)據(jù)包次序的微小改變都會被及時捕捉和發(fā)現(xiàn)，因而丟失的數(shù)據(jù)包的統(tǒng)計(jì)監(jiān)測主要是依據(jù)視頻接收端檢查數(shù)據(jù)包RTP隊(duì)列實(shí)時位置的編號來完成。假設(shè)部分?jǐn)?shù)據(jù)包已丟失，為避免系統(tǒng)花費(fèi)過長的時間等待，可設(shè)置接收端監(jiān)測的門限值為3，則如果第i個數(shù)據(jù)包沒有及時到達(dá)接收端，而當(dāng)已接收到后面順序的第i＋1、i＋2和i＋3個數(shù)據(jù)包時，系統(tǒng)就可判斷第i個數(shù)據(jù)包已丟失［4］。每一個抽樣周期內(nèi)統(tǒng)計(jì)的包丟失率需要進(jìn)行平滑處理和計(jì)算，這可用一個低通濾波器來實(shí)現(xiàn)。各周期數(shù)據(jù)包丟失率的系數(shù)關(guān)系有

式中：μj為第j周期內(nèi)統(tǒng)計(jì)的已平滑的數(shù)據(jù)包丟失率；μj－1為第j－1周期內(nèi)統(tǒng)計(jì)的已平滑的數(shù)據(jù)包丟失率；rj為第j周期內(nèi)的數(shù)據(jù)包丟失率；α為一個可調(diào)節(jié)參量，主要用于調(diào)整μj－1對μj的影響程度，一般實(shí)驗(yàn)條件下測定的標(biāo)準(zhǔn)結(jié)果為α＝0.33。

系統(tǒng)接收端的QoS監(jiān)測模塊負(fù)責(zé)QoS的統(tǒng)計(jì)，主要由RTP／RTCP協(xié)議中的RTCP來實(shí)現(xiàn)，如果使用RTCP包來計(jì)算網(wǎng)絡(luò)的傳輸時間，需要在發(fā)送和接收端之間傳送發(fā)送方的報(bào)告報(bào)文SR（sender report，發(fā)送者報(bào)告），而接收端在設(shè)定的計(jì)時器單位時間內(nèi)或超時后，則會周期性地向發(fā)送端傳送一個包括反饋信息的接受者報(bào)告報(bào)文RR（receiver report，接受者報(bào)告），反饋信息中主要包括包丟失率p和傳輸時間RTT（round－trip time，往返時間），具體算法如下所述。

如果系統(tǒng)接收端收到了發(fā)送端的控制包SR，經(jīng)過一段時延DLSR（delay since last SR，自上次SR延時）后，則向發(fā)送端發(fā)送響應(yīng)控制包SR的控制包RR，同時在控制包SR中的NTP（network time protocol，網(wǎng)絡(luò)時間協(xié)議）時間戳域中，提取中間的32bit作為控制包SR的LSR（last SR，上一個SR）。系統(tǒng)接收端如果沒有收到發(fā)送端發(fā)出的SR控制包，則DLSR和LSR都置為0。無論收到與否，DLSR和LSR的值會均被填入控制包SR相應(yīng)的域中［5］。假設(shè)時間A為發(fā)送端收到控制包RR的時刻，則當(dāng)前的網(wǎng)絡(luò)傳輸時間RTT為

當(dāng)前的網(wǎng)絡(luò)傳輸延遲Dn為

設(shè)RR報(bào)文中的包丟失率字段為P，則網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)包丟失率p為

p可作為判斷網(wǎng)絡(luò)擁塞程度的一個重要指標(biāo)，也可以間接地表示網(wǎng)絡(luò)的有效帶寬。

2.2 實(shí)時視頻傳輸速率自適應(yīng)控制算法

MPEG－4是基于對象的視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)，在視頻實(shí)時傳輸中得到了廣泛的應(yīng)用，本系統(tǒng)采用MPEG－4編碼標(biāo)準(zhǔn)。MPEG－4本身具有自適應(yīng)碼率編碼的算法特點(diǎn)，這為本系統(tǒng)實(shí)時視頻傳輸速率的自適應(yīng)控制提供了一定條件。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中，速率控制模塊需要為視頻編碼器提供一定的控制參數(shù)，從而保證編碼器輸出質(zhì)量較好的視頻數(shù)據(jù)流［6］。

MPEG－4進(jìn)行分級編碼時，會產(chǎn)生一個基本層的視頻碼流和一個增強(qiáng)層的嵌入式視頻碼流?；緦哟a流包括P－VOP和I－VOP兩種類型的視頻幀，是質(zhì)量級別較低的視頻信號，但重要性高。因?yàn)榛緦拥拇a率相對較低，可以適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)帶寬波動范圍的下限，因此可以對基本層的視頻碼流提供完全的保護(hù)。增強(qiáng)層視頻碼流主要由B－VOP類型的視頻幀組成，采用漸進(jìn)式編碼方式，可以隨時中斷視頻碼流，并形成視頻流的不同級別，以適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)帶寬的較大波動。增強(qiáng)層含有基本層的量化差值部分，主要用來提高基本層的視頻質(zhì)量［7］。由于基本層和增強(qiáng)層使用了分級編碼的不同級別數(shù)據(jù)包的保護(hù)措施，所以兩種視頻碼流對視頻質(zhì)量會呈現(xiàn)出不同的影響程度。

對于網(wǎng)絡(luò)帶寬較大程度的變動，本系統(tǒng)實(shí)時視頻傳輸速率自適應(yīng)控制的原理如圖3所示。設(shè)圖中A0、A1和A2為編碼器三種速率大小的視頻流發(fā)送的狀態(tài)，也對應(yīng)于編碼器三種由低向高的編碼級別。假設(shè)初始狀態(tài)為A0狀態(tài)，這時編碼器是以最低級別質(zhì)量水平在發(fā)送視頻流。當(dāng)接收端反饋的網(wǎng)絡(luò)的有效帶寬較低時，則不管編碼器現(xiàn)處于哪種狀態(tài)，立即會轉(zhuǎn)到FR狀態(tài)。FR狀態(tài)下，系統(tǒng)根據(jù)控制參數(shù)和參考速率調(diào)整出適合網(wǎng)絡(luò)帶寬的最佳編碼速率。在一個RTT周期內(nèi)，系統(tǒng)會在下次帶寬反饋之前，在狀態(tài)A0和PR0之間循環(huán)轉(zhuǎn)換，當(dāng)一個RTT周期結(jié)束，系統(tǒng)就保持在狀態(tài)PR0。當(dāng)接收端反饋的網(wǎng)絡(luò)有效帶寬較大時，編碼器會向A1狀態(tài)轉(zhuǎn)換，并繼續(xù)跟蹤網(wǎng)絡(luò)帶寬變化，如果帶寬出現(xiàn)不足，則返回到狀態(tài)A0，如果帶寬更充足，則編碼器會向A2狀態(tài)轉(zhuǎn)換。這種速率控制的算法采用了加性增加、立即減少的方法，當(dāng)擁塞時，無論是否在一個RTT的循環(huán)周期內(nèi)，可以隨即降低編碼級別，從而迅速避免網(wǎng)絡(luò)沖突，保證視頻質(zhì)量［8］。

圖3 編碼速率級別和狀態(tài)的自適應(yīng)控制與轉(zhuǎn)換Fig.3 Adaptive control and conversion of coding rate level and state

編碼器三種級別的轉(zhuǎn)換適應(yīng)了較大網(wǎng)絡(luò)帶寬的波動，在每一個級別范圍內(nèi)，帶寬的較小波動也會對視頻質(zhì)量產(chǎn)生影響，本系統(tǒng)實(shí)時視頻傳輸速率的自適應(yīng)控制還運(yùn)用迭代算法在發(fā)送端根據(jù)接收端反饋回的參數(shù)調(diào)整編碼速率，這樣可以充分利用帶寬資源，保持視頻的最佳質(zhì)量，具體算法如下：

（1）根據(jù)RTP／RTCP協(xié)議，發(fā)送端向接收端發(fā) 送 一 組 RTCP 的 APP（application specific functions，專用功能）報(bào)文形式的探測數(shù)據(jù)包，這里 使 用 了 基 于 模 型 的 方 法 LDA（loss－delay adjustment algorithm，丟失延遲調(diào)整算法），APP報(bào)文的量級較低，對傳輸帶寬影響很小。接收端填充APP報(bào)文中的字段Add（application－dependent data，應(yīng)用程序相關(guān)數(shù)據(jù)），并把數(shù)據(jù)包丟失率和網(wǎng)絡(luò)帶寬等參數(shù)反饋給發(fā)送端。

（2）發(fā)送端依據(jù)接收端反饋回來的網(wǎng)絡(luò)帶寬等參數(shù)，確定初始的編碼速率V0，編碼后的視頻流數(shù) 據(jù) 通 過 同 步 層、DMIF（delivery multimedia integration framework，傳輸多媒體集成框架）層和傳輸層發(fā)送出去。

（3）發(fā)送端根據(jù)接收端反饋回來的APP報(bào)文繼續(xù)動態(tài)調(diào)整速率，以適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)帶寬的不斷變化。具體流程：

①發(fā)送端創(chuàng)建SR和APP報(bào)文，并在接收到下一個反饋來的APP包之前，一直保持一個恒定的發(fā)送速率Vn。發(fā)送端將SR中的字段LSR復(fù)制到APP中的Add字段，并填充APP序號，每間隔1s發(fā)送一次APP報(bào)文，但不發(fā)送所創(chuàng)建的SR報(bào)文。

②接收端創(chuàng)建RR和APP報(bào)文，并解析接收到的APP報(bào)文。復(fù)制包丟失率字段P和RR中的DLSR字段到APP的Add字段，發(fā)送對應(yīng)的APP報(bào)文，但不發(fā)送RR報(bào)文［9］。

③發(fā)送端收到APP報(bào)文，進(jìn)行解析而獲得網(wǎng)絡(luò)傳輸延遲Dn和包丟失率p的數(shù)值，運(yùn)用迭代算法計(jì)算和確定視頻編碼速率Vn的值。

設(shè)Vmax＝V0，Vmin＝0。如果Dn增加，則Vn相對于網(wǎng)絡(luò)帶寬偏大，Vmax＝Vn；如果Dn減小，則Vn相對于網(wǎng)絡(luò)帶寬偏小，Vmin＝Vn。

當(dāng)前視頻編碼速率V（n＋1）為

當(dāng)0.2＞p＞0.1時，說明當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)擁塞狀況較輕，采用上述算法調(diào)整Vn，不斷迭代的結(jié)果是Vn的數(shù)值最后落在一個較小的范圍內(nèi)，并跟隨帶寬動態(tài)變化。

當(dāng)p＜0.1時，說明當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)狀況基本良好，Vn會保持一個穩(wěn)定的數(shù)值。

當(dāng)p＞0.2時，說明當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)擁塞狀況較重，這時Vn會進(jìn)行快速調(diào)整，即Vn＝Vn×0.8。

（4）發(fā)送和接收端都有一個RTCP報(bào)文的緩沖區(qū)，RTCP的APP報(bào)文因?yàn)楦鞣N原因會出現(xiàn)丟失，根據(jù)時間定時器的計(jì)數(shù)，當(dāng)超過5s的時間間隔而未收到APP報(bào)文時，發(fā)送和接收方將自動進(jìn)行重發(fā)APP包，并作調(diào)整Vn＝Vn×0.8［10］。

（5）因?yàn)镽TCP包不具備握手功能，所以RTP數(shù)據(jù)的傳送不受RTCP數(shù)據(jù)包的發(fā)送和接收的影響，APP包的傳輸對網(wǎng)絡(luò)負(fù)載影響也不大。

3 系統(tǒng)測試

系統(tǒng)測試的仿真系統(tǒng)采用2個數(shù)據(jù)源信號發(fā)生器，分別輸出1路基于RTP的256kB／s的實(shí)時MPEG－4視頻數(shù)據(jù)流和2路基于TCP的FTP（file transfer protocol，文件傳輸協(xié)議）格式數(shù)據(jù)流，MPEG－4視頻的分辨率為640×480，時長15min。實(shí)驗(yàn)使用的通信傳輸鏈路模擬為2臺路由器之間的網(wǎng)絡(luò)線路，傳輸瓶頸帶寬1.2MB／s，延遲為30 ms，2臺路由器與收發(fā)端點(diǎn)間接口的傳輸帶寬10 MB／s，延遲為5ms。實(shí)驗(yàn)以接收端統(tǒng)計(jì)的數(shù)據(jù)包丟失率作為視頻質(zhì)量的參考評價標(biāo)準(zhǔn)。

（1）視頻傳輸速率自適應(yīng)控制的開閉實(shí)驗(yàn)。在視頻收發(fā)端點(diǎn)之間傳輸1路速率為256kB／s的實(shí)時MPEG－4視頻流，實(shí)驗(yàn)取樣的時間段內(nèi)，分別設(shè)置打開和關(guān)閉系統(tǒng)的反饋控制、帶寬估測和速率調(diào)整等模塊的功能，在接收端數(shù)據(jù)包丟失率的統(tǒng)計(jì)和計(jì)算情況如表1所示。統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明，數(shù)據(jù)包丟失率在系統(tǒng)打開自適應(yīng)控制功能后明顯小于關(guān)閉后的數(shù)值。

表1 打開和關(guān)閉自適應(yīng)控制的數(shù)據(jù)包丟失率對比Tab.1 Comparison of data packet loss rate of adaptive control headstock

（2）實(shí)時MPEG－4數(shù)據(jù)流和FTP數(shù)據(jù)流的并行實(shí)驗(yàn)。在視頻收發(fā)端點(diǎn)之間同時傳送1路實(shí)時MPEG－4數(shù)據(jù)流和2路基于TCP的FTP數(shù)據(jù)流。MPEG－4數(shù)據(jù)流在FTP發(fā)送8s之后開始發(fā)送，設(shè)置打開自適應(yīng)控制的功能。在實(shí)驗(yàn)取樣的時間段內(nèi)，在接收端數(shù)據(jù)包丟失率的統(tǒng)計(jì)和計(jì)算情況如表2所示。經(jīng)統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)采取2路FTP流同時并行傳送時，它們占用了較多的網(wǎng)絡(luò)帶寬資源，而本系統(tǒng)的實(shí)時視頻流占用的帶寬會有所減少，最終并沒有造成接收端數(shù)據(jù)包丟失率的明顯升高。這主要是因?yàn)楸鞠到y(tǒng)RTP形式的視頻流和具有一定擁塞控制特性的TCP數(shù)據(jù)流共享網(wǎng)絡(luò)帶寬時，具有自適應(yīng)和魯棒控制的特點(diǎn)，視頻發(fā)送端可以根據(jù)當(dāng)前可用的帶寬情況，動態(tài)調(diào)整視頻的發(fā)送速率，盡力去適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)的擁塞狀況，自動占用相對少的網(wǎng)絡(luò)資源，最終會減低包丟失率，縮短傳輸時延，從而保障了同F(xiàn)TP數(shù)據(jù)流競爭網(wǎng)絡(luò)帶寬的公平性。

另一方面，因?yàn)镕TP數(shù)據(jù)是運(yùn)行在TCP之上的，當(dāng)并行的FTP數(shù)據(jù)流逐漸增加時，也會按照擁塞控制機(jī)制來自我調(diào)整，具體表現(xiàn)在每路FTP數(shù)據(jù)流的速率會有所下降，實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，1路FTP流的速率為128KB／s，2路FTP流并行時，單路分別為114KB／s左右。

表2 MPEG－4流和FTP流并行的數(shù)據(jù)包丟失率對比Tab.2 Comparison of data packet loss rate of MPEG－4and FTP parallel

4 結(jié)語

當(dāng)前，電力系統(tǒng)信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)自身的發(fā)展很難為視頻應(yīng)用提供絕對的服務(wù)質(zhì)量保證，本研究提出的實(shí)時視頻傳輸速率的自適應(yīng)控制方案從電力系統(tǒng)監(jiān)控的工程實(shí)際出發(fā)，利用QoS監(jiān)測、網(wǎng)絡(luò)帶寬預(yù)測和速率控制等技術(shù)，很好地解決了傳輸帶寬與視頻流碼率的不匹配等問題。仿真實(shí)驗(yàn)表明，系統(tǒng)可以有效地降低視頻傳輸?shù)臄?shù)據(jù)丟包率和網(wǎng)絡(luò)時延，充分保證視頻應(yīng)用在網(wǎng)絡(luò)擁塞環(huán)境中的實(shí)時性。由于現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)狀況的復(fù)雜性，電力系統(tǒng)監(jiān)控視頻技術(shù)中的自適應(yīng)控制參數(shù)、協(xié)議兼容性、帶寬預(yù)測精度和大流量視頻應(yīng)用等，是需要進(jìn)一步研究的課題。

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