仿真实验结果分析详解

图6-4 为相同的网络传输环境下，传输画面运动较为剧烈的视频序列“Soccer”“Football”与较为平缓的视频序列“Container”“Bus”时，各拥塞控制方法对应的接收端视频序列中各视频帧的MOS 值。

图6-4 不同拥塞控制方法的MOS值

从图6-4 不难看出，无论是传输画面运动较为剧烈（运动矢量较大）的视频序列还是较为平缓（运动矢量较小）的视频序列，SMDPCC方法对应的MOS 值显著大于TCP和MTCC方法，这表明SMDPCC方法能合理地调整拥塞控制参数，数据传输更平稳，可在接收端得到主观质量更高的视频序列，具备更好的用户体验。其原因在于SMDPCC方法以最小化视频平均失真为目标，对拥塞控制参数的选取进行了优化，从而在与其他拥塞控制方法共存的网络传输环境下，保证了接收端的视频质量。

PSNR作为一种常用的视频质量评估方法，虽然未能准确地衡量接收端视频的质量，但基本能反映出该视频序列所受的损伤情况。图6-5 显示了相同的网络传输环境下，使用三种不同的拥塞控制方法时，在接收端解码后的视频序列GOP与PSNR的对应关系。

图6-5 各GOP对应的PSNR平均值

从图6-5 可以看出，采用SMDPCC方法时，PSNR的变化相对平缓，且PSNR的平均值高于其他两种方法PSNR平均值。这表明SMDPCC方法在接收端获得了更好的视频客观质量，且对时延及其抖动具有更好的平滑能力。

图6-6 解码期限对应的帧完好率

图6-6 显示了当视频帧的解码期限ψ∈（50ms，400ms）时，接收端视频帧的完好率。

从图6-6 中可以看出，SMDPCC方法获得的帧完好率显著优于其他方法。这说明SMDPCC方法在优化拥塞控制参数时能充分考虑到丢包、抖动容忍度及解码期限等对视频失真的影响，在接收端获得的完整帧的数量更多。这必然能在接收端保证获得较好的视频主观及客观质量，同时也表明SMDPCC方法在QoS 动态变化的网络传输环境下具有更强的适应能力。

图6-7 表示各RTT对应的拥塞窗口大小。从该图可看出，SMDPCC方法对应的cwnd 变化较为平缓，且cwnd 的平均值明显高于其他两种方法。这表明由SMDPCC方法求出的参数调整策略能使视频数据流更平稳地传输。意味着在实际应用中也可以达到较高的吞吐量，有效地提高了带宽利用率。图6-8 为播放时延对应的PSNR平均值。从该图的播放时延—PSNR平均值曲线不难看出，SMDPCC方法对应的曲线更加平滑，表明随着播放时延的增加，接收端视频的客观质量也稳步提高，较好克服了由于抖动而导致视频质量起伏过大的不足。

图6-7 各RTT对应的拥塞窗口大小

图6-8 播放时延对应的PSNR平均值(www.xing528.com)

图6-9 与图6-10 为发送速率对比图。从该图可知，SMDPCC方法的发送速率高于其他两种方法。意味着有更多的视频帧传送至接收端，表明SMDPCC方法具有较高的带宽利用率。由此可见，在具有相同的网络QoS 参数的网络环境下，SDMPCC方法可获得更高的吞吐量，有效地保证了接收端视频的质量。

图6-9 不同方法的发送速率

图6-10 不同拥塞控制方法的发送速率

图6-11 与图6-12 分别为视频序列“Container”的第100 帧（241Kbps）和“Football”的第70 帧（292Kbps）在接收端解码后的播放画面。这些帧的纹理结构复杂，且运动矢量较大，比较有代表性。可见，SMDPCC方法所对应的视频帧的画面质量较其他方法要清晰，且画面细节保留得较为完整。对该视频帧中的快速运动区域（手臂、腿部等）及图像边缘、纹理等帧中的信息保留较为完整，清晰度也较高，表明该方法由于考虑到了视频序列的解码期限与丢包容忍度，帧的完整性更好，获得了更好的主观质量，这与图6-4 与图6-5 中的实验结果也是一致的。

图6-11 不同拥塞控制方法的视频帧画面（Container）

图6-12 不同拥塞控制方法的视频帧画面（Football）

表6-1 和6-2 分别为各拥塞控制方法在相同QoS 参数的互联网环境下分别传输各视频序列15 次时，接收端得到的视频序列的MOS 与PSNR平均值。从表6-1 中可知，SMDPCC方法对应的视频序列的MOS 与PSNR平均值显著高于MTCC方法和TCP所对应的值，其MOS 平均值比MTCC方法提高了0.129，比TCP提高了0.312。从表6-2 可看出，SMDPCC方法对应的所有视频序列的PSNR平均值比MTCC方法提高了0.4833，比TCP提高了1.049。特别地，当传输的视频序列为画面运动较为剧烈、纹理较为复杂的“Football”时，SMDPCC方法对应的MOS 值较MTCC方法提高了0.136，较TCP提高了0.53； 对应的PSNR较MTCC方法提高了0.6081dB，较TCP提高了0.6626dB。表6-3 显示了SMDPCC与MTCC在传输不同视频序列时的TCP友好因子，可以看出，SMDPCC方法比MTCC方法具有更好的TCP友好性。

表6-1 各拥塞控制方法的MOS均值

表6-2 各拥塞控制方法的PSNR平均值

表6-3 各拥塞控制方法的TCP友好因子平均值