CN101909060A - 一种适用于移动视频实时流媒体传输的Qos控制方法 - Google Patents
一种适用于移动视频实时流媒体传输的Qos控制方法 Download PDFInfo
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Abstract
一种适用于移动视频实时流媒体传输的Qos控制方法，包括以下步骤：1)媒体接收端从流媒体发送端获取视频数据包；2)在媒体接收端采用实时传输协议/实时传输控制协议判断当前网络的状态并以接收端报告的形式反馈给媒体发送端；3)媒体发送端通过调整视频分辨率和帧率调整视频发送的传输速率；依照所述传输速率对流媒体进行实时传输。本发明提供一种整体上减少视频抖动和丢包率、有效提高流媒体的传输服务质量的适用于移动视频实时流媒体传输的Qos控制方法。
Description
技术领域
本发明属于无线网络传输技术领域，涉及一种适用于移动视频实时流媒体传输的Qos控制方法。
背景技术
目前，实时流媒体中的传输服务质量（Qos）备受人们关注，而服务质量最终表现为客户对业务质量的感受，即要求数据传输的实时性较高同时又保证图像的传输质量较好。当前基于有线网络的恒参信道的实时流媒体的Qos问题得到了很好的解决，然而在无线网络中，设备的移动性、传输信道的恶劣等使得移动流媒体的Qos保障更加复杂。例如在CDMA2000流媒体业务中存在跳帧、马赛克等问题都涉及到流媒体的服务质量。
在网络传输中，影响流媒体服务质量的主要因素是网络传输带宽、误码率、丢包率及延时抖动。
移动网络中产生丢包的原因有拥塞丢包和误码丢包，前者是指当前网络链路带宽容量不足、网络设备存储空间不足或网络设备处理能力不足而引起的；后者是指移动无线网络中由于电磁干扰、多径传输、无线传输信号衰减而引起的。因此，丢包会极大的影响视频播放的质量。
流媒体抖动是指视频接收时视频帧的错乱播放，由于移动视频监控系统其音视频数据在网络传输层采用UDP（User Datagram Protocol-用户数据包协议）协议进行传输，UDP协议是一个无连接协议，其吞吐量不受拥塞控制且网络层不能保证数据包的发送顺序，数据包经网络传输之后，均匀的网络间隔很容易受到破坏，数据包之间的时间差有的延长有的缩短，因此将接收到的数据直接播放，视频就会出现凝固或快进现象，造成视频的抖动。
发明内容
为了克服已有实时流媒体传输的存在较大的视频抖动和丢包率、图像质量不高的不足，本发明提供一种整体上减少视频抖动和丢包率、有效提高流媒体的传输服务质量的适用于移动视频实时流媒体传输的Qos 控制方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种适用于移动视频实时流媒体传输的Qos控制方法，所述Qos控制方法包括以下步骤：
1）媒体接收端从流媒体发送端获取视频数据包；
2）在媒体接收端采用实时传输协议/实时传输控制协议判断当前网络的状态并以接收端报告的形式反馈给媒体发送端，具体过程为：
设定阀值上门限M和阀值下门限N ，当丢包率大于阀值上门限M时，判定此时网络已经过载；当丢包率小于阀值下门限N时，判定此时网络轻载；当丢包率位于阀值下门限N和阀值上门限M之间时，判定网络满载；
3）媒体发送端通过调整视频分辨率和帧率调整视频发送的传输速率，所述传输速率R(n)为：
当网络处于轻载时，即 
； （6）
当网络处于满载时，即
当网络处于拥塞时，即
其中，
和
为调整比例因子，以保证当网络拥塞后传输速率能尽快地下降，它们通过实验测定；
是
时刻编码器输出码流的速率；是平滑后的数据；
是最大传输速率，
是最小传输速率；
根据统计数据对视频发送数据进行平滑处理，其关系如下：
其中，为设定值；
是
时刻接收端利用RTCP定期发送给服务器端信息中的实际分组丢码率，是网络信道状况的指标；
依照所述传输速率对流媒体进行实时传输。
作为优选的一种方案：所述步骤2）中，累计丢包数与丢包率的计算：首先接收数量为M的RTP（Real-time Transport Protocol-实时传送协议）数据包，然后通过计算最大序列号MaxS和最小序列号MinS之间的差值得出发送端发送的RTP数据包的数目，因此，累计丢包数Lost：
丢包率Rate：
本发明的有益效果主要表现在：经过RTCP（Real-time Transport Control Protocol-实时传送控制协议）控制的视频传输系统，能实时根据网络状况通过改变分辨率和帧率改变传输速率，效果良好，其丢包引起的马赛克效应得到了解决，图像质量得到了明显提升，提高了传输服务质量。
附图说明
图1是网络状况分类图。
图2是丢包率与峰值信噪比的关系图。
图3是峰值信噪比与平均得分意见的关系图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述。
参照图1~图3，一种适用于移动视频实时流媒体传输的Qos控制方法，所述Qos控制方法包括以下步骤：
1）媒体接收端从流媒体发送端获取视频数据包；
2）在媒体接收端采用实时传输协议/实时传输控制协议判断当前网络的状态并以接收端报告的形式反馈给媒体发送端，具体过程为：
设定阀值上门限M和阀值下门限N ，当丢包率大于阀值上门限M时，判定此时网络已经过载；当丢包率小于阀值下门限N时，判定此时网络轻载；当丢包率位于阀值下门限N和阀值上门限M之间时，判定网络满载；
3）媒体发送端通过调整视频分辨率和帧率调整视频发送的传输速率，所述传输速率R(n)为：
当网络处于轻载时，即
当网络处于满载时，即
当网络处于拥塞时，即
其中，
和
为调整比例因子，以保证当网络拥塞后传输速率能尽快地下降，它们通过实验测定；
是
时刻编码器输出码流的速率；是平滑后的数据；
是最大传输速率，是最小传输速率；
根据统计数据对视频发送数据进行平滑处理，其关系如下：
其中，
为设定值；
是
时刻接收端利用RTCP定期发送给服务器端信息中的实际分组丢码率，是网络信道状况的指标；
依照所述传输速率对流媒体进行实时传输。
所述步骤2）中，累计丢包数与丢包率的计算：首先接收数量为M的RTP数据包，然后通过计算最大序列号MaxS和最小序列号MinS之间的差值得出发送端发送的RTP数据包的数目，因此，累计丢包数Lost：
丢包率Rate：
本实施例中，基于RTCP协议对视频传输系统进行三方面的控制：
（1）控制参数的计算
累计丢包数与丢包率的计算：首先接收数量为M的RTP数据包，然后通过计算最大序列号（MaxS）和最小序列号（MinS）之间的差值得出发送端发送的RTP数据包的数目，因此
累计丢包数（Lost）：
丢包率（Rate）：
抖动的计算：
S表示发送端RTP打包的时间戳，R表示接收端收到该RTP包的到达时刻，对于两个包i，j，则两个包相对传输时间差值D为：
到达时刻抖动可以在收到从源SSRC_n来的每个数据包i后继续计算，利用该包和前一包i-1的偏差D，根据公式计算到达抖动J
这种算法是最优一阶估计，同时增益参数1/16提供了良好的降噪比来保持合理的收敛速度。
（2）网络参数阀值定义
根据具体的图像质量要求对网络参数的各种阀值进行定义，包括丢包率、抖动的阀值，因为在CDMA2000无线传输系统中，丢包造成的图像质量影响较大，因此本文只定义丢包率的阀值。
在无线网络中，将网络状态分为过载、满载、轻载这三种网络状态，根据这三种网络状态，需要设定两个阀值门限M和N 。当丢包率大于M时，说明此时网络已经过载，需要发送端降低发生速率；当丢包率小于N时，说明此时网络轻载，可以增加发送速率，提高视频质量。当丢包率在大于N小于M时，说明网络满载，不需反馈。
其网络状况分类参考附图1
峰值信噪比（PSNR）和平均意见得分（MOS）是评价图像质量的两种较流行的方法。根据实验结果，丢包率与PSNR的关系（参考附图2）和PSNR与MOS的关系（参考附图3）可知，通常PSNR要大于20dB，视频质量才可以接受，达到监控的目的，也就是丢包率要小于1/25，即阀值M = 4%，同时此系统选取阀值N= 2%。
（3）速率控制方法
媒体发送端根据媒体接收端报告对视频发送速率进行控制，但是不能直接根据反馈信息立即进行控制，这样会使数据发送速率变化过于频繁产生波动效应，使图像质量不稳定，因此我们需要根据之前的统计数据对其进行平滑处理，其关系如下：
其中，
为设定值；
是
时刻接收端利用RTCP定期发送给服务器端信息中的实际分组丢码率，是网络信道状况的指标；
因此当
减少时，之前的统计信息对当前的判断会产生更大的影响；当
增加时，之前的统计信息对当前的判断就会产生较小的影响。根据实验测定确定
的值，会使平滑处理的结果削弱网络信道Qos的振荡作用。本文将
值设定为
=0.3。
则传输速率R(n)为
当网络处于轻载时，即
； （6）
当网络处于满载时，即
当网络处于拥塞时，即
其中，
和为调整比例因子，以保证当网络拥塞后传输速率能尽快地下降，它们通过实验测定；
是
时刻编码器输出码流的速率；
是平滑后的数据；
是最大传输速率，
是最小传输速率。
Claims (2)
1.一种适用于移动视频实时流媒体传输的Qos控制方法，所述Qos控制方法包括以下步骤：
1）媒体接收端从流媒体发送端获取视频数据包；
其特征在于：所述Qos控制方法还包括以下步骤：
2）在媒体接收端采用实时传输协议/实时传输控制协议判断当前网络的状态并以接收端报告的形式反馈给媒体发送端，具体过程为：
设定阀值上门限M和阀值下门限N ，当丢包率大于阀值上门限M时，判定此时网络已经过载；当丢包率小于阀值下门限N时，判定此时网络轻载；当丢包率位于阀值下门限N和阀值上门限M之间时，判定网络满载；
3）媒体发送端通过调整视频分辨率和帧率调整视频发送的传输速率，所述传输速率R(n)为：
当网络处于轻载时，即 
； （6）
当网络处于满载时，即
； （7）
当网络处于拥塞时，即
其中，
和
为调整比例因子，以保证当网络拥塞后传输速率能尽快地下降，它们通过实验测定；
是
时刻编码器输出码流的速率；
是平滑后的数据；
是最大传输速率，
是最小传输速率；
根据统计数据对视频发送数据进行平滑处理，其关系如下：
其中，
为设定值；
是
时刻接收端利用RTCP定期发送给服务器端信息中的实际分组丢码率，是网络信道状况的指标；
依照所述传输速率对流媒体进行实时传输。
2.如权利要求1所述的一种适用于移动视频实时流媒体传输的Qos控制方法，其特征在于：所述步骤2）中，累计丢包数与丢包率的计算：首先接收数量为M的RTP数据包，然后通过计算最大序列号MaxS和最小序列号MinS之间的差值得出发送端发送的RTP数据包的数目，因此，累计丢包数Lost：
丢包率Rate：
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20121121 Termination date: 20200805 |
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