CN106888208A - 一种基于流媒体纠偏算法的无线传输技术 - Google Patents
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Abstract
一种基于流媒体纠偏算法的无线传输技术，其包括两个或两个以上无线终端、流媒体服务器和基站(中间网关)，其中每个无线终端功能模块由反馈模块、头部压缩检测模块、比特误码率估计模块和差错纠正模块组成，流媒体服务器包括拥塞控制模块,差错控制模块,传输速率自适应调整模块,中间网关包括拥塞状态监测模块、NACK重传模块、Fading重传模块、头部压缩模块；其中差错控制模块选择边缘特征明显的区域进行滤波，以降低噪声，提高图像质量，并对处理后的左右两路图像由边缘检测模块作边缘检测，并对检测结果进行修正，以消除系统误差（计算出偏移量，从而得出左右两路偏移控制量，将图像调整到正确位置。
Description
技术领域
本发明涉及无线传输技术领域，尤其是一种基于流媒体纠偏算法的无线传输技术。
背景技术
随着网络技术的发展和多媒体技术的不断成熟,网络上所传输的信息已不再局限于简单的文字和图像,而是朝着传输以视频、音频组成的多媒体信息的方向发展。同时,随着宽带网的普及和无线网络的建设,用户需要更多基于网络的多媒体应用,如视频点播、远程教育、电子商务等。
现在人们从网络上接收多媒体基本有两种方式:先下载后播放、边下载边播放。在流媒体技术诞生之前,人们只能将多媒体文件全部下载在本地硬盘上之后,才能开始播放。这既需要很长的下载时间,又占用很大的本地存储空间,因而客观上阻碍了多媒体在Internet中的传播。一种解决途径是在下载的同时,就可以对接收的尚未完整的多媒体数据进行播放,即流媒体技术,它是实现边下载边播放的一种技术,连续的视频和音频信息经过压缩后,从流媒体服务器连续、实时的发送,接收端接收到部分多媒体数据后就可以开始解码并进行播放。
与传统的先下载后播放的做法相比,流媒体技术有很大的优势:
1)实时性强。在传统的做法里,用户必须等到多媒体数据全部下载完毕后才能播放。而在流媒体技术,用户只要等待一个很小的启动时间就可以播放多媒体数据,并且用户可以进行拖动,快速播放等实时性交互操作。
2)对于网上现场直播、实时监控等应用,原来的先下载后播放的方式根本无法实现,只能依靠流媒体技术。
3)有利于版权保护。在流媒体系统中,多媒体数据不用下载到客户机上再进行播放,而是一边接收一边播放,客户机上不存储整个多媒体数据文件,这非常有利于保护多媒体数据的版权。
随着无线技术地迅速发展及3G标准的发展,无线网络及传统的移动通信网都已成为Internet的重要组成部分,无线移动用户的数量将会越来越多。原有各种nIetnret的应用势必都要移植到无线网络中,作为新型的网络应用,流媒体业务必然会在无线网络中得到更广泛的应用。人们可以使用3G手机,掌上电脑等无线网络终端设备,通过无线网络来接受流媒体内容,如视频Mesasge、网络音乐、电视预告、影片片段等。目前EITF不断出台关于流媒体的标准化协议。
可以预见,流媒体应用将会成为Internet和无线移动网络的最重要的应用。然而,流媒体应用目前存在这一些问题:QoS问题,流媒体在传输中受网络的影响出现丢帧、延迟等从而造成视频和音频播放质量通常较差,常常出现画面模糊、马赛克、播放断续停顿等现象,极大影响了客户的观看效果；特征识别问题，从视频图像中识别出某些图像特征需要对图像进行滤波"增强"识别等一系列处理，运算量大，而视频图像质量较差，特征识别对速度和精度的要求更高，需要根据图像的具体特点采取相应的策略。
发明内容
鉴于上述问题，本发明提供了一种基于流媒体纠偏算法的无线传输技术。
为了达到上述目的，本发明采用了以下技术方案：一种基于流媒体纠偏算法的无线传输技术，其包括两个或两个以上无线终端、流媒体服务器和基站(中间网关)，其中每个无线终端功能模块由反馈模块、头部压缩检测模块、比特误码率估计模块和差错纠正模块组成，流媒体服务器包括拥塞控制模块,差错控制模块,传输速率自适应调整模块, 中间网关包括拥塞状态监测模块、NACK重传模块、Fading重传模块、头部压缩模块；其中差错控制模块选择边缘特征明显的区域进行滤波，以降低噪声，提高图像质量，并对处理后的左右两路图像由边缘检测模块作边缘检测，并对检测结果进行修正，以消除系统误差（计算出偏移量，从而得出左右两路偏移控制量，将图像调整到正确位置。
所述无线终端中头部压缩检测模块负责验证接收的数据包的正确性,在出现错误时发送NACK反馈；
所述无线终端中Fading反馈模块负责检测链路衰减状态的结束,并向网关发送衰减结束信号,恢复数据传输;
所述无线终端中比特误码率估计模块用于估计当前的链路误码状况,并向服务器端发送反馈用于调整差错控制的力度;差错纠正模块主要根据数据包中的冗余信息,恢复流媒体数据；
所述无线终端包括手机、PDA 或笔记本电脑。
所述流媒体服务器根据从中间网关得到的网络状态信息,调整媒体传输速率,根据从无线终端发来的链路状态(例如比特误码率等)动态的调整差错控制的力度,而且据此分配差错冗余与编码的带宽比例。
本发明具有以下优点：能适合于不同的无线流媒体传输情况,框架在各层都有独立的改善流媒体传输QOS的机制,并且他们之间不会相互影响,并能相互合作,实现端到端的流媒体QoS保证,该框架分层实现容易,开放性较好。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
为了保证流媒体的播放,流媒体传输需要有一个最低的带宽要求,流媒体传输系统应为上层提供一个大于最低带宽的连接; 需要保持播放质量的稳定性,而编码应与发送速率相匹配,因此保证发送速率平滑性是保证播放质量稳定的必要方法; 流媒体的传输有实时性要求,数据包必须在播放前到达,否则即使到达也己经无用;虽然利用缓冲区机制可以放宽对时延和抖动的要求,但是缓冲区的大小受接收端系统的限制,并且过大的缓冲区会造成很长的播放启动延迟;而且对于像视频会议类的需要实时接收的流媒体应用,过大的缓冲区是不适合的。因此,流媒体传输系统需要通过一定的方式保证时延和抖动的要求。
误码和丢包会导致帧的丢失或无法解码,从而造成播放质量的下降,只有控制误码率和丢包率才能保证流媒体的播放质量。误码率在无线环境下尤为突出,它不是靠降低发送速率就能解决的问题,虽然应用层在编码时加入FEC冗余以及采用各种高鲁棒性的编码来降低误码率对播放的影响,但降低无线环境的误码,提高链路的传输质量才是最根本的能够高效解决这个问题的方法。
流媒体的传输需要有速率控制保证其能适应网络状态的变化,减小网络的拥塞,保证流媒体的传输质量。而目前网络中存在的大量的传统数据传输都是采用TCP控制机制,为了不影响原有数据的传输,应保持与TCP流竞争的公平性,即TCP友好性。
本发明通过在无线与有线网络的交界处设置网关,监测每条流传输的状态,辅助接收端无线监测网络状态,向服务器端发送网络状态监测结果,完成系统的网络状态估计和传输自适应功能。它主要从以下几个方面保证无线环境下的流媒体传输的Qos：
1)动态无线网络状态估计:该功能主要有服务器的网络状态估计模块,中间网关的网络状态监测模块和客户端的无线链路状态监测模块共同完成的。该功能主要完丢包的区分,估计拥塞丢包率和误码丢包率以及往返时间(TRT)的估计等。
2)传输自适应:主要包括自适应的拥塞控制和编码等。根据网络的拥塞状况调整流媒体的发送速率,以及根据无线链路的质量动态的改变编码的差错控制力度。
3)差错控制,包括链路层的和应用层的差错控制:引入了非平等差错保护机制和时延受限的ARQ机制。非平等差错保护是根据流媒体数据重要性分布不均的特性,将重要的数据加大FEC的冗余保护的力度;而对非重要的数据较小的冗余保护以提高带宽的利用效率。时延受限的ARQ是指在满足时延要求的情况下重传丢失的数据包。
4)包头压缩:无线链路的带宽资源比较紧张,为了提高链路的带宽利用率和为上层应用提供尽可能度的有效带宽,采用包头压缩的方式,减少流媒体数据包头的带宽损耗,提高无线链路的带宽利用率。
为了达到上述条件和要求，本发明提供了一种基于流媒体纠偏算法的无线传输技术，其包括两个或两个以上无线终端、流媒体服务器和基站(中间网关)，其中每个无线终端功能模块由反馈模块、头部压缩检测模块、比特误码率估计模块和差错纠正模块组成，流媒体服务器包括拥塞控制模块,差错控制模块,传输速率自适应调整模块, 中间网关包括拥塞状态监测模块、NACK重传模块、Fading重传模块、头部压缩模块；其中差错控制模块选择边缘特征明显的区域进行滤波，以降低噪声，提高图像质量，并对处理后的左右两路图像由边缘检测模块作边缘检测，并对检测结果进行修正，以消除系统误差（计算出偏移量，从而得出左右两路偏移控制量，将图像调整到正确位置。
所述无线终端中头部压缩检测模块负责验证接收的数据包的正确性,在出现错误时发送NACK反馈；
所述无线终端中Fading反馈模块负责检测链路衰减状态的结束,并向网关发送衰减结束信号,恢复数据传输;
所述无线终端中比特误码率估计模块用于估计当前的链路误码状况,并向服务器端发送反馈用于调整差错控制的力度;差错纠正模块主要根据数据包中的冗余信息,恢复流媒体数据；
所述无线终端包括手机、PDA 或笔记本电脑。
所述流媒体服务器根据从中间网关得到的网络状态信息,调整媒体传输速率,根据从无线终端发来的链路状态(例如比特误码率等)动态的调整差错控制的力度,而且据此分配差错冗余与编码的带宽比例。
本发明数据传输协议实现部分如下:
发送方按以下步骤实现发送：
1: 发送需要传输的文件个数；
2: 发送文件名的长度；
3: 发送文件名；
4: 发送文件大小；
5: 发送数据；
6: 根据需要发送的文件个数循环发送；
7: 结束。
接收方按以下步骤实现接收：
1: 接收文件个数；
2: 接收文件名字的长度；
3: 按接收文件名的长度接收文件名；
4: 接收文件大小的数据；
5: 根据文件的大小, 开始接收数据；
6: 根据文件的个数, 循环接收；
7: 结束。
Claims (6)
1.一种基于流媒体纠偏算法的无线传输技术，其包括两个或两个以上无线终端、流媒体服务器和基站(中间网关)，其中每个无线终端功能模块由反馈模块、头部压缩检测模块、比特误码率估计模块和差错纠正模块组成，流媒体服务器包括拥塞控制模块,差错控制模块,传输速率自适应调整模块, 中间网关包括拥塞状态监测模块、NACK重传模块、Fading重传模块、头部压缩模块；其中差错控制模块选择边缘特征明显的区域进行滤波，以降低噪声，提高图像质量，并对处理后的左右两路图像由边缘检测模块作边缘检测，并对检测结果进行修正，以消除系统误差（计算出偏移量，从而得出左右两路偏移控制量，将图像调整到正确位置。
2.根据权利要求1所述的无线传输技术，其特征在于：无线终端中头部压缩检测模块负责验证接收的数据包的正确性,在出现错误时发送NACK反馈。
3.根据权利要求1所述的无线传输技术，其特征在于：无线终端中Fading反馈模块负责检测链路衰减状态的结束,并向网关发送衰减结束信号,恢复数据传输。
4.根据权利要求1所述的无线传输技术，其特征在于：所述无线终端中比特误码率估计模块用于估计当前的链路误码状况,并向服务器端发送反馈用于调整差错控制的力度;差错纠正模块主要根据数据包中的冗余信息,恢复流媒体数据。
5.根据权利要求1所述的无线传输技术，其特征在于：所述无线终端包括手机、PDA 或笔记本电脑。
6.根据权利要求1所述的无线传输技术，其特征在于：所述流媒体服务器根据从中间网关得到的网络状态信息,调整媒体传输速率,根据从无线终端发来的链路状态(例如比特误码率等)动态的调整差错控制的力度,而且据此分配差错冗余与编码的带宽比例。
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