CN101686100B - 处理丢包的方法、传输质量控制方法、装置及系统 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了处理丢包的方法、传输质量控制方法、装置及系统。其中，所述处理丢包的方法，包括：根据第一统计窗口中，第一分组数据包的总丢包率、第二分组数据包的总丢包率以及当前存储的所述第一分组数据包的无线丢包率与所述第二分组数据包的无线丢包率的比值，计算拥塞丢包率；将所述计算出的拥塞丢包率，与预先设定的阈值进行比较，如果所述拥塞丢包率大于所述阈值，判定所述第一统计窗口中的丢包为拥塞丢包，如果所述拥塞丢包率小于等于所述阈值，则判定所述第一统计窗口中的丢包为无线丢包。采用本发明实施例可提高丢包类型判别的准确性。

Description

处理丢包的方法、传输质量控制方法、装置及系统

技术领域

本发明涉及通信领域，尤其涉及处理丢包的方法、传输质量控制方法、装置及系统。

背景技术

移动网络中各种实时多媒体应用的出现以及移动用户与Internet的连接都需要在未来的移动网络中支持服务质量(QoS，Quality of Service)。在当前和未来的无线移动网络中，许多无线业务的提供都是基于无线通信网络与Internet的融合。对该种类型的网络的分析可知，系统产生的丢包包括：①有线网络中拥塞而引起的分组丢失；②无线随机错误(包括无线链路中的传输错误(受衰落、多径和阴影的影响)而引起的分组丢失或是比特错误)。而且在两种网络(有线和无线)中，起主导作用的丢包原因是不同的。在有线IP分组网络中，由于网络质量比较好，引起分组丢失的主要原因是网络节点的拥塞；而在无线网络中，分组丢失很可能是由于链路比特错误所致。

目前分辨丢包的原因的一种方式是基于端系统的源方法，例如通过发送一些探测包来检测错误的性质，或采用一些启发式的方法。比如，通过观察包的到达时间间隔(Piat，packet inter-arrival time)变化来判断丢包类型，当没有丢包时，包的到达时间间隔是均匀的，当无线链路上出现丢包时，包的到达时间间隔是不均匀的，且随着无线丢包个数的增加，包的到达时间间隔也相应变大，而出现拥塞丢包时，包的到达时间间隔仍然接近没有丢包时的时间间隔，这样通过观察丢包时包的到达时间间隔值就可以判断丢包类型。或者，利用Piat统计值区分丢包类型，首先利用分组信息确定是否有丢包，若无丢包，则更新分组信息，并记录最小分组间隔时间和平均分组间隔时间，若有丢包，则计算当前的平均包到达间隔时间，若大于平均分组间隔时间，则判为无线丢包，否则判为拥塞丢包。又或者，通过计算包的单向延迟时间(Rott，relative one-way trip time)来辨识丢包性质，通过利用迭代公式统计Rott的平均值和方差，在有线网络上一次丢包事件通常只有一个丢包，并且拥塞丢包常常是因为较高的延时，所以当Rott值大于一阈值(平均值和方差的差值)时，当前丢包就可判为拥塞丢包，一次丢包事件中，连续丢包个数增加，表明出现较严重的拥塞，相应的Rott也会增大，这时增大判定的阈值；这样当网络中出现丢包时，首先判断丢包个数，根据丢包个数选择合适的判定阈值，利用Rott值和这个阈值进行比较，若Rott值大于这个阈值，则判为拥塞丢包，否则判为无线丢包。

由于无线网络的复杂性，使得这些启发式方法的性能指标受网络拓扑和竞争流数目的变化影响较大，当网络状态变化较大时，对丢包类型的判别错误率较高，导致网络的带宽利用率下降。

发明内容

鉴于此，本发明实施例提供了一种处理丢包的方法及装置，可提高丢包类型判别的准确性。另外，本发明实施例还提供了一种多媒体传输质量控制方法及系统，可根据准确性较高的丢包类型的辨别结果，进行速率控制设备发送速率的控制，以改善多媒体的传输质量。

本发明实施例提供的一种处理丢包的方法，包括：

根据第一统计窗口中第一分组数据包的总丢包率、第二分组数据包的总丢包率以及当前存储的所述第一分组数据包的无线丢包率与所述第二分组数据包的无线丢包率的比值，计算拥塞丢包率，其中，所述总丢包率包括无线丢包率和拥塞丢包率；

将计算出拥塞丢包率，与预先设定的阈值进行比较，如果所述拥塞丢包率大于所述阈值，判定所述第一统计窗口中的丢包为拥塞丢包，如果所述拥塞丢包率小于等于所述阈值，则判定所述第一统计窗口中的丢包为无线丢包。

相应的，本发明实施例提供的一种处理丢包的装置，包括：

计算单元，用于根据第一统计窗口中，第一分组数据包的总丢包率、第二分组数据包的总丢包率以及存储的所述第一分组数据包的无线丢包率与所述第二分组数据包的无线丢包率的比值，计算拥塞丢包率，其中，所述总丢包率包括无线丢包率和拥塞丢包率；

判定单元，用于将所述计算单元计算出的拥塞丢包率，与预先设定的阈值进行比较，如果所述拥塞丢包率大于所述阈值，判定所述第一统计窗口的丢包为拥塞丢包，如果所述拥塞丢包率小于等于所述阈值，则判定所述第一统计窗口的丢包为无线丢包。

相应的，本发明实施例提供的一种多媒体传输质量控制方法，其特征在于，包括：

根据第一统计窗口中第一分组数据包的总丢包率、第二分组数据包的总丢包率以及当前存储的所述第一分组数据包的无线丢包率与所述第二分组数据包的无线丢包率的比值，计算拥塞丢包率；

将所述计算出的拥塞丢包率，与预先设定的阈值进行比较，如果所述拥塞丢包率大于所述阈值，判定所述第一统计窗口的丢包为拥塞丢包，如果所述拥塞丢包率小于等于所述阈值，则判定所述第一统计窗口的丢包为无线丢包；

根据所述计算出的拥塞丢包率，计算稳态吞吐量速率，并将所述计算出的速率与数据包发送设备当前的发送速率进行比较，如果二者的差值大于第一预设值，采用乘性增加乘性减少拥塞控制算法对数据包的发送速率进行控制；如果二者的差值小于或等于第一预设值，采用所述计算的稳态吞吐量速率对数据包的发送速率进行控制。

相应的，本发明实施例提供的一种多媒体传输质量控制系统，包括：

数据包接收设备，用于根据第一统计窗口中第一分组数据包的总丢包率、第二分组数据包的总丢包率以及当前存储的所述第一分组数据包的无线丢包率与所述第二分组数据包的无线丢包率的比值，计算拥塞丢包率；并将所述计算出的拥塞丢包率，与预先设定的阈值进行比较，如果所述拥塞丢包率大于所述阈值，判定所述第一统计窗口的丢包为拥塞丢包，如果所述拥塞丢包率小于等于所述阈值，则判定所述第一统计窗口的丢包为无线丢包，并反馈所述拥塞丢包率给数据包发送设备；

数据包发送设备，根据所述数据包接收设备反馈的拥塞丢包率，计算稳态吞吐量速率，并根据所计算的稳态吞吐量速率与当前数据包的发送速率进行比较，如果二者的差值大于第一预设值，采用乘性增加乘性减少拥塞控制算法对发送的数据包进行发送速率控制；如果二者的差值小于或等于第一预设值，采用所述计算的稳态吞吐量速率对发送的数据包进行发送速率控制。

本发明实施例基于无线信道特性(借助无线信道中两个长度不等的分组数据包的无线丢包比值)来确定丢包类型，相对于现有技术的方案更准确，同时本发明实施例方案可根据准确性较高的丢包类型的辨别结果，进行速率控制设备发送速率的控制，以改善多媒体的传输质量。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是根据本发明的处理丢包的方法的第一实施例流程示意图；

图2是根据本发明的处理丢包的装置的第一实施例的结构组成示意图；

图3是根据本发明的处理丢包的方法的第二实施例流程示意图；

图4是根据本发明的处理丢包的装置的第二实施例的结构组成示意图；

图5是根据本发明的多媒体传输质量控制方法的第一实施例的流程示意图；

图6是根据本发明的多媒体传输质量控制系统的第一实施例的结构组成示意图；

图7是根据本发明的多媒体数据传输方法的一个举例的流程示意图；

图8a显示了在WLH网络中，不同无线信道误比特率/误字节率条件下，单路数据流运行时的平均吞吐量的仿真比较结果；

图8b显示了在WLH网络中，不同无线信道误比特率/误字节率条件下，单路数据流运行时的拥塞丢包率的仿真比较结果；

图8c显示了在WLH网络中，不同无线信道误比特率/误字节率条件下，四路数据流运行时的平均吞吐量的仿真比较结果；

图8d显示了在WLH网络中，不同无线信道误比特率/误字节率条件下，四路数据流运行时的拥塞丢包率的仿真比较结果；

图9a显示了在WB网络中，不同无线信道误比特率/误字节率条件下，单路数据流运行时的平均吞吐量的仿真比较结果；

图9b显示了在WB网络中，不同无线信道误比特率/误字节率条件下，单路数据流运行时的拥塞丢包率的仿真比较结果；

图9c显示了在WB网络中，不同无线信道误比特率/误字节率条件下，四路数据流运行时的平均吞吐量的仿真比较结果；

图9d显示了在WB网络中，不同无线信道误比特率/误字节率条件下，四路数据流运行时的拥塞丢包率的仿真比较结果。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

图1是根据本发明的处理丢包的方法的第一实施例流程示意图；如图1所示，本实施例的处理丢包的方法包括：

步骤S100，根据第一统计窗口中，第一分组数据包的总丢包率、第二分组数据包的总丢包率以及当前存储的所述第一分组数据包的无线丢包率与所述第二分组数据包的无线丢包率的比值，计算拥塞丢包率，其中，所述第一分组数据包的长度和所述第二分组数据包的长度不相同，所述总丢包率包括无线丢包率和拥塞丢包率；

具体实现中，为了及时反应网络的状态变化，可采用基于有限长窗口记录数据包的丢失。比如所述的第一统计窗口可为一个有限长的滑动窗口，其长度可设为L，其内记录第一数据包的丢包(比如，长度较短，后续可称之为小包)和第二数据包(比如，长度较长，后续可称之为大包)的丢包。当有一个新的丢包发生后，滑动窗口会把最旧的一个丢包记录去掉，并添加最新的丢包。

具体实现中，设p^S为小包的丢包率，

为小包的拥塞丢包率，

为小包的无线丢包率，p^L为大包的丢包率，

为大包的拥塞丢包率，为大包的无线丢包率，β来表示在一定的无线信道状况下，

和

的比值，根据网络特性，

$p_{\mathrm{cong}}^S=p_{\mathrm{cong}}^L---\left(1\right)$

$p_{\mathrm{rand}}^L=\mathrm{\β}\×p_{\mathrm{rand}}^S---\left(2\right)$

$p^S=p_{\mathrm{cong}}^S+p_{\mathrm{rand}}^S---\left(3\right)$

$p^L=p_{\mathrm{cong}}^L+p_{\mathrm{rand}}^L=p_{\mathrm{cong}}^S+\mathrm{\β}\×p_{\mathrm{rand}}^S---\left(4\right)$

由(3)和(4)，得，

$\mathrm{\β}{p}^S-p^L=(\mathrm{\β}-1)p_{\mathrm{cong}}^S---\left(5\right)$

由(1)和(5)得到大包和小包的拥塞丢包的总丢包率，

$p=p_{\mathrm{cong}}^S+p_{\mathrm{cong}}^L=2p_{\mathrm{cong}}^S=2\frac{\mathrm{\β}{p}^S-p^L}{(\mathrm{\β}-1)}---\left(6\right)$

引入一个变量Dec表示拥塞丢包占丢包总数的比率，即拥塞丢包率，则，

$\mathrm{Dec}=\frac{p_{\mathrm{cong}}^S+p_{\mathrm{cong}}^L}{p^S+p^L}=2\frac{\mathrm{\β}{p}^S-p^L}{(\mathrm{\β}-1)(p^S+p^L)}---\left(7\right)$

则，具体实现中，可直接依据7式计算拥塞丢包率。

步骤S101，将所述计算出的拥塞丢包率，与预先设定的阈值进行比较，如果所述拥塞丢包率大于所述阈值，执行步骤S102；如果所述拥塞丢包率小于等于所述阈值，执行步骤S103；

步骤S102，判定所述第一统计窗口中的丢包为拥塞丢包，结束；

步骤S103，判定所述第一统计窗口中的丢包为无线丢包。

本实施例，基于无线信道特性(借助无线信道中两个长度不等的分组数据包的无线丢包比值)来确定丢包类型，相对于现有技术的方案更准确。

图2是根据本发明的处理丢包的装置的第一实施例的结构组成示意图；该实施例的装置可用于实施第一实施例的处理丢包的方法，如图2所示，本实施例的处理丢包的装置包括计算单元20和判定单元22，其中：

所述计算单元20，用于根据第一统计窗口中，第一分组数据包的总丢包率、第二分组数据包的总丢包率以及存储的所述第一分组数据包的无线丢包率与所述第二分组数据包的无线丢包率的比值，计算拥塞丢包率，其中，所述第一分组数据包的长度和所述第二分组数据包的长度不相同，所述总丢包率包括无线丢包率和拥塞丢包率；

所述判定单元22，用于将所述计算单元20计算出的拥塞丢包率，与预先设定的阈值进行比较，如果所述拥塞丢包率大于所述阈值，判定所述第一统计窗口的丢包为拥塞丢包，如果所述拥塞丢包率小于等于所述阈值，则判定所述第一统计窗口的丢包为无线丢包。

本实施例，基于无线信道特性(借助无线信道中两个长度不等的分组数据包的无线丢包比值)来确定丢包类型，相对于现有技术的方案更准确。

图3是根据本发明的处理丢包的方法的第二实施例流程示意图；如图3所示，本实施例的处理丢包的方法包括：

步骤S300，统计第一统计窗口中，第一分组数据包的总丢包率、第二分组数据包的总丢包率、并获取当前存储的第一分组数据包的无线丢包率与所述第二分组数据包的无线丢包率的比值；

步骤S301，根据所述统计的总丢包率和获取的比值信息，依照公式 $\mathrm{Dec}=2\frac{\mathrm{\β}{p}^S-p^L}{(\mathrm{\β}-1)(p^S+p^L)}$ (7)，计算拥塞丢包率；

步骤S302，将所述计算出的拥塞丢包率，与预先设定的阈值进行比较，如果所述拥塞丢包率大于所述阈值，执行步骤S303，如果所述拥塞丢包率小于等于所述阈值，执行步骤S304；，

步骤S303，判定所述第一统计窗口中的丢包为拥塞丢包，将所述当前存储的第一分组数据包的无线丢包率与所述第二分组数据包的无线丢包率的比值，更新为所述第一分组数据包的长度和所述第二分组数据包的长度的比值；方法结束。

步骤S304，则判定所述第一统计窗口中的丢包为无线丢包，依据迭代公式 ${\mathrm{\β}}_t=d{\mathrm{\β}}_{t-1}+(1-d)\frac{N\_\mathrm{pl}}{N\_\mathrm{ps}}$ (8)，将所述当前存储的第一分组数据包的无线丢包率与所述第二分组数据包的无线丢包率的比值进行更新，其中，

所述β_t为更新后所存储的第一分组数据包的无线丢包率与所述第二分组数据包的无线丢包率的比值，所述β_t-1为所述当前存储的第一分组数据包的无线丢包率与所述第二分组数据包的无线丢包率的比值，0≤d≤1，所述N_pl为第一分组数据包的长度和所述第二分组数据包中长度较长的分组数据包的长度，所述N_ps为第一分组数据包的丢包数目和所述第二分组数据包中长度较短的分组数据包的丢包数目。

本实施例，步骤S300中所述获取的当前存储的所述第一分组数据包的无线丢包率与所述第二分组数据包的无线丢包率的比值可为设置的初值：即所述第一分组数据包的长度和所述第二分组数据包的长度的比值；也可为步骤S303更新后的所述第一分组数据包的长度和所述第二分组数据包的长度的比值；也可为步骤S304更新后的β_t。

本实施例，基于无线信道特性(借助无线信道中两个长度不等的分组数据包的无线丢包比值)来确定丢包类型，相对于现有技术的方案更准确。

图4是根据本发明的处理丢包的装置的第二实施例的结构组成示意图；本实施例的装置可用于实现处理丢包的方法，如图4所示，本实施例的装置包括存储单元40、计算单元42、判定单元44以及更新单元46，其中：

所述存储单元40，用于存储所述第一分组数据包的无线丢包率与所述第二分组数据包的无线丢包率的比值，所述比值的初值为：所述第一分组数据包的长度和所述第二分组数据包的长度的比值；

所述计算单元42，用于根据第一统计窗口中，第一分组数据包的总丢包率、第二分组数据包的总丢包率以及所述存储单元40当前存储的所述第一分组数据包的无线丢包率与所述第二分组数据包的无线丢包率的比值，计算拥塞丢包率，其中，所述第一分组数据包的长度和所述第二分组数据包的长度不相同，所述总丢包率包括无线丢包率和拥塞丢包率；仍参考图4，所述计算单元42进一步包括统计获取单元421和计算子单元423，其中：

所述统计获取单元421，用于统计所述第一分组数据包的总丢包率、所述第二分组数据包的总丢包率、并获取所述存储单元40当前存储的第一分组数据包的无线丢包率与所述第二分组数据包的无线丢包率的比值；

所述计算子单元423，用于根据所述统计获取单元421统计和获取的信息，依照公式 $\mathrm{Dec}=2\frac{\mathrm{\β}{p}^S-p^L}{(\mathrm{\β}-1)(p^S+p^L)}$ ，计算拥塞丢包率，其中，

所述Dec为需计算的拥塞丢包率，所述β为所述当前存储的第一分组数据包的无线丢包率与所述第二分组数据包的无线丢包率的比值，所述p^S为所述第一分组数据包和所述第二分组数据包中长度较短的数据包的总丢包率，所述p^L为所述第一分组数据包和所述第二分组数据包中长度较长的数据包的总丢包率。

所述判定单元44，用于将所述计算单元42计算出的拥塞丢包率，与预先设定的阈值进行比较，如果所述拥塞丢包率大于所述阈值，判定所述第一统计窗口的丢包为拥塞丢包，如果所述拥塞丢包率小于等于所述阈值，则判定所述第一统计窗口的丢包为无线丢包；

所述更新单元46，用于当所述判定单元44判定所述第一统计窗口的丢包为拥塞丢包时，将所述存储单元40当前存储的第一分组数据包的无线丢包率与所述第二分组数据包的无线丢包率的比值，更新为所述第一分组数据包的长度和所述第二分组数据包的长度的比值；

当所述判定单元44判定所述第一统计窗口的丢包为无线丢包时，依据迭代公式 ${\mathrm{\β}}_t=d{\mathrm{\β}}_{t-1}+(1-d)\frac{N\_\mathrm{pl}}{N\_\mathrm{ps}}$ ，将所述存储单元40当前存储的第一分组数据包的无线丢包率与所述第二分组数据包的无线丢包率的比值更新为β_t，其中，

所述β_t为更新后所存储的第一分组数据包的无线丢包率与所述第二分组数据包的无线丢包率的比值，所述β_t-1为所述当前存储的第一分组数据包的无线丢包率与所述第二分组数据包的无线丢包率的比值，0≤d≤1，所述N_pl为第一分组数据包的长度和所述第二分组数据包中长度较长的分组数据包的丢包数目，所述N_ps为第一分组数据包的长度和所述第二分组数据包中长度较短的分组数据包的丢包数目。

本实施例，基于无线信道特性(借助无线信道中两个长度不等的分组数据包的无线丢包比值)来确定丢包类型，相对于现有技术的方案更准确。

图5是根据本发明的多媒体传输质量控制方法的第一实施例的流程示意图；如图5所示，本实施例的多媒体传输质量控制方法包括：

步骤S500，根据第一统计窗口中，第一分组数据包的总丢包率、第二分组数据包的总丢包率以及当前存储的所述第一分组数据包的无线丢包率与所述第二分组数据包的无线丢包率的比值，计算拥塞丢包率，其中，所述第一分组数据包的长度和所述第二分组数据包的长度不相同，所述总丢包率包括无线丢包率和拥塞丢包率；

步骤S501，将所述计算出的拥塞丢包率，与预先设定的阈值进行比较，如果所述拥塞丢包率大于所述阈值，判定所述第一统计窗口中的丢包为拥塞丢包，如果所述拥塞丢包率小于等于所述阈值，则判定所述第一统计窗口中的丢包为无线丢包；

步骤S500和步骤S501与处理丢包的方法的第一实施例相同，在此不赘述。

步骤S502，根据所述拥塞丢包率，计算稳态吞吐量速率；

具体实现中，可依据公式： $\mathrm{rate}=\frac{\mathrm{TU}}{\mathrm{rtt}\sqrt{\frac{2p}{3}}+t_{\mathrm{out}}\left(3\sqrt{\frac{3p}{8}}\right)p(1+32p^2)}$ (9)计算稳态吞吐量速率，其中，

所述rate为稳态吞吐量速率(比如稳态TCP吞吐量速率)，TU为数据包的大小；rtt为包往返时间(Round Trip Time)；tout为重传超时时间(timeout)，仿真中取tout＝4RTT；p是总拥塞丢包率。其中，p的计算参考前述公式6。

步骤S503，将所述计算出的速率与数据包发送设备当前的发送速率进行比较，如果二者的差值大于第一预设值，执行步骤S504；如果二者的差值小于或等于第一预设值，执行步骤S505；

步骤S504，采用乘性增加乘性减少拥塞控制算法对数据包的发送速率进行控制，方法结束。

步骤S505，采用所述计算的稳态吞吐量速率对数据包的发送速率进行控制。

本实施例基于无线信道特性(借助无线信道中两个长度不等的分组数据包的无线丢包比值)来确定丢包类型，相对于现有技术的方案更准确，同时本发明实施例方案可根据准确性较高的丢包类型的辨别结果，进行速率控制设备发送速率的控制，以改善多媒体的传输质量。

图6是根据本发明的多媒体传输质量控制系统的第一实施例的结构组成示意图；本实施例的系统可用于实现第一实施例的多媒体传输质量控制方法，如图6所示，本实施例的系统包括数据包发送设备62和数据包接收设备60，其中：

所述数据包接收设备60，用于根据第一统计窗口中，第一分组数据包的总丢包率、第二分组数据包的总丢包率以及当前存储的所述第一分组数据包的无线丢包率与所述第二分组数据包的无线丢包率的比值，计算拥塞丢包率；将所述计算出的拥塞丢包率，与预先设定的阈值进行比较，如果所述拥塞丢包率大于所述阈值，判定所述第一统计窗口的丢包为拥塞丢包，如果所述拥塞丢包率小于等于所述阈值，则判定所述第一统计窗口的丢包为无线丢包；并周期反馈拥塞丢包率给所述数据包发送设备62。

所述数据包发送设备62用于根据所述数据包接收设备60反馈的拥塞丢包率，计算稳态吞吐量速率，并根据所述稳态吞吐量速率与速率控制设备当前的发送速率进行比较，如果二者的差值大于第一预设值，则采用乘性增加乘性减少拥塞控制算法对自身发送的数据包进行发送速率控制；如果二者的差值小于或等于第一预设值，则采用所述计算的稳态吞吐量速率对自身发送的数据包进行发送速率控制。

本实施例基于无线信道特性(借助无线信道中两个长度不等的分组数据包的无线丢包比值)来确定丢包类型，相对于现有技术的方案更准确，同时本发明实施例方案可根据准确性较高的丢包类型的辨别结果，进行速率控制设备发送速率的控制，以改善多媒体的传输质量。

图7是根据本发明实施例提供的多媒体数据传输方法的一个举例的流程示意图。如图7所示，该方法包括：

步骤S700，发送端初始化；初始化操作包括：设置初始数据发送速率、参数a、b、d、q、Gl、Gs、Dth值；丢包记录队列长度(即第一丢包统计窗口)后，进入慢启动过程；其中，所述a和b是MIMD(a，b)模型的速率增加和减少参数，0<a，b<1。d为常数，0≤d≤1。Gl和Gs分别为发送端发送的第一分组数据包的长度和第二分组数据包的长度，Dth为拥塞丢包的阈值。

步骤S701，当媒体流发送进入稳态时(有丢包发生)，接收端统计N_pl，N_ps，p^L，p^S，p及获取β。

步骤S702，接收端按照公式 $\mathrm{Dec}=2\frac{\mathrm{\&beta;}{p}^S-p^L}{(\mathrm{\&beta;}-1)(p^S+p^L)}$ 计算Dec值。

步骤S703，接收端判断当前丢包的性质(即判断Dec是否大于Dth)。如果Dec>Dth，则判为拥塞丢包，否则判为无线丢包。

步骤S704，若是拥塞丢包，则更新p；否则不更新。

步骤S705，在每个采样时刻点t(具体实现中，采样间隔⊿t＝q·RTT，q>0，是常数)，根据当前丢包性质判断结果(拥塞丢包或无线丢包)，更新βt，具体的，当判定为无线丢包时，按 ${\mathrm{\&beta;}}_t=d{\mathrm{\&beta;}}_{t-1}+(1-d)\frac{N\_\mathrm{pl}}{N\_\mathrm{ps}}$ 式更新βt；而当判定为拥塞丢包时，按β_t＝β₀更新βt，其中 ${\mathrm{\&beta;}}_0=\frac{G^l}{G^s}.$

步骤S706，每隔固定时间，接收端将丢包率p告知发送端(利用实时传输协议(RTP，Real-time Transport Protocol)/实时传输控制协议(RTCP，Real-timeTransport Control Protocol)实时传输协议)。

步骤S707，发送端在收到接收端发送的丢包率p，当获知该反馈周期没有包丢失的情形下(RTCP反馈包中有指示)，发送端的速率控制完全依靠乘性增加乘性减少MIMD(a，b)拥塞控制算法来调整，即调高为(a+1)倍。

MIMD(a，b)拥塞控制算法描述如下：

a和b是MIMD(a，b)模型的速率增加和减少参数，0<a，b<1。设，在当前拥塞控制周期(一个或若干个RTT时间)内，发送端的发送速率为R。若在该拥塞周期内没有包丢失发生，则发送端的发送速率提高为(a+1)*R，否则，发送端的发送速率降低为(1-b)*R。

步骤S708，当发送端获知有丢包发生，则用于根据公式 $\mathrm{rate}=\frac{\mathrm{TU}}{\mathrm{rtt}\sqrt{\frac{2p}{3}}+t_{\mathrm{out}}\left(3\sqrt{\frac{3p}{8}}\right)p(1+32p^2)}$ 更新稳态吞吐量速率rate，对得到的rate与当前的发送速率R进行比较：如果有较大的差别(比如，差别大于30％)，则并不采用这个rate对发送端的速率进行控制，而是用MIMD(a，b)拥塞控制算法进行控制；比如，当rate>R，则将发送端的速率调高为(a+1)倍，如果rate<R，则降低为(1-b)倍。如果rate与R差别不是太大(比如，差别小或等于30％)，则采用这个rate对发送端速率控制。这样做保证了发送速率调整的平稳性。

下面结合本发明提出的多媒体数据传输方法(简称为CMBD算法)的NS2仿真结果及附图，对本发明CMBD与现有的TCP、TFRC、ZigZag、SPLD、Biaz以及OMNI等算法进行比较说明。

仿真网络拓扑介绍：无线最后一跳网络(WLH，Wireless last-hop)和无线骨干网(WB，Wireless backbone)。其中，所述WLH网络，最后一跳是带宽为150Kb、延时为10ms的无线链路，其余均为有线链路，当有一或两路媒体流传输时，有线共享链路的带宽设置为260Kb；当有多路媒体流同时传输时，有线共享链路带宽设置为无线链路带宽总和的86％，延时为60ms。所以在WLH网络中，当多流并行发送时，有线共享链路是瓶颈；当只有单个流时，无线最后一跳链路为瓶颈。而在无线骨干网络中，骨干路由器R1和R2之间为无线共享链路，其它均为有线链路。无线骨干网络中有线链路的带宽为10Mb，延时为1ms；无线共享链路的带宽为400Kb(单路流)或800Kb(多路流)，延时为60ms，因此，在无线骨干网络中，瓶颈在无线共享链路上。

性能测试指标：NS2仿真主要比较各种算法的吞吐量和拥塞丢包率两个指标。我们用TP表示各种流运行时网络总的吞吐量，TP(％)表示网络带宽的利用率，即实际吞吐量与网络带宽的比值；CER表示因为拥塞引起的丢包率。

在所有实验中，每个数据流在预热时段后传输1000秒。CMBD算法的参数设置:a＝1/5，b＝1/10，d＝0.9，q＝0.5，阈值Dth＝0.8，G1＝1016Bytes，Gs＝508Bytes，丢包记录队列的长度＝32，初始发送速率为32Kbps。

在WLH网络上，分别运行单或多路TCP、TFRC、ZigZag、SPLD、Biaz、CMBD和OMNI数据流。图8a-图8d分别显示了在不同无线信道误比特率/误字节率条件下，单路和四路数据流运行时的平均吞吐量和拥塞丢包率的仿真比较结果。

由图8a-图8d可以看出，在各种信道误比特率/误字节率条件下，OMNI的吞吐量总是最大(带宽利用率最高)，但同时它的拥塞丢包率也较高。本文方法CMBD的吞吐量(带宽利用率)仅次于OMNI，明显好于其他算法。TCP和TFRC由于把所有丢包都判为拥塞丢包，过度降低发送速率，导致吞吐量低下。随着无线信道误比特率的增加，CMBD方法的性能优势越发明显，吞吐量保持较高水平，同时拥塞丢包率也较低。

相应的，在WB网络上，分别运行单或多路TCP、TFRC、ZigZag、SPLD、Biaz、CMBD和OMNI数据流。图9a-图9d分别显示了单或多路流的平均吞吐量和拥塞丢包率。

从图9a-图9d中可以看出，CMBD算法的吞吐量在多数情况下要高于其它算法(OMNI除外)。随着无线比特错误率不断增大，无线环境变得恶劣，这些算法的性能差异也越发明显。CMBD算法的吞吐量在绝大多数情况下均高于其它算法(OMNI除外)，表明了其在该种网络中用于多媒体传输的优越性。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(Read-Only Memory，ROM)或随机存储记忆体(Random Access Memory，RAM)等。

以上所揭露的仅为本发明较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。

Claims (6)

1.一种处理丢包的方法，其特征在于，包括：

根据第一统计窗口中第一分组数据包的总丢包率、第二分组数据包的总丢包率以及当前存储的所述第一分组数据包的无线丢包率与所述第二分组数据包的无线丢包率的比值，计算拥塞丢包率，其中，所述总丢包率包括无线丢包率和拥塞丢包率；

将计算出拥塞丢包率，与预先设定的阈值进行比较，如果所述拥塞丢包率大于所述阈值，判定所述第一统计窗口中的丢包为拥塞丢包，如果所述拥塞丢包率小于等于所述阈值，则判定所述第一统计窗口中的丢包为无线丢包；

所述根据所述第一统计窗口中第一分组数据包的总丢包率、第二分组数据包的总丢包率以及所述当前存储的第一分组数据包的无线丢包率与所述第二分组数据包的无线丢包率的比值，计算拥塞丢包率包括：

统计所述第一分组数据包的总丢包率、所述第二分组数据包的总丢包率、并获取当前存储的第一分组数据包的无线丢包率与所述第二分组数据包的无线丢包率的比值；

根据所述统计的总丢包率和所述获取的比值，依照公式 $\mathrm{Dec}=2\frac{\mathrm{\&beta;}{p}^S-p^L}{(\mathrm{\&beta;}-1)(p^S+p^L)},$ 计算拥塞丢包率，其中，

所述Dec为需计算的拥塞丢包率，所述β为所述当前存储的第一分组数据包的无线丢包率与所述第二分组数据包的无线丢包率的比值，所述p^S为所述第一分组数据包和所述第二分组数据包中长度较短的数据包的总丢包率，所述p^L为所述第一分组数据包和所述第二分组数据包中长度较长的数据包的总丢包率。

2.如权利要求1所述的处理丢包的方法，其特征在于，所述当前存储的所述第一分组数据包的无线丢包率与所述第二分组数据包的无线丢包率的比值的初值为：所述第一分组数据包的长度和所述第二分组数据包的长度的比值；

所述方法还包括：

当判定所述第一统计窗口的丢包为拥塞丢包时，将所述当前存储的第一分组数据包的无线丢包率与所述第二分组数据包的无线丢包率的比值，更新为所述第一分组数据包的长度和所述第二分组数据包的长度的比值；

当判定所述第一统计窗口的丢包为无线丢包时，依据迭代公式

将所述当前存储的第一分组数据包的无线丢包率与所述第二分组数据包的无线丢包率的比值进行更新，其中，

所述β_t为更新后存储的第一分组数据包的无线丢包率与所述第二分组数据包的无线丢包率的比值，所述β_t-1为所述当前存储的第一分组数据包的无线丢包率与所述第二分组数据包的无线丢包率的比值，0≤d≤1，所述N_pl为第一分组数据包和所述第二分组数据包中长度较长的分组数据包的丢包数目，所述N_ps为第一分组数据包和所述第二分组数据包中长度较短的分组数据包的丢包数目。

3.一种多媒体传输质量控制方法，其特征在于，包括：

根据第一统计窗口中第一分组数据包的总丢包率、第二分组数据包的总丢包率以及当前存储的所述第一分组数据包的无线丢包率与所述第二分组数据包的无线丢包率的比值，计算拥塞丢包率；

将所述计算出的拥塞丢包率，与预先设定的阈值进行比较，如果所述拥塞丢包率大于所述阈值，判定所述第一统计窗口的丢包为拥塞丢包，如果所述拥塞丢包率小于等于所述阈值，则判定所述第一统计窗口的丢包为无线丢包；

根据所述计算出的拥塞丢包率，计算稳态吞吐量速率，并将所述计算出的速率与数据包发送设备当前的发送速率进行比较，如果二者的差值大于第一预设值，采用乘性增加乘性减少拥塞控制算法对数据包的发送速率进行控制；如果二者的差值小于或等于第一预设值，采用所述计算的稳态吞吐量速率对数据包的发送速率进行控制；

所述根据所述第一统计窗口中第一分组数据包的总丢包率、第二分组数据包的总丢包率以及所述当前存储的第一分组数据包的无线丢包率与所述第二分组数据包的无线丢包率的比值，计算拥塞丢包率包括：

统计所述第一分组数据包的总丢包率、所述第二分组数据包的总丢包率、并获取当前存储的第一分组数据包的无线丢包率与所述第二分组数据包的无线丢包率的比值；

根据所述统计的总丢包率和所述获取的比值，依照公式 $\mathrm{Dec}=2\frac{\mathrm{\&beta;}{p}^S-p^L}{(\mathrm{\&beta;}-1)(p^S+p^L)},$ 计算拥塞丢包率，其中，

所述Dec为需计算的拥塞丢包率，所述β为所述当前存储的第一分组数据包的无线丢包率与所述第二分组数据包的无线丢包率的比值，所述p^S为所述第一分组数据包和所述第二分组数据包中长度较短的数据包的总丢包率，所述p^L为所述第一分组数据包和所述第二分组数据包中长度较长的数据包的总丢包率。

4.一种处理丢包的装置，其特征在于，包括：

计算单元，用于根据第一统计窗口中，第一分组数据包的总丢包率、第二分组数据包的总丢包率以及存储的所述第一分组数据包的无线丢包率与所述第二分组数据包的无线丢包率的比值，计算拥塞丢包率，其中，所述总丢包率包括无线丢包率和拥塞丢包率；

判定单元，用于将所述计算单元计算出的拥塞丢包率，与预先设定的阈值进行比较，如果所述拥塞丢包率大于所述阈值，判定所述第一统计窗口的丢包为拥塞丢包，如果所述拥塞丢包率小于等于所述阈值，则判定所述第一统计窗口的丢包为无线丢包；

所述计算单元包括：

统计获取单元，用于统计所述第一分组数据包的总丢包率、所述第二分组数据包的总丢包率、并获取当前存储的第一分组数据包的无线丢包率与所述第二分组数据包的无线丢包率的比值；

计算子单元，用于根据所述统计获取单元统计的总丢包率和获取的比值信息，依照公式 $\mathrm{Dec}=2\frac{\mathrm{\&beta;}{p}^S-p^L}{(\mathrm{\&beta;}-1)(p^S+p^L)},$ 计算拥塞丢包率，其中，

所述Dec为需计算的拥塞丢包率，所述β为所述当前存储的第一分组数据包的无线丢包率与所述第二分组数据包的无线丢包率的比值，所述p^S为所述第一分组数据包和所述第二分组数据包中长度较短的数据包的总丢包率，所述p^L为所述第一分组数据包和所述第二分组数据包中长度较长的数据包的总丢包率。

5.如权利要求4所述的处理丢包的装置，其特征在于，还包括：

存储单元，用于存储所述第一分组数据包的无线丢包率与所述第二分组数据包的无线丢包率的比值，所述比值的初值为：所述第一分组数据包的长度和所述第二分组数据包的长度的比值；

更新单元，用于当所述判定单元判定所述第一统计窗口的丢包为拥塞丢包时，将所述存储单元当前存储的第一分组数据包的无线丢包率与所述第二分组数据包的无线丢包率的比值，更新为所述第一分组数据包的长度和所述第二分组数据包的长度的比值；

当所述判定单元判定所述第一统计窗口的丢包为无线丢包时，依据迭代公式

将所述存储单元当前存储的第一分组数据包的无线丢包率与所述第二分组数据包的无线丢包率的比值更新为β_t，其中，

所述β_t为更新后所存储的第一分组数据包的无线丢包率与所述第二分组数据包的无线丢包率的比值，所述β_t-1为所述当前存储的第一分组数据包的无线丢包率与所述第二分组数据包的无线丢包率的比值，0≤d≤1，所述N_pl为第一分组数据包和所述第二分组数据包中长度较长的分组数据包的丢包数目，所述N_ps为第一分组数据包和所述第二分组数据包中长度较短的分组数据包的丢包数目。

6.一种多媒体传输质量控制系统，其特征在于，包括：

数据包接收设备，用于根据第一统计窗口中第一分组数据包的总丢包率、第二分组数据包的总丢包率以及当前存储的所述第一分组数据包的无线丢包率与所述第二分组数据包的无线丢包率的比值，计算拥塞丢包率；并将所述计算出的拥塞丢包率，与预先设定的阈值进行比较，如果所述拥塞丢包率大于所述阈值，判定所述第一统计窗口的丢包为拥塞丢包，如果所述拥塞丢包率小于等于所述阈值，则判定所述第一统计窗口的丢包为无线丢包；并反馈所述拥塞丢包率给数据包发送设备；所述根据所述第一统计窗口中第一分组数据包的总丢包率、第二分组数据包的总丢包率以及所述当前存储的第一分组数据包的无线丢包率与所述第二分组数据包的无线丢包率的比值，计算拥塞丢包率包括：统计所述第一分组数据包的总丢包率、所述第二分组数据包的总丢包率、并获取当前存储的第一分组数据包的无线丢包率与所述第二分组数据包的无线丢包率的比值；根据所述统计的总丢包率和所述获取的比值，依照公式

计算拥塞丢包率，其中，所述Dec为需计算的拥塞丢包率，所述β为所述当前存储的第一分组数据包的无线丢包率与所述第二分组数据包的无线丢包率的比值，所述p^S为所述第一分组数据包和所述第二分组数据包中长度较短的数据包的总丢包率，所述p^L为所述第一分组数据包和所述第二分组数据包中长度较长的数据包的总丢包率；

数据包发送设备，根据所述数据包接收设备反馈的拥塞丢包率，计算稳态吞吐量速率，并根据所计算的稳态吞吐量速率与当前数据包的发送速率进行比较，如果二者的差值大于第一预设值，采用乘性增加乘性减少拥塞控制算法对发送的数据包进行发送速率控制；如果二者的差值小于或等于第一预设值，采用所述计算的稳态吞吐量速率对发送的数据包进行发送速率控制。

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