随着网络宽带化的深入和视频技术的不断成熟，从视频点播到网络电视，从可视电话到互联网监控系统，流媒体技术越来越广泛地应用在娱乐、教育等领域。但是视频流传输有很高的带宽需求，服务器和网络的带宽瓶颈成为了目前阻碍流媒体普及的主要因素。另外由于网络带宽的波动和数据传输中的丢包，如何提供保证一定服务质量(QoS)的流媒体服务成了一个挑战性的问题。本文的研究主要从处理以下两个问题着手：如何提高流媒体系统的效率，增强流媒体系统的服务能力；如何提高流媒体传输的QoS。围绕着这两个问题，本文从涉及流媒体传输效率和质量的四个相关方面进行了研究。 VBR视频流量平滑技术：与CBR视频相比，VBR的编码方式可以提供质量稳定的视频，传输VBR视频有很高的峰值和较大的带宽波动，造成难以高效地分配服务器和网络资源。有效的流量平滑算法可以在很大程度上降低端到端的资源要求，并保证客户端连续图像播放质量。本文在分析了几种有效的VBR视频流量平滑技术之后，提出了一种简单有效的新算法一基于分段的流量平滑算法。该算法的基本思想是利用客户端的数据缓冲和一定的播放延迟，在流量突发之前预先把一部分数据发送到客户端缓存起来。在提出的算法中首先给出了评价客户端缓冲区充盈程度的一个代价函数，利用代价函数来决定每个段的边界并保证不会使客户端缓冲区上溢或者下溢。该算法通过动态调整段的边界和传输带宽尽可能地扩展段的长度，获得了较少的带宽变化，同时使得段之间带宽变化量和峰值传输速率都较小，提高了带宽利用率。 基于组播的流媒体调度算法：流媒体的调度技术随着视频点播(VOD)服务的发展而逐渐发展起来。视频节目的传输需要占用很大的带宽，一个大型的VOD系统要求能存储大量的节目并能同时服务成千上万的用户，使网络带宽和服务器I／O成为系统的瓶颈，如何减小服务器的带宽需要成为了VOD系统设计的关键。流调度算法能有效-地提高系统资源利用率。本文首先分析了两类流媒体调度算法，周期广播算法和流合并算法。在此基础上，提出了一种更有效的基于复用的Harmonic Broadcasting算法，该算法克服了Harmonic Broadcasting使用信道数过多的问题，同时有较小的带宽要求。接着，本文针对点播请求变化的情况，研究了自适应的流调度算法，提出了一种根据节目点播请求强度自适应的流调度方案一分段补丁方案，该方案能根据点播请求的强度自适应地调整分配给这个节目的信道数和带宽。首先提出了一种性能优于传统补丁算法但引入等待时间的批处理补丁算法，在批处理补丁算法的基础上给出了本方案采用的传输策略，针对点播请求率变化的情况提出了如何自适应地调整传输策略的方法，在策略改变的过程中实现了信道的平滑过渡，针对相应的点播请求率选择最适合的传输策略。本文的方案综合了周期广播和流合并算法的优秀思想，无论在点播请求多少时都能选择合适的传输策略，有效地节约了系统带宽，提高了流媒体系统的服务能力。然后，对分段补丁方案进行了改进，提出了不引入启动延迟的流媒体调度方案。 流媒体代理缓存技术：针对网络异构性的特点，提出了一种采用代理缓存传输可分级媒体流的方案。将视频流分级编码方法和流媒体调度算法应用于代理缓存技术中。该方案中，缓存的是可分级视频流的某些层；分析了在有限的缓存空间下，如何对视频层进行缓存，以满足不同用户对媒体流质量的不同需求，同时降低对主干网带宽的需求。并提出了一种优化的缓存方法，该方案选择合适的视频层进行缓存使得对带宽的要求最小。同时提出了一种简单有效的缓存替换方案处理点播请求率变化的情况。提出的方案能在很大程度上降低主干网带宽的需求。 自适应不平等丢包保护策略：由于IP网络状况的时变特性(如网络丢包和网络带宽的波动)，在IP网络上传输视频流面临很多挑战。本文研究了如何有效地在网络上传输视频流从而提高接收端视频质量。提出了一种自适应的可分级视频传输策略，该策略组合了不平等保护和视频层数据选择的方法。首先，给出了一种错误掩盖已知的失真估计方法，该方法比较精确地估计了网络传输中丢包对视频质量的影响。在失真估计的基础上，提出了新颖的自适应不平等丢包保护策略，根据网络状况，自适应地选择要传送的视频数据的层数，并依据各视频层的数据对视频质量的影响合理分配资源给视频数据和冗余数据，使得接收端的视频质量最好。仿真试验表明本文的策略能在很大程度上提高视频传输的质量。