● 摘要
随着网络带宽的提高以及计算机处理能力的增强，以流媒体为代表的多媒体信息将成为因特网上海量信息的主要形态之一。因此，在今后3～5年内，以大规模、多媒体、实时、交互与协同为特征的海量多媒体实时协同环境，如视频会议、远程协同办公以及交互式移动流媒体系统等，将成为今后因特网上的软基础设施。协同应用将成为信息社会人们日常交互必不可少的手段。由于当前的网络环境存在的异构的特点，使现有的大规模多媒体系统很难适应异构环境。本文将分析并解决网络拓扑结构、多媒体数据和网络协议异构的关键技术和问题，从而更大规模的多媒体通讯和交互能够构建在异构的环境中。本论文主要包括四个方面内容。第一部分，对大规模多媒体协同工作环境的研究现状和采用的技术进行比较和分析；第二部分，研究数据分发与传输技术，解决网络层异构特性给网络数据传输带来的问题；第三部分，提出大规模多媒体数据处理技术，在数据分发机制的基础上进行大规模数据处理的问题；第四部分，研究异构会晤管理技术，实现采用一种统一的描述机制来实现异构系统的互联互通问题。以下具体说明论文中提出的三个方面的研究内容及解决方法。1．在多媒体数据分发与传输技术方面，本文针对系统规模的不同，分别提出适应小规模环境的MMI协议和适应大规模环境的AS-MMI协议。其中，MMI协议说明了如何利用链路带宽测量结果和网络状态信息，建立一个虚拟的、可管理的接入网关群组，解决组播网络状态检测、分布式负载均衡和系统可靠性问题，从而实现了一个稳定的、分布的多媒体数据分发和传输系统。而AS-MMI协议引入网络拓扑结构测量技术，并结合网络自治域信息，建立网络延迟与自治域距离和物理距离的数学模型。并在MMI协议上进行扩展，使AS-MMI协议能够应用于大规模的多媒体数据传输系统。2．在大规模系统中的多媒体数据处理技术方面，本文首先对网络拥塞控制进行了分析。在端对端拥塞控制机制的基础上，提出了针对大规模系统的层次化拥塞控制机制，并采用TFRC协议进行多媒体数据流的拥塞控制，从而能够达到与TCP数据流公平共享链路带宽。针对TFRC协议与TCP协议的传输公平性问题，本文还在不同链路条件下，进行了大量的网络模拟试验，分析了网络不拥塞、较拥塞和非常拥塞情况下，TFRC协议拥塞控制机制的公平性性能。在分析研究的基础上，提出了如何在大规模的系统中进行分布的音视频多媒体处理技术。在视频技术方面，提出了基于数据帧过滤的MPEG4视频报文转发速率调整算法、速率控制机制和速率控制流程。并在MPEG4的基础上，利用视频数据增强层的技术，实现了MPEG4-FGS视频报文转发速率调整算法、速率控制机制和速率控制流程。在音频方面，提出了基于接收节点的混音技术和基于发送节点的混音技术，实现了在不同场景下对音频处理的优化。接着，文本对分布的音视频网关处理技术进行了实际的性能分析和对比，确定了网关系统的处理能力。3．在异构会晤管理技术方面，本文提出了通过构建协同工作平台来整合异构会晤的方法，将异构的系统透明的整合在一起。从而实现这种平台的三个统一的目标：会晤的统一，数据的统一和接口的统一。针对统一会晤的问题，本文使用了XGSP协议来统一对异构系统中的不同会晤进行统一的描述；针对数据的统一问题，本文提出了异构系统的接入技术，并详细分析了协议转换网关的体系结构。针对统一的接口问题，本文采用WebService作为对系统的管理和交互过程控制的服务，使其它系统的会晤服务器可以通过此接口与系统实现互通，从而实现对异构会晤的统一管理和访问。