CN109874031A - 基于网络带宽预测的多优先级动态码率调整方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供基于网络带宽预测的多优先级动态码率调整方法及系统。方法包括：在传输视频流时，实时获取当前网络链路的丢包率和往返时延；根据获取的丢包率和往返时延计算当前网络链路的有效带宽；将计算得到的有效带宽与当前视频流总码率进行比对，并根据比对结果确定提升视频流码率或者降低视频流码率；根据视频流优先级确定优先调整码率的视频流，从而在比对结果为提升视频流码率时，优先提升高优先级视频流的视频流码率；在比对结果为降低视频流码率时，优先降低低优先级视频流的视频流码率。本发明在网络拥塞发生时，先保证高优先级视频流的视频质量，提高了网络链路的利用率和对网络链路状态动态变化的适应性，为接收端提供更佳的视频质量。
Description
技术领域
本发明涉及计算机领域，特别是涉及视频会议系统中媒体数据的传输控制领域。
背景技术
虽然当前的网络技术正在逐步完善，但网络链路仍然不可靠，会频繁出现网络拥塞的情况，网络中源端到目的端的可用带宽会不断地发生变化。在视频会议系统中，可能会存在网络可用带宽小于当前视频码率的情况，从而造成视频卡顿与延迟。
视频会议中对于不同视频流的传输质量需求不同，在网络拥塞发生时，需要优先保证部分视频流的传输。然而，现有技术只能保证所有数据流公平传输。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供基于网络带宽预测的多优先级动态码率调整方法及系统，用于解决现有技术中视频会议系统仅能公平传输数据流，无法在网络拥塞发生时，优先保证部分视频流的传输质量的问题。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种基于网络带宽预测的多优先级动态码率调整方法，包括：在传输视频流时，实时获取当前网络链路的丢包率和往返时延；根据获取的丢包率和往返时延计算当前网络链路的有效带宽；将计算得到的有效带宽与当前视频流总码率进行比对，并根据比对结果确定提升视频流码率或者降低视频流码率；根据视频流优先级确定优先调整码率的视频流，从而在比对结果为提升视频流码率时，优先提升高优先级视频流的视频流码率；在比对结果为降低视频流码率时，优先降低低优先级视频流的视频流码率。
于本发明一实施例中，所述优先降低低优先级视频流的视频流码率，包括：当最低优先级视频流的视频流码率降低至初始码率时，网络拥塞仍未恢复，则降低比所述最低优先级视频流高一级的视频流的视频流码率；以此类推，直至网络拥塞恢复或所有视频流的视频流码率均达到初始码率。
于本发明一实施例中，所述方法还包括：若所有视频流的视频流码率均达到所述初始码率时网络拥塞仍未恢复，则最低优先级视频流优先降低码率，直到其视频流码率降低至预设最低码率；随后，降低比所述最低优先级视频流高一级的视频流的视频流码率；以此类推，直至网络拥塞恢复或所有视频流的视频流码率达到预设最低码率。
于本发明一实施例中，所述优先提升高优先级视频流的视频流码率，包括：当最高优先级视频流的视频流码率提升至初始码率时，仍未发生网络拥塞，则提升比所述最高优先级视频流低一级的视频流的视频流码率；以此类推，直至发生网络拥塞或所有视频流的视频流码率均达到初始码率。
于本发明一实施例中，所述方法还包括：若所有视频流的视频流码率均达到所述初始码率时仍未发生网络拥塞，则最高优先级视频流优先提升码率，直至其视频流码率提升至预设最高码率；随后，提升比所述最高优先级视频流低一级的视频流的视频流码率；以此类推，直至发生网络拥塞或所有视频流的视频流码率达到预设最高码率。
于本发明一实施例中，所述实时获取当前网络链路的丢包率和往返时延，包括：在接收到视频流数据后返回应答包，并在接收的数据包前添加协议头时间戳；根据丢包重传及应答包时间戳计算当前网络链路的丢包率和往返时延；对计算得到的丢包率和往返时延进行筛选，以获取有效丢包率和有效往返时延。
于本发明一实施例中，利用TCPJersy算法计算当前网络链路的有效带宽；所述TCPJersy算法的计算公式为：
其中，Rn是在tn时刻第n个应答包到达时的估计带宽，tn是接收到第n个应答包的时刻，Ln是被确认的分组n的尺寸，RTT是往返时间。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种基于网络带宽预测的多优先级动态码率调整系统，包括：传输算法模块，用于在传输视频流时，实时获取当前网络链路的丢包率和往返时延；动态码率计算模块，用于根据获取的丢包率和往返时延计算当前网络链路的有效带宽；将计算得到的有效带宽与当前视频流总码率进行比对，并根据比对结果确定提升视频流码率或者降低视频流码率；根据视频流优先级确定优先调整码率的视频流，从而在比对结果为提升视频流码率时，优先提升高优先级视频流的视频流码率；在比对结果为降低视频流码率时，优先降低低优先级视频流的视频流码率。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种存储介质，其中存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器加载执行时，实现如上任一所述的基于网络带宽预测的多优先级动态码率调整方法。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种电子设备，包括：处理器、及存储器；其中，所述存储器用于存储计算机程序；所述处理器用于加载执行所述计算机程序，以使所述电子设备执行如上任一所述的基于网络带宽预测的多优先级动态码率调整方法。
如上所述，本发明的基于网络带宽预测的多优先级动态码率调整方法及系统，在网络拥塞发生时，可以以降低低优先级视频流的码率为代价，保证高优先级视频流的视频质量，提高了网络链路的利用率和对网络链路状态动态变化的适应性，为接收端提供更佳的视频质量。
附图说明
图1是本发明一实施例中的基于网络带宽预测的多优先级动态码率调整方法的流程图。
图2是本发明另一实施例的基于网络带宽预测的多优先级动态码率调整方法的流程图。
图3是本发明一实施例中的基于网络带宽预测的多优先级动态码率调整系统的模块图。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
本发明目的在于：通过网络链路的丢包率和往返时延，对网络拥塞状态进行判断，同时估计当前网络链路的可用带宽，根据各视频流的优先级，调整视频流的码率大小，以保证在网络链路状态动态变化的情况下，接收端能获得最好的视频质量。
请参阅图1，本实施例提供一种基于网络带宽预测的多优先级动态码率调整方法，包括如下步骤：
S11：在传输视频流时，实时获取当前网络链路的丢包率和往返时延。
例如：首先，在接收到视频流数据后返回应答包，并在接收的数据包前添加协议头时间戳；其次，根据丢包重传及应答包时间戳计算当前网络链路的丢包率和往返时延；再次，对计算得到的丢包率和往返时延进行筛选，以获取有效丢包率和有效往返时延。
S12：根据获取的丢包率和往返时延计算当前网络链路的有效带宽。
例如：利用TCPJersy算法计算当前网络链路的有效带宽，该算法的计算公式为：
其中，Rn是在tn时刻第n个应答包到达时的估计带宽，tn是接收到第n个应答包的时刻，Ln是被确认的分组n的尺寸，RTT是往返时间。
S13：将计算得到的有效带宽与当前视频流总码率进行比对，若有效带宽小于当前视频流总码率，即网络拥塞，则执行步骤S14：降低视频流码率；若有效带宽不小于当前视频流总码率，即网络不拥塞，则执行步骤S15：提升视频流码率。
S16：根据视频流优先级确定优先调整码率的视频流，从而在步骤S13的比对结果为降低视频流码率时，执行步骤S17：优先降低低优先级视频流的视频流码率；在步骤S13的在比对结果为提升视频流码率时，执行步骤S18：优先提升高优先级视频流的视频流码率。
在另一实施例中，当最低优先级视频流的视频流码率降低至初始码率时，网络拥塞仍未恢复，则降低比所述最低优先级视频流高一级的视频流的视频流码率；以此类推，直至网络拥塞恢复或所有视频流的视频流码率均达到初始码率。
请参阅图2，进一步还包括：若所有视频流的视频流码率均达到所述初始码率时网络拥塞仍未恢复，则最低优先级视频流优先降低码率，直到其视频流码率降低至预设最低码率；随后，降低比所述最低优先级视频流高一级的视频流的视频流码率；以此类推，直至网络拥塞恢复或所有视频流的视频流码率达到预设最低码率。
原理相似的，在另一实施例中，当最高优先级视频流的视频流码率提升至初始码率时，仍未发生网络拥塞，则提升比所述最高优先级视频流低一级的视频流的视频流码率；以此类推，直至发生网络拥塞或所有视频流的视频流码率均达到初始码率。
请参阅图2，进一步还包括：若所有视频流的视频流码率均达到所述初始码率时仍未发生网络拥塞，则最高优先级视频流优先提升码率，直至其视频流码率提升至预设最高码率；随后，提升比所述最高优先级视频流低一级的视频流的视频流码率；以此类推，直至发生网络拥塞或所有视频流的视频流码率达到预设最高码率。
如图3所示，本发明还提供一种基于网络带宽预测的多优先级动态码率调整系统，包括：传输算法模块、动态码率计算模块。
发送端的应用层编码两路视频流，分为主流和辅流，本实施例中将主流设为较高优先级，辅流设为较低优先级。
接收端的传输算法模块在接收到应用层发送的视频流数据后返回应答包，并在传输视频流的过程中实时获取当前网络链路的丢包率和往返时延。具体的：传输算法模块在数据包前添加协议头时间戳，根据丢包重传及应答包时间戳计算当前网络链路丢包率和往返时延。随后，利用低通滤波对丢包率和往返时延样本进行筛选，获取有效丢包率和往返时延。
接收端的动态码率计算模块根据获取的丢包率和往返时延计算当前网络链路的有效带宽，带宽的计算可采用TCPJersy算法。随后，将计算得到的有效带宽与当前视频流总码率进行比对，并根据比对结果确定提升视频流码率或者降低视频流码率，再根据视频流优先级确定优先调整码率的视频流，从而在比对结果为提升视频流码率时，优先提升高优先级视频流的视频流码率；在比对结果为降低视频流码率时，优先降低低优先级视频流的视频流码率。
当网络拥塞发生时，最低优先级的视频流优先降低码率，直到降低至初始码率，若此时网络拥塞仍未恢复，则降低较高一级优先级的视频流码率。以此类推，直至网络拥塞恢复或全部视频流的视频流码率达到初始码率。
若全部视频流达到初始码率时网络拥塞仍未恢复，则最低优先级的视频流优先降低码率，直到码率降低至预设的最低码率。此后，降低较高一级优先级的视频流码率。以此类推，直至网络拥塞恢复或全部视频流的视频流码率达到最低码率。
当网络拥塞恢复时，最高优先级的视频流优先提高码率，直到提高至初始码率。若此时仍未发生网络拥塞，则提高较低一级优先级的视频流码率。以此类推，直至发生网络拥塞或全部视频流达到初始码率。
若全部视频流达到初始码率时仍未发生网络拥塞，则最高优先级的视频流优先提高码率，直至视频流码率提高至预设的最高码率。此后，提高较低一级优先级的视频流码率。以此类推，直至发生网络拥塞或全部视频流达到最高码率。
除此之外，本发明还包括一种存储介质和一种电子设备，由于前述实施例中的技术特征可以应用于存储介质实施例、电子设备实施例，因而不再重复赘述。
所述存储介质包括：ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质，其中存储有计算机程序，该计算机程序在被处理器加载执行时，实现前述实施例中基于网络带宽预测的多优先级动态码率调整方法的全部或部分步骤。
所述电子设备为包括处理器(CPU/MCU/SOC)、存储器(ROM/RAM)、通信模块(有线/无线网络)，优选为服务器设备。特别的，该存储器中存储有计算机程序，该处理器在加载执行所述计算机程序时，实现前述实施例中基于网络带宽预测的多优先级动态码率调整方法的全部或部分步骤。
综上所述，本发明的基于网络带宽预测的多优先级动态码率调整方法及系统，有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。
Claims (10)
1.一种基于网络带宽预测的多优先级动态码率调整方法，其特征在于，包括：
在传输视频流时，实时获取当前网络链路的丢包率和往返时延；
根据获取的丢包率和往返时延计算当前网络链路的有效带宽；
将计算得到的有效带宽与当前视频流总码率进行比对，并根据比对结果确定提升视频流码率或者降低视频流码率；
根据视频流优先级确定优先调整码率的视频流，从而在比对结果为提升视频流码率时，优先提升高优先级视频流的视频流码率；在比对结果为降低视频流码率时，优先降低低优先级视频流的视频流码率。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述优先降低低优先级视频流的视频流码率，包括：当最低优先级视频流的视频流码率降低至初始码率时，网络拥塞仍未恢复，则降低比所述最低优先级视频流高一级的视频流的视频流码率；以此类推，直至网络拥塞恢复或所有视频流的视频流码率均达到初始码率。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，还包括：
若所有视频流的视频流码率均达到所述初始码率时网络拥塞仍未恢复，则最低优先级视频流优先降低码率，直到其视频流码率降低至预设最低码率；随后，降低比所述最低优先级视频流高一级的视频流的视频流码率；
以此类推，直至网络拥塞恢复或所有视频流的视频流码率达到预设最低码率。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述优先提升高优先级视频流的视频流码率，包括：当最高优先级视频流的视频流码率提升至初始码率时，仍未发生网络拥塞，则提升比所述最高优先级视频流低一级的视频流的视频流码率；以此类推，直至发生网络拥塞或所有视频流的视频流码率均达到初始码率。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，还包括：
若所有视频流的视频流码率均达到所述初始码率时仍未发生网络拥塞，则最高优先级视频流优先提升码率，直至其视频流码率提升至预设最高码率；随后，提升比所述最高优先级视频流低一级的视频流的视频流码率；
以此类推，直至发生网络拥塞或所有视频流的视频流码率达到预设最高码率。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述实时获取当前网络链路的丢包率和往返时延，包括：
在接收到视频流数据后返回应答包，并在接收的数据包前添加协议头时间戳；
根据丢包重传及应答包时间戳计算当前网络链路的丢包率和往返时延；
对计算得到的丢包率和往返时延进行筛选，以获取有效丢包率和有效往返时延。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，利用TCPJersy算法计算当前网络链路的有效带宽；所述TCPJersy算法的计算公式为：
其中，Rn是在tn时刻第n个应答包到达时的估计带宽，tn是接收到第n个应答包的时刻，Ln是被确认的分组n的尺寸，RTT是往返时间。
8.一种基于网络带宽预测的多优先级动态码率调整系统，其特征在于，包括：
传输算法模块，用于在传输视频流时，实时获取当前网络链路的丢包率和往返时延；
动态码率计算模块，用于根据获取的丢包率和往返时延计算当前网络链路的有效带宽；将计算得到的有效带宽与当前视频流总码率进行比对，并根据比对结果确定提升视频流码率或者降低视频流码率；根据视频流优先级确定优先调整码率的视频流，从而在比对结果为提升视频流码率时，优先提升高优先级视频流的视频流码率；在比对结果为降低视频流码率时，优先降低低优先级视频流的视频流码率。
9.一种存储介质，其中存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器加载执行时，实现如权利要求1至7中任一所述的基于网络带宽预测的多优先级动态码率调整方法。
10.一种电子设备，其特征在于，包括：处理器、及存储器；其中，
所述存储器用于存储计算机程序；
所述处理器用于加载执行所述计算机程序，以使所述电子设备执行如权利要求1至7中任一所述的基于网络带宽预测的多优先级动态码率调整方法。
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