CN102740367B - 数据流的传输方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种数据流的传输方法及装置。方法包括：接收数据流，所述数据流包括视频流和/或WEB数据流；将数据流中的视频流分为信息帧、预测帧和控制帧，将信息帧和控制帧划分至优先级最高的接入分类队列AC[3]中，根据预测帧的目的站点速率将预测帧划分至相应优先级的接入分类队列中；将数据流中的WEB数据流根据流速划分至相应优先级的接入分类队列中；接入分类队列AC按优先级从高到低的顺序分为：AC[3]、AC[2]、AC[1]和AC[0]；通过各优先级的接入分类队列彼此的竞争获得信道后发送队列中的数据。装置包括：接收模块、划分模块和传输模块。

Description

数据流的传输方法及装置

技术领域

本发明涉及通信技术，尤其涉及一种数据流的传输方法及装置。

背景技术

随着无线局域网的发展，无线传输的带宽需求也在不断地增加。在实际应用中，数据流可以根据业务的不同大致分为以下几类：浏览网页产生的音、视频流；网页交互产生的数据流；文件传输协议（File TranmissionProtocol，简称为：FTP）传输文件产生的数据流。美国电气和电子工程师协会（Institute of Electrical and Electronics Engineers，简称为：IEEE）802.11e为基于802.11协议的无线局域网（Wireless Local Area Networks，简称为：WLAN）体系添加了服务质量（Quality of Service，简称为：QoS）特性，通过对不同业务设定不同的优先级以及人们对实时性要求的不同，将数据流划分为4个接入分类（Access Classification，简称为：AC）队列，按照优先级由高到低的顺序分别为AC[3]、AC[2]、AC[1]以及AC[0]。其中，音频流对于时延非常敏感，传输时会被列入第一优先级；视频流是实时流，应保证其实时性，传输时会被列入第二优先级；网页浏览等数据在传输时会被列入第三优先级；而FTP流一般是下载文件，用户对实时性的要求不是很高，在传输时会被列入最低级别。如图1所示的现有技术中在接入点（Access Point，简称为：AP）的介质接入控制（Media Access Control，简称为：MAC）层对接入数据分为四个队列的示意图。在向站点转发这些队列的数据时，并不是等高优先级的对列中的数据发送完毕后再发送低优先级的数据，而是所有队列里的数据都要竞争信道，只不过高优先级队列争得信道的概率较大。其中每种队列争得信道的概率可以通过规定每个队列的增强分布式信道访问（Enhanced Distributed Channel Access，简称为：EDCA）参数来确定。在AP向站点转发数据时，要测评各站点的物理速率，为了满足组内所有站点的传输速率，采用速率最低的站点的速率进行传输。

经分析，上述现有技术中没有考虑WLAN内各站点的物理速率的差异，如果出现低速站点要求高优先级大数据量的服务，将导致局域网内各站点的服务质量大大下降；而且，一旦EDCA参数选定，四个队列竞争获胜的概率就固定下来，同一类型的业务必须等在规定的那个队列里面，如果队列过长，会影响发送效率。

发明内容

本发明提供一种可以有效保障视频播放效果、保护网页浏览，同时保护高速站点播放的视频的数据流的传输方法，包括：

接收数据流，所述数据流包括视频流和/或WEB数据流；

将所述视频流分为信息帧、预测帧和控制帧，将信息帧和控制帧划分至优先级最高的接入分类队列AC[3]中，根据预测帧的目的站点速率将预测帧划分至相应优先级的接入分类队列中；

将所述数据流中的WEB数据流根据流速划分至相应优先级的接入分类队列中；所述接入分类队列AC按优先级从高到低的顺序分为：AC[3]、AC[2]、AC[1]和AC[0]；

通过各优先级的接入分类队列彼此的竞争获得信道后发送队列中的数据。

本发明还提供了一种数据流的传输装置，包括：

接收模块，用于接收数据流，所述数据流包括视频流和/或互联网WEB数据流；

划分模块，用于将所述数据流中的视频流分为信息帧、预测帧和控制帧，将信息帧和控制帧划分至优先级最高的接入分类队列AC[3]中，根据预测帧的目的站点速率将预测帧划分至相应优先级的接入分类队列中；将所述数据流中的WEB数据流根据流速划分至相应优先级的接入分类队列中；所述接入分类队列按优先级从高到低的顺序分为：AC[3]、AC[2]、AC[1]和AC[0]；

传输模块，用于通过各优先级的接入分类队列彼此的竞争获得信道后发送队列中的数据。

本发明的技术效果是：将视频流细分为信息帧、预测帧和控制帧，将较为重要的信息帧和控制帧划分至优先级最高的接入分类队列AC[3]中，根据预测帧的目的站点速率将预测帧划分至相应优先级的接入分类队列中；根据WEB数据流的流速将WEB数据流划分至相应优先级的接入分类队列中。使得当网络负载较大时，视频播放等QoS要求较高的应用可以得到很好的支持，同时网页浏览也能得到流量控制。在此基础上，对于目的站点的速率不同的预测帧分配至不同的接入分类队列，使得高速站点获得的视频相比低速站点获得的视频播放效果更佳，这在一定基础上提高了整个无线网络的传输效率。

附图说明

图1为本发明实施例一提供的数据流的传输方法流程图；

图2为本发明实施例二提供的数据流的传输方法流程图；

图3为本发明实施例三提供的数据流的传输装置结构示意图；

图4为本发明实施例四提供的数据流的传输装置结构示意图。

具体实施方式

图1为本发明实施例一提供的数据流的传输方法流程图，如图1所示，该方法包括：

步骤101、接收数据流，该数据流可以包括视频流和/或WEB数据流。

步骤103、将数据流中的视频流分为信息帧、预测帧和控制帧，将信息帧和控制帧划分至优先级最高的接入分类队列AC[3]中，根据预测帧的目的站点速率将预测帧划分至相应优先级的接入分类队列中；将数据流中的WEB数据流根据流速划分至相应优先级的接入分类队列中；接入分类队列AC按优先级从高到低的顺序分为：AC[3]、AC[2]、AC[1]和AC[0]；

其中，对于数据流中得到视频流需要说明的是：视频流通常情况下都是按照目前流行的视频压缩解码标准进行编码的。因此，视频流可以被细分为信息帧（I帧）、预测帧（单向P帧、双向B帧）以及控制帧（如参数集信息Parameter Set Information，简称为：PSI帧）。其中，PSI帧、I帧最为重要，是视频重构的基础，不能丢失。而P帧和B帧都是基于I帧的预测帧，相对不重要一些，尤其是B帧，丢失后对视频质量的影响不是很大。根据上述对于组成视频流各个帧的重要性的分析，可以将视频流的PSI帧和I帧放入最高优先级的AC[3]，将P帧和B帧在各优先级的AC[3]、AC[2]和AC[1]中分配，上述各种操作可以通过修改MAC层帧头部的QoS Control字段完成即可。

具体的，将P帧和B帧在各优先级的AC[3]、AC[2]和AC[1]中分配可以包括：

1、根据一段时间内到达的P帧和B帧确定其目的站点；

2、判断已确定的多个目的站点分别属于高速站点还是低速站点；

其中，具体判断已确定的多个目的站点分别属于高速站点还是低速站点的方法可以但不限于包括：

（1）对已确定的多个目的站点按照速率值排列，可以由大到小，也可以由小到大，本实施例中以由大到小为例进行说明。用r表示速率，用下标表示目的站点，那么速率值的排列假设为{r_n,r_n-1...r₁}，其中，r_n最大，r₁最小。

（2）令（其中为n除以2的商，为非整数时需要四舍五入），其中，集合{n,n-1,…，i+1}为高速站点，集合{i-1,i-2,…，1}为低速站点；

（3）对各个目的站点的速率进行复核：

计算高速站点{n,n-1,…，i+1}的平均速率R₁和低速站点{i-1,i-2,…，1}的平均速率R₂，如下所示：

$R_1=\frac{\underset{k=i+1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{r}_k}{n-i},$ $R_2=\frac{\underset{k=1}{\overset{i-1}{\mathrm{\Σ}}}{r}_k}{i-1}.$

如果但i被划分为低速站点或者未定义，则将i调整为高速站点；

如果但i被划分为高速站点或者未定义，则将i调整为低速站点。

3、根据各目的站点是高速站点还是低速站点将P帧和B帧在各优先级的AC[3]、AC[2]和AC[1]中分配。

其中，具体的分配方式可以为：

如果目的站点速率属于高速站点的速率范围，且预测帧为P帧，则将P帧划分至AC[3]中；

如果目的站点速率属于高速站点的速率范围，且预测帧为B帧，则将B帧划分至AC[2]中；

如果目的站点速率属于低速站点的速率范围，且预测帧为P帧，则将P帧划分至AC[2]中；

如果目的站点速率属于低速站点的速率范围，且预测帧为B帧，则将B帧划分至AC[1]中。

上述根据目的站点的速率将预测帧发送到不同的队列中的做法，可以使得高速站点的预测帧比低速站点的预测帧数据更加容易获取，对于整个网络的传输效率来说有一定的提高。

其中，对于数据流中得到WEB数据流需要说明的是：现有技术中将WEB数据流直接引入AC[1]，尽管EDCA参数确定了WEB数据的发送概率，但由于视频码率变化极大，WEB数据流的速率也受到极大的影响，这种影响是双方的：一方面，在视频等实时应用得不到满足时，需要尽量压缩网页浏览的带宽以给更高优先级的应用使用；另一方面，当网页浏览带宽过低时，需要对其进行一定的保护。因此，如果WEB数据流的流速小于预设流速，且WEB数据流量不断增加，则将WEB数据划分至队列AC[3]中；如果WEB数据流的流速大于预设流速，则将WEB数据流中的部分数据以预设流速划分至队列AC[3]中，WEB数据流中的其他数据划分至队列AC[0]中。进一步的，一种实施方式下，在WEB数据在进入接入分类队列之前，先进入一个定长的缓存区域，由AP进行计时。将单位时间内进入该缓存区域的数据流大小作为该WEB数据流的流速，将实时单位内该缓存区域内的数据流大小作为所述WEB数据量。

步骤105、通过各优先级的接入分类队列彼此的竞争获得信道后发送队列中的数据。

本发明实施例提供的方案，将视频流细分为信息帧、预测帧和控制帧，将较为重要的信息帧和控制帧划分至优先级最高的接入分类队列中，根据预测帧的目的站点速率将预测帧划分至相应优先级的接入分类队列中；根据WEB数据流的流速将WEB数据流划分至相应优先级的接入分类队列中。使得当网络负载较大时，视频播放等QoS要求较高的应用可以得到很好的支持，同时网页浏览也能得到流量控制。在此基础上，对于目的站点的速率不同的预测帧分配至不同的队列，使得高速站点获得的视频相比低速站点获得的视频播放效果更佳，这在一定基础上提高了整个无线网络的传输效率。

图2为本发明实施例二提供的数据流的传输方法流程图，如图2所示，在步骤103之前，该方法还可以包括：

步骤102、监控队列AC[2]的数据长度；

如果队列AC[2]的数据长度大于等于预设数值，则执行步骤103中关于将视频流分为信息帧、预测帧和控制帧的步骤；

如果队列AC[2]的数据长度小于预设数值，则将该视频流直接送入队列AC[2]中。

步骤102的作用主要在于避免队列AC[1]被填满，而队列AC[2]和AC[3]空闲的情况所采取的队列监控措施。也就是说，如果队列AC[2]中的数据量不大，完全可以使用队列AC[2]进行视频流的传输。

在上述实施方式的基础上，还需要说明的是，步骤101中接收到的数据流还可以包括：音频流和/或FTP数据流，那么步骤102中还可以包括：将音频流划分至优先级最高的接入分类队列AC[3]中；和/或，将FTP数据流划分至优先级最低的接入分类队列AC[0]中。

本领域普通技术人员可以理解：实现上述各方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成。前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中。该程序在执行时，执行包括上述各方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

图3为本发明实施例三提供的数据流的传输装置结构示意图，如图3所示，该装置为上述方法实施例的特定执行主体，具体的方法流程可以参考上述方法实施例，在此不做赘述。该装置可以包括：接收模块301，划分模块302以及传输模块303。其中，接收模块301用于接收数据流，数据流包括视频流和/或互联网WEB数据流；划分模块302用于将数据流中的视频流分为信息帧、预测帧和控制帧，将信息帧和控制帧划分至优先级最高的接入分类队列中，根据预测帧的目的站点速率将预测帧划分至相应优先级的接入分类队列中；将数据流中的WEB数据流根据流速划分至相应优先级的接入分类队列中；接入分类队列AC按优先级从高到低的顺序分为：AC[3]、AC[2]、AC[1]和AC[0]；传输模块303用于通过各优先级的接入分类队列彼此的竞争获得信道后发送队列中的数据。

其中，划分模块302包括：

视频流划分单元，用于将数据流中的视频流分为信息帧、预测帧和控制帧，将信息帧和控制帧划分至优先级最高的接入分类队列中，根据预测帧的目的站点速率将预测帧划分至相应优先级的接入分类队列中；

WEB数据流划分单元，用于将数据流中的WEB数据流根据流速划分至相应优先级的接入分类队列中；

其中，视频流划分单元中包括预测帧划分子单元，预测帧包括P帧和B帧；预测帧划分子单元用于：

如果目的站点速率属于高速站点的速率范围，且预测帧为P帧，则将P帧划分至AC[3]中；

如果目的站点速率属于高速站点的速率范围，且预测帧为B帧，则将B帧划分至AC[2]中；

如果目的站点速率属于低速站点的速率范围，且预测帧为P帧，则将P帧划分至AC[2]中；

如果目的站点速率属于低速站点的速率范围，且预测帧为B帧，则将B帧划分至AC[1]中。

一种实施方式下，预测帧划分子单元通过如下方式判断目的站点速率属于低速站点或高速站点：

将全部目的站点按照速率值排列，r_n最大，r₁最小，其中，r表示速率，下标表示目的站点；

{n,n-1,…，i+1}为高速站点，{i-1,i-2,…，1}为低速站点，其中，

又一种实施方式下，预测帧划分子单元还用于：

计算高速站点{n,n-1,…，i+1}的平均速率R₁和低速站点{i-1,i-2,…，1}的平均速率R₂；

如果但i被划分为低速站点或者未定义，则将i调整为高速站点；

如果但i被划分为高速站点或者未定义，则将i调整为低速站点。

WEB数据流划分单元用于：如果WEB数据流的流速小于预设流速，且WEB数据流量不断增加，则将WEB数据划分至队列AC[3]中；如果WEB数据流的流速大于预设流速，则将WEB数据流中相当于预设流速的数据划分至队列AC[3]中，将WEB数据流中其他数据划分至队列AC[0]中。

WEB数据流划分单元还用于：将WEB数据流存入定长的缓存区域，计算单位时间内进入该定长的缓存区域的WEB数据流大小作为WEB数据流的流速。

图4为本发明实施例四提供的数据流的传输装置结构示意图，如图4所示，在图3所示的基础上，该装置还包括：监控模块304，用于监控队列AC[2]的数据长度；如果队列AC[2]的数据长度大于等于预设数值，则划分模块302将视频流分为信息帧、预测帧和控制帧；如果队列AC[2]的数据长度小于预设数值，则划分模块302将视频流直接送入队列AC[2]中。

在上述实施方式的基础上，还需要说明的是，接收模块301接收到的数据流还可以包括：音频流和/或FTP数据流。则划分模块302还可以包括：音频流划分单元，用于将数据流中的音频流划分至优先级最高的接入分类队列AC[3]中；FTP数据流划分单元，用于将数据流中的FTP数据流划分至优先级最低的接入分类队列中。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (14)

1.一种数据流的传输方法，其特征在于，包括：

接收数据流，所述数据流包括视频流和/或互联网WEB数据流；

将所述数据流中的视频流分为信息帧、预测帧和控制帧，将信息帧和控制帧划分至优先级最高的接入分类队列AC[3]中，根据预测帧的目的站点速率将预测帧划分至相应优先级的接入分类队列中；

将所述数据流中的WEB数据流根据流速划分至相应优先级的接入分类队列中；所述接入分类队列AC按优先级从高到低的顺序分为：AC[3]、AC[2]、AC[1]和AC[0]；

通过各优先级的接入分类队列彼此的竞争获得信道后发送队列中的数据；

其中，所述预测帧包括P帧和B帧；

所述根据预测帧的目的站点速率将预测帧划分至相应优先级的接入分类队列中包括：

如果所述目的站点速率属于高速站点的速率范围，且所述预测帧为P帧，则将所述P帧划分至AC[3]中；

如果所述目的站点速率属于高速站点的速率范围，且所述预测帧为B帧，则将所述B帧划分至AC[2]中；

如果所述目的站点速率属于低速站点的速率范围，且所述预测帧为P帧，则将所述P帧划分至AC[2]中；

如果所述目的站点速率属于低速站点的速率范围，且所述预测帧为B帧，则将所述B帧划分至AC[1]中。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，通过如下方式判断所述目的站点速率属于低速站点或高速站点：

将全部目的站点按照速率值排列，r_n最大，r₁最小，其中，r表示速率，下标表示目的站点；

{n,n-1,…，i+1}为高速站点，{i-1,i-2,…，1}为低速站点，其中，

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

计算所述高速站点{n,n-1,…，i+1}的平均速率R₁和所述低速站点{i-1,i-2,…，1}的平均速率R₂；

如果但i被划分为低速站点或者未定义，则将i调整为高速站点；

如果但i被划分为高速站点或者未定义，则将i调整为低速站点。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，所述将所述视频流分为信息帧、预测帧和控制帧之前，所述方法还包括：

监控接入分类队列AC[2]的数据长度；

如果所述接入分类队列AC[2]的数据长度大于等于预设数值，则将所述视频流分为信息帧、预测帧和控制帧；

如果所述接入分类队列AC[2]的数据长度小于所述预设数值，则将所述视频流直接送入所述接入分类队列AC[2]中。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将所述数据流中的WEB数据流根据流速划分至相应优先级的接入分类队列中，包括：

如果所述WEB数据流的流速小于预设流速，且所述WEB数据流量不断增加，则将所述WEB数据划分至接入分类队列AC[3]中；

如果所述WEB数据流的流速大于所述预设流速，则将所述WEB数据流中相当于所述预设流速的数据划分至接入分类队列AC[3]中，将所述WEB数据流中的其他数据划分至接入分类队列AC[0]中。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述将所述数据流中的WEB数据流根据流速划分至相应优先级的接入分类队列中之前，所述方法还包括：

将所述WEB数据流存入定长的缓存区域，计算单位时间内进入该定长的缓存区域的WEB数据流大小作为所述WEB数据流的流速。

7.根据权利要求1或5所述的方法，其特征在于，所述数据流还包括：音频流和/或文件传输协议FTP数据流；所述方法还包括：

将所述数据流中的音频流划分至优先级最高的接入分类队列AC[3]中；和/或

将所述数据流中的FTP数据流划分至优先级最低的接入分类队列AC[0]中。

8.一种数据流的传输装置，其特征在于，包括：

接收模块，用于接收数据流，所述数据流包括视频流和/或互联网WEB数据流；

划分模块，用于将所述数据流中的视频流分为信息帧、预测帧和控制帧，将信息帧和控制帧划分至优先级最高的接入分类队列AC[3]中，根据预测帧的目的站点速率将预测帧划分至相应优先级的接入分类队列中；将所述数据流中的WEB数据流根据流速划分至相应优先级的接入分类队列中；所述接入分类队列AC按优先级从高到低的顺序分为：AC[3]、AC[2]、AC[1]和AC[0]；

传输模块，用于通过各优先级的接入分类队列彼此的竞争获得信道后发送队列中的数据；

其中，所述划分模块包括：

视频流划分单元，用于将所述数据流中的视频流分为信息帧、预测帧和控制帧，将信息帧和控制帧划分至优先级最高的接入分类队列中，根据预测帧的目的站点速率将预测帧划分至相应优先级的接入分类队列中；

WEB数据流划分单元，用于将所述数据流中的WEB数据流根据流速划分至相应优先级的接入分类队列中；

其中，所述视频流划分单元中包括预测帧划分子单元，所述预测帧包括P帧和B帧；所述预测帧划分子单元用于：

如果所述目的站点速率属于高速站点的速率范围，且所述预测帧为P帧，则将所述P帧划分至AC[3]中；

如果所述目的站点速率属于高速站点的速率范围，且所述预测帧为B帧，则将所述B帧划分至AC[2]中；

如果所述目的站点速率属于低速站点的速率范围，且所述预测帧为P帧，则将所述P帧划分至AC[2]中；

如果所述目的站点速率属于低速站点的速率范围，且所述预测帧为B帧，则将所述B帧划分至AC[1]中。

9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述预测帧划分子单元通过如下方式判断所述目的站点速率属于低速站点或高速站点：

将全部目的站点按照速率值排列，r_n最大，r₁最小，其中，r表示速率，下标表示目的站点；

{n,n-1,…，i+1}为高速站点，{i-1,i-2,…，1}为低速站点，其中，

10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述预测帧划分子单元还用于：

计算所述高速站点{n,n-1,…，i+1}的平均速率R₁和所述低速站点{i-1,i-2,…，1}的平均速率R₂；

如果但i被划分为低速站点或者未定义，则将i调整为高速站点；

如果但i被划分为高速站点或者未定义，则将i调整为低速站点。

11.根据权利要求8至10中任一项所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：监控模块，用于监控接入分类队列AC[2]的数据长度；

如果所述接入分类队列AC[2]的数据长度大于等于预设数值，则所述划分模块将所述视频流分为信息帧、预测帧和控制帧；

如果所述接入分类队列AC[2]的数据长度小于所述预设数值，则所述划分模块将所述视频流直接送入所述接入分类队列AC[2]中。

12.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述WEB数据流划分单元用于：

如果所述WEB数据流的流速小于预设流速，且所述WEB数据流量不断增加，则将所述WEB数据划分至接入分类队列AC[3]中；

如果所述WEB数据流的流速大于所述预设流速，则将所述WEB数据流中相当于所述预设流速的数据划分至接入分类队列AC[3]中，将所述WEB数据流中的其他数据划分至队列AC[0]中。

13.根据权利要求12所述的装置，其特征在于，所述WEB数据流划分单元还用于：

将所述WEB数据流存入定长的缓存区域，计算单位时间内进入该定长的缓存区域的WEB数据流大小作为所述WEB数据流的流速。

14.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述接收模块接收到的数据流还包括：音频流和/或文件传输协议FTP数据流；

所述划分模块还包括：

音频流划分单元，用于将所述数据流中的音频流划分至优先级最高的接入分类队列AC[3]中；

FTP数据流划分单元，用于将所述数据流中的FTP数据流划分至优先级最低的接入分类队列AC[0]中。