CN113364698B - 带宽估计方法、系统、电子设备与存储介质 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种带宽估计方法、系统、电子设备与存储介质，方法包括：从所接收的数据包中提取第一信息，第一信息为判断网络拥塞场景的类型时所需要的信息；根据第一信息，确定当前时刻所发生的网络拥塞场景的类型；其中，当前时刻所发生的网络拥塞场景的类型为以下类型中的一种：竞争型网络拥塞场景、专有网络固定丢包场景、时间片丢包场景以及受限网络场景；根据当前时刻所发生的网络拥塞场景的类型确定数据发送策略，基于数据发送策略发送数据。本发明通过对数据包进行网络特征的探测，实现了对多种类型的网络拥塞场景的识别，并针对不同类型的网络拥塞场景，提供不同的数据包发包策略，从而能够有效地缓解网络拥塞，提高通信质量。
Description
技术领域
本发明涉及网络通信技术领域，尤其涉及一种带宽估计方法、系统、电子设备与存储介质。
背景技术
在音视频通信过程中，由于网络质量不稳定导致的通信时延、图像质量下降和丢包卡顿是经常发生的事。甚至在WIFI环境下，一次视频重发可能会引起WIFI网络的间歇性中断。因此，在音视频通信过程中，需要通过带宽估计来确定所要发送的音视频数据流的大小，以在保证音视频播放质量的同时，还确保不会造成网络拥塞。
现有技术中的带宽估计方法都是通过已有的网络拥塞算法来测算网络的拥塞程度，进而确定所要发送的音视频流的大小。如在CUBIC(丢包检测)算法中，通过丢包检测来判断网络是否拥塞，从而调整发送码率；在GCC(丢包+延时检测)算法中，通过丢包和延时检测网络是否拥塞，从而调整发送码率；在BBR算法中，分别探测最大带宽和最小RTT延时，寻求在不排队的情况下，以瓶颈带宽的速率持续发包，保持数据包排满管道，以得到最大的吞吐率BDP。
无论是现有技术中的哪种方法，只能检测网络是否拥塞，无法对网络拥塞的具体场景进行判断。实际上，网络拥塞的具体场景不同，防止网络拥塞的后续数据发送方式应当是不一样的，因此，现有技术中的带宽估计方法在避免网络拥塞、保证音视频播放质量上存在一定的不足。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明提供一种带宽估计方法、系统、电子设备与存储介质。
本发明提供一种带宽估计方法，包括：
从所接收的数据包中提取第一信息，所述第一信息为判断网络拥塞场景的类型时所需要的信息；
根据所述第一信息，确定当前时刻所发生的网络拥塞场景的类型；其中，所述当前时刻所发生的网络拥塞场景的类型为以下类型中的一种：竞争型网络拥塞场景、专有网络固定丢包场景、时间片丢包场景以及受限网络场景；
根据所述当前时刻所发生的网络拥塞场景的类型确定数据发送策略，基于所述数据发送策略发送数据。
根据本发明提供的一种带宽估计方法，所述根据所述第一信息，确定当前时刻所发生的网络拥塞场景的类型，包括：
根据所述第一信息，确定单位时间内、数据包丢包率的斜率值在预设幅度范围内上升，则当前时刻发生了竞争型网络拥塞场景；
或，根据所述第一信息，确定单位时间内、数据包的丢包率在预设的幅度范围内变化，则当前时刻发生了专有网络固定丢包场景；
或，根据所述第一信息，确定丢包时间片内的丢包率高于预设值，则当前时刻发生了时间片丢包场景；
或，根据所述第一信息，确定在发生丢包现象后，单位时间内、数据包的时延在预设幅度范围内上升，则当前时刻发生了受限网络场景。
根据本发明提供的一种带宽估计方法，所述根据所述第一信息，确定当前时刻所发生的网络拥塞场景的类型，还包括：
根据所述第一信息，确定当前时刻所发生的网络拥塞场景的类型与第一类型的相似度在预设数值范围内，返回反馈信息；
其中，所述第一类型为以下类型中的任意一种：竞争型网络拥塞场景、专有网络固定丢包场景、时间片丢包场景以及受限网络场景；所述反馈信息用于指示从所接收的数据包中提取第二信息，所述第二信息为判断第一类型时所需要的信息。
根据本发明提供的一种带宽估计方法，所述从所接收的数据包中提取第一信息，包括：
根据预设条件，从所接收的数据包中提取第三信息；
根据所述反馈信息，从所述第三信息中提取第二信息；
将所述第二信息作为所述第一信息。
根据本发明提供的一种带宽估计方法，所述根据所述当前时刻所发生的网络拥塞场景的类型确定数据发送策略，基于所述数据发送策略发送数据，包括：
在当前时刻所发生的网络拥塞场景的类型为竞争型网络环境的情况下，加大数据的发送量，以保证数据的送达率；
在当前时刻所发生的网络拥塞场景的类型为专有网络固定丢包场景的情况下，探测当前专有网络带宽的峰值，然后在保证数据质量损失小于设定的阈值的前提下，调整数据发送时的数据量，以使得所述数据量不超过所述专有网络带宽的峰值；
在当前时刻所发生的网络拥塞场景的类型为时间片丢包场景的情况下，计算固定丢包的时间片，在丢包时间片外补发数据，以实现数据的完整送达；
在当前时刻所发生的网络拥塞场景的类型为受限网络场景的情况下，减少数据发送的量，以降低时延的增长率。
本发明还提供了一种带宽估计系统，包括：数据处理模块，网络拥塞场景类型判断模块以及数据发送模块；其中，
所述数据处理模块用于从所接收的数据包中提取第一信息，所述第一信息为判断网络拥塞场景的类型时所需要的信息；
所述网络拥塞场景类型判断模块用于根据所述第一信息，确定当前时刻所发生的网络拥塞场景的类型；其中，所述当前时刻所发生的网络拥塞场景的类型为以下类型中的一种：竞争型网络拥塞场景、专有网络固定丢包场景、时间片丢包场景以及受限网络场景；
所述数据发送模块用于根据所述当前时刻所发生的网络拥塞场景的类型确定数据发送策略，基于所述数据发送策略发送数据。
根据本发明提供的一种带宽估计系统，所述网络拥塞场景类型判断模块包括以下场景类型识别单元中的至少一种：第一场景类型识别单元、第二场景类型识别单元、第三场景类型识别单元以及第四场景类型识别单元；
其中，所述第一场景类型识别单元用于根据所述第一信息，确定单位时间内、数据包丢包率的斜率值在预设幅度范围内上升，则当前时刻发生了竞争型网络拥塞场景；
所述第二场景类型识别单元用于根据所述第一信息，确定单位时间内、数据包的丢包率在预设的幅度范围内变化，则当前时刻发生了专有网络固定丢包场景；
所述第三场景类型识别单元用于根据所述第一信息，确定丢包时间片内的丢包率高于预设值，则当前时刻发生了时间片丢包场景；
所述第四场景类型识别单元用于根据所述第一信息，确定在发生丢包现象后，单位时间内、数据包的时延在预设幅度范围内上升，则当前时刻发生了受限网络场景。
根据本发明提供的一种带宽估计系统，所述网络拥塞场景类型判断模块还用于根据所述第一信息，确定当前时刻所发生的网络拥塞场景的类型与第一类型的相似度在预设数值范围内，返回反馈信息；
其中，所述第一类型为以下类型中的任意一种：竞争型网络拥塞场景、专有网络固定丢包场景、时间片丢包场景以及受限网络场景；所述反馈信息用于指示从所接收的数据包中提取第二信息，所述第二信息为判断第一类型时所需要的信息。
根据本发明提供的一种带宽估计系统，所述数据处理模块包括数据预处理单元、数据提取单元以及数据缓存单元；
所述数据预处理单元用于根据预设条件，从所接收的数据包中提取第三信息；
所述数据提取单元用于根据所述反馈信息，从所述第三信息中提取第二信息；
数据缓存单元用于将所述第二信息作为所述第一信息。
根据本发明提供的一种带宽估计系统，所述数据发送模块具体用于：
在当前时刻所发生的网络拥塞场景的类型为竞争型网络环境的情况下，加大数据的发送量，以保证数据的送达率；
在当前时刻所发生的网络拥塞场景的类型为专有网络固定丢包场景的情况下，探测当前专有网络带宽的峰值，然后在保证数据质量损失小于设定的阈值的前提下，调整数据发送时的数据量，以使得所述数据量不超过所述专有网络带宽的峰值；
在当前时刻所发生的网络拥塞场景的类型为时间片丢包场景的情况下，计算固定丢包的时间片，在丢包时间片外补发数据，以实现数据的完整送达；
在当前时刻所发生的网络拥塞场景的类型为受限网络场景的情况下，减少数据发送的量，以降低时延的增长率。
本发明提供了一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如所述带宽估计方法的步骤。
本发明提供了一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如所述带宽估计方法的步骤。
本发明提供的带宽估计方法、系统、电子设备与存储介质，通过对数据包进行网络特征的探测，实现了对多种类型的网络拥塞场景的识别，并针对不同类型的网络拥塞场景，提供不同的数据包发包策略，从而能够有效地缓解网络拥塞，提高通信质量。
附图说明
为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是竞争型网络环境以丢包率作为样本点的示意图；
图2是专有网络固定丢包场景以丢包率作为样本点的示意图；
图3是时间片丢包场景以丢包率作为样本点的示意图；
图4是受限网络场景以时延作为样本点的示意图；
图5是本发明提供的带宽估计方法的流程图；
图6是本发明提供的带宽估计系统的示意图；
图7是本发明提供的电子设备的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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作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。
在对本发明做详细说明之前，首先对本发明所涉及的网络拥塞场景做一简要说明。
1、竞争型网络拥塞场景，此类网络拥塞场景发生在竞争型网络环境中。所述竞争型网络环境是指有多个用户竞争性占用网络资源。如在办公室环境中，几十个用户共用同一个路由器。
在竞争型网络环境中，由于总体带宽上限是固定的，因此当达到整体带宽上限值的时候，不管用户发送多大的包体，对于整体来说没有太大的影响，所以竞争型网络拥塞场景的表现为：每个用户的丢包率都是相同的，即固定丢包。
图1为竞争型网络环境以丢包率作为样本点的示意图，图中的x坐标代表时间，y坐标代表丢包率的斜率。经测算，如图1所示，在单位时间内，丢包率可以以相对固定的斜率呈上升状态。
2、专有网络固定丢包场景，此类网络拥塞场景发生在专有网络环境中。所述专有网络环境是指不存在竞争，只有一个用户占用网络资源。
在专有网络环境中，网络带宽的峰值是固定的，因此专有网络固定丢包场景的表现为：超过上限的数据都会被丢弃。
图2为专有网络固定丢包场景以丢包率作为样本点的示意图，图中的x坐标代表时间，y坐标代表丢包率的斜率。经测算，如图2所示，单位时间内，丢包率在专有网络中呈固定状态，即当专有网络所发送数据包的数量超过上限时，不同时刻发固定数量的数据包，被丢弃的数据量是相同的。
3、时间片丢包场景，此类网络拥塞场景发生在路由器过载的情况下。当路由器过载时，会按照时间段丢弃发送的数据包。
时间片丢包场景的表现为：在丢包时间段内的所有数据包会全部被丢弃。
图3为时间片丢包场景以丢包率作为样本点的示意图，图中的x坐标代表时间，y坐标代表丢包率的斜率。经测算，如图3所示，当路由器过载时，在一个丢包时间片之内的所有数据包全部会丢弃。
4、受限网络场景，此类网络拥塞场景发生在网络带宽受到限制的情况下。
受限网络场景的表现为：当网络的带宽受到限制，而发送数据超过带宽上限时，会进行重传操作。
在受限网络场景下没有发生丢包现象，因此这种情况无法通过丢包率检测的方式准确判断出来，所以需要以RTT(时延)作为样本点。首先，发送端构造SR时，sender info部分的NTP(Network Time Protocol，网络时间协议)字段被设置为当前NTP的时间戳；接收端收到最新的SR之后，使用last_received_sr_ntp_字段记录当前NTP时间戳；接收端构造RR时，设置RR的DLSR字段为当前NTP时间戳-last_received_sr_ntp，之后发出RR包；发送端在收到RR包之后，记录RR包的到达时间A；使用公式A-LSR-DLSR计算RTT。其中的LSR是上一个接收到的SR包中的NTP值。
图4为受限网络场景以时延作为样本点的示意图，图中的x坐标代表时间，y坐标代表往返时延的斜率。经测算，如图4所示，在受限网络场景下，由于丢包的时候网络延时已经变得很大，随着发送数据量的增多，时延会明显增大，RTT趋势线的斜率会剧烈上升。
以上多种网络拥塞场景是目前已知较为典型的场景，这些网络拥塞场景的出现并不能归咎于网络质量。但按照现有技术中的带宽估计方法会得到网络质量较差的检测结果，从而调整数据包发送策略。显然，按照现有技术中的带宽估计方法所得到的网络质量评估结果并不准确。本发明提供的带宽估计方法能够有效地克服上述问题。
下面结合图5-图7描述本发明的带宽估计方法、系统、电子设备与存储介质。
图5为本发明提供的带宽估计方法的流程图，如图5所示，本发明提供的带宽估计方法包括：
步骤501、从所接收的数据包中提取第一信息。
在本实施例中，所述第一信息为判断网络拥塞场景的类型时所需要的信息。在之前对多种网络拥塞场景的介绍中可以知道，不同类型的网络拥塞场景，在判断其类型时所需要的信息可能是不一样的。例如，对于竞争型网络拥塞场景，其需要时间信息以及丢包率信息，对于受限网络场景，其需要时延信息(时延信息又是由数据包发送时间、数据包接收时间等信息得到的)。因此，在本步骤中，需要尽可能多地提供有助于网络拥塞场景类型判断的信息。
如第一信息为以下信息中的一种或多种：数据包发送时间、数据包接收时间、单位时间内的丢包率。以上仅为举例说明之用，第一信息还可以是从数据包中得到的其他类型的信息。
在本实施例中，所述数据包可以是发送端报告SR、接收端包括RR，还可以是其他类型的数据包。
步骤502、根据所述第一信息，确定当前时刻所发生的网络拥塞场景的类型。
在本实施例中，可对以下网络拥塞场景的类型进行判断：竞争型网络拥塞场景、专有网络固定丢包场景、时间片丢包场景以及受限网络场景。这些场景类型的定义与特点在之前的描述中已经有详细的说明，因此不在此处重复。
在本实施例中，可通过以下方式确定网络拥塞场景的类型：
a、根据所述第一信息，确定单位时间内、数据包丢包率的斜率值在预设幅度范围内上升，则当前时刻发生了竞争型网络拥塞场景。
在前文中对竞争型网络拥塞场景的说明可以知道，竞争型网络拥塞场景的特点是在单位时间内，丢包率会以相对固定的斜率呈上升状态。因此，基于这一特点，通过检测单位时间内、数据包丢包率的斜率值是否在预设幅度范围内上升来确定当前时刻的网络拥塞场景的类型是否为竞争型网络拥塞场景。
例如，首先根据TransportLossReport报告来测算上一次和本次时间戳内总共的发包数量number_of_packets，并对不同SSR进行累计，得到total_packets_delta；然后计算出end_time-start_time之间的丢包数量total_packet_lost_delta，用当前时间点的丢包数量(total_packet_lost_delta)除以该时间段的总包数量(total_packets_delta)得到当前时刻的丢包率并记录。
得到多个丢包率的样本点后(如固定时间间隔500ms)，通过相邻样本点来测算斜率，通过最终的斜率值来推测趋势，如果发现该趋势为趋势上升，则为竞争型网络拥塞场景
b、根据所述第一信息，确定单位时间内、数据包的丢包率在预设的幅度范围内变化，则当前时刻发生了专有网络固定丢包场景。
专有网络固定丢包场景的特点是在单位时间内，丢包率在专有网络中呈固定状态。因此，基于这一特点，通过检测单位时间内、数据包的丢包率是否在预设的幅度范围内变化来确定当前时刻的网络拥塞场景的类型是否为专有网络固定丢包场景。
例如，首先根据TransportLossReport报告来测算上一次和本次时间戳内总共的发包数量number_of_packets，并对不同SSR进行累计，得到total_packets_delta；然后计算出end_time-start_time之间的丢包数量total_packet_lost_delta，用当前时间点的丢包数量(total_packet_lost_delta)除以该时间段的总包数量(total_packets_delta)得到当前时刻的丢包率并记录。
得到多个丢包率的样本点后，由于固定丢包场景会有一段时间内不丢包(或者丢包率很低)或者一段时间内丢包率较为固定或者丢包率升高的样本点出现，即样本点并不连续，因此在根据样本点测算趋势时，需要区分处理。如连续样本点的差值高于某一阈值(如60)，那么就不需要计算斜率，将对应样本点作为新的起点开始计算。
c、根据所述第一信息，确定丢包时间片内的丢包率高于预设值，则当前时刻发生了时间片丢包场景。
时间片丢包场景的特点是在丢包时间段内的所有数据包会全部被丢弃。因此，基于这一特点，通过检测丢包时间片内的丢包率是否高于预设值来确定当前时刻的网络拥塞场景的类型是否为时间片丢包场景。
d、根据所述第一信息，确定在发生丢包现象后，单位时间内、数据包的时延在预设幅度范围内上升，则当前时刻发生了受限网络场景。
受限网络场景的特点是当发生丢包现象时，随着发送数据量的增多，时延会明显增大，RTT趋势线的斜率会剧烈上升。因此，基于这一特点，通过检测在发生丢包现象后，单位时间内、数据包的时延是否会在预设幅度范围内上升，来确定当前时刻的网络拥塞场景的类型是否为受限网络场景。
以上是对网络拥塞场景的类型进行判断的判断方式的描述。在具体实现时，一般通过计算第一信息与场景特征之间的相似度来确定网络拥塞场景的类型。
将竞争型网络拥塞场景、专有网络固定丢包场景、时间片丢包场景以及受限网络场景中的任意一种类型记为第一类型。
接收到第一信息后，计算第一信息与第一类型的场景特征之间的相似值度，如果相似度值大于或等于第一预设值(如70％)，说明第一信息中包含了第一类型的场景特征，说明第一信息与第一类型匹配成功，当前时刻所发生的网络拥塞场景的类型为第一类型。如果相似度值小于第一预设值、且大于或等于第二预设值(第二预设值小于第一预设值，如第二预设值为40％)，说明第一信息与第一类型只有部分匹配成功，此时需要更多的信息做进一步判断，因此会生成反馈信息。如果相似度值小于第二预设值，说明第一信息与第一类型匹配失败，此时会选用另一种网络拥塞场景类型的判断方式继续对第一信息进行判断。
例如，根据前文中对竞争型网络拥塞场景的描述可以知道，竞争型网络拥塞场景的特点是：在单位时间内，丢包率可以以相对固定的斜率呈上升状态。竞争型网络拥塞场景的特点可以用数据表示，如用丢包率斜率的一个范围值来描述竞争型网络拥塞场景。这一数据也被称为竞争型网络拥塞场景的场景特征。
在确定第一信息是否与竞争型网络拥塞场景相对应时，可以从第一信息中选取时间、丢包率，进而计算出单位时间内的丢包率斜率。在得到计算结果后，计算其与竞争型网络拥塞场景的场景特征之间的相似度，根据相似度计算结果，确定是匹配成功，或部分匹配成功，还是匹配失败。
在本实施例中，可按照竞争型网络拥塞场景、专有网络固定丢包场景、时间片丢包场景以及受限网络场景的匹配顺序，依次对第一信息进行匹配。如果在匹配过程中，与某一类型的场景匹配成功，则后续匹配过程可省略，如果所有类型的网络拥塞场景均未匹配成功，可直接废弃第一信息所对应的数据包，不再进行处理。
以上所描述的网络拥塞场景的类型匹配顺序仅为例举，本领域技术人员可以理解，匹配顺序可以根据需要进行调整。
上文中所描述的反馈信息用于指示从所接收的数据包中提取第二信息，所述第二信息为判断第一类型时所需要的信息。在之后的实施例中，将会对反馈信息如何使用做进一步说明。
步骤503、根据所述当前时刻所发生的网络拥塞场景的类型确定数据发送策略，基于所述数据发送策略发送数据。
在之前的步骤中，已经检测出网络拥塞场景的类型。由于不同类型的网络拥塞场景，具有不同的特点，因此在本步骤中，需要根据具体的网络拥塞场景的类型，确定数据发送策略，以缓解网络拥塞的状况。
具体的说，不同类型的网络拥塞场景所对应的数据发送策略如下：
A、在当前时刻所发生的网络拥塞场景的类型为竞争型网络环境的情况下，加大数据的发送量，以保证数据的送达率。
例如，固定丢包率为20％，原始数据100M，如果要保证数据的送达能达到100M，在竞争型网络环境中要加大数据的发送量到125M，这样在竞争型网络场景下，才能够保证100M数据的送达。这样处理后既保证了数据的送达，也没有降低数据的质量。
B、在当前时刻所发生的网络拥塞场景的类型为专有网络固定丢包场景的情况下，探测当前专有网络带宽的峰值，然后在保证数据质量损失小于设定的阈值的前提下，调整数据发送时的数据量，以使得所述数据量不超过所述专有网络带宽的峰值。
C、在当前时刻所发生的网络拥塞场景的类型为时间片丢包场景的情况下，计算固定丢包的时间片，在丢包时间片外补发数据，以实现数据的完整送达。
D、在当前时刻所发生的网络拥塞场景的类型为受限网络场景的情况下，减少数据发送的量，以降低时延的增长率。
在确定数据发送策略后，可根据前述数据发送策略发送数据，从而达到缓解网络拥塞的目的。
本发明提供的带宽估计方法通过对数据包进行网络特征的探测，实现了对多种类型的网络拥塞场景的识别，并针对不同类型的网络拥塞场景，提供不同的数据包发包策略，从而能够有效地缓解网络拥塞，提高通信质量。
基于上述任一实施例，在本实施例中，所述从所接收的数据包中提取第一信息，包括：
根据预设条件，从所接收的数据包中提取第三信息；
根据所述反馈信息，从所述第三信息中提取第二信息；
将所述第二信息作为所述第一信息。
在之前的实施例中已经提到，在根据第一信息，对当前时刻的网络拥塞场景的类型进行判断时，存在第一信息与第一类型只有部分匹配成功的情况。在这一情况下，会生成反馈信息。在本实施例中，将对反馈信息的应用进行说明。
在初始时，可根据预设条件从所接收的数据包中提取第三信息。所述数据包可以是发送端报告SR、接收端包括RR，还可以是其他类型的数据包。
为了能够与尽可能多的网络拥塞场景类型相对应，因此在从数据包中提取第三信息时，希望采集尽可能多的信息。例如，所采集的第三信息是以下数据中的一种或多种：Packet type、ssrc、RTP timestamp、Sender packet count、Fraction lost(RTP丢失百分比)、cumulative number of packet lost(累计丢包数量)。反馈信息是网络拥塞场景类型判断过程中所返回的信息，该信息描述了哪种类型的网络拥塞场景与第一信息相匹配的可能较高。因此，在本实施例中，根据反馈信息可从第三信息中进一步有针对性地进行信息提取，以更好地实现网络拥塞场景的类型匹配。
在本实施例中，所述反馈信息具体包括：场景类型、场景匹配所需要的参数。
例如，当场景类型为竞争型网络拥塞场景时，所对应的反馈信息为“竞争型网络拥塞场景；时间，丢包率”。当场景类型为专有网络固定丢包场景时，所对应的反馈信息为“专有网络固定丢包场景；时间，丢包率”。
有了反馈信息之后，可根据反馈信息从第三信息中提取出第二信息，所述第二信息为判断第一类型时所需要的信息。
在本实施例中，将第二信息作为后续进行网络拥塞场景的类型判断时所需要的第一信息。后续在网络拥塞场景的类型匹配时，可将第一信息直接与第一类型的场景特征进行匹配，而无需与不同的类型的场景特征分别进行匹配。
例如，已知待识别数据包所对应的第一信息中包含了专有网络固定丢包场景匹配所需要的参数，可直接将该第一信息与专有网络固定丢包场景相对应的场景特征进行匹配，而不必再与竞争型网络拥塞场景、时间片丢包场景以及受限网络场景相对应的场景特征进行匹配。
本发明提供的带宽估计方法通过反馈信息可有针对性地提取特定类型网络拥塞场景匹配所需要的参数，从而能够更好地进行场景匹配，提高了场景匹配的成功率与准确率。
基于上述任一实施例，在本实施例中，所述从所接收的数据包中提取第一信息，包括：
根据预设条件，从所接收的数据包中提取第三信息；
将所述第三信息作为所述第一信息。
在之前的实施例中，描述了利用反馈信息有针对性地提取特定类型网络拥塞场景匹配所需要的参数，从而生成第一信息的过程。在实际应用中，并非每时每刻都会生成反馈信息。
在本实施例中，当未生成反馈信息时，可将数据包中所提取的第三信息直接作为第一信息，从而根据网络拥塞场景类型的判断。
若将第三信息作为第一信息，在进行网络拥塞场景类型的判断时，需要将第一信息与不同类型场景的场景特征分别进行匹配，如按照竞争型网络拥塞场景、专有网络固定丢包场景、时间片丢包场景以及受限网络场景的匹配顺序，依次对第一信息进行匹配。具体的匹配过程在之前的实施例中已经有详细的说明，因此不在此处重复。
本发明提供的带宽估计方法通过对数据包进行网络特征的探测，实现了对多种类型的网络拥塞场景的识别，并针对不同类型的网络拥塞场景，提供不同的数据包发包策略，从而能够有效地缓解网络拥塞，提高通信质量。
下面对本发明提供的带宽估计系统进行描述，下文描述的带宽估计系统与上文描述的带宽估计方法可相互对应参照。
图6为本发明提供的带宽估计系统的示意图，如图6所示，本发明提供的带宽估计系统包括：数据处理模块601，网络拥塞场景类型判断模块602以及数据发送模块603；其中，
所述数据处理模块601用于从所接收的数据包中提取第一信息，所述第一信息为判断网络拥塞场景的类型时所需要的信息；
所述网络拥塞场景类型判断模块602用于根据所述第一信息，确定当前时刻所发生的网络拥塞场景的类型；其中，所述当前时刻所发生的网络拥塞场景的类型为以下类型中的一种：竞争型网络拥塞场景、专有网络固定丢包场景、时间片丢包场景以及受限网络场景；
所述数据发送模块603用于根据所述当前时刻所发生的网络拥塞场景的类型确定数据发送策略，基于所述数据发送策略发送数据。
本发明提供的带宽估计系统通过对数据包进行网络特征的探测，实现了对多种类型的网络拥塞场景的识别，并针对不同类型的网络拥塞场景，提供不同的数据包发包策略，从而能够有效地缓解网络拥塞，提高通信质量。
基于上述任一实施例，在本实施例中，所述网络拥塞场景类型判断模块602包括以下场景类型识别单元中的至少一种：第一场景类型识别单元、第二场景类型识别单元、第三场景类型识别单元以及第四场景类型识别单元；
其中，所述第一场景类型识别单元用于根据所述第一信息，确定单位时间内、数据包丢包率的斜率值在预设幅度范围内上升，则当前时刻发生了竞争型网络拥塞场景；
所述第二场景类型识别单元用于根据所述第一信息，确定单位时间内、数据包的丢包率在预设的幅度范围内变化，则当前时刻发生了专有网络固定丢包场景；
所述第三场景类型识别单元用于根据所述第一信息，确定丢包时间片内的丢包率高于预设值，则当前时刻发生了时间片丢包场景；
所述第四场景类型识别单元用于根据所述第一信息，确定在发生丢包现象后，单位时间内、数据包的时延在预设幅度范围内上升，则当前时刻发生了受限网络场景。
网络拥塞场景类型判断模块602中包含了多个类型的场景类型识别单元，这些场景类型识别单元用于识别不同类型的场景特征。如前述第一场景类型识别单元、第二场景类型识别单元、第三场景类型识别单元以及第四场景类型识别单元中的一种或多种。具体的类型与数量可根据实际需要确定，在本实施例中不对其进行限定。
多个场景类型识别单元以pipeline(管道)的形式存储，便于扩展。若网络拥塞场景类型判断模块602在应用中需要根据实际情况识别新的场景类型，可在模块内添加新的场景类型识别单元。
在之前的实施例中已经提到，网络拥塞场景类型判断模块602所要处理的第一信息可能是未与特定场景类型相关的(即第三信息)，也可能是与特定场景类型相关的(即第二信息)。
若第一信息未与特定场景类型相关，那么网络拥塞场景类型判断模块602可分别调用对应的场景类型识别单元对第一信息进行处理。
例如，多个场景类型识别单元按照预先设定的顺序依次对数据进行特征匹配。首先由第一场景类型识别单元处理第一信息，然后由第二场景类型识别单元处理第一信息，接着由第三场景类型识别单元处理第一信息，最后由第四场景类型识别单元处理第一信息。在这一过程中，一旦有场景类型识别单元处理成功，则结束后续的流程。
以上所描述的多个场景类型识别单元的执行顺序仅为例举，本领域技术人员可以理解，多个场景类型识别单元的执行顺序可以根据需要进行调整。
对于任意一个场景类型识别单元，其在对第一信息进行场景类型识别时，首先计算第一信息与第一类型(竞争型网络拥塞场景、专有网络固定丢包场景、时间片丢包场景以及受限网络场景中的任意一种类型)的场景特征之间的相似值度，如果相似度值大于或等于第一预设值(如70％)，说明第一信息中包含了第一类型的场景特征，说明第一信息与第一类型匹配成功，当前时刻所发生的网络拥塞场景的类型为第一类型。如果相似度值小于第一预设值、且大于或等于第二预设值(第二预设值小于第一预设值，如第二预设值为40％)，说明第一信息与第一类型只有部分匹配成功，此时需要更多的信息做进一步判断，因此会生成反馈信息。如果相似度值小于第二预设值，说明第一信息与第一类型匹配失败，此时会选用另一种网络拥塞场景类型的判断方式继续对第一信息进行判断。
例如，根据前文中对竞争型网络拥塞场景的描述可以知道，竞争型网络拥塞场景的特点是：在单位时间内，丢包率可以以相对固定的斜率呈上升状态。竞争型网络拥塞场景的特点可以用数据表示，如用丢包率斜率的一个范围值来描述竞争型网络拥塞场景。这一数据也被称为竞争型网络拥塞场景的场景特征。
第一场景类型识别单元在确定第一信息是否与竞争型网络拥塞场景相对应时，可以从第一信息中选取时间、丢包率，进而计算出单位时间内的丢包率斜率。在得到计算结果后，计算其与竞争型网络拥塞场景的场景特征之间的相似度，根据相似度计算结果，确定是匹配成功，或部分匹配成功，还是匹配失败。
在上述描述中，当第一信息与第一类型只有部分匹配成功时，会生成反馈信息。反馈信息用于指示从所接收的数据包中提取第二信息，所述第二信息为判断第一类型时所需要的信息。在之后的实施例中，会对反馈信息的进一步应用进行说明。
若第一信息与特定场景类型相关，那么网络拥塞场景类型判断模块602可调用对应的场景类型识别单元对第一信息进行处理。
例如，第一信息包含了专有网络固定丢包场景的参数，因此直接选用第二场景类型识别单元，无需选用其他类型的场景类型识别单元对第一信息进行处理。
具体的说，对于所选定的场景类型识别单元，其在对数据进行场景类型识别时，首先计算第一信息与特定场景类型的场景特征之间的相似值度，如果相似度值大于或等于第一预设值(如70％)，说明第一信息中包含了第一类型的场景特征，第一信息与第一类型匹配成功，当前时刻所发生的网络拥塞场景的类型为第一类型。如果相似度值小于第一预设值、且大于或等于第二预设值(第二预设值小于第一预设值，如第二预设值为40％)，说明第一信息与第一类型只有部分匹配成功，此时需要更多的信息做进一步判断，因此会生成反馈信息，并返回给数据处理模块601。如果相似度值小于第二预设值，说明第一信息与第一类型匹配失败，之前的判断有误，不再生成反馈信息，可直接废弃第一信息对应的数据包，不再进行处理。
所选定的场景类型识别单元对数据进行场景类型识别的具体实现过程与之前的描述并无本质区别，因此不在此处重复说明。
本发明提供的带宽估计系统通过对数据包进行网络特征的探测，实现了对多种类型的网络拥塞场景的识别，并针对不同类型的网络拥塞场景，提供不同的数据包发包策略，从而能够有效地缓解网络拥塞，提高通信质量。
基于上述任一实施例，在本实施例中，所述数据处理模块包括数据预处理单元、数据提取单元以及数据缓存单元；
所述数据预处理单元用于根据预设条件，从所接收的数据包中提取第三信息；
所述数据提取单元用于根据所述反馈信息，从所述第三信息中提取第二信息；
数据缓存单元用于将所述第二信息作为所述第一信息。
在本实施例中，数据预处理单元用于从所接收的数据包中提取可用信息。所接收的数据包可以是发送端报告SR、接收端包括RR，也可以是其他类型的数据包。
第三信息为按照预设条件从数据包中所提取的信息，为了能够与尽可能多的网络拥塞场景类型相对应，在从数据包中提取第三信息时，希望采集尽可能多的信息。例如，所采集的第三信息是以下数据中的一种或多种：Packet type、ssrc、RTP timestamp、Senderpacket count、Fraction lost(RTP丢失百分比)、cumulative number of packet lost(累计丢包数量)。
所提取的第三信息可在打包后发送给数据提取单元。
数据提取单元从网络拥塞场景类型判断模块602接收反馈信息，从数据预处理单元接收第三信息，根据所述反馈信息，从所述第三信息中提取第二信息，并将所述第二信息发送给数据缓存单元。在之前的实施例中，已经描述了如何根据反馈信息，从第三信息中提取第二信息，因此不在此处重复。
数据缓存单元接收到第二信息后，可按照场景类型存储第二信息。
例如，若从数据提取单元所接收数据中包含了竞争型网络拥塞场景的参数，则相关数据的存储格式为：
Feature{
Type＝竞争型网络拥塞
Timestamp
单位时间内丢包率
}
数据缓存单元预先设置了缓冲区的大小，如缓冲区可存储100条数据，当所存储的数据达到缓冲区大小时，将缓冲区内的数据发送至网络拥塞场景类型判断模块602。
本发明提供的带宽估计系统通过反馈信息可有针对性地提取特定类型网络拥塞场景匹配所需要的参数，从而能够更好地进行场景匹配，提高了场景匹配的成功率与准确率。
基于上述任一实施例，在本实施例中，数据缓存单元还用于将所述第三信息作为所述第一信息。
在之前的实施例中，描述了利用反馈信息有针对性地提取特定类型网络拥塞场景匹配所需要的参数，从而生成第一信息的过程。在实际应用中，并非每时每刻都会生成反馈信息。
在本实施例中，当未生成反馈信息时，数据预处理单元直接将第三信息发送给数据缓存单元。数据缓存单元接收到第三信息后，由于这些信息中尚未识别出与场景特征有关的参数，因此可将第三信息以原有的数据格式直接存储。
数据缓存单元所存储的数据达到预设的数量级时，将所接收到的第三信息作为第一信息发送给网络拥塞场景类型判断模块602。
本发明提供的带宽估计系统通过对数据包进行网络特征的探测，实现了对多种类型的网络拥塞场景的识别，并针对不同类型的网络拥塞场景，提供不同的数据包发包策略，从而能够有效地缓解网络拥塞，提高通信质量。
基于上述任一实施例，在本实施例中，所述数据发送模块具体用于：
在当前时刻所发生的网络拥塞场景的类型为竞争型网络环境的情况下，加大数据的发送量，以保证数据的送达率；
在当前时刻所发生的网络拥塞场景的类型为专有网络固定丢包场景的情况下，探测当前专有网络带宽的峰值，然后在保证数据质量损失小于设定的阈值的前提下，调整数据发送时的数据量，以使得所述数据量不超过所述专有网络带宽的峰值；
在当前时刻所发生的网络拥塞场景的类型为时间片丢包场景的情况下，计算固定丢包的时间片，在丢包时间片外补发数据，以实现数据的完整送达；
在当前时刻所发生的网络拥塞场景的类型为受限网络场景的情况下，减少数据发送的量，以降低时延的增长率。
本发明提供的带宽估计系统通过对数据包进行网络特征的探测，实现了对多种类型的网络拥塞场景的识别，并针对不同类型的网络拥塞场景，提供不同的数据包发包策略，从而能够有效地缓解网络拥塞，提高通信质量。
图7示例了一种电子设备的实体结构示意图，如图7所示，该电子设备可以包括：处理器(processor)710、通信接口(Communications Interface)720、存储器(memory)730和通信总线740，其中，处理器710，通信接口720，存储器730通过通信总线740完成相互间的通信。处理器710可以调用存储器730中的逻辑指令，以执行带宽估计方法，该方法包括：
从所接收的数据包中提取第一信息，所述第一信息为判断网络拥塞场景的类型时所需要的信息；
根据所述第一信息，确定当前时刻所发生的网络拥塞场景的类型；其中，所述当前时刻所发生的网络拥塞场景的类型为以下类型中的一种：竞争型网络拥塞场景、专有网络固定丢包场景、时间片丢包场景以及受限网络场景；
根据所述当前时刻所发生的网络拥塞场景的类型确定数据发送策略，基于所述数据发送策略发送数据。
此外，上述的存储器730中的逻辑指令可以通过软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
另一方面，本发明还提供一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括存储在非暂态计算机可读存储介质上的计算机程序，所述计算机程序包括程序指令，当所述程序指令被计算机执行时，计算机能够执行上述各方法所提供的带宽估计方法，该方法包括：
从所接收的数据包中提取第一信息，所述第一信息为判断网络拥塞场景的类型时所需要的信息；
根据所述第一信息，确定当前时刻所发生的网络拥塞场景的类型；其中，所述当前时刻所发生的网络拥塞场景的类型为以下类型中的一种：竞争型网络拥塞场景、专有网络固定丢包场景、时间片丢包场景以及受限网络场景；
根据所述当前时刻所发生的网络拥塞场景的类型确定数据发送策略，基于所述数据发送策略发送数据。
又一方面，本发明还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现以执行上述各提供的带宽估计方法，该方法包括：
从所接收的数据包中提取第一信息，所述第一信息为判断网络拥塞场景的类型时所需要的信息；
根据所述第一信息，确定当前时刻所发生的网络拥塞场景的类型；其中，所述当前时刻所发生的网络拥塞场景的类型为以下类型中的一种：竞争型网络拥塞场景、专有网络固定丢包场景、时间片丢包场景以及受限网络场景；
根据所述当前时刻所发生的网络拥塞场景的类型确定数据发送策略，基于所述数据发送策略发送数据。
以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (8)
1.一种带宽估计方法，其特征在于，包括：
从所接收的数据包中提取第一信息，所述第一信息为判断网络拥塞场景的类型时所需要的信息；
根据所述第一信息，确定当前时刻所发生的网络拥塞场景的类型；其中，所述当前时刻所发生的网络拥塞场景的类型为以下类型中的一种：竞争型网络拥塞场景、专有网络固定丢包场景、时间片丢包场景以及受限网络场景；
根据所述当前时刻所发生的网络拥塞场景的类型确定数据发送策略，基于所述数据发送策略发送数据；
其中，所述根据所述第一信息，确定当前时刻所发生的网络拥塞场景的类型，包括：
根据所述第一信息，确定单位时间内、数据包丢包率的斜率值在预设幅度范围内上升，则当前时刻发生了竞争型网络拥塞场景；
或，根据所述第一信息，确定单位时间内、数据包的丢包率在预设的幅度范围内变化，则当前时刻发生了专有网络固定丢包场景；
或，根据所述第一信息，确定丢包时间片内的丢包率高于预设值，则当前时刻发生了时间片丢包场景；
或，根据所述第一信息，确定在发生丢包现象后，单位时间内、数据包的时延在预设幅度范围内上升，则当前时刻发生了受限网络场景；
其中，所述根据所述第一信息，确定当前时刻所发生的网络拥塞场景的类型，还包括：
根据所述第一信息，确定当前时刻所发生的网络拥塞场景的类型与第一类型的相似度在预设数值范围内，返回反馈信息；
其中，所述第一类型为以下类型中的任意一种：竞争型网络拥塞场景、专有网络固定丢包场景、时间片丢包场景以及受限网络场景；所述反馈信息用于指示从所接收的数据包中提取第二信息，所述第二信息为判断第一类型时所需要的信息；
其中，按照竞争型网络拥塞场景、专有网络固定丢包场景、时间片丢包场景以及受限网络场景的匹配顺序，依次对第一信息进行匹配；如果在匹配过程中，与某一类型的场景匹配成功，则后续匹配过程可省略，如果所有类型的网络拥塞场景均未匹配成功，可直接废弃第一信息所对应的数据包，不再进行处理。
2.根据权利要求1所述的带宽估计方法，其特征在于，所述从所接收的数据包中提取第一信息，包括：
根据预设条件，从所接收的数据包中提取第三信息；
根据所述反馈信息，从所述第三信息中提取第二信息；
将所述第二信息作为所述第一信息。
3.根据权利要求1所述的带宽估计方法，其特征在于，所述根据所述当前时刻所发生的网络拥塞场景的类型确定数据发送策略，基于所述数据发送策略发送数据，包括：
在当前时刻所发生的网络拥塞场景的类型为竞争型网络环境的情况下，加大数据的发送量，以保证数据的送达率；
在当前时刻所发生的网络拥塞场景的类型为专有网络固定丢包场景的情况下，探测当前专有网络带宽的峰值，然后在保证数据质量损失小于设定的阈值的前提下，调整数据发送时的数据量，以使得所述数据量不超过所述专有网络带宽的峰值；
在当前时刻所发生的网络拥塞场景的类型为时间片丢包场景的情况下，计算固定丢包的时间片，在丢包时间片外补发数据，以实现数据的完整送达；
在当前时刻所发生的网络拥塞场景的类型为受限网络场景的情况下，减少数据发送的量，以降低时延的增长率。
4.一种带宽估计系统，其特征在于，包括：数据处理模块，网络拥塞场景类型判断模块以及数据发送模块；其中，
所述数据处理模块用于从所接收的数据包中提取第一信息，所述第一信息为判断网络拥塞场景的类型时所需要的信息；
所述网络拥塞场景类型判断模块用于根据所述第一信息，确定当前时刻所发生的网络拥塞场景的类型；其中，所述当前时刻所发生的网络拥塞场景的类型为以下类型中的一种：竞争型网络拥塞场景、专有网络固定丢包场景、时间片丢包场景以及受限网络场景；
所述数据发送模块用于根据所述当前时刻所发生的网络拥塞场景的类型确定数据发送策略，基于所述数据发送策略发送数据；
其中，所述网络拥塞场景类型判断模块包括以下场景类型识别单元中的至少一种：第一场景类型识别单元、第二场景类型识别单元、第三场景类型识别单元以及第四场景类型识别单元；
其中，所述第一场景类型识别单元用于根据所述第一信息，确定单位时间内、数据包丢包率的斜率值在预设幅度范围内上升，则当前时刻发生了竞争型网络拥塞场景；
所述第二场景类型识别单元用于根据所述第一信息，确定单位时间内、数据包的丢包率在预设的幅度范围内变化，则当前时刻发生了专有网络固定丢包场景；
所述第三场景类型识别单元用于根据所述第一信息，确定丢包时间片内的丢包率高于预设值，则当前时刻发生了时间片丢包场景；
所述第四场景类型识别单元用于根据所述第一信息，确定在发生丢包现象后，单位时间内、数据包的时延在预设幅度范围内上升，则当前时刻发生了受限网络场景；
其中，所述网络拥塞场景类型判断模块还用于根据所述第一信息，确定当前时刻所发生的网络拥塞场景的类型与第一类型的相似度在预设数值范围内，返回反馈信息；
其中，所述第一类型为以下类型中的任意一种：竞争型网络拥塞场景、专有网络固定丢包场景、时间片丢包场景以及受限网络场景；所述反馈信息用于指示从所接收的数据包中提取第二信息，所述第二信息为判断第一类型时所需要的信息；
其中，可按照竞争型网络拥塞场景、专有网络固定丢包场景、时间片丢包场景以及受限网络场景的匹配顺序，依次对第一信息进行匹配；如果在匹配过程中，与某一类型的场景匹配成功，则后续匹配过程可省略，如果所有类型的网络拥塞场景均未匹配成功，可直接废弃第一信息所对应的数据包，不再进行处理。
5.根据权利要求4所述的带宽估计系统，其特征在于，所述数据处理模块包括数据预处理单元、数据提取单元以及数据缓存单元；
所述数据预处理单元用于根据预设条件，从所接收的数据包中提取第三信息；
所述数据提取单元用于根据所述反馈信息，从所述第三信息中提取第二信息；
数据缓存单元用于将所述第二信息作为所述第一信息。
6.根据权利要求4所述的带宽估计系统，其特征在于，所述数据发送模块具体用于：
在当前时刻所发生的网络拥塞场景的类型为竞争型网络环境的情况下，加大数据的发送量，以保证数据的送达率；
在当前时刻所发生的网络拥塞场景的类型为专有网络固定丢包场景的情况下，探测当前专有网络带宽的峰值，然后在保证数据质量损失小于设定的阈值的前提下，调整数据发送时的数据量，以使得所述数据量不超过所述专有网络带宽的峰值；
在当前时刻所发生的网络拥塞场景的类型为时间片丢包场景的情况下，计算固定丢包的时间片，在丢包时间片外补发数据，以实现数据的完整送达；
在当前时刻所发生的网络拥塞场景的类型为受限网络场景的情况下，减少数据发送的量，以降低时延的增长率。
7.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1至3任一项所述带宽估计方法的步骤。
8.一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至3任一项所述带宽估计方法的步骤。
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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