CN110868616A - 一种5g网络下低延时高可靠视频传输方法 - Google Patents

一种5g网络下低延时高可靠视频传输方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种5G网络下低延时高可靠视频传输方法，采用自适应FEC对视频数据进行编码，根据接收端反馈的信道质量自动调整FEC冗余度；采用多个通道进行数据传输，当某个通道发生丢包时，及时的将视频数据从其它所有信道重传，保证视频数据传输的可靠性；根据各信道的时延进行排序，对时延较大的劣质信道限制发送数据包的速率，避免信道发生堵塞；根据数据包的时间戳进行延时控制，可以保证数据包按照编码输出的时间间隔送到解码模块，避免因网络波动造成数据包送到解码模块的速率不均匀导致解码卡顿。

Description

一种5G网络下低延时高可靠视频传输方法
技术领域
本发明涉及一种5G网络下低延时高可靠视频传输方法。
背景技术
随着通信技术的不断发展，人们对于数据传输提出了更高的要求，特别是5G网络的出现，其为高速率的通信提供了可能，但是受到不同环境的影响，其信道传输质量也受到不同程度的影响，严重影响用户的体验。具体而言，5G网络具有高带宽低延时的特点，但视频数据传输时受建筑物遮挡、距离基站远近等原因经常发生信道质量剧烈变化的现象，导致数据传输不可靠。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明涉及一种5G网络下低延时高可靠视频传输方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种5G网络下低延时高可靠视频传输方法，所述方法包括：
采用自适应FEC对视频数据进行编码得到编码后的数据包；
采用多个通道对编码后的数据包进行传输；
在进行FEC编码之前还包括：
根据接收端反馈的信道质量自动调整FEC冗余度。
其中，在进行FEC编码之前还包括：
将编码出来的音视频数据进行加密，然后进行FEC编码；
在FEC编码之后，将所述数据包放入发送缓冲中等待发送，同时给每个数据包添加序号及时间戳。
其中，所述采用多个通道对编码后的数据包进行传输包括：
将发送缓冲中的数据包分发至至少一个传输信道，同时将数据包备份到缓存中。
其中，根据统计的信道状态，对各个信道的发送速率进行调整。
其中，所述方法还包括重传控制，当在特定时间段未收到特定数据包的ACK时，从缓存中获取对应的数据包，并将其重新放置在发送缓冲中，各信道优先执行重传操作。允许使用所有信道执行重传操作。
其中，接收端接收到数据后，将其存放到接收缓冲中；
将接收缓冲中的数据包根据序号进行正序处理，然后对数据包进行FEC解码以及解密的步骤。
其中，对数据包进行解密后，
根据得到的数据包的时间戳进行延时控制，在达到指定的延时时间后，对解密后的数据包进行解码处理。
本发明的有益效果是，本发明提供的5G网络下低延时高可靠视频传输方法，采用自适应FEC对视频数据进行编码，根据接收端反馈的信道质量自动调整FEC冗余度；采用多个通道进行数据传输，当某个通道发生丢包时，及时的将视频数据从其它所有信道重传，保证视频数据可靠的传输到接收端；多信道质量分析模块会根据各信道的时延进行排序，对时延较大的劣质信道限制发送数据包的速率，避免信道发生堵塞；根据数据包的时间戳进行延时控制，可以保证数据包按照编码输出的时间间隔送到解码模块，避免因网络波动造成数据包送到解码模块的速率不均匀导致解码卡顿。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明的优选实施例的5G网络下低延时高可靠视频传输流程图；
图2是本发明的优选实施例的自适应FEC调节流程图；。
具体实施方式
现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。
针对现有技术中存在的问题，本发明涉及一种5G网络下低延时高可靠视频传输方法。为方便对方案的理解，对本发明中出现的特征进行解释如下：
FEC：前向纠错(Forward Error Correction)，发送方将要发送的数据附加上一定的冗余纠错码一并发送，接收方则根据纠错码对数据进行差错检测。
FEC冗余度＝n/(k+n)，其中信息位长度为k，校验位长度为n。
自适应FEC：根据接收端统计的丢包率调整发送端的FEC冗余度，当丢包率较低时降低FEC冗余度，提高带宽利用率，当丢包率较高时提高FEC冗余度，提高传输的可靠性。
ACK：确认字符(Acknowledge character)，在数据通信中，接收站发给发送站的一种传输类控制字符，表示发来的数据已确认接收无误。
本发明提供的一种5G网络下低延时高可靠视频传输方法，具体方案如图1所示，包括：
采用自适应FEC对视频数据进行编码得到编码后的数据包；
采用多个通道对编码后的数据包进行传输；
在进行FEC编码之前还包括：
根据接收端反馈的信道质量自动调整FEC冗余度，具体的可以根据接收端多信道质量分析模块反馈的信道质量自动调整FEC冗余度。
优选的，如图2所示，在接收端，可以通过延时控制模块统计播放时间到达时仍未接收到的包数，计算出总丢包率L反馈给发送端的FEC编码模块。FEC编码模块根据下面的公式计算FEC冗余度。
FEC冗余度＝min(L*2,0.5)
其中L的范围为(0～100％)。
当L为0时，说明经过多信道传输后没有数据丢失，此时FEC冗余度为0，能够有效的节省带宽。
当L处于0～25％之间时，FEC冗余度为0～1/2，此时根据实际的丢包情况设置FEC冗余度，既能恢复丢失的数据包，又能避免占用过多的带宽。
当L大于25％时，FEC冗余度设置为1/2，避免占用带宽过多导致信道质量持续恶化，无法恢复。
其中，在进行FEC编码之前还包括：
将编码出来的音视频数据进行加密，然后进行FEC编码；
在FEC编码之后，将所述数据包放入发送缓冲中等待发送，同时给每个数据包添加序号及时间戳。其中，序号可以以序列号的形式展示，即每个数据包都会有序列号，并且序列号递增。
其中，所述采用多个通道对编码后的数据包进行传输包括：
将发送缓冲中的数据包分发至至少一个传输信道，同时将数据包备份到缓存中。
优选的，假如总共有3个信道同时进行传输，数据包的序列号为n，i＝n％100(i等于n取余100)。根据i的值确定这个数据包通过哪个信道进行发送。例如在初始状态下，i处于0～33之间则送往第1个信道进行发送，i处于34～66之间则送往第2个信道进行发送，i处于67～99之间则送往第3个信道进行发送。此时相当于数据平均分配到3个信道进行传输。
其中，根据统计的信道状态，对各个信道的发送速率进行调整。
其中，信道状态可以用Q表示(取值范围0～100)；Q取值为100表示所有数据均从此信道进行发送。结合上述当有3个信道同时传输的情况，当在初始状态下，信道1状态Q1为34，信道2状态Q2为33，信道3状态Q3为33。统计各信道每秒钟的丢包率L和RTT值T。
假如某一秒统计出通道1的丢包率L1为5％，通道2的丢包率L2为0％，通道3的丢包率L3为0％(通道2的RTT值T2小于通道3的RTT值T3)。
则将Q1值减1，Q2的值加1，Q3的值不变(丢包率都为0的情况下，选择RTT值T较小的通道增加通道质量Q)
同时，从通道1的i值集合0～33之中选择一个值加入到通道2的i值集合(例如选择33，则序列号n％100为33的数据包以后都改为从通道2进行发送)。
综上，本发明采用的调整方法是每秒对各个信道的丢包率进行排序，将丢包率最高的信道Q值减1，将丢包率最低的信道Q值加1(如果信道丢包率相同，则根据RTT区分信道质量，RTT越小信道质量越好)。优选的，在接收端处，多信道质量分析模块还可以在计算丢包率的基础上，再根据各信道的时延进行排序，对时延较大的劣质信道限制发送数据包的速率，避免信道发生堵塞，由此保证了数据传输的稳定性及可靠性，其中，根据丢包率和时延进行排序也可以单独使用。
其中，所述方法还包括重传控制，当在特定时间段未收到特定数据包的ACK时，从缓存中获取对应的数据包，并将其重新放置在重传缓冲中，各信道优先执行重传操作，即各信道优先取重传缓冲中的数据包发送。其中，允许使用所有信道执行重传操作，优选的，在重传时选择除原传输信道之外的其他信道进行重传，为提高数据传输的可靠性，重传信道可以根据前一次传输时的信道质量和/或丢包率进行选择。
其中，接收端接收到数据后，将其存放到接收缓冲中；将接收缓冲中的数据包根据序号进行正序处理，然后对数据包进行FEC解码以及解密的步骤。
其中，对数据包进行解密后，根据得到的数据包的时间戳进行延时控制，在达到指定的延时时间后，对解密后的数据包进行解码处理。根据数据包的时间戳进行延时控制，可以保证数据包按照编码输出的时间间隔送到解码模块，避免因网络波动造成数据包送到解码模块的速率不均匀导致解码卡顿。
本发明提供的5G网络下低延时高可靠视频传输方法，采用自适应FEC对视频数据进行编码，根据接收端反馈的信道质量自动调整FEC冗余度；采用多个通道进行数据传输，当某个通道发生丢包时，及时的将视频数据从其它所有信道重传，保证视频数据可靠的传输到接收端；多信道质量分析模块会根据各信道的时延进行排序，对时延较大的劣质信道限制发送数据包的速率，避免信道发生堵塞；根据数据包的时间戳进行延时控制，可以保证数据包按照编码输出的时间间隔送到解码模块，避免因网络波动造成数据包送到解码模块的速率不均匀导致解码卡顿。
对于本发明提供的方案还可以通过对应的功能模块实现各个步骤，也可以利用计算机可读介质中存储的指令，通过发送端和/或接收端的处理器执行上述指令以实现各个方法步骤。对于本发明中涉及的功能模块、发送和/或接收缓冲、缓存等均可以利用现有的公知技术实现，如对应的存储器、缓存队列等等。
以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (8)

1.一种5G网络下低延时高可靠视频传输方法，其特征在于，所述方法包括：
采用自适应FEC对视频数据进行编码得到编码后的数据包；
采用多个通道对编码后的数据包进行传输；
在进行FEC编码之前还包括：
根据接收端反馈的信道质量自动调整FEC冗余度。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在进行FEC编码之前还包括：
将编码出来的音视频数据进行加密，然后进行FEC编码；
在FEC编码之后，将所述数据包放入发送缓冲中等待发送，同时给每个数据包添加序号及时间戳。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述采用多个通道对编码后的数据包进行传输包括：
将发送缓冲中的数据包分发至至少一个传输信道，同时将数据包备份到缓存中。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，根据统计的信道状态，对各个信道的发送速率进行调整。
5.如权利要求3或4所述的方法，其特征在于，所述方法还包括重传控制，当在特定时间段未收到特定数据包的ACK时，从缓存中获取对应的数据包，并将其重新放置在重传缓冲中，各信道优先执行重传操作。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，允许使用所有信道执行重传操作。
7.如权利要求2所述的方法，其特征在于，
接收端接收到数据后，将其存放到接收缓冲中；
将接收缓冲中的数据包根据序号进行正序处理，然后对数据包进行FEC解码以及解密的步骤。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，对数据包进行解密后，
根据得到的数据包的时间戳进行延时控制，在达到指定的延时时间后，对解密后的数据包进行解码处理。
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