CN110719535B - 视频源端下行视频流码率自适应均衡调整方法 - Google Patents

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Abstract

视频源端下的视频流码率自适应均衡调整方法属于视频码率自适应调整领域，其特征在于自适应下载视频源等时长但不等码长的视频流片段，以播放区内各蜂窝小区的网络运行时段——时段内网速均值曲线为历史数据，以时长为τ的第(n‑1)个片段的下载时刻对应的时段的网速均值历史值作为参照值，以时刻(τ‑1)小时下实时的码流值作估计值l(n‑1)，再按下式计算片段(n‑1)的实际码长l(n‑1)与之差
Figure DDA0002987574600000011
Figure DDA0002987574600000012
最后按下式计算片段n的下载码率
Figure DDA0002987574600000013
与传统的码率级别递增方法相比，本发明是具有下载时稳定、均衡且具有自适应控制的优势。同时数据具有历史依据，更为可靠。

Description

视频源端下行视频流码率自适应均衡调整方法
技术领域
视频源端下行视频流码率自适应均衡调整方法属于视频源端给予各蜂窝小区历史数据自适应均衡调整视频源端下载码率的技术领域。
背景技术
随着移动通信的日趋成熟和智能手持设备的普及，移动视频已逐渐成为人们获得信息的主要方式。Cisco预测，到2020年移动视频业务流量将占据全球无线数据流量的79％。尽管无线通信设施和通信技术在不断进步，掌上设备的移动视频QoE仍然不能尽如人意，视频码率波动现象时有发生。
当自适应流视频传输(Adaptive Bitrate Streaming)简称ABR通常采用基于超级文本传输协议在用户端调整视频码率等级的方法，但应用于视频流传输时，由于没有考虑服务器端的网络情况，容易产生由于多次非连续性的码率等级调整而产生过调或欠调整，使传输过程断续的发生振荡，不便于下行信道视频流码率的稳定而均衡的传输。
本发明鉴于一天24小时内，网络处于休闲、工作和过渡三种不断轮番出现的运行时段，且在同一网络运行时段内，各个蜂窝小区内的网速变化较小，而在同一个蜂窝小区内，各相邻运行时段间网速变化较大的事实，提出了一种基于各蜂窝小区内网速变化的历史数据来对下行视频流码率进行调整，以便于用户信道的下载速率和用户选择的视频流码率相匹配，用户端传输过程的欠调整或过调整现象。
发明内容
本发明的目的在于视频源端以各蜂窝小区的历史数据为依据，自适应调整下载码率，达到信道下载码率能均衡传输的目的。
本发明的特征在于是在一个视频源端的一个下行视频流码率自适应均衡调整系统、简称系统中依次按以下步骤实现的：
步骤(1)：系统的构造所述系统包括：控制模块、视频流初始化模块、视频流缓存模块、视频流下载码率调节模块、无线收发模块以及外带的磁盘，其中：
磁盘，存储存在所述视频流的播放范围内各蜂窝小区在一天24小时中在不同网络运行时段内的网速均值，所述网络运行时段是指从零点开始，把一天24小时分为子夜运行时段、上午工作时段、中午过渡时段、下午工作时段、傍晚过渡时段以及晚间休闲时段，共六个时段，每个所述时段的网速平均值是以小时为单位测得的网速取均值而获得的，称为不同蜂窝小区在网络不同运行时段内测的网速均值，在同一个小区，不同运行时段的网速均值相差大，在不同小区，同一时段内的网速均值相差较小，从而得到了开始下载视频流的初始时刻所对应的初始视频流片段开始下载时的下载码率历史参照值，用一条横轴以小时为单位计各种运行时段，纵轴为对应于各蜂窝小区的初始的下载码率的参照值，得到分别针对每一个蜂窝小区的时段——网速均值曲线
视频流初始化模块，在所述控制模块控制下，把待输往下行信道中的视频流等时长但不等码长地分为N个码长已知的视频流片段，N＝{n1,n2,nn…nN}以便在视频流下传时，在保证每个视频流片段nn在时长τ不变的条件下根据实时监测到的当下视频流的码长变化去自适应地调整下传视频流的码率值，以实现在时长均衡条件下实现下传码率的稳定且自适应的调整。
视频流缓存模块，为待下载的视频流片段提供一个缓冲存储区，以保证视频流片段下传的连续性。
视频流片段下载码率自适应调节模块，在所述控制模块控制下，以小时为单位，实时记录下载码长及流量，且以一个视频流片段的时长τ为步长，调整下传码率值，以适应下传下一个视频流片段时码率的变化。
步骤(2)：所述控制模块按照以下步骤实现下行视频流码率的自适应调整。
步骤(2.1)：在初始化时刻t0，从所在蜂窝小区的时段——网速均值曲线中找到所述蜂窝小区在所述初始时刻t0所对应网络运行时段的网速均值作为下载第(n-1)个时段的下行视频流码率的参照值，称为第(n-1)个视频流片段在t1时刻的下载码率额定值d(n-1)，
步骤(2.2)：t1时刻，所述控制模块开始从所述视频流缓存模块以所述下载码率额定值d(n-1)下载第(n-1)个视频流片段，输入到所述视频流下载码率调节模块，同时，所述视频下载码率调节模块以小时为单位实时计算下载时的视频流码长，
步骤(2.3)：控制模块在第(n-1)个视频流片段时长τ前的(τ-1)小时测得的码长作为第(n-1)个视频流片段，已知实际码长l(n-1)的估计值
Figure GDA0002987574590000011
l表示码长，
步骤(2.4)：按下式计算视频流片段的实际码长l(n-1)与估计值
Figure GDA0002987574590000021
之差
Figure GDA0002987574590000022
Figure GDA0002987574590000023
若
Figure GDA0002987574590000024
则在下载第n个视频流片段时的码率额定值
Figure GDA0002987574590000025
即总码长增加了
Figure GDA0002987574590000026
ln为片段n的实际码长，属于欠下载；
若
Figure GDA0002987574590000027
表示均衡下载dn＝d(n-1)；
若
Figure GDA0002987574590000028
为过下载，
Figure GDA0002987574590000029
表示ln已在下载第(n-1)个视频流片段时被提前下载了一部分。
本发明达到了使视频源端能自适应地进行均衡下载视频流码率的目的。
附图说明
图1：本发明的系统框图。
图2：本发明的主程序流程框图。
图3：本发明提出的一个蜂窝小区内网络运行时段——时段网速的均值曲线图。
具体实施方式：
图1是本发明提出的设在视频源端的一个下行视频流码率自适应均衡调整系统图。其中：
视频流初始化模块用以把输入的视频流等时长但不等码长的N个视频流片段，时长均为τ，其初始化下载码率分别按各蜂窝小区内各网络运行时段的网速均值确定，它仅用于在起始下载一个视频源时在起始的初始时刻t0给出一个下载视频流码率的参照值，该参照值由历史数据中，同一个蜂窝小区内，所述时刻t0所对应的网络运行时段的网速均值确定。
视频流缓存模块，其输入视频流码率和输出的将用于下载视频流码长是相等的，均由视频流从初始化模块定出。
视频流片段下载码率调节模块，用上一个视频流片段的超前测定的输出码长值作为下一个视频流码率的调节量，用于调整由于上一个视频流片段的欠下载或过下载而导致的码流传输失衡现象，以使在控制模块控制下调整下一个视频流的实际码长，再由此计算出下一个视频流的下载码率，去平衡由于上一个视频流传输时由于历史数据不确定性而导致的失衡现象，从此实现下载视频流码率的自适应均衡调整。
外带磁盘，仅起到一个存储历史数据的作用。

Claims (1)

1.一种视频源端下行视频流码率自适应均衡调整方法，其特征在于是在一个视频源端的一个下行视频流码率自适应均衡调整系统、简称系统中依次按以下步骤实现的：
步骤(1):所述系统包括：控制模块、视频流初始化模块、视频流缓存模块、视频流下载码率调节模块、无线收发模块以及外带的磁盘，其中：
磁盘，存储所述视频流的播放范围内各蜂窝小区在一天24小时中在不同网络运行时段内的网速均值网速又称下载码率，网速均值又称下载码率均值，所述网络运行时段是指从零点开始，把一天24小时分为子夜运行时段、上午工作时段、中午过渡时段、下午工作时段、傍晚过渡时段以及晚间休闲时段，共六个时段，每个所述时段的网速平均值是以小时为单位测得的网速取均值而获得的，称为不同蜂窝小区在网络不同运行时段内测的网速均值，在同一个小区，不同运行时段的网速均值相差大，在不同小区，同一时段内的网速均值相差较小，从而得到了开始下载视频流的初始时刻所对应的初始视频流片段开始下载时的下载码率历史参照值，用一条横轴以小时为单位计各种运行时段，纵轴为对应于各蜂窝小区的初始的下载码率的参照值，得到分别针对每一个蜂窝小区的时段——网速均值曲线，
视频流初始化模块，在所述控制模块控制下，把待输往下行信道中的视频流等时长但不等码长地分为N个码长已知的视频流片段，N＝{n1,n2,nn…nN}以便在视频流下传时，在保证每个视频流片段nn在时长τ不变的条件下根据实时监测到的当下视频流的码长变化去自适应地调整下传视频流的码率值，以实现在时长均衡条件下实现下传码率的稳定且自适应的调整，
视频流缓存模块，为待下载的视频流片段提供一个缓冲存储区，以保证视频流片段下传的连续性，
视频流片段下载码率自适应调节模块，在所述控制模块控制下，以小时为单位，实时记录下载码长及流量，且以一个视频流片段的时长τ为步长，调整下传码率值，以适应下传下一个视频流片段时码率的变化，
步骤(2):所述控制模块按照以下步骤实现下行视频流码率的自适应调整，
步骤(2.1)：在初始化时刻t0，从所在蜂窝小区的时段——网速均值曲线中找到所述蜂窝小区在所述初始时刻t0所对应网络运行时段的网速均值作为下载第n-1个时段的下行视频流码率的参照值，称为第n-1个视频流片段在t1时刻的下载码率额定值d(n-1)，
步骤(2.2)：t1时刻，所述控制模块开始从所述视频流缓存模块以所述下载码率额定值d(n-1)下载第n-1个视频流片段，输入到所述视频流下载码率调节模块，同时，所述视频下载码率调节模块以小时为单位实时计算下载时的视频流码长，
步骤(2.3)：控制模块在第n-1个视频流片段时长τ前的τ-1小时测得的码长作为第n-1个视频流片段，已知实际码长l(n-1)的估计值
Figure FDA0003081619150000011
l表示码长，
步骤(2.4)：按下式计算视频流片段的实际码长l(n-1)与估计值
Figure FDA0003081619150000012
之差
Figure FDA0003081619150000013
若
Figure FDA0003081619150000014
则在下载第n个视频流片段时的码率额定值
Figure FDA0003081619150000015
即总码长增加了
Figure FDA0003081619150000016
ln为片段n的实际码长，属于欠下载，
若
Figure FDA0003081619150000017
表示均衡下载dn＝d(n-1)，
若
Figure FDA0003081619150000018
为过下载，
Figure FDA0003081619150000019
表示ln已在下载第n-1个视频流片段时被提前下载了一部分，
控制模块在调整所述视频流下行码率调整模块输出的码率时，要同时且等量的调整输入到所述视频流初始化模块的码率，以保证视频流传输的连续性。
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