CN105245321A - 一种自适应带宽的多通道实时数据传输方法 - Google Patents

一种自适应带宽的多通道实时数据传输方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种自适应带宽的多通道实时数据传输方法，包括：将终端设备上存在的若干个数据流复合成一个汇聚数据流；根据所述汇聚数据流的总数据量大小，自适应调节各个数据流的码率；将所述汇聚数据流拆分成若干个适合IP网络传输大小的数据包，并为每个数据包选择一个IP通道；将每个数据包通过为其选择的IP通道传输到后端平台。本发明能够将多个移动通信通道复合成一个通信通道，提升移动通信通道的总带宽，满足更高数据带宽的传输要求；本发明还能够自适应地调节发送速率，既能最大效率利用信道带宽，又能控制数据延时在合理的范围内，满足实时视频传输的需求。

Description

一种自适应带宽的多通道实时数据传输方法
技术领域
本发明涉及网络数据传输技术领域，具体是一种自适应带宽的多通道实时数据传输方法。
背景技术
随着大家公共安全意识的提高，视频监控的应用场合越来越多。传统的视频监控，不管是模拟方案还是IP网络方案，都需要使用线缆来连接前端摄像机到后端系统。这类方法，无法满足移动场景，比如车载船载等的监控需求，也无法满足偏远地区、建筑工地等不方便布线场合的视频监控。
移动通信技术的发展为解决这个难题带来了曙光。使用运营商的4G/3G网络来传输视频等数据，就可以满足移动场景和不方便布线场合的监控。配合传统的有线监控，通过一个后端平台，无缝地连接在一起，就可以组成一种全覆盖的网络视频监控系统。
但是，移动通信网络跟有线网络相比，会存在丢包、带宽不稳定、延时等情况，而且带宽也无法跟有线网络相提并论。如果对视频质量要求不高的话，一般的单通道传输就可以满足需求了，但如果对视频质量要求较高，就需要使用多个移动通信模块组合在一起来传输一路或者若干路视频了。
发明内容
本发明的目的在于提供一种自适应带宽的多通道实时数据传输方法，能够自适应地将一路或多路视频数据复合成一个流，根据各个通道的带宽和延时情况，最优选择传输通道，做到最大效率利用各个通道的带宽，而且数据传输延时减少到最优状态。
本发明的技术方案为：
一种自适应带宽的多通道实时数据传输方法，包括以下步骤：
（1）将终端设备上存在的若干个数据流复合成一个汇聚数据流；
（2）根据所述汇聚数据流的总数据量大小，自适应调节各个数据流的码率；
（3）将所述汇聚数据流拆分成若干个适合IP网络传输大小的数据包，并为每个数据包选择一个IP通道；
（4）将每个数据包通过为其选择的IP通道传输到后端平台。
所述的自适应带宽的多通道实时数据传输方法，还包括以下步骤：
对反馈包进行分析，若超过预设的时间阈值尚未收到某个数据包的反馈包，则为该数据包重新选择一个IP通道，并通过该重新选择的IP通道重新发送该数据包。
所述的自适应带宽的多通道实时数据传输方法，所述步骤（2）中，根据所述汇聚数据流的总数据量大小，自适应调节各个数据流的码率，具体包括以下步骤：
a、将所述汇聚数据流的总数据量与最低门限和最高门限进行比较；
b、若所述汇聚数据流的总数据量小于最低门限，则提高各个数据流的码率；
c、若所述汇聚数据流的总数据量小于最低门限，则降低各个数据流的码率；
d、若所述汇聚数据流的总数据量介于最低门限与最高门限之间，则保持各个数据流当前的码率不变。
所述的自适应带宽的多通道实时数据传输方法，所述步骤（3）中，为每个数据包选择一个IP通道，具体包括以下步骤：
a、将上一个数据包的IP通道的下一个IP通道作为当前数据包的候选IP通道；
b、判断所述候选IP通道的带宽是否满足当前数据包的需求，若是，则执行步骤c，若否，则跳转至步骤d；
c、判断所述候选IP通道的延时是否大于预设阈值，若是，则执行步骤d，若否，则跳转至步骤e；
d、将所述候选IP通道的下一个IP通道作为当前数据包的候选IP通道，然后返回步骤b；
e、将所述候选IP通道作为当前数据包的IP通道。
由上述技术方案可知，本发明能够将多个移动通信通道复合成一个通信通道，提升移动通信通道的总带宽，满足更高数据带宽的传输要求；本发明还能够自适应地调节发送速率，既能最大效率利用信道带宽，又能控制数据延时在合理的范围内，满足实时视频传输的需求。本发明不仅仅能够解决视频监控行业的高质量视频传输问题，而且可以应用在电视直播等对视频的质量和延时都有较高要求的领域。
附图说明
图1是本发明涉及的应用系统结构图；
图2是本发明涉及的应用系统数据流程图；
图3是本发明的数据流自适应调节流程图；
图4是本发明的数据发送流程图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例进一步说明本发明。
如图1所示，本发明涉及的应用系统包括终端设备和后端平台两个部分。终端设备与后端平台通过多个IP通道进行连接，IP通道的物理形式可以是4G/3G移动通信网络，也可以是Wi-Fi、BGAN等通信网络。
终端设备内部主要相关组件有：主控CPU、TCP/IP协议栈以及IP通道对应所需的硬件，如4G/3G无线通信模块。后端平台的主要相关组件有：IP网络接入、TCP/IP协议栈以及平台上运行的服务软件。
本发明的主要工作流程就是将音视频等实时数据，通过多个IP通道，使用TCP/IP协议发送到后端平台上，后端平台服务软件接收到这些数据之后，重组成原始音视频等数据，从而完成数据的传输。
如图2所示，终端设备上存在的多种数据，比如多路的音视频数据以及其他数据。首先将这些数据复合成一个汇聚数据流，汇聚的目的是为了方便后面的自适应调节；然后再将汇聚后的数据进行分包，并分别选择一个IP通道传输到后端平台；后端平台服务软件收到这些分包后的数据之后，再复合成原来的汇聚数据流；最后，后端平台服务软件根据汇聚数据流中的标识来分解为独立的音视频数据和其他数据。
如图3所示，本发明的数据流自适应调节，包括以下步骤：
步骤101、开始数据传输；
步骤102、将汇聚数据流的总数据量与两个阈值（最低门限和最高门限）进行比较；
步骤103、如果汇聚数据流的总数据量小于最低门限，说明数据快发完了，提高各个码流的码率；
步骤104、如果汇聚数据流的总数据量大于最高门限，说明数据发不过来了，降低各个码流的码率；
步骤105、如果汇聚数据流的总数据量还在两个阈值之间，说明当前的码率是合适的，不需要调整码率；
步骤106、间隔一段时间之后，再进行一次判断，并根据情况调节，直至数据传输结束。
如图4所示，本发明的数据发送，包括以下步骤：
步骤201、有数据需要发送的时候，就进入了本处理流程；
步骤202、首先将需要发送的汇聚数据流进行拆分，拆成一个个适合IP网络传输大小的数据包；
步骤203、从上次发送的通道往后轮一个通道开始发送（即从上一个数据包发送的通道往后轮一个通道开始发送下一个数据包）；这样做的目的是为了均衡各个通道之间的发送机会；
步骤204、判断这个通道是否可以发送数据；从这个通道的历史发送数据的带宽来估算一个带宽，判断按照这个估算的带宽来发送数据是否满足需求，若不满足需求，说明这个通道不能发送数据；
步骤205、如果这个通道不能发送数据，则选择下一个通道进行发送；如果都选择了一遍，都无法发送，说明当前的网络比较差，不能发送数据，过一会再进行尝试；
步骤206、判断这个通道的延时是不是太大；如果一个通道的延时过大，就倾向于不使用这个通道传输数据了，因为这样会拖累整个数据传输的延时；
步骤207、在选择的通道上面发送拆分好的数据包；
步骤208、根据接收到的反馈包来判断以前发送的数据包是否有丢失的，即后端平台服务软件那边没有收到；
步骤209、重新选择一个通道发送丢失的数据包，选择通道的策略同上；
步骤210、判断是不是有数据包过了很长时间都没有收到反馈包，说明也有可能丢失了，需要重发；
步骤211、重新选择一个通道发送超时的数据包；选择通道的策略同上；
步骤212、等没有数据包可以发送了，本次发送数据的流程就结束了。
以上所述实施方式仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。

Claims (4)

1.一种自适应带宽的多通道实时数据传输方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）将终端设备上存在的若干个数据流复合成一个汇聚数据流；
（2）根据所述汇聚数据流的总数据量大小，自适应调节各个数据流的码率；
（3）将所述汇聚数据流拆分成若干个适合IP网络传输大小的数据包，并为每个数据包选择一个IP通道；
（4）将每个数据包通过为其选择的IP通道传输到后端平台。
2.根据权利要求1所述的自适应带宽的多通道实时数据传输方法，其特征在于，还包括以下步骤：
对反馈包进行分析，若超过预设的时间阈值尚未收到某个数据包的反馈包，则为该数据包重新选择一个IP通道，并通过该重新选择的IP通道重新发送该数据包。
3.根据权利要求1所述的自适应带宽的多通道实时数据传输方法，其特征在于，所述步骤（2）中，根据所述汇聚数据流的总数据量大小，自适应调节各个数据流的码率，具体包括以下步骤：
a、将所述汇聚数据流的总数据量与最低门限和最高门限进行比较；
b、若所述汇聚数据流的总数据量小于最低门限，则提高各个数据流的码率；
c、若所述汇聚数据流的总数据量小于最低门限，则降低各个数据流的码率；
d、若所述汇聚数据流的总数据量介于最低门限与最高门限之间，则保持各个数据流当前的码率不变。
4.根据权利要求1所述的自适应带宽的多通道实时数据传输方法，其特征在于，所述步骤（3）中，为每个数据包选择一个IP通道，具体包括以下步骤：
a、将上一个数据包的IP通道的下一个IP通道作为当前数据包的候选IP通道；
b、判断所述候选IP通道的带宽是否满足当前数据包的需求，若是，则执行步骤c，若否，则跳转至步骤d；
c、判断所述候选IP通道的延时是否大于预设阈值，若是，则执行步骤d，若否，则跳转至步骤e；
d、将所述候选IP通道的下一个IP通道作为当前数据包的候选IP通道，然后返回步骤b；
e、将所述候选IP通道作为当前数据包的IP通道。
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