CN101919212A - 用于通过分组网络流传送媒体的自适应比特率管理 - Google Patents

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N·J·斯塔夫拉科斯
F·布雷格
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Abstract

一种方法，包括从终端接收接收方报告；至少部分基于接收方报告来估计媒体网络的一个或多个网络状况；基于估计的一个或多个网络状况来确定最优会话比特率；以及根据最优会话比特率来向终端提供媒体数据。

Description

用于通过分组网络流传送媒体的自适应比特率管理
对相关专利的交叉引用
本申请要求于2007年7月10日提交的美国临时申请号60/948,917“Adaptive Bitrate Management for Streaming Media over PacketNetworks”的权益，在此将其引入以供参考。
背景技术
速率控制对于通过分组网络的媒体流传送(streaming)是至关重要的。通过容量有限的共享链路来递送带宽密集的内容(如多媒体)的挑战在于通过调整比特率和媒体编码方案来快速响应网络状况(network conditions)的变化从而优化用户的视听体验。特别地，当通过不能提供必要吞吐量的连接来传输固定比特率时，会出现若干不希望的效果。例如，网络缓冲器可能溢出(overflow)，导致分组丢失，从而造成错乱的视频或音频重放，或者媒体播放器缓冲器可能下溢(underflow)，导致重放停止。标准体已经推荐了解决这些问题的协议。因特网工程任务组(IETF)在RFC 3550中将RTCP规定为基本的构建块来在流传送媒体中实施比特率/分组率控制。适于高容量网络的RTCP的几种扩展遵从这种最初推荐。
即使利用这些推荐的协议，通过无线网络递送多媒体会话可能也是特别有挑战性的，部分原因在于：
●标称传输率的突然调整：由于干扰、衰落等，3+G网络即时(onthe fly)协商物理层参数。标称传输比特率可能改变10倍；
●分组丢失：由链路传输误差或由网络拥塞造成；
●有效带宽的减小：无线链路是第2层的共享资源，具有MAC(媒体访问控制)机制和调度。这意味着在同一段中由其他无线终端提供的增加的负载可能减小终端将看到的有效带宽或容量；以及
●有限容量：可用容量通常是在传统的有线线路互联网接入技术中获得的一小部分，目前在传统的有线线路互联网接入技术中容量不是问题。固定的互联网媒体会话通常能够向网络提供250到400kbps之间的负载。尽管当前的3G蜂窝网络能够维持500kbps及之上的吞吐量，无线多媒体会话的总比特率预算通常被保持在150kbps之下以确保可缩放性。
对于无线移动设备，在流媒体会话中提供良好体验尤其困难，因为：
●不经常的且不完整的网络状态信息。典型的无线媒体播放器支持RTCP接收方报告，如RFC 3550中定义的，并且报告生成频率是固定的。结果，在发送端获得的网络状态信息是有限的且零星的。在其分组流传送服务规范中，3GPP推荐对基本IETF RTCP接收方报告的几种扩展(即RTCP扩展报告，或XR)。不幸的是，非常少的手机实施这些增强；
●不同的媒体流被分开处理。尽管音频流和视频流这二者都通过相同的网络链路被传输，但是它们被RTCP分开处理。两个RTCP报告均提供关于相同网络的状态信息，因此是联合分析；以及
●可用的低比特率：无线多媒体会话的比特率预算一般很低(低于150kbps)。音频和视频比特率的调整对会话可以具有巨大的感知影响，并且甚至对于3G网络，可用的总网络比特率可能远在可接受的量之下。由于这些问题，对于无线网络和无线移动设备来说，难以建立一致的流媒体会话。
附图说明
图1是示例性系统的框图。
图2是图示出图1的示例性系统的实施例的框图。
图3是图示出图2的示例性系统中的示例性通信流的功能图。
图4是表示用于处理RTCP分组的示例性方法的流程图。
图5是表示用于处理最优会话比特率数据的示例性方法的流程图。
具体实施方式
现在将详细参考与本发明一致的示例性实施例，其中本发明的示例在附图中示出。在任何可能的地方，相同的附图标记在整个附图中用于指代相同或相似的部分。
根据瞬时网络容量来调整流媒体会话的比特率可能是通过无线分组网络递送流媒体所需的关键功能。自适应比特率管理是综合的框架和方法，其实现了将自调整流会话递送到媒体播放器，例如像符合标准3GPP的媒体播放器。自适应比特率管理尤其包括自适应比特率控制器和可变比特率编码器，这二者使得自适应比特率管理具备对于音频、视频和/或其他流同时实施联合会话比特率管理的能力。
图1是示例性系统的框图。示例性系统100可以是任何类型的通过网络传输数据分组的系统。例如，该示例性系统可以包括移动终端，其通过因特网访问来自内容服务器的流媒体数据。该示例性系统尤其可以包括终端102、网关104、一个或多个网络106、110、自适应比特率管理器108以及一个或多个内容服务器112-114。
终端102是包括软件应用的硬件部件，所述软件应用允许终端102传送和接收对应于流媒体的分组。终端102提供显示器和一个或多个软件应用(诸如媒体播放器)以向终端102的用户显示流媒体。此外，终端102具有向因特网请求并从因特网接收数据分组(诸如流媒体的数据分组)的能力。例如，终端102可以通过其URL发送对于网页的特定文件或对象数据的请求数据到内容服务器112-114，并且网页的内容服务器可以在数据库中查询对象数据并且将对应的响应数据发送到终端102。在一些实施例中，响应数据可以通过自适应比特率管理器108进行路由。
虽然终端102可以是有线终端，但是本发明的一些实施例可能优选使用移动终端，因为移动终端更可能处于从自适应比特率管理器受益更多的网络中。与有线网络连接相比，该网络连接倾向于更不稳定，因为例如移动终端的位置发生变化，其中在移动终端和网络之间的数据率传输可能在一些情况下相当剧烈地波动。
网关104是将在一种类型的网络中提供的格式化数据转换为另一类型的网络所需的特定格式的设备。网关106例如可以是服务器、路由器、防火墙服务器、主机或代理服务器。网关104具有将从终端102接收的信号转换成网络106能够理解的信号并且反之亦然的能力。网关104可以能够单独地或以任何组合处理音频、视频和T.120传输，并且能够进行全双工媒体转换。
网络106和110可以包括适于分组类型通信(诸如因特网通信)的无线网络、广域网(WAN)或局域网(LAN)的任何组合。此外，网络106和110可以包括用于在传输分组到其预期目的地之前存储分组的缓冲器。
自适应比特率管理器108是提供网关104和内容服务器112-114之间的通信的服务器。自适应比特率管理器108可以通过根据自适应比特率管理器108和终端102之间的连接(即媒体网络)调整流媒体比特率来优化性能。自适应比特率管理器108可以包括下面进一步描述的优化技术。
内容服务器112-114是接收来自终端102的请求数据、相应地处理请求数据并且在一些实施例中通过自适应比特率管理器108向终端102返回响应数据的服务器。例如，内容服务器112-114可以是web服务器、企业服务器或者任何其他类型的服务器。内容服务器112-114可以是计算机或计算机程序，其负责接受来自终端102的请求(例如HTTP、RTSP、或能够启动媒体会话的其他协议)并且向终端102提供流媒体。
图2是图示出图1的示例性系统的实施例的框图。终端102尤其可以包括媒体播放器202和缓冲器204。自适应比特率管理器108尤其可以包括自适应比特率控制器210、缓冲器212、可变比特率编码器214以及实时传输协议(RTP)分组化(packetization)216。
媒体播放器202是用于播放包括视频和/或音频媒体文件的多媒体文件(例如流媒体)的计算机软件。媒体播放器202的这种常见示例可以包括Microsoft Media Player、Apple Quicktime Player和RealOnePlayer。在一些实施例中，媒体播放器202使用编解码器来解压缩流视频或音频并且在终端102的显示器上对其进行播放。媒体播放器202可以用作独立的应用或嵌入在网页中以创建与HTML内容交互的视频应用。此外，媒体播放器202可以通过发送RTCP接收方报告与自适应比特率管理器108通信。
缓冲器204(也称为终端缓冲器204)是在将多媒体分组提供给媒体播放器202之前临时存储多媒体分组的软件程序和/或硬件设备。在一些实施例中，缓冲器204经由网络106从自适应比特率管理器108接收多媒体分组。这些分组可以基于实时传输协议(RTP)来配置。在一些实施例中，缓冲器204从除自适应比特率管理器108之外的设备接收多媒体分组。一旦缓冲器204接收到多媒体分组，其就可以提供存储的多媒体分组给媒体播放器202。虽然图2图示出终端缓冲器204和媒体播发器202是分离的部件，但是本领域普通技术人员将理解终端缓冲器204可以是媒体播放器202的一部分。此外，虽然图2示出了仅仅单个缓冲器，本领域普通技术人员将理解可以存在多个缓冲器，例如用于音频媒体分组的一个或多个缓冲器以及用于视频媒体分组的一个或多个缓冲器。
自适应比特率管理器108的自适应比特率控制器210是这样的软件程序和/或硬件设备，其周期性地从终端102接收RTCP接收方报告并且提供在下一周期期间用于编码要发送到终端102的多媒体数据的最优会话比特率。在一些实施例中，自适应比特率控制器210包括用于存储当前和先前的RTCP接收方报告的缓冲器。为了计算最优会话比特率，自适应比特率控制器210使用一个或多个网络状态估计器来估计流媒体网络的状态并且计算要在下一RTCP间隔中使用的最优会话比特率。例如，这些网络状态估计器可以估计媒体通过时间(mediatime in transit MTT)、终端102处接收的比特率、往返时间估计(RTTE)以及分组丢失计数。自适应比特率控制器210可以使用估计器的历史和统计来实施不同的控制算法以计算最优会话比特率。此外，自适应比特率控制器210可以通过确定流媒体网络的稳定性来更新最优会话比特率。这可以通过检查新计算的估计器是否符合一个或多个稳定性准则来完成。使用这些估计和稳定性准则，自适应比特率控制器210可以确定对于下一周期是要调整输出比特率还是保持当前的输出比特率不变。在该确定之后，自适应比特率控制器210向可变比特率编码器214提供最优会话比特率值。
自适应比特率管理器108的缓冲器212是在将媒体数据提供给可变比特率编码器214之前临时存储媒体数据的软件程序和/或硬件设备。在一些实施例中，缓冲器212经由网络110从一个或多个内容服务器112-114接收媒体数据。在一些实施例中，缓冲器212从除内容服务器112-114之外的设备接收媒体数据。
自适应比特率管理器108的可变比特率编码器214是这样的软件程序和/或硬件设备，其从自适应比特率控制器210接收最优会话比特率数据并且向RFT分组化216提供以匹配由自适应比特率控制器210提供的最优会话比特率的比特率所编码的音频和/或视频数据。可变比特率编码器尤其可以包括比特率分配器(splitter)220、音频编码器220、视频编码器224以及用于一些实施例的帧丢弃器(dropper)226。
比特率分配器220是从自适应比特率控制器210接收最优会话比特率数据并且分配当在下一间隔期间编码音频和视频媒体数据时要使用的最优比特率的软件程序和/或硬件设备。所述分配使得所有轨道在组合时的比特率的总和可以基本上等于自适应比特率控制器210所指定的最优会话比特率。例如，这种分配可以基于预定的分配、用户偏好、最优性能数据、使一种类型的数据相比另一种具有特权(privilege)、要提供的音频和视频数据的量和/或上述各项的任何组合。例如，比特率分配器220可以给予音频质量以特权，使得如果指定了降低的比特率，则比特率分配器220将首先降低视频比特率并且尽可能地推迟降低音频比特率。
音频编码器222和视频编码器224是从比特率分配器220接收它们相应的比特率分配并且提供输出媒体数据的软件程序和/或硬件设备，所述输出媒体数据被编码成匹配用于下一RTCP间隔的它们相应的比特率分配的比特率。音频编码器222和视频编码器224这二者都从缓冲器212接收它们相应的媒体数据并且根据来自比特率分配器220的其相应的比特率分配来输出该媒体数据。在为音频和视频这二者确定了比特率之后，每个编码器的职责是在对应的媒体轨道中递送最高质量。例如，音频编码器222可以通过调整频谱量化和截止频率来产生可变比特率。此外，视频编码器224例如可以通过调整离散余弦变换(DCT)系数量化或通过引入帧丢弃来产生可变比特率。这种帧丢弃可以在需要时由帧丢弃器226执行。
帧丢弃器226是在期望的比特率低于质量阈值时可以被触发的软件程序和/或硬件设备。该阈值可以是编解码器相关的，并且表示这样的比特率值，在该比特率值之下使用较粗的量化将导致图像中不可忍受的伪像。帧丢弃器226可以基于期望的视频比特率和由视频编码器224生成的比特率而动态确定帧丢弃率。为了补偿在编码器输出处的视频比特率的固有比特率波动，帧丢弃器226可以通过使用覆盖最近编码帧的字节长度历史的滑动窗来动态更新丢弃率。
RTP分组化216是从音频编码器222和视频编码器224接收音频和视频媒体数据并且将该数据转换为分组格式的软件程序和/或硬件设备。RTP定义了用于通过因特网递送音频和视频的标准化分组格式。除了承载音频和媒体数据之外，这些分组尤其还可以包括用于识别内容类型的有效载荷类型标识符、分组序列号、用于允许同步和抖动计算的时间戳，以及递送监视数据。这种类型的数据随后可以在自适应比特率控制器210从终端102接收到对应的RTCP接收方报告时辅助自适应比特率控制器210确定网络所提供的服务的质量。在将该数据转换为分组格式后，RTP分组化216通过网络106的网络缓冲器230将该数据传输到终端102的终端缓冲器204。此外，自适应比特率管理器108保存音频和视频轨道中发送的RTP分组的历史。该历史数据尤其可以包括发送每个分组的时间、序列号以及每个RTP分组的大小。
图3是图示出图2的系统中的示例性通信流的功能图。为了解释该示例性实施例，假设终端102已经接收到所请求的媒体数据包的媒体数据的至少一部分。此外，假设媒体数据包包括音频和视频媒体数据这二者。在接收到分组后，媒体播放器202传输(302)RTCP接收方报告到自适应比特率管理器108。
RTCP是用于为RTP流提供质量控制信息的协议，所述RTP流诸如由自适应比特率管理器108的RTP分组化216提供的传输。更具体而言，RTCP在对多媒体数据的递送和打包(package)过程中与自适应比特率管理器108的RTP分组化216合作。在一些实施例中，媒体播放器202周期性地传输RTCP接收方报告。RTCP接收方报告可以提供关于正由RTP分组化216提供的服务的质量的反馈。虽然RTP/RTCP被用作示例性实施例来解释自适应比特率控制方法，但是本领域普通技术人员将理解该自适应比特率控制方法适用于利用定序(sequencing)和定时信息实现媒体传输以及利用关于所接收分组的信息实现媒体传输反馈(覆盖定序、定时、丢失率等)的功能的任何协议。
此外，在一些实施例中，接收方报告可以是具有音频和视频报告数据这二者的单个报告或者其可以被分成多个报告(诸如在RTCP的情况下)，例如，诸如用于音频报告数据的接收方报告和用于视频报告数据的另一接收方报告。接收方报告数据尤其可以包括关于在终端102最近接收的RTP分组的序列号、在RTCP接收方报告中报告的由终端102接收的最后分组的时间戳、从该报告发送的比特数、往返时间以及丢失的分组数的数据。
在接收到接收方报告后，自适应比特率控制器210可以估计网络状态以确定是否对于下一周期更新会话比特率。自适应比特率控制器210可以将新接收的接收方报告保存在累积历史中并且记录接收到分组的时间。为了估计网络状态，自适应比特率控制器210可以组合来自所接收的RTCP接收方报告、由自适应比特率管理器108存储的先前接收的RTCP接收方报告以及由自适应比特率管理器108存储的发送的RTP分组的历史的数据。自适应比特率控制器可以通过使用网络状态估计器来估计以下示例性数据：
●媒体通过时间(MTT)，计算为最近发送的RTP分组的时间戳和在RTCP接收方报告中报告的由播放器接收的最后RTP分组的时间戳之间的差；
●接收的比特率，计算为在当前的和先前接收的RTCP接收方报告之间接收的比特除以在这两个接收方报告之间流逝的时间。接收方报告之间接收的比特通过将接收方报告中的序列号与在自适应比特率管理器108存储的发送的字节的历史进行相互对照(cross reference)来计算；
●往返时间估计(RTTE)，可以通过对在自适应比特率管理器108存储的多个较低MTT值进行平均而获得。例如，RTTE可以通过平均该流媒体网络的所有存储的MTT值当中的最低3个MTT值来计算。此外，自适应比特率管理器108可以根据RTCP发送方报告内的数据来计算RTTE。虽然示出了这些示例性实施例，但是任何方法都可以用于估计流媒体网络的往返时间；以及
●分组丢失计数，从RTCP接收方报告直接捕获。
自适应比特率控制器210可以使用这些估计来实施几种不同的控制算法。例如，流媒体稳定性准则可以用于计算用于下一RTCP间隔的会话比特率。
自适应比特率控制器210使用稳定性准则来确定流媒体网络的稳定性。虽然可以使用任何数量的算法来确定稳定性，但是一个示例性实施例将所估计的MTT与RTTE进行比较。如果MTT和RTTE保持接近，则自适应比特率控制器210可以确定流媒体网络可以正确支持当前比特率。此外，通过比较接收的比特率与当前比特率会话，自适应比特率控制器210可以确定网络可以应对由自适应比特率管理器108施加的负载。
自适应比特率控制器210使用这些估计和稳定性准则来实施控制算法以用于发现网络容量并且相应地调整会话比特率。自适应比特率控制器210可以定义控制算法的变化以在两个不同的模式下操作：(1)采集(acquisition)模式和(2)正常模式。虽然在这个示例性实施例中示出了两个模式，但是本领域普通技术人员将理解可以定义多个操作模式。
在正常模式下，自适应比特率控制器210在稳态条件下操作，表明网络保持或递增系统看到的有效容量。在一些实施例中，当工作在正常模式时，控制算法可以增加会话比特率，而MTT不增加并且接收的比特率保持接近于当前会话比特率。
当自适应比特率控制器210检测到高分组丢失、MTT的突然增加和/或高于阈值(MTT阈值)的MTT值时它通常触发采集模式，所述阈值可以是固定值或者可以针对自适应控制机制而动态获得。一旦被触发，采集模式就将最优会话比特率设置成某个值，诸如接收的比特率或接收的比特率的一部分。因为接收的比特率可以是网络在该特定时间点可以支持的实际比特率的最好估计，所以自适应比特率管理器108将快速地返回到稳定状态。在一些实施例中，新的会话比特率被简单地设置为当前会话比特率的一部分。
在该实施例中，虽然仅终端102被示出为与自适应比特率管理器108通信，但是本领域普通技术人员将理解多个终端可以与自适应比特率管理器108通信，其中每个终端可以位于基本不同的网络环境中。这样的环境可能显著变化，因为能够使用不同的底层无线技术和固定网络拓扑。因此，对于某些实施例，可能希望预先发现网络环境的特性以便自动地调整框架中的关键参数。例如，自适应比特率控制器210可以在多媒体会话的开始时将MTT阈值设置为与RTTE有关的值。以此方式，系统可以尝试遵循由自适应比特率控制器210提供的一般稳定性准则。如上所述，该稳定性准则可以基于MTT和RTTE的比较，而与网络环境(事先未知)无关，鉴于实际网络基础设施类型很少能事先确定，这将是非常有利的。在一些实施例中，最优会话比特率可以通过确定MTT和RTTE之间的差并且根据该差来调整会话比特率而更新。例如，该差越大，从当前会话比特率到最优会话比特率的调整就越大。在一些实施例中，用于这种确定的MTT可以基于MTT的一个或多个历史值。
使用控制算法计算如上所述的会话比特率，自适应比特率控制器210确定用于传输媒体数据到终端102的最优会话比特率。自适应比特率控制器210向可变比特率编码器214的比特率分配器220提供(304)最优会话比特率数据。在接收到最优会话比特率数据时，比特率分配器220在音频和视频流之间分配最优会话比特率。例如，该分配可以基于预定的分配，用户偏好最优性能数据、使一种数据相比另一种具有特权、要提供的音频和视频数据的量、和/或上述各项的任何组合。例如，比特率分配器220可以给予音频质量以特权，使得如果指定了降低的比特率，则比特率分配器220将首先降低视频比特率并且尽可能地推迟降低音频比特率。
在将最优会话比特率分成最优音频比特率和最优视频比特率之后，比特率分配器向音频编码器222提供(306)最优音频比特率并且向视频编码器224提供(308)最优视频比特率。在接收到它们相应的比特率时，音频编码器222和视频编码器224从缓冲器212接收它们相应的媒体数据并且根据来自比特率分配器220的相应比特率分配来输出它们相应的音频媒体数据和视频媒体数据。在为视频和音频这二者都确定了比特率后，每个编码器的职责是通过保持所请求的比特率直到下一RTCP间隔来在对应的媒体轨道中递送最高质量。例如，音频编码器222可以通过调整量化和截止频率来产生可变比特率。此外，视频编码器224可以例如通过调整离散余弦变换(DCT)系数量化或通过引入帧丢弃来产生可变比特率。这种帧丢弃可以在需要时由帧丢弃器226执行。在一些实施例中，编码器的编码参数在它们从比特率分配器220接收到最优比特率数据之前不被修改，其将在后续的RTCP间隔中提供，因为编码器222、224是比特率分配器220的从设备。
在优选帧丢弃的一些实施例中，视频编码器224可以在最优会话比特率小于质量阈值时向帧丢弃器226提供(310)视频媒体数据。该阈值可以是编解码器相关的，并且表示这样的比特率值，在该比特率值之下使用较粗的量化将导致图像中不可忍受的伪像。当帧丢弃被触发时，帧丢弃器226可以基于期望的视频比特率和视频编码器224生成的比特率来动态确定帧丢弃率。为了补偿在视频编码器224的输出处的视频比特率的固有比特率波动，帧丢弃器226可以通过使用覆盖最近编码帧的字节长度历史的滑动窗来动态更新丢弃率。帧丢弃器226可以相应地丢弃帧以递送最优会话比特率。此外，在一些实施例中，视频编码器224可以利用自适应比特率控制器210的网络状态估计器来以更有弹性的(resilient)方式编码视频。在一些实施例中，视频编码器224可以将分组丢失信息与MTT结合使用以确定是否应减小图像组(GOP)值，从而增加在视频流中每秒发送的I帧的数量。在一些实施例中，如果不需要丢弃帧，则视频编码器224可以仅提供视频媒体数据给RTP分组化216。音频编码器222以及用于该实施例的帧丢弃器226将音频媒体数据和视频媒体数据分别提供(312、314)给RTP分组化216。
在接收到音频媒体数据和视频媒体数据时，RTP分组化216将该数据转换成分组格式。RTP定义用于通过因特网递送音频和视频的标准化分组格式。在将该数据转换为分组格式时，RTP分组化216向网络106的网络缓冲器230传输(316)音频和视频媒体分组。虽然仅示出了一个传输，但是本领域普通技术人员将理解传输316可以包括用于一个或多个音频媒体分组的单独传输以及用于一个或多个视频媒体分组的另一个传输。此外，本领域普通技术人员将理解网络106可以包括多个网络，每个具有其自己的一个或多个缓冲器。除了承载音频和媒体数据之外，这些分组还尤其可以包括有效载荷类型标识符、分组序列号、时间戳，以及递送监视数据。这种类型的数据随后可以在自适应比特率控制器210从终端102接收到RTCP接收方报告时辅助自适应比特率控制器210确定网络所提供的服务的质量。此外，自适应比特率管理器108还可以存储发送的RTP分组的历史，以使得其稍后可以相应地调整比特率。
在接收到分组时，网络106的网络缓冲器230可以存储这些分组，直到轮到这些分组被提供给终端102。虽然仅示出了缓冲器230，但是本领域普通技术人员将会理解对于音频媒体分组和视频媒体分组中的每一种而言可以存在一个或多个单独的缓冲器。当轮到分组时，网络缓冲器230将这些分组传输(318)到终端缓冲器204。
在接收到分组时，终端102的终端缓冲器204可以存储这些分组，直到轮到这些分组被提供给媒体播放器202。虽然仅示出了缓冲器230，但是本领域普通技术人员将会理解对于音频媒体分组和视频媒体分组中的每一种而言可以存在一个或多个单独的缓冲器。当轮到分组时，缓冲器240将这些分组提供(320)到媒体播放器202。媒体播放器202进而可以从分组中提取相关数据并且在后续的RTCP接收方报告中将该数据提供给自适应比特率管理器108。
图4是表示用于处理RTCP分组的示例性方法的流程图。参考图4，本领域普通技术人员将会理解，所示出的过程可以被更改以删除步骤或进一步包括附加步骤。对于该示例性方法假设RTCP分组包括与音频和视频媒体数据这二者有关的数据。虽然存在两种类型，但是本领域普通技术人员将会理解RTCP数据可以包括音频或视频数据。在最初的开始步骤400之后，自适应比特率管理器获得(402)RTCP数据，其可以包括一个或多个RTCP接收方报告。该RTCP数据可以与在终端的媒体播放器处接收的音频和视频媒体分组的质量和数量有关。RTCP数据尤其可以包括由终端接收的最后分组的序列号、对应于这种分组的时间戳、发送的比特数、往返时间以及在从自适应比特率管理器到终端的传输期间丢失的分组数。RTCP数据可以通过从终端接收RTCP报告并且将最后接收的RTCP分组的内容与在自适应比特率管理器存储的RTP分组的历史进行互相关来获得。
在接收到RTCP数据后，自适应比特率管理器估计(404)流媒体网络的网络状况。为了估计网络状态，自适应比特率管理器可以组合来自步骤402的所接收的RTCP数据以及由自适应比特率管理器存储的先前接收的RTCP数据的数据。自适应比特率控制器可以估计MTT、接收的比特率、RTTE和分组丢失。自适应比特率管理器可以使用这些估计来实施几种不同的控制算法。
在估计了网络状况后，自适应比特率管理器应用(406)稳定性准则以确定流媒体网络的稳定性。如果需要，稳定性准则可以辅助调整比特率以试图稳定流媒体网络，例如诸如避免网络中的缓冲器溢出以及终端处的下溢。虽然任何数量的算法可以用于确定稳定性准则，但是一个示例性实施例比较估计的MTT与估计的RTTE，这两个都在步骤404中被估计。如果MTT和RTTE保持接近，则自适应比特率管理器可以使用该比较来确定流媒体网络可以正确支持当前比特率。此外，通过比较所接收的比特率与当前比特率会话，自适应比特率管理器可以确定流媒体网络可以应对负载。
在建立了稳定性准则后，自适应比特率管理器基于估计步骤404和/或稳定性准则建立步骤406来确定(408)就当前比特流而言网络是否稳定。如果网络是稳定的，则自适应比特率管理器通过保持或递增当前的比特率而在稳态条件下操作(410)。在一些实施例中，最优会话比特率可以通过确定MTT和RTTE之间的差并且根据该差调整会话比特率来计算。例如，如果当前会话比特率小于设置的目标会话比特率，则如果MTT和RTTE的值可比较(comparable)的话，自适应比特率管理器可以递增最优会话比特率。然后，自适应比特率管理器提供(416)用于传输媒体数据到终端的最优会话比特率。在提供步骤416后，该方法可以前进到结束418。
如果确定网络不稳定，则自适应比特率管理器调整(412)比特率，使得自适应比特率管理器可以达到稳定状态。例如，在一些实施例中，自适应比特率管理器可以使用从步骤404接收的估计的比特率，因为在一些实施例中接收的比特率可以是网络在该特定时间点可以支持的实际比特率的最好估计。然后，自适应比特率管理器提供(416)用于传输媒体数据到终端的最优会话比特率。在提供步骤416后，该方法可以前进到结束418。
图5是表示用于处理最优会话比特率数据的示例性方法的流程图。参考图5，本领域普通技术人员将会理解，所示出的过程可以被更改以删除步骤或进一步包括附加步骤。对于该示例性方法假设音频和视频媒体数据这二者都存在。虽然存在两种类型，但是本领域普通技术人员将会理解可以存在音频或视频数据。在最初的开始步骤500后，自适应比特率管理器获得(502)用于传输媒体数据到终端的最优会话比特率数据。
在接收到最优会话比特率数据时，自适应比特率管理器在音频和视频流之间分配(504)最优会话比特率，以产生最优音频比特流和最优视频比特流。例如，该分配可以基于预定的分配、用户偏好、最优性能数据、使一种类型的数据相比另一种具有特权、要提供的音频和视频数据的量、和/或上述各项的任何组合。例如，自适应比特率管理器可以给予音频质量以特权，使得如果指定了降低的比特率，则自适应比特率管理器可以首先降低视频比特率并且尽可能地推迟降低音频比特率。
自适应比特率管理器获得(506)音频和视频媒体数据。在一些实施例中，获得步骤506可以在分配步骤504或获得步骤502之前发生。在分配步骤504和获得步骤506之后，自适应比特率管理器根据在步骤504指定的它们相应分配的比特率来编码(508)音频和视频媒体数据。
在根据分配的比特率来编码音频和视频流后，自适应比特率管理器提供(510)编码的音频和视频媒体数据以传输到终端。在一些实施例中，RTP分组化接收编码的音频和视频媒体数据并且将该数据转换为分组格式。RTP定义标准化分组格式以用于通过因特网递送音频和视频。在将该数据转换为分组格式时，RTP分组化然后可以向终端传输音频和视频媒体分组。在提供编码的音频和视频媒体数据后，该方法可以前进到结束512。
本文所公开的方法可以被实施为计算机程序产品，即有形地包含在信息载体中例如在机器可读存储设备中或在传播信号中以供数据处理设备(例如可编程处理器、计算机或多个计算机)执行或控制数据处理设备的操作的计算机程序。计算机程序能够以任何形式的编程语言进行编写，包括汇编或解释语言，并且其能够被部署成任何形式，包括如独立式程序或如模块、部件、子例程或者其它适合用于计算环境的单元。计算机程序被部署成在一个计算机上或在多个计算机上执行，所述计算机位于一个站点或分布在多个站点上且由通信网络互连。
在前面的说明书中，已经参照特定的示例性实施例描述了本发明。然而，显然的是，在不偏离所附权利要求所阐述的本发明的较宽精神和范围的情况下可以做出各种修改和变化。说明书和附图因而应被认为是说明性的而不是限制性的。通过考虑说明书和实践本文公开的本发明，本领域技术人员可以显而易见本发明的其它实施例。

Claims (23)

1.一种方法，包括：
从终端接收接收方报告；
至少部分基于接收方报告来估计媒体网络的一个或多个网络状况；
基于估计的一个或多个网络状况来确定最优会话比特率；以及
根据最优会话比特率来向终端提供媒体数据。
2.权利要求1的方法，其中确定最优会话比特率还包括：
基于估计的一个或多个网络状况来建立稳定性准则；
确定媒体网络的稳定性；以及
基于稳定性确定来提供最优会话比特率。
3.权利要求2的方法，其中建立稳定性准则还包括比较媒体通过时间和往返时间估计以辅助稳定性确定。
4.权利要求2的方法，其中建立稳定性准则还包括比较接收的比特率与当前比特率会话。
5.权利要求2的方法，还包括当认为媒体网络的稳定性正常时保持或递增当前比特率。
6.权利要求2的方法，还包括当网络的稳定性不正常时调整当前比特率。
7.权利要求1的方法，还包括在音频媒体数据和视频媒体数据之间分配最优会话比特率以产生最优音频比特率和最优视频比特率；并且根据最优音频比特率和最优视频比特率来编码音频和视频媒体数据。
8.权利要求7的方法，其中向终端提供媒体数据包括提供基于最优音频比特率和最优视频比特率的编码的音频媒体数据和编码的视频媒体数据。
9.一种方法，包括：
从终端接收接收方报告；
至少部分基于接收方报告来估计媒体网络的一个或多个网络状况；
基于所述估计来确定媒体网络的稳定性；
基于所述确定来控制比特率；以及
向编码器提供比特率以根据提供的比特率来传输媒体数据。
10.权利要求9的方法，其中确定媒体网络的稳定性基于建立稳定性准则。
11.权利要求10的方法，其中建立稳定性准则还包括比较媒体通过时间和往返时间估计以辅助稳定性确定。
12.权利要求10的方法，其中建立稳定性准则还包括比较接收的比特率与当前比特率会话。
13.权利要求9的方法，其中控制比特率包括当认为媒体网络的稳定性正常时保持或递增当前比特率。
14.权利要求9的方法，其中控制比特率包括当认为网络的稳定性不正常时调整当前比特率。
15.一种方法，包括：
接收最优会话比特率；
在音频和视频媒体之间分配最优会话比特率以产生最优音频比特率和最优视频比特率；
根据最优音频比特率和最优视频比特率来编码音频和视频媒体数据；以及
提供编码的音频和视频数据以传输到终端。
16.权利要求15的方法，还包括丢弃编码的视频数据的帧。
17.权利要求15的方法，其中在音频和视频媒体之间分配最优会话比特率是基于使音频媒体或视频媒体相比另一个具有特权。
18.一种系统，包括：
具有媒体播放器的终端，被配置成提供接收方报告；
自适应比特率管理器，被配置成接收所述接收方报告，至少部分基于接收方报告来估计一个或多个网络状况，基于估计的一个或多个网络状况来确定最优会话比特率，以及基于最优会话比特率来向终端提供媒体数据。
19.权利要求18的系统，其中自适应比特率管理器还包括自适应比特率控制器，其用于接收所述接收方报告以及计算最优会话比特率。
20.权利要求19的系统，其中自适应比特率管理器还包括编码器，其用于获得最优会话比特率、在音频和视频媒体之间分配最优会话比特率以产生最优音频比特率和最优视频比特率、根据最优音频比特率和最优视频比特率来编码音频和视频数据、以及提供编码的音频和视频数据以传输到终端。
21.一种存储指令的计算机可读存储介质，所述指令当由计算机执行时使得计算机执行用于处理接收方报告的方法，所述方法包括：
从终端接收接收方报告；
至少部分基于接收方报告来估计媒体网络的一个或多个网络状况；
基于所述估计来确定媒体网络的稳定性；
基于所述确定来控制比特率；以及
向编码器提供比特率以根据提供的比特率来传输媒体数据。
22.一种存储指令的计算机可读存储介质，所述指令当由计算机执行时使得计算机执行用于处理最优会话比特率的方法，所述方法包括：
接收最优会话比特率；
在音频和视频媒体之间分配最优会话比特率以产生最优音频比特率和最优视频比特率；
根据最优音频比特率和最优视频比特率来编码音频和视频媒体数据；以及
提供编码的音频和视频数据以传输到终端。
23.一种终端，包括：
缓冲器，接收由自适应比特率管理器通过媒体网络传输的媒体数据分组；以及
媒体播放器，接收媒体数据分组并且向自适应比特率管理器提供接收方报告，所述自适应比特率管理器接收所述接收方报告、至少部分基于接收方报告来估计媒体网络的一个或多个网络状况、基于估计的一个或多个网络状况来确定最优会话比特率、以及根据最优会话比特率来向缓冲器提供媒体数据。
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