CN105657571B - 一种局域网内视频传输节省带宽的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种局域网内视频传输的方法，局域网内发送端和接收端在进行视频传输时，发送端断开路由器连接，与视频接收端建立点对点连接，直接通过点对点的方式发给视频接收端，传输完毕时发送端和接收端恢复与路由器的连接。本发明中当局域网内设备间需要传输视频流时，视频数据并不通过路由器转发，而是直接发给终端设备，这样就不会占用路由器的带宽，也不会造成路由器的拥塞，极大的节省了路由器的带宽。

Description

一种局域网内视频传输节省带宽的方法

技术领域

本发明涉及无线通信技术领域，更具体地，涉及一种局域网内视频传输节省带宽的方法。

背景技术

随着多媒体服务的多元化，各个终端在不同的网络对服务质量的要求不同，其终端处理能力也不同，对于一些处理能力较低的终端设备在进行视频压缩方面有了一定困难。随着一些社交网络、视频聊天工具的推出，需要对不同种类的音视频、图像、图形等进行生成、编写、处理、搜索，对用户端的处理能力和存储能力要求越来越高，用户端压缩能力有限，比较耗电，传输过程也会直接受到网络信号的影响，局域网终端的压缩能力较强，但是需要用户端将数据上传至局域网终端，会产生一定的延时。Internet的不断发展，实时视频传输在各行各业得到广泛的使用。人们对网络通信的需求也随之不断提高，无线局域网由于组网灵活，能够将网络延伸到线缆无法或不便连接的地方，拓宽了网络传输的地理范围，可为用户提供实时的无处不在的网络接入功能，而取得了飞速的发展。因无线局域网带宽的增加以及视频编解码技术的发展，视频传输在WLAN的应用中占据了重要地位。而传统的基于 Internet的视频传输技术不完全适用于WLAN的视频传输。因而，无线视频传输既是一个难点，也是一个热点问题。随着社会经济的发展，视频系统的应用越来越广泛，如会议室，工业监控等。同时，随着计算机网络技术的迅速发展，计算机网络尤其是局域网的数据传输性能越来越好、应用越来越广泛，如何利用局域网资源实现视频应用系统也逐渐成为人们研究的入门话题。在局域网上实现视频应用系统的技术关键是如何实现视频的信息的传输。特别是在当前智能家居迅速发展的时代，各种智能设备实现相互之间的互联，目前大部分的互联是通过WiFi连接，智能设备同时连接到同一个节点路由器，因此这种设备间的组网方式越发变的重要。

局域网产生于20世纪70年代。微型计算机的发明和迅速流行，计算机应用的不断深入和扩大，以及对信息交流、资源共享和高带宽的迫切需求，都直接推动了局域网的发展，进入20世纪90年代，局域网技术发展突飞猛进，新技术、新产品不断涌现。使局域网技术进入了一个崭新的阶段。局域网是将小地理区域的各种数据通信设备连接到一起的通信网络。目前，不论是家庭还是企业单位，大多数无线局域网的组网方式为在局域网中心放置无线接入点(路由器)，上网设备加装无线网卡，连接到路由器。

路由器是用于连接多个逻辑上分开的网络，所谓逻辑网络是代表一个单独的网络或者一个子网。当数据从一个子网传输到另一个子网时，可通过路由器来完成。因此，路由器具有判断网络地址和选择路径的功能，它能在多网络互联环境中，建立灵活的连接，可用完全不同的数据分组和介质访问方法连接各种子网，路由器只接受源站或其他路由器的信息，属网络层的一种互联设备。它不关心各子网使用的硬件设备，但要求运行与网络层协议相一致的软件。连接因特网中各局域网、广域网的设备，它会根据信道的情况自动选择和设定路由，以最佳路径，按前后顺序发送信号的设备。

在如今移动互联网和智能家居发展迅速的时代，局域网内的终端设备连接到路由器，通过共享一条带宽上网。路由器截获网段内的报文，解析数据包信息，然后查找路由表，将报文进行转发。路由器在转发报文的过程中，为了便于在网络间传送报文按照预定的规则把大的数据包分解成适当大小的数据包，到达目的地后再把分解的数据包包装成原有形式。但我们都遇到过这样的情况，由于个别人过量占用带宽导致其他人正常上网的速度都很慢，当同一网段内的设备间视频传输时，会导致路由器拥塞，其它设备获得的带宽将减少。

在局域网内部实时传输视频已经得到广泛应用。现在用以传输视频的局域网大多数是有线局域网，因为有线局域网技术成熟，传输速度快，稳定性好。但是视频数据量大，有线网络也会出现工作不稳定，引起数据堵塞，时间久了会导致严重的延迟现象；如果工作的环境不固定，要求移动性，那么就要采用无线网络，如今无线网卡的工作随环境的变化而变得不稳定，这样会导致视频传输的质量大幅度下降，容易引起画面的重影、抖动、花屏等现象。

发明内容

本发明为克服上述现有技术所述的至少一种缺陷(不足)，提供一种局域网内视频传输节省带宽的方法，是在局域网内进行视频传输，达到节省路由器带宽的一种方法。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：

一种局域网内视频传输节省带宽的方法，是局域网内发送端和接收端在进行视频传输时，发送端断开路由器连接，与视频接收端建立点对点连接，直接通过点对点的方式发给视频接收端，传输完毕时发送端和接收端恢复与路由器的连接。实现方案具体如下所示：

1)连接起始阶段：在发送端，当检测到系统有视频传输的需求时，将与接收端建立一个 TCP的连接，给接收端发送视频传输请求，接收端收到请求后发送一个应答信号并请求配置信息，此时发送端将给接收端发送本机的配置信息并请求接收端断开路由器连接，发送端和接收端握手确认后开始视频传输。

2)视频传输阶段：通信设备(发送端和接收端)与路由器断开连接，发送端将网卡配置为AP模式(AP为无线接入点，网络的中心节点)并开启超时定时器，等待接收端的接入，长时间没有设备接入将重新配置网卡为STA模式(STA为连接到无线网络中的终端)，恢复与路由器的连接。接收端重新初始化网卡信息，与发送端建立通信连接，此时的通信链路路径不经过路由器(数据不会经路由器转发)。连接成功后，发送端将视频流通过UDP的方式发给接收端。

3)传输完成阶段：在发送端，当系统检测到视频流发送完毕时，将给接收端发送视频传输完毕请求信号，接收端收到该请求后发送应答信号，通信连接链路即将关闭，发送端发送断开连接请求。握手确认后，接收端和发送端断开连接，重新初始化网卡信息，恢复与路由器间的连接，回到初始状态。

与现有技术相比，本发明技术方案的有益效果是：

本发明中当局域网内设备间需要传输视频流时，视频数据并不通过路由器转发，而是直接发给终端设备，这样就不会占用路由器的带宽，也不会造成路由器的拥塞，极大的节省了路由器的带宽。

附图说明

图1所示为一般的局域网内发送端和接收端连接图。通信设备连接到中心节点路由器，同一网段内的所有数据流经过路由器转发。

图2所示为本发明中发送端和接收端连接起始阶段图。设备有视频需要传输时，发送端和接收端通过TCP发送配置信息和确认信号、初始化网卡信息，为视频传输做准备。

图3所示为本发明中发送端和接收端视频传输阶段图。发送端和接收端经握手确认好之后，建立点对点连接，发送视频流。

图4所示为本发明中发送端和接收端传输完成阶段图。视频传输完成时，发送端和接收端断开连接，重新配置网卡信息，与路由器建立连接。

图5所示为本发明中视频发送端的状态流程图。使用的是一种有限状态机实现机制，各个状态间的切换如图中所示，具体的实施在下一条中详细说明。

具体实施方式

附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；

对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。下面结合附图和实施例对本发明的技术方案做进一步的说明。

一种局域网内视频传输节省带宽的方法，该方法对路由器并没有限制，普通的路由器都可以使用，不要任何额外的设置。局域网中的设备(发送端和接收端)启动时，在后台开启一个独立的监听线程，初始化Socket，配置本机为服务端，实时监听建立通信连接的设备，用于视频传输前，对发送端和接收端进行通信连接的配置，以下将分别介绍视频发送端和视频接收端系统状态流程。

发送端状态流程：运用有限状态机的思想方法，状态分别有初始状态、传输预备状态、初始化连接信息状态、连接建立状态、视频流传输状态、传输结束状态；系统状态间的联系如下：

11)初始状态：系统启动，初始化基本任务，加载网卡驱动配置，设备连接到中心节点路由器。系统开启一个线程实时检测系统是否有视频发送请求，没有传输需求时线程持续监听，当有视频发送任务时，暂停该线程，系统跳转到输预备状态。

12)传输预备状态：发送端与接收端建立TCP通信连接，给接收端发送视频传输请求命令，等待接收端的应答信号，开启超时定时器，系统在规定的时间内没有应答信息则跳转到初始连接状态，开启视频传输监听线程。当接收到应答信号时，解析应答请求包，为忙状态则系统跳转到初始状态，当接收到确认信号并且请求配置信息命令包时，系统跳转到初始化连接信息状态。

13)初始化连接信息状态：系统归档当前与路由器连接的状态和环境变量到本地(用于传输结束时恢复与路由器的连接)，给接收端发送视频传输服务端配置信息并请求接收端断开与路由器的连接，等待接收端的应答信号，没有收到应答信号发送端开启重发定时器，在规定的次数内没有收到应答，定时器超时，系统清除本地归档，跳转到初始状态。当收到确认命令时，系统跳转到连接建立状态。

14)连接建立状态：发送端与路由器断开连接，重新设置网卡配置信息，将网卡设置为AP模式，初始化连接地址和端口号，设置本身为服务端，阻塞监听客户端的接入，服务端开启定时器，长时间没有检测到客户端接入，系统复位网卡，恢复与路由器的连接，系统回到初始状态。当有客户端接入时，系统进入视频流传输状态。

15)视频流传输状态：发送端以UDP的方式将视频流发给接收端；并实时判断视频是否发送结束，如果视频传输出错，则退出当前线程，系统回到初始状态，视频发送结束时，向客户端发送视频传输结束命令，系统跳转到传输结束状态。

16)传输结束状态：服务端等待客户端的传输结束确认信号，没有收到接收端的确认信号时，开启重发定时器，重新向客户端发送传输结束命令，在规定的次数内未收到确认信号系统强制断开与接收端的连接，退出线程，关闭定时器，复位网卡配置，重新连接路由器。收到确认应答信号时，给接收端发送断开连接、恢复与路由器连接命令。发送端跳转到初始状态。系统检测到进程结束命令时，则退出当前进程。

接收端状态流程：与发送端类似，接收端状态分别有初始状态、TCP命令包解析状态、传输预备状态、初始化连接信息状态、UDP命令包解析状态、视频流处理状态、传输结束状态；系统状态间的联系如下：

21)初始状态：系统启动，初始化基本信息，加载网卡驱动，接收端连接到中心节点路由器，系统开启监听设备接入线程，等待设备建立TCP连接，当有客户端接入时，暂停监听线程，处理接收到的数据包命令，系统进入TCP命令包解析状态。

22)TCP命令包解析状态：系统开启定时器，长时间未收到命令时，系统跳转到初始状态，当得到发送端传过来的命令包时，根据具体的命令执行相应的操作，具体如下：

1a)视频传输请求：接收端查询当前系统是否处于忙状态，当系统处于忙状态时，系统回应忙信号给发送端。不忙时，则系统进入传输预备状态。

1b)配置信息、断开路由器连接命令：系统发送应答确认信号给发送端，开启定时器，系统跳转到初始化连接信息状态。

1c)其他：系统回到TCP命令包解析状态。

23)传输预备状态：接收端向发送端回应答信号并请求配置信息，系统进入命令解析状态，等待发送端推送连接配置信息，开启重发定时器，在规定的时间内未收到配置信息，系统回到初始状态。

24)初始化连接信息状态：系统归档当前与路由器连接的状态和环境变量到本地(用于传输结束时恢复与路由器的连接)，接收端与路由器断开连接，重新设置网卡配置信息，接收端连接到发送端的AP，初始化Socket，等待发送端传输数据，系统进入UDP命令解析状态。

25)UDP命令包解析状态：系统开启定时器，长时间未收到命令时，系统复位网卡信息，重新连接到路由器，跳转到初始状态，当得到发送端传过来的命令包时，命令解析如下：

2a)视频流信号：首次系统将初始化视频流处理模块，系统进入到视频流处理状态。

2b)传输结束请求：检测当前视频流是否处理完成，完成时将发送确认信号给发送端，系统跳转到UDP命令包解析状态，否则等待视频流处理完成，向发送端发送忙信息。

2c)断开连接：接收端进入传输完成状态。

2d)其它：系统回到UDP命令包解析状态。

26)视频流处理状态：接收端解析视频流，将视频一帧一帧的投送到显示模块，开启超时定时器，长时间未收到视频流时，向发送端发送视频请求信号，查询状态信息。

传输结束状态：接收端断开与发送端的连接，复位网卡配置，重新连接到路由器。接收端跳转到初始状态。系统检测到进程结束命令时，则退出当前进程。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种局域网内视频传输的方法，其特征在于，局域网内发送端和接收端在进行视频传输时，发送端断开路由器连接，与视频接收端建立点对点连接，直接通过点对点的方式发给视频接收端，传输完毕时发送端和接收端恢复与路由器的连接，其具体实现方式为：

1)连接起始阶段：在发送端，检测到有视频传输的需求时，发送端将与接收端建立一个TCP的连接，给接收端发送视频传输请求，接收端收到请求后发送一个应答信号并请求配置信息，此时发送端将给接收端发送本机的配置信息并请求接收端断开路由器连接，发送端和接收端握手确认后开始视频传输；

2)视频传输阶段：发送端和接收端与路由器断开连接，发送端将网卡配置为AP模式，开启超时定时器，等待接收端的接入，当接收端在时间T内未接入，则发送端重新将网卡配置为STA模式，并恢复与路由器的连接；当接收端在时间T内接入，则接收端重新初始化网卡信息，与发送端建立通信连接，此时的通信链路路径不经过路由器；连接成功后，发送端将视频流通过UDP的方式发给接收端；

3)传输完成阶段：在发送端，检测到视频流发送完毕时，将给接收端发送视频传输完毕请求信号，接收端收到该请求后发送应答信号，通信连接链路即将关闭，发送端发送断开连接请求；握手确认后，接收端和发送端断开连接，重新初始化网卡信息，恢复与路由器间的连接，回到初始状态。