CN104113884A - 一种无线网络中实时多媒体传输速率控制机制 - Google Patents
一种无线网络中实时多媒体传输速率控制机制 Download PDFInfo
- Publication number
- CN104113884A CN104113884A CN201310134906.8A CN201310134906A CN104113884A CN 104113884 A CN104113884 A CN 104113884A CN 201310134906 A CN201310134906 A CN 201310134906A CN 104113884 A CN104113884 A CN 104113884A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- packet loss
- interval
- wireless
- wireless network
- congestion
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Landscapes
- Data Exchanges In Wide-Area Networks (AREA)
- Mobile Radio Communication Systems (AREA)
Abstract
本发明公开了一种无线网络中实时多媒体传输速率控制机制,利用无线网络下TCPVeno如何区分拥塞丢包和无线链路错误丢包的方法,对有线网络环境下的TFRC算法进行改进,提出了无线网络环境下基于RTCP报文反馈的W-TFRC算法:在区分出丢包原因后,剔除该无线丢包对速率控制机制的影响:具体就是重新计算得到拥塞丢包的丢失事件率,而不是采用总丢包的丢失事件率。本发明更好地解决了将有线网络的控制算法应用到无线网络下由于丢包原因误判从而造成发送速率持续维持在低水平而得不到提高的问题,在TCP友好性、公平性、鲁棒性、吞吐量、丢包等方面均有良好的表现。
Description
技术领域
本发明涉及无线通信的技术领域,特别涉及一种无线网络中实时多媒体传输速率控制机制。
背景技术
在无线网络的环境下开展实时多媒体业务已经成为业界的热点。传统有线Internet条件下开展实时多媒体业务已经取得长足进展,但是无线网络毕竟和有线网络不同,在有线网络条件下表现良好的实时多媒体传输技术在无线网络背景下就有可能遇到挑战。
TFRC(TCP Friendly Rate Control)协议本来是为有线Internet多媒体实时传输设计的控制技术,它利用网络反馈的参数来评估网络状况,其中一项重要的参数是丢包相关的信息。在无线环境下,丢包除网络拥塞可能的影响外,无线链路由于多径效应、码间干扰等原因也可能造成丢包。该控制协议将丢包原因简单归结于网络拥塞,即当发生丢包时,该控制机制会将网络状态判断为拥塞,虽减小发送速率,但是丢包状况并没有得到如期解决,如果无线丢包仍然存在,算法会判断“网络处于拥塞状态”,这样进入一个恶性循环,发送端将不会再提高发送速率,发送速率只能维持在一个低水平,网络吞吐量大大降低,信道的带宽利用率也下降。
本发明能很好地解决上述问题,它借鉴了TCP Veno应用于无线网络环境下区分拥塞丢包和无线链路丢包原因的算法,提出了无线网络环境下基于RTCP协议反馈的W-TFRC算法。
发明内容
本发明目的是利用TCP Veno在无线网络环境下如何区分拥塞丢包和无线链路错误丢包的技术,基于RTCP反馈报文获取有用网络状况信息,对有线网络中传输实时多媒体应用广泛的TCP友好型速率控制机制——TFRC机制在无线网络环境下的应用进行改进,提高TFRC在无线网络下的吞吐量,使得TFRC更适应无线网络的情况。
本发明的技术方案是:本发明基于无线网络中RTCP反馈的速率控制机制,提出了一种无线网络中实时多媒体传输速率控制机制,该机制利用TCP Veno在无线网络环境下区分拥塞丢包和无线链路丢包原因的算法,在无线网络环境下,基于RTCP协议报文反馈,对TFRC进行改进,提高其吞吐量。
实施方法:本发明提出了一种无线网络中实时多媒体传输速率控制机制,其包括如下步骤:
步骤1)发送方以某一初始速率 0向接收方发送数据;
步骤2)接收方将数据包丢失信息、时间戳等信息通过RTCP报文反馈给发送方;
步骤3)发送方根据反馈的信息计算回路往返时延RTT和回路最小往返时延BaseRTT;
步骤4)发送方综合RTT,BaseRTT等参数,根据某一公式计算并推断出丢包是由于何种原因造成(拥塞丢包还是无线链路错误丢包);
步骤5)发送方区分出不同丢包原因,重新计算相关参数,代入公式计算发送速率;
步骤6)将发送速率调整至计算值;
步骤7)进入步骤2),依次往复;
其中,上述的步骤4为借鉴TCP Veno区分拥塞丢包和无线链路错误丢包的方法,具体操作步骤是:
首先,计算报文积压数。发送方测量两个速率,一个是连接发送速率的实际值,另一个是期望值。分别用和表示。
:当前TCP窗口大小;是所有测量往返时延中的最小值,是最近一次测量所得往返时延值。
当>时,说明网络瓶颈带宽处出现报文积压,若用表示积压报文数,则
根据上式得
然后,将与某个门限值相比较:当≥β时,判断丢包为拥塞丢包;当<β时,判断丢包为无线链路错误丢包。
其中,上述的步骤5所述区分丢包原因,剔除无线链路错误丢包的影响,更新发送速率的具体方法是:
首先,利用步骤4)的技术,区分出一系列丢包的丢包原因;
然后,计算出新的丢包间隔,计算方法如示意图1所示。图a为一段时间内无线链路中既有无线丢包又有拥塞丢包的实际情形,I1,I2…为丢包间隔;而图b是改进前的TFRC协议判断丢包的情形,此时拥塞丢包和无线丢包并未区分,它把无线丢包也当作拥塞丢包来处理;而图c则为改进的W-TFRC协议区分出无线丢包和拥塞丢包,剔除无线丢包对计算丢包间隔interval的影响,即对每次丢包的原因做出裁决,然后根据得到的I1,I2…可以得到新的丢包间隔 I 1, I 2…。这样就重新计算了丢包间隔。
再次,根据丢包间隔计算丢失事件率:丢失事件发生表示一个回环时间内发生了丢包。相邻两个丢失事件发生时丢失的封包相差的序列号叫做丢失间隔,丢失事件率是加权平均丢包间隔的倒数。丢包间隔的示意图如2所示。图中横坐标表示时间,纵坐标表示封包的序列号,黑色三角符号表示的就是一个丢包事件,相邻两个黑色三角之间的纵向距离即为丢包间隔。其中,n表示要取的间隔数,一般取不大于8的正整数。每个间隔(interval)的权值可以由下面公式给出:
通常,n取8,这样={1,1,1,1,0.8,0.6,0.4,0.2};
这样得到一个经过加权平均后的间隔:
然而,上式却没有考虑的影响,是最近一次丢失事件以来的封包数,这个间隔与其他不同,因为这个过程还在进行。我们取:
加权平均丢包间隔由下式来计算:
丢失事件率为:
最后,根据公式 来调整发送速率。其中,表示传输速率,以byte/s为单位。表示封包大小,以字节为单位。表示RTT,以秒为单位。表示重传超时值,单位为秒,一般被设置为4*R。
本发明有益效果:
1、本发明重新计算得到拥塞丢包的丢失事件率,而不是采用总丢包的丢失事件率。 2、本发明更好地解决了将有线网络的控制算法应用到无线网络下由于丢包原因误判从而造成发送速率持续维持在低水平而得不到提高的问题,在TCP友好性、公平性、鲁棒性、吞吐量、丢包等方面均有良好的表现。
附图说明
图1 本发明计算新的丢包间隔示意图。
图2 本发明计算加权平均丢包间隔示意图。
具体实施方式
下面结合说明书附图详细描述本发明方法的工作机理和具体实施步骤。
本发明利用TCP Veno在无线网络环境下如何区分拥塞丢包和无线链路错误丢包的技术,基于RTCP反馈报文获取有用网络状况信息,对有线网络中传输实时多媒体应用广泛的TFRC速率控制机制在无线网络环境下的应用进行改进,提高其在无线网络下的吞吐量,使得其更适应无线网络的情况。
本发明的具体实施方式为:
1)发送方利用RTP协议接收方发送多媒体数据,同时向接收方一定频率发送SR报文(一种RTCP报文),报告发送方相关信息。同样,接收方收到RTP数据后,也会向发送方反馈RR报文(另一种RTCP报文)。报文中包含LSR(上次SR时间戳)和DLSR(上次SR以来的延时)。
2)根据计算,并计算(是所有测量往返时延中的最小值)。
3)计算报文积压数。发送方测量两个速率,一个是连接发送速率的实际值,另一个是期望值。分别用和表示。
:当前TCP窗口大小;是所有测量往返时延中的最小值,是最近一次测量所得往返时延值。
当>时,说明网络瓶颈带宽处出现报文积压,若用表示积压报文数,则
根据上式得
4)区分出过程中的包丢失的原因:将与某个门限值相比较:当≥β时,判断丢包为拥塞丢包;当<β时,判断丢包为无线链路错误丢包。
5)计算出新的丢包间隔,计算方法如示意图1所示。图a为一段时间内无线链路中既有无线丢包又有拥塞丢包的实际情形,I1,I2…为丢包间隔;而图b是改进前的TFRC协议判断丢包的情形,此时拥塞丢包和无线丢包并未区分,它把无线丢包也当作拥塞丢包来处理;而图c则为改进的W-TFRC协议区分出无线丢包和拥塞丢包,剔除无线丢包对计算丢包间隔interval的影响,即对每次丢包的原因做出裁决,然后根据得到的I1,I2…可以得到新的丢包间隔 I 1, I 2…。在示意图中,新的丢包间隔与原来丢包间隔之间的关系为: I 1 = I1 , I 2 = I2 + I3 , I 3 = I4 , I 4 = I5 + I6 + I7 。
6)根据丢包间隔计算丢失事件率:丢失事件发生表示一个回环时间内发生了丢包。相邻两个丢失事件发生时丢失的封包相差的序列号叫做丢失间隔,丢失事件率是加权平均丢包间隔的倒数。丢包间隔的示意图如2所示。图中横坐标表示时间,纵坐标表示封包的序列号,黑色三角符号表示的就是一个丢包事件,相邻两个黑色三角之间的纵向距离即为丢包间隔。其中,n表示要取的间隔数,一般取不大于8的正整数。每个间隔(interval)的权值可以由下面公式给出:
通常,n取8,这样={1,1,1,1,0.8,0.6,0.4,0.2};
这样得到一个经过加权平均后的间隔:
然而,上式却没有考虑的影响,是最近一次丢失事件以来的封包数,这个间隔与其他不同,因为这个过程还在进行。我们取:
加权平均丢包间隔由下式来计算:
丢失事件率为:
7)根据公式 来调整发送速率。其中,表示传输速率,以byte/s为单位。表示封包大小,以字节为单位。表示RTT(round trip time),以秒为单位。表示重传超时值,单位为秒,一般被设置为4*R。
Claims (3)
1.一种无线网络中实时多媒体传输速率控制机制,其特征在于,包括如下步骤:
1)发送方以某一初始速率 0向接收方发送数据;
2)接收方将数据包丢失信息、时间戳信息通过RTCP报文反馈给发送方;
3)发送方根据反馈的信息计算回路往返时延RTT和回路最小往返时延BaseRTT(BaseRTT表示所有测量的往返时延中的最小值);
4)发送方综合RTT,BaseRTT参数,根据算法计算并推断出丢包是由于何种原因造成(拥塞丢包还是无线链路错误丢包);
5)发送方区分出丢包原因后,重新计算相关参数,并计算发送速率;
6)调整发送速率至上述计算值;
7)进入步骤2,依次往复。
2.根据权利要求1所述的一种无线网络中实时多媒体传输速率控制机制,其特征在于:步骤4包括如下步骤:
1)根据公式 计算报文积压数;
2)将与某个门限值相比较,当≥β时,判断丢包为拥塞丢包;当<β时,判断丢包为无线链路错误丢包。
3.根据权利要求1所述的一种无线网络中实时多媒体传输速率控制机制,其特征在于:步骤5包括如下步骤:
1)对于过程中的一系列丢包,区分出各自的丢失原因;
2)剔除无线链路错误丢包对丢包间隔的影响,重新计算各拥塞丢包之间的丢包间隔(相邻两个丢失事件发生时丢失的封包相差的序列号叫做丢失间隔),其具体计算方法如图1所示,图a为一段时间内无线链路中既有无线丢包又有拥塞丢包的实际情形,I1,I2…为丢包间隔;而图b是改进前的TFRC协议判断丢包的情形,此时拥塞丢包和无线丢包并未区分,它把无线丢包也当作拥塞丢包来处理;而图c则为改进的W-TFRC协议区分出无线丢包和拥塞丢包,剔除无线丢包对计算丢包间隔interval的影响,即对每次丢包的原因做出裁决,然后根据得到的I1,I2…可以得到新的丢包间隔 I 1, I 2…,在示意图中,新的丢包间隔与原来丢包间隔之间的关系为: I 1 = I1 , I 2 = I2 + I3 , I 3 = I4 , I 4 = I5 + I6 + I7 ;
3)然后根据公式,,, (其中={1,1,1,1,0.8,0.6,0.4,0.2};)来计算丢失事件率;
4)更新公式 中的参数,计算出新的发送速率(其中,表示传输速率,以byte/s为单位,表示封包大小,以字节为单位,表示RTT(round trip time),以秒为单位,表示重传超时值,单位为秒,一般被设置为4*R);
5)发送方根据将发送速率调整至上述计算值。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201310134906.8A CN104113884B (zh) | 2013-04-18 | 2013-04-18 | 一种无线网络中实时多媒体传输速率控制机制 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201310134906.8A CN104113884B (zh) | 2013-04-18 | 2013-04-18 | 一种无线网络中实时多媒体传输速率控制机制 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN104113884A true CN104113884A (zh) | 2014-10-22 |
CN104113884B CN104113884B (zh) | 2019-03-29 |
Family
ID=51710483
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201310134906.8A Active CN104113884B (zh) | 2013-04-18 | 2013-04-18 | 一种无线网络中实时多媒体传输速率控制机制 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN104113884B (zh) |
Cited By (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN105262643A (zh) * | 2015-10-29 | 2016-01-20 | 西安交通大学 | 一种基于td-lte移动网络传输特征的丢包区分方法 |
CN105634875A (zh) * | 2016-02-05 | 2016-06-01 | 中国科学院计算技术研究所 | 识别可靠传输协议的数据传输中的丢包类型的方法及系统 |
CN107276910A (zh) * | 2017-06-07 | 2017-10-20 | 上海迪爱斯通信设备有限公司 | 视频码率实时调整装置及系统、视频服务器 |
WO2018177014A1 (zh) * | 2017-03-31 | 2018-10-04 | 华为技术有限公司 | 一种调整终端发送数据的速率的方法及装置 |
US10129155B2 (en) | 2016-11-21 | 2018-11-13 | Microsoft Technology Licensing, Llc | Delay based congestion control protocol co-existing with TCP |
CN109286640A (zh) * | 2018-12-14 | 2019-01-29 | 北京工业大学 | 一种基于卫星网络状态进行自适应调节的通信方法 |
CN109600586A (zh) * | 2018-12-21 | 2019-04-09 | 赵丽妍 | 一种安防监控系统的视频优化传输方法 |
CN111192443A (zh) * | 2020-01-20 | 2020-05-22 | 深圳市觅拓物联信息技术有限公司 | 一种基于蓝牙信标的节能告警方法及告警系统 |
CN114650260A (zh) * | 2022-03-14 | 2022-06-21 | 清华大学 | 网络丢包类型识别方法、装置及电子设备 |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN1556629A (zh) * | 2004-01-06 | 2004-12-22 | �����ʵ��ѧ | 通信网络中调整拥塞窗口的方法 |
US20110002236A1 (en) * | 2004-06-28 | 2011-01-06 | Minghua Chen | Optimization of streaming data throughput in unreliable networks |
CN102209077A (zh) * | 2011-06-09 | 2011-10-05 | 山东大学 | 基于改进tfmcc协议的通信方法 |
CN102546436A (zh) * | 2012-02-20 | 2012-07-04 | 南京邮电大学 | 卫星网络中友好的速率控制协议改进方法 |
-
2013
- 2013-04-18 CN CN201310134906.8A patent/CN104113884B/zh active Active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN1556629A (zh) * | 2004-01-06 | 2004-12-22 | �����ʵ��ѧ | 通信网络中调整拥塞窗口的方法 |
US20110002236A1 (en) * | 2004-06-28 | 2011-01-06 | Minghua Chen | Optimization of streaming data throughput in unreliable networks |
CN102209077A (zh) * | 2011-06-09 | 2011-10-05 | 山东大学 | 基于改进tfmcc协议的通信方法 |
CN102546436A (zh) * | 2012-02-20 | 2012-07-04 | 南京邮电大学 | 卫星网络中友好的速率控制协议改进方法 |
Cited By (15)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN105262643B (zh) * | 2015-10-29 | 2018-05-18 | 西安交通大学 | 一种基于td-lte移动网络传输特征的丢包区分方法 |
CN105262643A (zh) * | 2015-10-29 | 2016-01-20 | 西安交通大学 | 一种基于td-lte移动网络传输特征的丢包区分方法 |
CN105634875A (zh) * | 2016-02-05 | 2016-06-01 | 中国科学院计算技术研究所 | 识别可靠传输协议的数据传输中的丢包类型的方法及系统 |
US10129155B2 (en) | 2016-11-21 | 2018-11-13 | Microsoft Technology Licensing, Llc | Delay based congestion control protocol co-existing with TCP |
WO2018177014A1 (zh) * | 2017-03-31 | 2018-10-04 | 华为技术有限公司 | 一种调整终端发送数据的速率的方法及装置 |
CN108667560A (zh) * | 2017-03-31 | 2018-10-16 | 华为技术有限公司 | 一种调整终端发送数据的速率的方法及装置 |
CN108667560B (zh) * | 2017-03-31 | 2020-12-04 | 华为技术有限公司 | 一种调整终端发送数据的速率的方法及装置 |
US11044630B2 (en) | 2017-03-31 | 2021-06-22 | Huawei Technologies Co., Ltd. | Method and apparatus for adjusting data sending rate of terminal |
CN107276910A (zh) * | 2017-06-07 | 2017-10-20 | 上海迪爱斯通信设备有限公司 | 视频码率实时调整装置及系统、视频服务器 |
CN109286640A (zh) * | 2018-12-14 | 2019-01-29 | 北京工业大学 | 一种基于卫星网络状态进行自适应调节的通信方法 |
CN109286640B (zh) * | 2018-12-14 | 2021-06-04 | 北京工业大学 | 一种基于卫星网络状态进行自适应调节的通信方法 |
CN109600586A (zh) * | 2018-12-21 | 2019-04-09 | 赵丽妍 | 一种安防监控系统的视频优化传输方法 |
CN111192443A (zh) * | 2020-01-20 | 2020-05-22 | 深圳市觅拓物联信息技术有限公司 | 一种基于蓝牙信标的节能告警方法及告警系统 |
CN114650260A (zh) * | 2022-03-14 | 2022-06-21 | 清华大学 | 网络丢包类型识别方法、装置及电子设备 |
CN114650260B (zh) * | 2022-03-14 | 2024-03-12 | 清华大学 | 网络丢包类型识别方法、装置及电子设备 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN104113884B (zh) | 2019-03-29 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN104113884A (zh) | 一种无线网络中实时多媒体传输速率控制机制 | |
CN106102094B (zh) | 一种基于sdn网络的tcp拥塞控制方法 | |
CN101645765B (zh) | 面向高误码率、长时延特性网络的可靠传输加速方法 | |
CN102468941B (zh) | 网络丢包处理方法及装置 | |
JP4778453B2 (ja) | 通信端末、輻輳制御方法および輻輳制御プログラム | |
JP4708978B2 (ja) | 高スループットを実現する通信システム、通信端末、セッション中継装置、及び通信プロトコル | |
CN103457871B (zh) | Dcn中基于延迟约束的拥塞避免阶段的增窗方法 | |
CN106130693A (zh) | 一种基于udp的可靠传输方法 | |
WO2017000719A1 (zh) | 一种基于队列时延的拥塞控制方法及装置 | |
CN104618258B (zh) | 一种数据传输速率的控制方法 | |
JP6274113B2 (ja) | データ送信装置、データ送信方法、及びそのプログラム | |
CN106301684A (zh) | 一种媒体数据传输方法及装置 | |
CN110192394A (zh) | 管理内容传送期间的拥塞响应 | |
CN112491658B (zh) | 带宽估计方法、装置、电子设备及计算机可读存储介质 | |
US20130058212A1 (en) | Optimization of the transmission control protocol particularly for wireless connections | |
US10057178B2 (en) | System and method for reducing bandwidth usage of a network | |
CN103763212A (zh) | 一种网络拥堵的调节方法 | |
US9948565B2 (en) | Method and implementation of zero overhead rate controlled (ZORC) information transmission via digital communication link | |
EP2922241B1 (en) | Methods and apparatus to determine network delay with location independence from retransmission delay and application response time | |
US10079746B2 (en) | System and method for testing data channel bandwidth, packet loss, latency and jitter | |
CN101969432A (zh) | 基于随机回退的tcp拥塞窗口的控制方法 | |
CN104980365A (zh) | 一种基于连续丢包拥塞判断的tcp传输加速方法 | |
US10298475B2 (en) | System and method for jitter-aware bandwidth estimation | |
WO2016100890A1 (en) | Smooth bandwidth-delay product variation inside wireless networks | |
CN109348259A (zh) | 一种无线网络视频的发送码率调整方法及系统 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |