CN100396095C - 速率适配方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种速率适配方法，通过多点控制器分别对与会的各个节点的发送速率和接收速率进行记录；不同节点之间进行视频切换时，多点控制器根据所述记录判断发送方节点的发送速率是否大于接收方节点的接收速率，如果是，发送方节点降低发送速率；否则，多点控制器直接转发数据流给接收方节点。通过实施本发明的速率适配方法，不会占用MCU操作资源，因此可以减小对视频信号传输产生的延迟，同时可实施性较强。

Description

速率适配方法

技术领域

本发明涉及到多媒体通信领域，特别涉及一种速率适配方法。

背景技术

随着数据通信的快速发展，宽带业务的需要急剧上升，使得多媒体通信的应用越来越广泛。视频会议系统就是建立在数据通信的基础上，利用已有的IP网络进行既可传输实时图像信息，又可同时传输语音信息的通信系统，进而利用本地终端为在不同地点的人提供可视的多媒体会议；同时，这种多个不在同一地点的终端能够同时接入到网络中进行相互视频通信的方式也推动了高速发展的数据通信业务。

目前的视频会议系统能够同时支持多点接入进行视频通信，遵循H.323协议的视频会议系统的网络结构图参见图1，主要由能够提供单向或双向实时通信的、且可以支持语音通信和视频通信的终端(Terminal)10；宽带接入服务器11；IP网络17和视频会议中心12组成。其中各个终端10通过宽带接入服务器11进行带宽的控制后，接入到IP网络17中，由IP网络17路由后进一步接入到视频会议中心12。

图1中，所述视频会议中心12的主要作用是对各个终端10的呼叫进行处理，并对各个终端10的接入速率进行控制，管理各个终端10按照规定进行视频通信，主要由用于完成对多点控制单元(MCU，Multipoint Control Unit)进行管理、同时负责对多点会议的召开进行控制的MCU管理台13；多点控制单元14；用于执行保护数据网络完整性、对视频数据流进行地址转换、访问控制和带宽管理的网守(GK，GateKeeper)15和用于实现与非H.323终端进行通信的网关(GW，GateWay)16组成。

其中，多点控制单元14用于支持至少三点之间的网络会议，由必要的多点控制器(MC，Multipoint Controller)和零个或多个多点处理器(MP，Multipoint Processor)组成。MC用于确定所有终端的音视频处理能力并控制会议资源；MP用于混合、交换和处理音频、视频的数据流。

在准备使用视频会议系统召开一个视频会议时，首先召开这个会议，并预先规定这个视频会议的速率，在视频会议召开的过程中，参加会议的各个终端10常常都以不同的速率接入到网络中，并且各个终端10与MCU 14进行速率协商后，都会以小于或等于会议召开的速率接入到会议中，所以经常面临着低速率的终端10和高速率的终端10之间的通信不兼容问题。因此为了能够使与会的所有终端10之间都能够相互进行视频通信，在视频会议进行的过程中，要对参加会议的各个终端10进行速率适配，以使不同速率的终端10能够参加到同一视频会议中来。

当前对各个终端10的速率进行适配的方法包括以下几种方式：

(1)在视频会议召开后，系统对每个终端10的接入速率进行预先规定，这种处理方式主要利用系统的冗余度来实现。比如，一个终端10声称它的视频接收能力为300kbps，但其实际的接收能力范围可能为：320kbps，因此，如果召开一个384kbps的会议，统一采用G.711的音频协议(64kbps)，则这时也能让该终端10入会(384kbps-64kbps＝320kbps)。由于该方式利用了系统的冗余能力，因此对终端10速率调节的范围也就非常有限，一般只会照顾到低速率终端10的接入，必将浪费高速率终端10的接入能力，所以在实际中应用的意义并不是很大。

(2)在MCU侧进行编解码操作：当多点控制单元MCU 14接收到高速率终端10发来的数据流后，准备发送给相对的低速率终端10时，在MCU 14侧首先对接收的高速率数据流进行解码操作，然后将解码后的信息再次编码成速率较低的数据流(该重新编码后的数据流符合低速率终端10的要求)发送给低速率的终端10。这种速率适配方法虽然可实施性很强，但由于所有对数据流的编解码操作都是在MCU 14上进行的，这样会占用MCU 14的大量操作资源，同时由于对数据流的编解码操作会对数据流的传输产生一定的时延，这将增大视频信号传输的延迟，使视频会议不能达到预想的效果。

(3)在MCU 14进行呼叫、数据流交换和打开逻辑信道时，对终端10的实际接入速率不进行限制，尽可能的让终端10接入到视频会议中，同时接入后也不对发送和接收数据流速率进行编解码匹配处理，而是直接转发给各个相应终端10，由终端10自己完成速率适配。这种速率适配方式由于是由终端10自身来进行速率适配的，因此必然受到各个终端10自身属性的限制，如由低速率的终端10发送数据流给高速率的终端10时，系统将没有问题，但如果由高速率的终端10发送数据流给低速率的终端10时，由于不进行任何编解码速率适配处理，直接发送高速率的数据流给低速率终端10，将可能由于低速率终端10的属性问题，不能完全接收这些高速率的数据流，造成某些数据流的丢失，这将使视频会议系统中的终端10不能得到正确的会议信息。因此这种由终端10控制的速率适配方法，在实际中应用的意义也不是很大。

发明内容

本发明提出一种速率适配方法，以解决现有技术中不能同时满足既保证数据流完整传输又不浪费MCU资源的问题。

为解决上述问题，本发明提出了一种速率适配方法，包括如下步骤：

A、多点控制器分别对与会的各个节点的发送速率和接收速率进行记录；

B、不同节点之间进行视频切换时，多点控制器根据所述记录判断发送方节点的发送速率是否大于接收方节点的接收速率，如果是，发送方节点降低发送速率；否则，多点控制器直接转发数据流给接收方节点。

所述步骤B中发送方节点降低发送速率是在多点控制器的控制下进行的，其控制步骤为：

a、多点控制器发送速率控制指令给发送方节点；

b、发送方节点响应接收到的速率控制指令，降低发送速率，以适配接收方节点的接收速率。

本发明的有益效果：由于本发明所述的方法不用在MCU侧对数据流进行编解码操作，以适应不同节点之间的速率不匹配的问题，因此不会占用MCU的大量操作资源，也不会对视频信号的传输产生延迟；同时由于本方法由MC通知并控制各个节点进行速率适配，从而相对于现有技术而言具有较好的可实施性。

附图说明

图1是现有技术中视频会议系统的网络结构拓扑图；

图2是符合H.323协议的多媒体通信系统会议开始时，终端和MCU进行的三个主要通信过程；

图3是本发明第一实施例采用流控信息指令的具体流程图；

图4是本发明第二实施例采用模式参数请求指令的具体流程图；

图5是图3的具体信令过程图；

图6是图4的具体信令过程图。

具体实施方式

视频会议系统在使用过程中，首先由MCU管理台召开一个会议，并规定该会议的速率，然后各个终端接入到召开的该会议中进行相互的视频沟通交流。当由MCU对与会的各个终端进行速率适配后，各个终端便可以以不同的速率加入到同一个会议中，进行视频通信。

参照图2，根据遵照H.323协议的多媒体通信系统，终端接入到会议中的过程分具体为三个步骤，第一个步骤是终端和MCU之间的呼叫过程，通过终端和MCU之间的信令交互，完成终端对MCU的呼叫功能，为接入到会议中做好准备；第二个步骤是终端和MCU之间的能力交换过程，完成终端和MCU之间的主从决定和能力交互等H.245指令过程，通过双方的能力交互，使得终端和MCU之间能够相互得知对方的接收速率；第三个步骤即打开逻辑信道过程，指终端和MCU分别为对方打开相应的视频信道和音频信道，进行相互之间的数据流传输。

由于速率适配主要是通过控制各个节点的发送速率和接收速率来实现的，从而达到不同速率的节点能够接入到同一会议中进行视频通信的目的。本发明正是基于这个原理来进行设计的，在会议召开的过程中，动态控制各个节点的视频数据流的发送速率，从而完成对与会各个节点的速率进行适配的操作。下面结合这个原理来详细阐述本发明的方案内容：

首先，多点控制器分别对与会的各个节点的发送速率和接收速率进行记录；

然后不同节点之间进行视频切换时，多点控制器根据所述记录判断发送方节点的发送速率是否大于接收方节点的接收速率，如果是，发送方节点降低发送速率；如果否，多点控制器直接转发数据流给接收方节点。

发送方节点降低发送速率是在多点控制器的控制下进行的，控制步骤为：

多点控制器发送速率控制指令给发送方节点；

发送方节点响应接收到的速率控制指令，降低发送速率，以适配接收方节点的接收速率。

本发明所述视频会议系统中的节点包括各个终端，同时也包括由主MCU控制的各个从属MCU，或由主MCU控制的多个网关或网守，所述从属多点控制单元是指在多点控制单元控制下的多个多点控制单元；在视频会议系统中，多点控制单元只有一个，即主多点控制单元；而从属多点控制单元可以有多个，在主多点控制单元的控制下工作。

本发明的速率控制指令可以有多种指令格式，只要保证该指令能够指示发送方终端按照要求降低速率即可。下面以各个终端作为本发明所述节点进行详细解释本发明：

第一种实施方式中，把MC发送给终端的速率控制指令设置为符合H.245协议的流控信息指令进行说明。这里的速率控制指令是指MC要求各终端按照要求降低其发送速率的指令，包括多种信令类型，其中流控信息指令为其中之一，是一种应用范围很广，符合国际标准的指令类型，现在多媒体通信系统中的终端大多支持这个指令，即接收到该指令后，会按照该指令的要求进行相应的处理。

参照图3，首先各个终端接入到召开的会议中，步骤100中MC通过与各个终端的能力交换过程得出的结果来确定各个终端的接收速率并进行记录，同时在步骤110中，MC通过逻辑通道打开过程中终端打开逻辑通道接入能力来确定各个终端的发送速率并进行记录；

步骤120中，MC将步骤100和步骤110中记录的信息进行存储，其中存储的方式可以采用表格形式存储或数据库形式存储；

步骤130中，在后续各个终端进行视频切换时，MC首先判断发送方终端的发送速率是否大于接收方终端的接收速率，如果是执行步骤140，如果否执行步骤170；

步骤140中，MC发送流控信息指令给发送方终端，指示发送方终端降低发送速率；

步骤150中，发送方终端响应接收到的流控信息指令，按照该流控信息指令的要求进行相应的处理，使自身的视频数据流发送速率降低，其降低的要求是使发送速率等于接收方终端的接收速率或略低于接收方终端的接收速率，其目的是不影响接收方终端的视频效果。

步骤160中，降低了发送速率的发送方终端以适配后的发送速率重新接入到会议中，向接收方终端发送视频数据流；

步骤170中，MC将发送方终端发来的视频数据流直接转发给接收方终端。

图5为结合视频会议系统的硬件实体，实现该发明的具体信令过程图，当各个终端之间发生视频切换时，MC向网守GateKeeper发送速率请求指令，指定允许该发送方终端的接入速率范围，网守响应该速率请求指令后，回复速率确认指令给MC，使该发送方终端按照规定的速率范围接入到MC，然后MC根据该发送方终端的发送速率，和准备发送到的接收方终端的信息，查询存储的记录，如果得到发送方终端的发送速率大于接收方终端的接收速率，那么MCU中的MC发送一流控信息指令给发送方终端，指示发送方终端降低发送的速率；然后发送方终端响应该流控信息指令，向网守发送速率请求指令，请求网守降到要求的速率范围，网守响应该指令，回复速率确认指令给该发送方终端，指示该发送方终端MCU中MC要求其降低到的速率范围，然后发送方终端按照要求把发送速率降低到要求的数值，再以降低后的实际速率接入到MCU中，进行双向互通。

第二种实施方式中可以把MCU中的MC发送给发送方终端的速率控制指令设置为模式参数请求指令，模式参数请求指令也是符合H.245协议的一个指令格式。参照图4，本实施方式的实施过程与第一实施方式的实施过程相似，只是本实施方式在步骤200中，当MC判断出发送方终端的发送速率大于接收方终端的接收速率后，MC将发送模式参数请求指令给发送方终端，然后步骤210中发送方终端按照接收的模式参数请求指令的要求，将发送速率降低到和接收方终端的接收速率相等或略小于接收速率，目的也是保证接收方终端的视频效果，其他过程同第一实施方式的过程，这里不在赘述。

参照图6，为采用模式参数请求指令时，结合视频会议系统的硬件实体，实现该发明的具体信令过程图，其实现过程与图5的实现过程也是很相似，只是当MCU中的MC根据该发送方终端的发送速率，和准备发送到的接收方终端的信息，查询存储的记录，如果得到发送方终端的发送速率大于接收方终端的接收速率，那么MCU中的MC将发送一模式参数请求指令给发送方终端，指示发送方终端降低发送的速率；然后发送方终端按照该模式参数请求指令的指示将速率降低到要求的数值，再以降低后的实际速率和MCU互通。

同时由于本发明的发明点在于通过MC的识别对发送方终端的发送速率进行动态控制，从而达到控制各个终端之间的速率适配目的，而终端是如何根据速率控制指令降低自身发送速率的，已经是该技术领域内的公知常识，这里不在赘述。

同时对于在视频会议系统中，由一个或几个主MCU控制多个从属MCU或多个网关、网守的情况，对不同的从属MCU之间的速率适配、不同网关之间的速率适配或不同网守之间的速率适配，可以采用和上述各个终端之间的速率适配相同的处理过程，只是指定其中之一为发送方，其中之一为接收方，其速率适配的控制过程由主MCU中的MC来完成。这里对不同从属MCU、不同网关和不同网守作为所述节点的情况就不再给予详细赘述，因其速率适配实现过程同不同终端作为所述节点的处理情况。

以上所述仅是对本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种速率适配方法，其特征在于，包括下列步骤：

A、多点控制器分别对与会的各个节点的发送速率和接收速率进行记录；

B、不同节点之间进行视频切换时，多点控制器根据所述记录判断发送方节点的发送速率是否大于接收方节点的接收速率，如果是，发送方节点降低发送速率；否则，多点控制器直接转发数据流给接收方节点。

2.根据权利要求1所述的速率适配方法，其特征在于，步骤B中发送方节点降低发送速率是在多点控制器的控制下进行的，其控制步骤为：

a、多点控制器发送速率控制指令给发送方节点；

b、发送方节点响应接收到的速率控制指令，降低发送速率，以适配接收方节点的接收速率。

3.根据权利要求2所述的速率适配方法，其特征在于，步骤b中降低发送速率是指发送方节点将发送速率降低到小于或等于接收方节点的接收速率。

4.根据权利要求1所述的速率适配方法，其特征在于，步骤B中多点控制器根据所述记录判断发送方节点的发送速率是否大于接收方节点的接收速率前，还包括步骤：

多点控制器发送速率请求指令给网守；

网守回复速率确认指令给多点控制器。

5.根据权利要求2所述的速率适配方法，其特征在于，步骤b中发送方节点响应接收到的速率控制指令并降低发送速率前，进一步包括步骤：

发送方节点发送速率请求指令给网守；

网守回复速率确认指令给发送方节点。

6.根据权利要求1所述的速率适配方法，其特征在于，步骤A中进一步包括多点控制器将所述记录进行存储的步骤。

7.根据权利要求2或5所述的速率适配方法，其特征在于，所述的速率控制指令为流控信息指令或模式参数请求指令。

8.根据权利要求1所述的速率适配方法，其特征在于，步骤A和步骤B中多点控制器通过与各个节点的能力交换结果来确定每个节点的接收速率。

9.根据权利要求1所述的速率适配方法，其特征在于，步骤A和步骤B中所述多点控制器通过各个节点打开逻辑通道的接入能力来确定每个节点的发送速率。

10.根据权利要求1、2、3、4、5、8或9中任意一项权利要求所述的速率适配方法，其特征在于，所述节点包括：终端，以及从属多点控制单元、网关和网守中的任意一个。

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