CN113810769A - 数据传输方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本公开提供一种数据传输方法及系统，涉及电子信息技术领域，能够解决在处理视频丢帧时，数据延迟的问题。具体技术方案为：在传输目标视频时，通过对目标视频的分组处理生成多个数据包，并确定目标视频的冗余包，最后通过所述预设算法的协议头标记数据包和冗余包后向接收端发送，以使得在传输目标编码数据过程中发生丢包事件时，接收端根据冗余包恢复丢失的数据包。本公开用于视频传输。
Description
技术领域
本公开涉及电子信息技术领域，尤其涉及数据传输方法及系统。
背景技术
视频流在网络传输过程中，会因为传输时的传输资源而影响传输效果，如网络环境差时，视频在传输过程中会产生丢包现象；又如，当传输延时过大时，会引起视频画面的花屏卡顿等现象，严重影响用户体验。现有技术针对于传输资源造成的传输问题，会通过ARQ(Automatic Repeat-ReQuest，自动请求重传)功能，可以对丢失的数据包进行重传，对这种情况有一定的改善作用。但在网络延时较大时，采用ARQ方式对丢包数据进行重传，将会使得视频的实时性下降。
发明内容
本公开实施例提供一种数据传输方法及系统，能够解决在处理视频传输丢帧时，出现的网络延迟的问题。该技术方案如下：
根据本公开实施例的第一方面，提供一种数据传输方法，应用于发送端，该方法包括：
获取目标视频，及传输该目标视频时的网络资源，该网络资源包括丢包率；
根据该网络资源和预设算法，将该目标视频拆分为K组数据包，并生成目标视频对应的N组冗余包；
通过该预设算法的协议头标记K组数据包和N组冗余包后，编码处理生成目标编码数据，并向接收端发送，以使得在传输目标编码数据过程中发生丢包事件时，接收端根据该冗余包恢复丢失的数据包。
在一个实施例中，该方法中将该目标视频拆分为K组数据包，包括：
根据该传输该目标视频时的网络资源和目标视频，确定预设分组规则，该目标分组规则至少包括：数据包的组数K和每组对应的字节；
根据该目标分组规则，对该目标视频进行分组处理，生成K组数据包；
其中，当第K组数据包中的数据不满足分组规则时，则通过填充预设字节，使得第K组数据包中的数据满足分组规则；
其中，当目标视频的分组数量该不满足数据包的组数K时，则通过填充预设字节，生成第M至第K组数据包，该M小于等于K。
在一个实施例中，该方法中生成冗余包，包括：
根据该传输该目标视频时的网络资源和该目标分组规则，确定冗余包的组数N；
根据预设算法和组数N，逐个对K组数据包进行异或处理，生成N个冗余包。
在一个实施例中，该方法中协议头至少包括视版本信息、预留信息、配置文件标识、视频序列以及视频标记；
该配置文件标识用于标记该数据包的组数K和冗余包的组数N，该配置文件标准用于指示接收端根据该冗余包恢复该数据包；
该视频序列用于通过序列编号1至K标记该K组数据包，并通过序列编号1至N标记该冗余包。
在一个实施例中，该方法中生成目标编码数据，包括：
当第K组数据包中的数据包括预设字节时，不发送该第K组数据包中的预设字节。
根据本公开实施例的第二方面，提供一种数据传输方法，应用于接收端，包括：接收目标编码数据，该目标编码数据包括该预设算法的协议头和目标视频，该目标视频包括数据包和冗余包；
解码处理该目标编码数据，获取至少一个数据包和至少一个冗余包；
当该协议头指示该目标编码数据发生数据包丢失时，通过该冗余包恢复该丢失的数据包后，获取目标视频。
在一个实施例中，该方法中协议头至少包括视版本信息、预留信息、配置文件标识、视频序列以及视频标记，该方法包括：
该配置文件标识用于标记该数据包的组数K和冗余包的组数N，该配置文件标准用于指示接收端根据该冗余包恢复该数据包；
该视频序列用于通过序列编号1至K标记该K组数据包，并通过序列编号1至N标记该冗余包。
在一个实施例中，该方法还包括：
根据该视频序列对该至少一个数据包进行检测；
在检测到该数据包的序列编号不连续时，则通过该冗余包恢复该序列编号不连续的数据包。
在一个实施例中，该方法还包括：
根据该视频包序列号对该至少一个数据包进行检测；
在检测到该数据包的序列编号缺失时，确定丢失数据包的组数X；
当丢失数据包的组数X小于等于冗余包的组数N时，则通过该冗余包恢复该丢失的数据包。
根据本公开实施例的第三方面，提供一种数据传输系统，该系统包括：发送端和接收端；
该发送端，用于执行本公开实施例第一方面该的方法；
该接收端，用于执行本公开实施例第二方面该的方法。
应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本公开。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。
图1是本公开实施例提供的一种数据传输方法的流程图1；
图1a是本公开实施例提供的一种数据传输方法的协议头示意图；
图2是本公开实施例提供的一种数据传输方法的流程图2；
图3是本公开实施例提供的一种数据传输系统的结构图；
图3a是本公开实施例提供的一种数据传输系统中发送端的结构图；
图3b是本公开实施例提供的一种数据传输系统中接收端的结构图。
具体实施方式
这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本公开相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本公开的一些方面相一致的装置和方法的例子。
本公开实施例提供一种数据传输方法，如图1所示，该数据传输方法应用于发送端，其中发送端可以是终端设备或软件模块等，该方法包括以下步骤：
101、获取目标视频，及传输该目标视频时的网络资源。
该网络资源包括传输该目标视频时的丢包率。
通过获取传输该目标视频时的网络资源，能够确定目标视频的拆分规则，从而实现数据传输与网络资源相匹配，提高传输效率。
102、根据该网络资源和预设算法，将该目标视频拆分为K组数据包，并确定该目标视频对应的N个冗余包。
本公开所提及的拆分数据包的预设算法可以是FEC算法(前向性纠错技术)，所用的FEC算法是基于伽罗华域矩阵的异或运算丢包恢复算法。具体的该算法：将所要发送的数据包分成定长分组，将每组数据包逐字节进行异或运算得到冗余包。最终的恢复能力和冗余度有关。
本公开所提及的分组处理目标视频，将该目标视频拆分为K组数据包，包括：
根据该传输该目标视频时的网络资源和目标视频，确定目标分组规则，该目标分组规则至少包括：数据包的组数K和每组对应的字节；
根据该目标分组规则，对该目标视频进行分组处理，生成K组数据包；
其中，当第K组数据包中的数据不满足分组规则时，则通过填充预设字节，使得第K组数据包中的数据满足分组规则；
其中，当目标视频的分组数量该不满足数据包的组数K时，则通过填充预设字节，生成第M至第K组数据包，该M小于等于K。
在具体部署时，在视频包的数据发送前，本公开使用FEC算法对每组数据包进行计算，确定目标分组规则：若每组分组大小为20，冗余包组数为1，则每20组数据包产生1个冗余包。
第一个FEC分组id＝1，数据包的标号sn从0开始累加。第一个FEC分组的数据包sn为0、1…20；其中，20之前为数据包，21为冗余包。此时，profile＝1。
本公开所提及的方法中生成冗余包的步骤，包括：
根据该传输该目标视频时的网络资源和该目标分组规则，确定冗余包的组数N；
根据预设算法和组数N，逐个对K组数据包进行异或处理，生成N个冗余包。
为了进一步的提高视频帧的实时性，尽可能的提高恢复概率，当视频帧分成的小包组数最后不足分组组数时，同样使用全0的数据包进行异或运算，生成冗余包，发送到接收端。
如，一个视频帧被拆分为1998组数据包，最后一个分组只有18组数据包，并不会立即产生冗余包，此时需要将视频帧填充2个全0的长度，为1408个字节的数据包，进行异或运算，算出冗余包后发送到接收端。若出现丢包，接收端可以提高恢复数据包概率。
本公开所提及的方法还包括：根据该K组数据包和N个冗余包，确定该目标视频的FEC协议头部信息；
当视频帧被拆分为等长度的数据包后，需要添加FEC协议头进行传输，本发明所使用的协议头长度。
本公开所提及的协议头至少包括视版本信息、预留信息、配置文件标识、视频序列以及视频标记；
该配置文件标识用于标记该数据包的组数K和冗余包的组数N，该配置文件标准用于指示接收端根据该冗余包恢复该数据包；
该视频序列用于通过序列编号1至K标记该K组数据包，并通过序列编号1至N标记该冗余包。
如图1a所示，本公开所提供的协议头部信息为6个字节，该协议头部包括：版本信息V、预留信息rsv、配置文件标识profile、视频标记信息id和序列信息等。
进一步的详细介绍每个信息的具体含义：
上述的版本信息：version，用于指示版本号，在头部信息中占用2位。
上述的预留信息:reserve，用于指示预留信息，在头部信息中占用6位，全0。
上述的配置文件标识：Profile，用于指示FEC所使用的配置文件标识。
在具体的实践中，为了减少协议头不信息的数据量，将FEC配置映射为整数形式，占用1个字节，可以有255种配置。该配置可以让发送端动态的对FEC参数进行修改，接收端根据该项对数据进行恢复。
Profile是根据网络传输资源和传输的数据进行设置的，由于冗余包会增加网络发送带宽，并不是越多越好。冗余包的比例应是可以恢复当前网络环境丢包的最小值。比如，40+4这种配置可以标识为2，接收端读到Profile＝2，就知道利用配置40+4去恢复丢包。
如，当网络环境指示传输数据时并无丢包现象，则无需添加冗余包，此时profile的值为0。
如，当网络环境指示传输数据时网络丢包率为1％。则可以目标视频的分组大小可为100，冗余包组数为1，此时profile的值为1。
上述的视频标记信息：FEC的id标识，占用2个字节。该标识用于区分不同的FEC实例。发送端和接收端可以创建多个FEC实例对。
上述的序列信息：sequence number，用于指示序列编号，占用2个字节，最大值65535。数据包和冗余包使用统一序列号，从0开始累加，当累加到65535后，从0重新开始。
以上协议头中的各个信息可以根据具体传输的数据和网络传输资源进行配置。
103、通过该预设算法的协议头标记该K组数据包和N组冗余包后，编码处理生成目标编码数据，并向接收端发送。
具体的，通过标记该K组数据包和N组冗余包，能够使得接收端在接收到目标编码数据后，当确定数据包发生丢失时，可以根据冗余包恢复数据包。
本公开所提及的方法在生成目标编码数据时，包括：
当第K组数据包中的数据包括预设字节时，不发送该第K组数据包中的预设字节。
例如，当目标视频帧被拆分为等长度的数据包后，如1408个字节长度。若最后一包长度大小不够1408个字节，使用0进行填充，同时为了尽可能的减少网络传输数据，并不发送填充的0。如最后一包的数据长度为100个字节，使用0填充1308个字节，但是填充的1308个字节并不用发送到对端，仅用于发送端冗余包的计算。
本公开实施例提供的数据传输方法，在传输目标视频时，通过对目标视频的分组处理生成多个数据包，并确定目标视频的冗余包，并通过该预设算法的协议头标记数据包和冗余包后向接收端发送，以使得在传输目标编码数据过程中发生丢包事件时，接收端根据冗余包恢复丢失的数据包。
本发明提出了一种适用于视频帧传输算法。通过在发送端发送视频帧数据时添加一定的冗余包，若视频帧数据在网络传输中丢失，在一定的丢包范围内，可以在接收端直接对数据进行恢复，避免重传，从而有效提高在高延时且有丢包的环境下视频流传输的实时性。
实施例二
基于上述图1对应的实施例提供的数据传输方法，本公开另一实施例提供一种数据传输方法，该方法可以应用于接收端，例如，接收端可以是终端设备或软件模块等。本实施例以发送视频数据为例进行说明，并不代表本公开局限于此。参照图2所示，本实施例提供的数据传输方法包括以下步骤：
201、接收目标编码数据。
该目标编码数据包括该预设算法的协议头和目标视频，该目标视频包括数据包和冗余包。
本公开所提供的方法中，该协议头至少包括视版本信息、预留信息、配置文件标识、视频序列以及视频标记，该方法包括：
该配置文件标识用于标记该数据包的组数K和冗余包的组数N，该配置文件标准用于指示接收端根据该冗余包恢复该数据包；
该视频序列用于通过序列编号1至K标记该K组数据包，并通过序列编号1至N标记该冗余包。
202、解码处理该目标编码数据，获取至少一个数据包和至少一个冗余包。
本公开所提供的方法中，根据该协议头中的配置文件标识确定数据包的组数和冗余包的组数。
根据数据包的序列编号，提取该目标编码数据中的数据包，并安装数据包的序列编号，进行异或运算，获取冗余包。
本公开所提供的方法可以根据目标编码数据中包含的冗余包，确定目标编码数据相匹配的解码算法。
203、当该协议头指示该目标编码数据发生数据包丢失时，通过该冗余包恢复该丢失的数据包后，获取目标视频。
本公开所提及的协议头至少包括视版本信息、预留信息、配置文件标识、视频序列以及视频标记；
上述的版本信息：version，用于指示版本号，在头部信息中占用2位。
上述的预留信息:reserve，用于指示预留信息，在头部信息中占用6位，全0。
上述的配置文件标识：Profile，用于指示FEC所使用的配置文件标识。
上述配置文件标识用于标记该数据包的组数K和冗余包的组数N，该配置文件标准用于指示接收端根据该冗余包恢复该数据包；
上述视频序列用于通过序列编号1至K标记该K组数据包，并通过序列编号1至N标记该冗余包。
本公开所提及的方法中，会根据获取协议头，确定冗余包是否可以恢复数据包，此处以根据协议头中的文件配置标识profile得到FEC参数n和k的值；其中，数据包的组数为n，冗余包的组数为k，数据包的序列编号为sn，具体可以包括：
示例一：
若sn％(n+k)<n，则说明该数据包为视频帧数据可直接上报给应用层。
示例二：
当检测到sn不连续时，说明数据有丢包遇到第一个冗余包
示例三：
sn％(n+k)>＝n或下一个FEC分组数据时，对数据进行尝试恢复。若可以恢复则将恢复后的数据上报至应用层。
本公开所提及的方法中，根据冗余包恢复数据包的步骤包括：
根据该视频序列对该至少一个数据包进行检测；
在检测到该数据包的序列编号不连续时，则通过该冗余包恢复该序列编号不连续的数据包。
本公开所提及的方法中，当发送端发送的目标编码数据发生丢包时，接收端的恢复能力则与该目标编码数据中的冗余度有关，具体步骤包括：
根据该视频序列对该至少一个数据包进行检测；
在检测到该数据包的序列编号缺失时，确定数据包丢失的组数X；
当丢失数据包的组数X小于等于冗余包的组数N时，则通过该冗余包恢复该丢失的数据包。
假设，每组数据包数为n，添加冗余包数为k，当丢包数lost(含数据包和冗余包丢包)<＝k时，则确定可以通过冗余包恢复丢失的数据包。
本公开所提及的方法中当提取的现数据包个数小于预设分组算法中数据包的固定长度，则需要读取视频帧的拆帧协议头中的数据大小字段，将数据包的真实长度上报到应用层。
同样，发送端为了提高实时性所添加的全0数据包也可以通过读取视频帧的拆帧协议头中的相关字段，判断该数据包是否拆出的视频帧还是填充的全0数据包。若为视频帧则上报到应用层。
本公开实施例提供的数据传输方法，当接收端获取目标编码数据后，根据目标编码数据中的协议头，提取目标编码数据中的数据包和冗余包，当目标编码数据发生丢包时，通过冗余包恢复数据包，生成目标视频，本公开通过在接收端直接通过冗余包恢复数据包，避免数据的重传，从而有效提高在高延时且有丢包的环境下视频流传输的实时性。
实施例三
基于上述图1和图2对应的实施例中所描述的数据传输方法，下述为本公开装置实施例，可以用于执行本公开方法实施例。
本公开实施例提供一种数据传输系统，如图3所示，该数据传输系统30包括：发送端301和接收端302；
发送端301用于执行实施例一及附图1中该的方法；
接收端302用于执行实施例二及附图2中该的方法；
在一个实施例中，如图3a所示，该发送端301包括：获取模块3011、拆分模块3012和编码传输模块3013；
该获取模块3011，用于获取目标视频，及传输该目标视频时的网络资源，该网络资源包括丢包率；
该拆分模块3012，用于根据该网络资源和预设算法，将该目标视频拆分为K组数据包，并生成目标视频对应的N组冗余包；
该编码传输模块3013，用于通过该预设算法的协议头标记K组数据包和N组冗余包后，编码处理生成目标编码数据，并向接收端发送，以使得接收端在接收目标编码数据发生丢包事件时，根据该冗余包恢复丢失的数据包
在一个实施例中，如图3b所示，该接收端302包括：接收模块3021、解码模块3022、恢复模块3023；
接收模块3021，用于接收目标编码数据，该目标编码数据包括该预设算法的协议头和目标视频，该目标视频包括数据包和冗余包；
解码模块3022，用于解码处理该目标编码数据，获取至少一个数据包和至少一个冗余包；
恢复模块3023，用于当该协议头指示该目标编码数据发生数据包丢失时，通过该冗余包恢复该丢失的数据包后，获取目标视频。
本公开实施例提供的数据传输系统，在传输目标视频时，通过对目标视频的分组处理生成多个数据包，并确定目标视频的冗余包，并通过该预设算法的协议头标记数据包和冗余包后向接收端发送，以使得在传输目标编码数据过程中发生丢包事件时，接收端根据冗余包恢复丢失的数据包；当接收端获取目标编码数据后，根据目标编码数据中的协议头，提取目标编码数据中的数据包和冗余包，当目标编码数据发生丢包时，通过冗余包恢复数据包，生成目标视频。
本公开通过在接收端直接通过冗余包恢复数据包，避免数据的重传，从而有效提高在高延时且有丢包的环境下视频流传输的实时性。
基于上述图1和图2对应的实施例中所描述的数据传输方法，本公开实施例还提供一种计算机可读存储介质，例如，非临时性计算机可读存储介质可以是只读存储器(英文：Read Only Memory，ROM)、随机存取存储器(英文：Random Access Memory，RAM)、CD-ROM、磁带、软盘和光数据存储装置等。该存储介质上存储有计算机指令，用于执行上述图1和图2对应的实施例中所描述的数据传输方法，此处不再赘述。
本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的公开后，将容易想到本公开的其它实施方案。本申请旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本公开的真正范围和精神由下面的权利要求指出。
Claims (10)
1.一种数据传输方法，其特征在于，应用于发送端，所述方法包括：
获取目标视频，及传输所述目标视频时的网络资源，所述网络资源包括丢包率；
根据所述网络资源和预设算法，将所述目标视频拆分为K组数据包，并生成所述目标视频对应的N组冗余包；
通过所述预设算法的协议头标记K组数据包和N组冗余包后，编码处理生成目标编码数据，并向接收端发送，以使得在传输目标编码数据过程中发生丢包事件时，接收端根据所述冗余包恢复丢失的数据包。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将所述目标视频拆分为K组数据包，包括：
根据所述传输所述目标视频时的网络资源和目标视频，确定预设分组规则，所述目标分组规则至少包括：数据包的组数K和每组对应的字节；
根据所述目标分组规则，对所述目标视频进行分组处理，生成K组数据包；
其中，当第K组数据包中的数据不满足分组规则时，则通过填充预设字节，使得第K组数据包中的数据满足分组规则；
其中，当目标视频的分组数量所述不满足数据包的组数K时，则通过填充预设字节，生成第M至第K组数据包，所述M小于等于K。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，生成冗余包，包括：
根据所述传输所述目标视频时的网络资源和所述目标分组规则，确定冗余包的组数N；
根据预设算法和组数N，逐个对K组数据包进行异或处理，生成N个冗余包。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述协议头至少包括视版本信息、预留信息、配置文件标识、视频序列以及视频标记；
所述配置文件标识用于标记所述数据包的组数K和冗余包的组数N，所述配置文件标准用于指示接收端根据所述冗余包恢复所述数据包；
所述视频序列用于通过序列编号1至K标记所述K组数据包，并通过序列编号1至N标记所述冗余包。
5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述生成目标编码数据，包括：
当第K组数据包中的数据包括预设字节时，不发送所述第K组数据包中的预设字节。
6.一种数据传输方法，其特征在于，应用于接收端，包括：
接收目标编码数据，所述目标编码数据包括所述预设算法的协议头和目标视频，所述目标视频包括数据包和冗余包；
解码处理所述目标编码数据，获取至少一个数据包和至少一个冗余包；
当所述协议头指示所述目标编码数据发生数据包丢失时，通过所述冗余包恢复所述丢失的数据包后，获取目标视频。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述协议头至少包括视版本信息、预留信息、配置文件标识、视频序列以及视频标记，所述方法包括：
所述配置文件标识用于标记所述数据包的组数K和冗余包的组数N，所述配置文件标准用于指示接收端根据所述冗余包恢复所述数据包；
所述视频序列用于通过序列编号1至K标记所述K组数据包，并通过序列编号1至N标记所述冗余包。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
根据所述视频序列对所述至少一个数据包进行检测；
在检测到所述数据包的序列编号不连续时，则通过所述冗余包恢复所述序列编号不连续的数据包。
9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
根据所述视频序列对所述至少一个数据包进行检测；
在检测到所述数据包的序列编号缺失时，确定丢失数据包的组数X；
当丢失数据包的组数X小于等于冗余包的组数N时，则通过所述冗余包恢复所述丢失的数据包。
10.一种数据传输系统，其特征在于，该系统包括：发送端和接收端；
所述发送端，用于执行权利要求1至权利要求5任一项所述的方法；
所述接收端，用于执行权利要求6至权利要求9任一项所述的方法。
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
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|---|---|---|---|
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Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114244475A (zh) * | 2021-12-22 | 2022-03-25 | 中国人民解放军海军潜艇学院 | 数据传输方法、装置和计算机可读存储介质 |
| CN114422458A (zh) * | 2021-12-22 | 2022-04-29 | 北京凯视达信息技术有限公司 | 多路接收视频传输方法及装置 |
| CN114584847A (zh) * | 2022-02-22 | 2022-06-03 | 广州广哈通信股份有限公司 | 一种数据传输方法 |
| CN116015563A (zh) * | 2022-12-30 | 2023-04-25 | 深圳市爱博医疗机器人有限公司 | 数据传输丢包处理方法、装置、设备及介质 |
-
2021
- 2021-08-18 CN CN202110950758.1A patent/CN113810769A/zh active Pending
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