CN105915904A - 一种宽带集群呼叫业务的视频流Qos控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种宽带集群呼叫业务的视频流Qos控制方法，该方法对于I帧请求(IR)，定义一个关键帧的最小发送间隔，超过这个频率的I帧请求丢弃不处理；对于接收报告(RP)，接收端周期性的发送自己收到的包数和丢掉的包数，主叫收到此报告后根据丢包情况动态调整发送视频流的码率和帧率，分辨率不变。本发明能够有效地解决B‑Trunc单呼和组呼中网络覆盖、丢包、误码等引起的视频卡顿花屏的问题。

Description

一种宽带集群呼叫业务的视频流Qos控制方法
技术领域
本发明涉及多媒体实时视频技术领域，尤其涉及LTE宽带集群系统中的集群视频呼叫的视频流Qos控制方法。
背景技术
集群系统是一种高效的无线通信系统，通过共享无线信道，以较少的无线信道数量支持大量的无线用户进行群组通信。
随着无线LTE宽带技术的飞速发展，基于LTE宽带技术的宽带集群系统B-TrunC也应运而生，宽带LTE技术为集群系统提供了更大的信道容量，从而为集群系统实现宽带集群业务调度提供了有力支持。
B-TrunC标准是CCSA制定的，以LTE技术为基础，采用了先进的下行共享信道技术支持点对多点的传输机制，支持从20M到1.4M的灵活带宽，是国际上首个支持点对多点语音通话、点对多点视频通话等应用的PPDR宽带集群通信标准。目前B-TrunC中的视频业务包括全双工视频呼叫、同源视频组呼，不同源视频组呼、环境监视、视频下推、视频上拉、视频下拉、视频回传等。在传统的IP视频通话中，即使是在丢包率很小的情况下也会对使用效果造成较为明显的影响。丢包造成的影响多种多样。其中对视频质量的影响主要有：马赛克现象、局部变形(图像的某些区域不清晰)、图像模糊、屏幕频繁刷新或闪烁、视音频不同步、帧率下降、图像静止等等。对音频质量的影响包括：总体音频失真、间断或间歇性噪音、音频中断等。另外，丢包还会引起过度延迟，甚至是通话中断。
LTE无线移动网络由于方案复杂，技术难度大，高频段相对低频段来说路径损耗和绕射能力都比较差，在网络覆盖、临区切换、越区覆盖等方面有许多难点，例如，如何保证楼区、山区，及其它有障碍物等易受影响地区的信号强度等问题。在移交方面也存在的技术问题，使手机很容易在从一个基站的覆盖区域进入另一个基站的覆盖区域时和网络失去联系。另外手机的速度会受到通信系统容量的限制，如系统容量有限，手机用户越多，速度就越慢。表现在数据面相比传统的IP网络就是在对数据传输带来更多不可预测的网络波动。
目前，人们采用Rtcp(RTP Control Protocol)，提供数据分发质量反馈信息，RTP作为传输协议的部分功能并且它涉及到了其它传输协议的流控制和拥塞控制。RTCP的主要功能有：
(1)用反馈信息的方法来提供分配数据的传送质量，这种反馈可以用来进行流量的拥塞控制，也可以用来监视网络和用来诊断网络中的问题；
(2)为RTP源提供一个永久性的CNAME(规范性名字)的传送层标志，因为在发现冲突或者程序更新重启时SSRC(同步源标识)会变，需要一个运作痕迹，在一组相关的会话中接收方也要用CNAME来从一个指定的与会者得到相联系的数据流(如音频和视频)；
(3)根据与会者的数量来调整RTCP包的发送率；
(4)传送会话控制信息，如可在用户接口显示与会者的标识，这是可选功能。
但是，上述解决方案仍然存在无线波动、丢包、误码情况相比传统IP网络来的更为突然和严重的现象，而B-TrunC视频调度业务一般用于公安、消防、石油、救灾、政务、交通等重要的部门，因此对视频业务的质量提出更为严苛的要求。所以，如何解决LTE无线移动网络下网络波动、丢包、误码对视频业务带来的负面影响是当务之急。
发明内容
为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种宽带集群呼叫业务的视频流Qos控制方法，该方法能够有效地解决B-Trunc单呼和组呼中网络覆盖、丢包、误码等引起的视频卡顿花屏的问题。
本发明的另一目的在于提供一种宽带集群呼叫业务的视频流Qos控制方法，该方法通过实时动态调整视频码流来进行拥塞控制和网络监控，能够解决LTE容量受限、接入用户越多速度越慢的缺陷。
为达到上述目的，本发明的目的是通过以下技术方案实现的。
一种宽带集群呼叫业务的视频流Qos控制方法，其特征在于该方法对于I帧请求(IR)，定义一个关键帧的最小发送间隔，超过这个频率的I帧请求丢弃不处理；对于接收报告(RP)，接收端周期性的发送自己收到的包数和丢掉的包数，主叫收到此报告后根据丢包情况动态调整发送视频流的码率和帧率，分辨率不变。
所述接收报告的发送周期根据需要的收敛速度设定，最好为1-4s。
所述主叫收到IR报文后应该调用实时请求I帧的接口，要求编码器结束当前编码序列，开始新的编码序列，输出IDR帧。
进一步，所述IR报文收到多个时，主叫需要记录上一个IDR帧编码时间，设置一个编码保护期，在到期之前忽略IR报文，免得编码器报错。
所述RP，主叫收到RP后，先缓存起来，然后周期性的处理，具体地说主叫终端需要先缓存本周期内收到的RP报文，然后周期性的统计所有的RP报文，计算出目标编码参数。
所述方法，使用RTP协议来传输I帧请求和接收报告，payload type取未定义的值，I帧IR请求为36、接收报告RP为37。
I帧请求报文占32比特，格式设计如表1所示：分0、1、2、3四个段，每个段有8个比特；
表1
接收报告报文内容为丢包数和收包数，各占32比特，格式设计如表2所示：
表2
具体地说，该方法的实现步骤包括：
测试当前视频的分辨率，找到最优的编码参数组合，划分编码参数组合表，并划分丢包率和编码参数对应关系表；
建立呼叫时，视频呼叫初始化，使用编码参数组合表的参数初始化媒体；
接收媒体数据用户统计接收到的rtp包数量即丢包误码的rtp包数量，周期性发送RP报文给发送媒体数据用户；
发送媒体数据用户收到RP报文后缓存起来，周期性处理；
接收媒体数据用户检测到丢包或视频解码错误时，发送IR报文给发送媒体数据用户；
发送媒体数据用户收到IR报文，记录当前时间time，假定上一次收到IR报文的时间为time1，比较time和time1，如果time-time1>编码保护期，则修改当前编码类型，编码出一个IDR帧发送出去。
所述的用户收到RP报文后缓存起来，周期性处理，进一步包括：统计所有RP报文内容，计算平均丢包率，
如果没收到RP报文，平均丢包率＝10％；
如果收到1个RP报文，平均丢包率＝lost/(lost+received)*100％；
如果收到多个RP报文，平均丢包率＝(lost1+lost2+…+lostn)/(lost1+lost2+…+lostn+received1+received2+…+receivedn)*100％；
然后根据丢包率和编码参数对应关系表计算出当前平均丢包率对应的编码参数组合，假定为mark，假定上一次使用的编码组合为mark1，比较mark和mark1：
如果mark1为-1，表示是第一次调整，当前编码参数调整为mark；
如果mark小于mark1，当前编码参数调整为mark1-1；
如果mark等于mark1，当前编码参数调整为mark1+1；
如果mark大于mark1，当前编码参数调整为mark1+2；
另外，当LTE网络波动导致一段时间内未收到RP报文时，按照丢包率>10的情况来处理。
本发明的技术效果是：
1、用周期性反馈信息的方法来提供数据的传送质量，这种反馈可以用来进行流量的拥塞控制，也可以用来监视网络和用来诊断网络中的问题，另外还可以保证LTE无线链路不进入IDEL态；
2、当被叫端视频解码报错时，传输一个IR给主叫，此种方法对H264码流的快速恢复有非常重要的作用。
3、根据LTE无线网络及视频业务类型(比如全双工视频单呼、视频组呼、视频上拉等)调整RP包的发送频率。
4、特别适用于实现LTE无线环境下的媒体流拥塞控制和视频图像的快速刷新。
附图说明
图1为本发明所实施RP报文发送流程图。
图2为本发明所实施RP报文接收处理流程图。
图3为本发明所实施IR报文发送流程图。
图4为本发明所实施IR报文接收处理流程图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
以下分别以全双工视频单呼和同源视频组呼场景为例说明使用步骤。
步骤一、根据测试结果找到最优的编码参数组合，给当前视频使用的三种分辨率(cif、vga和720p)划分编码参数组合表，如表3所示，其中帧率单位为fps，码率单位为kbps。
表3
根据测试结果，划分丢包率和编码参数对应关系表，如表4：
表4
步骤二、建立呼叫时，视频呼叫初始化使用某一组编码参数组合表的参数初始化媒体。
步骤三、接收媒体数据用户统计接收到的rtp包数量即丢包误码的rtp包数量，周期性(1-4s)发送RP报文给发送媒体数据用户。
步骤四、发送媒体数据用户收到RP报文后缓存起来，周期性(1-4s)处理。统计所有RP报文内容，计算平均丢包率。(在单呼场景，周期内只会收到1个RP报文，在组呼场景，可能收到n个RP报文，如果丢包也可能收到0个RP报文)
如果没收到RP报文，平均丢包率＝10％；
如果收到1个RP报文，平均丢包率＝lost/(lost+received)*100％；
如果收到多个RP报文，平均丢包率＝(lost1+lost2+…+lostn)/(lost1+lost2+…+lostn+received1+received2+…+receivedn)*100％；
然后根据丢包率和编码参数对应关系表计算出当前平均丢包率对应的编码参数组合，假定为mark，假定上一次使用的编码组合为mark1，比较mark和mark1：
如果mark1为-1，表示是第一次调整，当前编码参数调整为mark；
如果mark小于mark1，当前编码参数调整为mark1-1；
如果mark等于mark1，当前编码参数调整为mark1+1；
如果mark大于mark1，当前编码参数调整为mark1+2；
另外，当LTE网络波动导致一段时间内未收到RP报文时，按照丢包率>10的情况来处理。
步骤五、接收媒体数据用户检测到丢包或视频解码错误时，发送IR报文给发送媒体数据用户；
步骤六、发送媒体数据用户收到IR报文，记录当前时间time，假定上一次收到IR报文的时间为time1，比较time和time1，如果time-time1>编码保护期，则修改当前编码类型，编码出一个IDR帧发送出去。
如图1所示，RP报文发送流程为：
开始视频呼叫，统计收到的视频包数量和丢失的视频包数量，接收媒体数据用户检测到丢包或视频解码错误时，发送RP报文给发送媒体数据用户，如此不断循环。该流程周期性进行处理，通常一个周期为1-4s。
图2所示，RP报文的接收处理流程为：
开始视频呼叫，接收RP报文并进行缓存，然后解析所有收到的RP报文，并根据上述步骤四的方式动态调整编码参数，如此循环执行，该流程周期性进行处理，通常一个周期为1-4s。
图3所示，IR报文发送流程为：
开始视频呼叫，判断是否I帧丢包，如果是，则发送IR报文，如果否，则不进行处理。
图4所示，IR报文的接收处理流程为：
开始视频呼叫，接收IR报文，记录当前时间time；判断IR报文是否大于编码保护期，如果大于编码保护期，则修改当前编码类型，编码出一个IDR帧发送出去；如果小于编码保护期，则忽略IR请求。
在本发明的实施中，视频上拉流程和集群呼叫流程类似，区别是集群呼叫的视频流是双向的，而视频上拉的视频流是单向的，仅仅是终端发给调度台。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，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，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种宽带集群呼叫业务的视频流Qos控制方法，其特征在于该方法对于I帧请求，定义一个关键帧的最小发送间隔，超过这个频率的I帧请求丢弃不处理；对于接收报告，接收端周期性的发送自己收到的包数和丢掉的包数，主叫收到此报告后根据丢包情况动态调整发送视频流的码率和帧率，分辨率不变。
2.如权利要求1所述的宽带集群呼叫业务的视频流Qos控制方法，其特征在于所述接收报告的发送周期根据需要的收敛速度设定，为1-4s。
3.如权利要求1所述的宽带集群呼叫业务的视频流Qos控制方法，其特征在于所述主叫收到IR报文后应该调用实时请求I帧的接口，要求编码器结束当前编码序列，开始新的编码序列，输出IDR帧。
4.如权利要求3所述的宽带集群呼叫业务的视频流Qos控制方法，其特征在于所述IR报文收到多个时，主叫需要记录上一个IDR帧编码时间，设置一个编码保护期，在到期之前忽略IR报文。
5.如权利要求1所述的宽带集群呼叫业务的视频流Qos控制方法，其特征在于主叫终端收到RP后，先缓存本周期内收到的RP报文，然后周期性的统计所有的RP报文，计算出目标编码参数。
6.如权利要求1所述的宽带集群呼叫业务的视频流Qos控制方法，其特征在于，使用RTP协议来传输I帧请求和接收报告，payload type取未定义的值。
7.如权利要求1所述的宽带集群呼叫业务的视频流Qos控制方法，其特征在于该方法的实现步骤包括：
测试需要使用的各种视频分辨率，划分编码参数组合表，并划分丢包率和 编码参数对应关系表；
建立呼叫时，视频呼叫初始化，使用编码参数组合表的参数初始化媒体；
接收媒体数据用户统计接收到的rtp包数量即丢包误码的rtp包数量，周期性发送RP报文给发送媒体数据用户；
发送媒体数据用户收到RP报文后缓存起来，周期性处理；
接收媒体数据用户检测到丢包或视频解码错误时，发送IR报文给发送媒体数据用户；
发送媒体数据用户收到IR报文，记录当前时间time，假定上一次收到IR报文的时间为time1，比较time和time1，如果time-time1>编码保护期，则修改当前编码类型，编码出一个IDR帧发送出去。
8.如权利要求7所述的宽带集群呼叫业务的视频流Qos控制方法，其特征在于所述的用户收到RP报文后缓存起来，周期性处理，进一步包括：统计所有RP报文内容，计算平均丢包率，
如果没收到RP报文，平均丢包率＝10％；
如果收到1个RP报文，平均丢包率＝lost/(lost+received)*100％；
如果收到多个RP报文，平均丢包率＝(lost1+lost2+…+lostn)/(lost1+lost2+…+lostn+received1+received2+…+receivedn)*100％；
然后根据丢包率和编码参数对应关系表计算出当前平均丢包率对应的编码参数组合，假定为mark，假定上一次使用的编码组合为mark1，比较mark和mark1：
如果mark1为-1，表示是第一次调整，当前编码参数调整为mark；
如果mark小于mark1，当前编码参数调整为mark1-1；
如果mark等于mark1，当前编码参数调整为mark1+1；
如果mark大于mark1，当前编码参数调整为mark1+2。
9.如权利要求8所述的宽带集群呼叫业务的视频流Qos控制方法，其特征在于当LTE网络波动导致一段时间内未收到RP报文时，按照丢包率>10的情况来处理。
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