CN102790913B - 一种基于3g网络音视频传输方法 - Google Patents
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Abstract
一种基于3G网络音视频传输方法，涉及到3Ｇ网络的音视频传输方法技术领域，解决现有TCP通信协议存在传输中高误码率及高延迟率的技术不足，客户端与服务器端利用UDP协议进行音视频传输，其特征在于所述方法采用的是滑动窗口机制，当出现ACK回复频率发生变化，预测已经达到拥塞临界，在没有丢包前，提前进入拥塞避免阶段；在进入拥塞避免阶段后，采用WND=BEW*RTT公式计算一个大致相同的理论窗口，让发送窗口不小于这个理论窗口，控制发送流量来进行拥塞控制。提前进入拥塞避免阶段，主要是通过测量两端RTT(Round‑Trip Time，往返时延)往返时间，换算通道流量，通过控制发送流量来进行拥塞控制。音视频质量明显提高，从最大延迟数秒降低在2秒以内，提供的音视频质量明显提高。
Description
技术领域
本发明涉及到3Ｇ网络的音视频传输方法技术领域，尤其是涉及到利用UDP协议（User Data Protocol，用户数据报协议）进行音视频传输的实时性和稳定性提升方面。
背景技术
通信及互联网等需要进行数据传输的场合，常用到传输控制协议（TCP）、其能够用于有线、无线通信领域，个人计算机（PC）之间或手持终端、移动通信设备通过有线或无线网络进行数据通信。
如，在移动终端与PC，PC与PC之间进行数据交换。但传统网络使用的TCP通信协议中拥塞控制机制建立在拥塞是网络丢包原因的基础上，而且为了兼容不同TCP实现的友好性，所以该机制不能适应有线、无线网络中高误码率、高延迟造成的链路丢包以及加速慢等情况。以传统TCP协议为例，由于其发展历史及实现原理有其先天和后天的原因，在很多应用领域已经不能满足现有需求。在算法上，采用的是保守算法，在超时重传及发送窗口增大算法上趋于保守，使效率有一定损失。
另一方面，算法在重传策略上，也存在一些缺陷，恢复速度相对较慢。而且TCP主要是针对有线网设计，在误码率较高的情况下，性能急剧下降。
发明内容
本发明的目的在于解决现有TCP通信协议存在传输中高误码率及高延迟率的技术不足，而提出的一种基于3G网络音视频传输方法。
为解决本发明所提出的技术问题，采用的技术方案为：一种基于3G网络音视频传输方法，客户端与服务器端利用UDP协议进行音视频传输，其特征在于所述方法采用的是滑动窗口机制，UDX协议控制思想，根据TCP Reno算法，UDX检测ACK(Acknowledgement，应答包)的回复率，当出现ACK回复频率发生变化，变化率K > 0.35时，预测已经达到拥塞临界，在没有丢包前，提前进入拥塞避免阶段；在进入拥塞避免阶段后，主要通过测量客户端与服务器端RTT往返时间，换算通道流量，采用WND （窗口句柄）= BEW*RTT公式计算一个大致相同的理论窗口，让发送窗口不小于这个理论窗口，控制发送流量来进行拥塞控制。
所述方法在慢启动阶段发送窗口采用W += 1方式增加；拥塞避免阶段发送窗口采用W += 1/W方式增加。
在拥塞避免阶段，实际发送速度是在拥塞临界时的1.25倍发送速度。
作为对本发明方法的进一步改进的方案：
还包括有快速重传方法；所述的ACK携带有与各发送窗口对应的两个以上应答包，通过丢包检测算法，每个发送包上记录上次发送的时间和最大发送序号，当收到ACK时与当前对应量进行比较，确定需要重传的包，对需重传的包执行快速响应重传。
在客户端与服务器端利用UDP协议进行音视频传输之前，客户端登陆中央调度服务器，上报相关的位置，服务器商类型，及网络状况信息，中央调度服务器根据客户端上报信息，采用最短路径及服务器性能权重算法得到最优服务器端，然后把最优服务器端相关的音视频源服务器和分布式转发服务器信息传递给客户端。
本发明的有益效果为：本发明与TCP类似，也是采用滑动窗口协议，但是，在其具体控制方面与传统的TCP算法有较大不同，控制思想也不同。本发明采用UDX（Universal DataeXchange通用数据交换）协议控制思想，采用对带宽的评估，预测，检测并预测拥塞临界（最大发送窗口），提前预测出现拥塞，这时UDX调整慢启动阀值，提前进入拥塞避免阶段，主要是通过测量两端RTT(Round-Trip Time，往返时延)往返时间，换算通道流量，通过控制发送流量来进行拥塞控制。另外，本发明还结合了SACK算法，每个ACK协带了多个应答包，从而精确实现了选择性重传，减少了不必要的重传。还有，采用了调度算法，得到最优服务器，提供最可靠稳定的服务。
附图说明
图1为本发明的调节算法的工作原理图；
图2为传统TCP传输协议的工作原理图；
图3为传统TCP传输协议的传输效果图；
图4为本发明的音视频传输方法的工作原理图；
图5为本发明的传输效果图；
图6为本发明与传统TCP数据传输测试质量比对图。
具体实施方式
以下结合附图和本发明优选的具体实施例，对本发明的方法作进一步地说明。
本发明包括有在客户端与服务器端利用UDP协议进行音视频传输之前的调度处理方法，在传输过程中的拥塞控制处理方法，以及在丢包后的快速重传处理方法。其中所述的客户端主要指的是手机终端、手持终端、移动通信设备等采用3Ｇ无线联网的移动终端。
参照图１中所示，调度处理方法是基于UDP协议传输音视频的调度算法，根据网络情况选择不同服务器端，为两点之间或一对多点进行实时音视频通讯的机制。如：手机客户端首先登陆中央调度服务器后，上报自己相关的位置，服务器商类型，及网络状况（延迟）等信息，中央调度服务器进行负载均衡算法，进行信息匹配，规则按Dijkstra(迪杰斯特拉)算法(Dijkstra算法是典型的单源最短路径算法)思想路径path(G) = (V，E) V(服务器最小容量) E(最小延迟，是否在同一区域)进行描述，在这个公式下，通过中央调度服务器获取相关信息进行匹配，找到最佳路径G0，也即是确定最佳的服务器端，把最佳路径G0的信息回传给手机客户端，也即是根据手机客户端上报信息情况，采用最短路径及服务器性能权重算法得到最优服务器端，提供最可靠稳定的服务，然后把最优服务器端的相关的音视频源服务器和分布式转发服务器信息传递给手机客户端。这样手机客户端可以通过相关信息进行网络通讯，使用服务，在传输过程中，通过改良的UDP协议进行音视频传输，有效提高音视频服务器的实时性，稳定性，联接率和缩短联接时间。
参照图2和图3中所示，服务器端即为流媒体服务器，移动终端通过传统TCP传输以联通WCDMA3G卡为例与流媒体服务器建立连接，一般现在上传流量在8KB/秒，下载15~25KB/秒左右，TCP传输采用滑动窗口机制，以窗口大小来确定实际的发送速度，窗口越大速度越大，反之，越小则传输的数据量越小，当本协议建立好链接后，发送方发送一个分组单元给对方，接收方收到后，发送一个ACK进行确认，当收到一个ACK确认后，发送方以指数的2次方方式增大窗口，所以现在的发送窗口增加为2，所以现在需要立即发送2个分组，接收方立即回复2个ACK，这时发送方继续扩大为4，……8……16…..32依此类推不断增加，到接近最佳窗口时进入拥塞避免阶面，因为是指数增长，所以，慢起动并不慢。我们假定相同的条件下，当分组单元为8时为最佳窗口时，受到线路丢包，或信息丢失而起来的丢包，TCP受到丢包信息后，利用折半窗口的原则更改为4，每收到一个包后，窗口增加 1/WND，然后再线性增加直到下一次丢包，再折半，其实际流量也是波动的,当后来没有丢包后，恢复较慢。
参照图4和图5中所示，本发明的协议实现方法，也是采用滑动窗口机制，但是，在其具体控制方面与传统的TCP算法有较大不同，控制思想也不同。UDX协议控制思想，根据TCP Reno算法，UDX检测ACK的回复率，当出现ACK回复频率发生变化，变化率K > 0.35时，预测已经达到拥塞临界，在没有丢包前，提前进入拥塞避免阶段；在进入拥塞避免阶段后，主要通过测量客户端与服务器端RTT往返时间，换算通道流量，采用WND = BEW*RTT公式计算一个大致相同的理论窗口，让发送窗口不小于这个理论窗口，控制发送流量来进行拥塞控制。本发明在慢启动阶段和TCP类似，发送窗口采用W += 1方式增加，而在拥塞避免阶段发送窗口采用是W += 1/W方式增加；UDX在窗口管理上，也采用了不同的设计方法。其中引入了一个饱和状态，也就是预测拥塞临界时为最佳状态。而实际发送速度是这个最佳状态时的1.25倍发送速度，这样可以保证较高的竟争性。
UDX中，度量的单位是当前流量，控制窗口的核心思想是，控制流量的增量。当增量趋近于实际流量的<= 5%波动时，认为流量已经最大，这时进入饱和状态，当UDX进入饱和状态时，转入拥塞避免加速模式，也即是UDX调整慢启动阀值，提前进入拥塞避免阶段，窗口不增大反而会减小，达到一个动态平横，使发送速度，始终稳定在一个水平上。窗口控制是，传统TCP是每周期增长幅度最大为1，而UDX是ACK驱动窗口增长的，并没有限制在RTT内变化值，所以，他的加速可能会在一个RTT内超过1。从而可以保证现有的吞吐量，如果持续的丢包，BEW（最佳窗口）会不断产小，其结果和TCP一样，如果只是固定丢包或偶尔丢包，只会产生极小的流量抖动，实际总体的传输量不会受到较大变化，经过一段时间的定时测度量观查本协议方法对无线网络有着明显的改善，测试数据如图6所示。
本发明的方法结合了SACK算法，每个ACK协带了多个与发送窗口对应的应答包，从而精确实现了选择性重传，减少了不必要的重传，与传统ACK不同点是，协带了更多的ACK，增加压缩ACK，从而应答数据量也比较少。
快速重传
UDX的ACK设计，其实就是SACK(ACK的扩展，是一组ACK)协议，但是实现手法是不同于SACK，SACK是首尾序号对，而UDX是一个起始序号，及后面的相对序号组成，这样可以容纳更多的ACK，当发送方收到任何一个ACK时就可以准确的确定哪个包已经丢掉了，这时可以马上重传，而不需要等到超时后再重传，从而提高了实时性及间接的提高了吞吐量。
本发明还优化了重传策略，及超时时间计算。
重传策略上不同与其他算法，主要是超时重传是由ACK驱动，而不是仅依靠定时器，这样可以更快的重传数据，增加实时性。由于UDP的特性，目前 UDX是采用1.5倍计算的超时时间。超时时间为RTT + 4*|dRTT(往返时间的波动值)|，如果按传统的TCP的指数退避算法计算超时时间，在丢包和大延迟的网络，性能会急剧下降。UDX主要重传发生在ACK到来时，由于收到ACK，说明网络正常，这时重发数据，比盲目依靠定时器重传可靠的多。UDX定时器只会每次发一个重发包，当网络恢复时，就会重新依靠ACK把重发包快速发出去。启动加速时，UDX是通过理论流量作为参考的，当计算的理论流量，在<1/MINRTT时，UDX是忽略丢包的，这样可以较快的加速到实际最大带宽。
由于以上的优化，使本发明的方法在实时性和响应速度上得到较大提高，在整个传输系统中起到很重要的基础作用。
本发明采用UDP协议进行实时的音视频传输方案与传统的TCP进行传输音视频，从大量实际项目的验证来看，我们从实时性上有明显改善，从最大延迟数秒降低在2秒以内，提供的音视频质量明显提高，另一方面我们手机搜寻主机需要的时间明显缩短，联接速度明显提高，从以TCP为代表的，联接一次流媒体服务器平均6秒降低到3秒以内，大大缩短联接时间。
Claims (2)
1.一种基于3G网络音视频传输方法，客户端与服务器端利用UDP协议进行音视频传输，其特征在于所述方法采用的是滑动窗口机制，UDX协议控制思想，根据TCP Reno算法，UDX检测ACK的回复频率，当ACK的回复频率发生变化，且变化率K > 0.35时，预测已经达到拥塞临界，在没有丢包前，提前进入拥塞避免阶段；在进入拥塞避免阶段后，主要通过测量客户端与服务器端RTT往返时间，换算通道流量，采用WND = BEW*RTT，BEW为最佳窗口，计算一个大致相同的理论窗口，让发送窗口不小于这个理论窗口，控制发送流量来进行拥塞控制；在慢启动阶段发送窗口采用W += 1方式增加；拥塞避免阶段发送窗口采用W += 1/W方式增加；在拥塞避免阶段，实际发送速度是在拥塞临界时的1.25倍发送速度；在客户端与服务器端利用UDP协议进行音视频传输之前，客户端登陆中央调度服务器，上报相关的位置、服务器商类型、及网络状况信息，中央调度服务器根据客户端上报信息，采用最短路径及服务器性能权重算法得到最优服务器端，然后把最优服务器端相关的音视频源服务器和分布式转发服务器信息传递给客户端；中央调度服务器采用负载均衡算法进行信息匹配时，规则按Dijkstra算法思想路径path(G) = (V，E) 进行描述，其中，V：服务器最小容量， E：最小延迟，在这个公式下，通过中央调度服务器获取相关信息进行匹配，找到最佳路径G0。
2.根据权利要求１所述的一种基于3G网络音视频传输方法，其特征在于：还包括有快速重传方法；所述的ACK携带有与各发送窗口对应的两个以上应答包，通过丢包检测算法，每个发送包上记录上次发送的时间和最大发送序号，当收到ACK时与当前对应量进行比较，确定需要重传的包，对需重传的包执行快速响应重传。
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Citations (1)
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