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1、 I华华 中中 科科 技技 大大 学学 硕硕 士士 学学 位位 论论 文文 摘摘 要要 互联网时代的到来和音视频压缩技术的大大改进使通过网络传输音视频流成为可能，数字流媒体成为中外学者、企事业单位探讨和研究的一个重要课题。为了更加有效地通过网络传输音视频数据，国内外研究人员和企业通过研究多媒体数据的特质和互联网的各种特性，制定出了相应的流媒体标准。 为了使流媒体编程人员更容易地开发流媒体程序和解决流媒体编程中的重复开发 问 题 ， 实 现 了 一 种 适 合 于 嵌 入 式 平 台 的 数 字 流 媒 体 中 间 件 原 型 系 统StreamingMediaWare。此流媒体中间件向上提供了
2、简单易用的接口，使流媒体编程人员可以利用这些接口更加快速容易地开发流媒体客户端和服务器端程序。此中间件通过实时传输协议、实时传输控制协议和实时流协议成功实现了 MPEG 系列标准压缩的音视频数据的流化，透明地处理了流媒体编程的诸多杂务。由于互联网网速的不稳定性而造成的 IP 数据报延迟和丢失的可能性，要保证在一定的服务质量下实现音视频通过网络实时传输是一个具有挑战性的问题。StreamingMediaWare 在前人的理论基础上，采用了一些简单服务质量控制策略来处理网络拥塞、丢包等问题。 所做的主要的工作在于：设计并实现了流媒体中间件架构，并在此基础上实现了一个简单的流媒体服务器和相关客户端测
3、试程序；部分实现了实时传输协议、实时传输控制协议、实时流协议和 MPEG 码流解析器、解复用器、分帧器等流媒体中间件模块；在对 MPEG 码流流化策略深入研究之后，实现了 MPEG-1、MPEG-2、MPEG-4 的音视频码流的流化策略； 设计并实现了一种基于实时传输控制协议的反馈策略， 从而实现了基本的服务质量保证；测试表明，设计实现的 StreamingMediaWare中间件系统能够按预期的方式运行。 关键词关键词：流媒体，中间件，运动图像专家组，实时传输协议，实时传输控制协议，实时流协议，服务质量，流化策略 II华华 中中 科科 技技 大大 学学 硕硕 士士 学学 位位 论论 文文 A
4、bstract Multimedia streaming becomes a hot research topic for Researchers and companies from all over the world in the era of Internet and as the multimedia compress technology has been highly improved. In order to transfer the multimedia over the Internet effectively, researchers and companies have
5、 brought forward lots of standards. In order to help the multimedia programmer to code easier and not have to code from scratch, we implement a multimedia middleware called StreamingMediaWare which is suitable for embeded systems.This middleware provides programmers with clear and easy interfaces, a
6、nd the multimedia programmers can use these interfaces to develop applications on the client and server sides more efficiently . This Middleware successfully streams Moving Picture Export Group (MPEG) standard media type series and it handles all the trivial technical things in developing multimedia
7、 programs for the programmers.Due to the un-stable bandwidth of the Internet and the bad consequences of this: the delay and loss of IP packtets, it is a challenging problem to transport multimedia stream over the Internet in real-time under perceptual Quality of Service (QoS). StreamingMediaWare us
8、es some QoS strategies which have been proposed by others to handle the network congestion and packet loss. The main contributions of this thesis lie in: design and implement the architecture of the meida middleware, and a simple media streaming server application and a media streaming client applic
9、ation are successfully developed based on it for test; partially implement the RTP/RTCP protocols, the RTSP protocol,MEPG media parser, demultiplexor, framer and so on componets in this middleware; design and implement MPEG-1, MPEG-2, MPEG-4 media type packtization algorithoms after a deep research
10、on MPEG streaming strategies; design and implement a feedback control strategy based on RTP/RTCP, and thus be able to guarantee basic QoS. The multimedia middleware works as expected though system testing. Keywords: Multimedia, Middleware, MPEG, RTP/RTCP, RTSP, QoS, Packtization 独创性声明独创性声明 本人声明所呈交的学
11、位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体， 均已在文中以明确方式标明。 本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 学位论文作者签名： 日期： 年 月 日 学位论文版权使用授权书学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留并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。本人授权华中科技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、缩印或扫描等复制手段
12、保存和汇编本学位论文。 保密， 在 年解密后适用本授权书。 不保密。 （请在以上方框内打“” ） 学位论文作者签名： 指导教师签名： 日期： 年 月 日 日期： 年 月 日 本论文属于 1华华 中中 科科 技技 大大 学学 硕硕 士士 学学 位位 论论 文文 1 绪论绪论 1.1 课题背景和意义课题背景和意义 网络技术和数字多媒体压缩技术的飞速发展使人们通过互联网分享和交换多媒体信息成为可能。人们希望能通过互联网主动获取自己喜欢的多媒体的同时，还要求能够更好地控制自己感兴趣的多媒体数据，能够进行实时的交互，并且也希望多媒体的质量提供更高的用户视听享受，这些需求促使了流媒体技术的诞生。数字流媒体
13、技术涉及领域甚广，它不仅成为中外学者的长期研究的一个课题，它也成为许多技术公司一个盈利专项， Microsoft、 RealNetworks 和 Apple 公司是流媒体技术方面的典型代表。 为了更好的通过网络传输音视频媒体数据，音视频数据压缩技术也有了长足的发展。为大家耳熟的有 MPEG-1、MPEG-2、MPEG-4 等等音视频压缩标准的相继出台为数字流媒体的发展奠定了坚实的基础。 流媒体中间件在这种大背景下应运而生，它的目的提供一个系统框架，透明地处理现代的分布式多媒体服务问题。流媒体中间件的诞生为流媒体应用程序编程人员提供编程接口和环境，从而为应用程序提供各种基础设施服务和系统服务，这
14、大大减少了编程人员的编程工作，它使得流媒体程序员不在需要从头开始编程，在很大程度上解决了流媒体编程重复开发的问题。 本论文的应用研究课题来源于华中科技大学-唯冠（深圳）科技有限公司联合实验室的“STi7109 家庭数字媒体中心”项目。此项目目的是以 STi7109 机顶盒为平台实现接收数字电视广播节目、IP-TV、VOD、视频聊天和视频会议等功能。为了实现这些功能，本论文实现了一种适合于嵌入式平台的数字流媒体中间件原型系统StreamingMediaWare。 此流媒体中间件不仅能够作为一个客户端模块和服务器模块运行于机顶盒之上，实现通过网络接收和发送媒体流的功能，还能以一个轻量级组件或模块的
15、形式运行于网络集群服务器终端实现流媒体服务器功能， 图 1.1 显示了开发的流媒体中间件将来的几个应用场景。StreamingMediaWare 是目标是操作系统无关的，它向流媒体编程人员提供了简单易用的编程接口，透明地处理了流媒体编程的诸多细节问题。 2华华 中中 科科 技技 大大 学学 硕硕 士士 学学 位位 论论 文文 Internet/IntranetStreamingMediaWare机顶盒服务器/客户终端StreamingMediaWare机顶盒服务器/客户终端StreamingMediaWare机顶盒.视频会议/视频会议服务器/客户终端流媒体服务器StreamingMediaWa
16、re流媒体服务器StreamingMediaWare流媒体服务器StreamingMediaWare1000M以太网 交换机100M以太网100M以太网Internet/IntranetStreamingMediaWare机顶盒StreamingMediaWare流媒体播放器客户终端客户终端服务器集群视频点播图 1.1 StreamingMediaWare 的应用 1.2 国内外研究概况国内外研究概况 自从网络数字流媒体这个概念提出以来，国内外学者、标准组织和 IT 产业界都投入了大量的时间和精力研究流媒体的传输和服务。主要分为两个阵营：理论界和产业界。 早期理论界最初提出的第一代流媒体服务器实验原型有：Streaming-RAID、Oracle MediaServer 和 RIO 等等。这些早期的流媒体服务器实验原型主要致力于流媒体数据存放规则、缓冲管理机制和访问数据时的调度技术等的研究。这些流媒体服务器实验原型系统主要有两个缺点
