CN114844872B - 一种云手机动态码流调整方法及系统 - Google Patents

一种云手机动态码流调整方法及系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种云手机动态码流调整方法及系统，所述方法包括如下步骤：步骤S1，根据项目需求配置视频编码输出等级；步骤S2，实时检测带宽的分配情况进行动态码流调整，确定对应的视频编码输出等级，根据确定的视频编码输出等级对视频流基于UDP协议传输。

Description

一种云手机动态码流调整方法及系统
技术领域
本发明涉及云手机技术领域，特别是涉及一种云手机动态码流调整方法及系统。
背景技术
云手机是通过在云服务器端通过虚拟容器的方式，将一台云服务器划分成多个虚拟机来独立运行的android系统，然后提供远程操作让手机等终端设备操作使用，使得各种应用运行在云端，方便管理，可以大大减少真实手机本地资源的消耗。
由于程序运行在云端，真机需要看到云手机的运行界面，并进行操作，因此需要的把云手机的运行界面编码后传送给真机界面播放显示；在真机模拟场景，真机也需要把本地摄像头的数据采集编码后，传送到云手机端进行解码识别使用。
真机和云机之间会进行大量的视频数据传输，由于云手机的终端的使用无线网络，网络环境比较复杂，网络会随着手机的移动出现网络抖动、时好时坏的情况。为了适应无线网络的抖动，网络好的时候，应提供高质量的码率，增加体验效果；网络变差的时候，减低编码码率，减少数据的通信，保证基本功能使用
公开号为CN111371954A的中国专利申请提供了一种对云手机资源配置进行动态调整的方法及装置，其实施例提供了一种对云手机资源配置进行动态调整的方法，能够根据网络状态对云手机传输到用户手机的音视频配置参数进行动态调整，从而优化用户的体验，同时使得网络资源得到充分利用，然而，该专利仅从大的框架进行描述，并没有给出具体的实现策略方法，比如具体根据哪些网络参数进行调整，具体调整的策略也并没有提及。
发明内容
为克服上述现有技术存在的不足，本发明之目的在于提供一种云手机动态码流调整方法及系统，可以根据实时网络带宽使用情况、数据通信拥塞状况和网络延迟等信息，实时更改视频编码参数，动态调整码率，保证数据的正常发送，避免拥塞带来的黑屏、操作卡顿等问题。
为达上述目的，本发明提出一种云手机动态码流调整方法，包括如下步骤：
步骤S1，根据项目需求配置视频编码输出等级；
步骤S2，实时检测带宽的分配情况进行动态码流调整，确定对应的视频编码输出等级，根据确定的视频编码输出等级对视频流基于UDP协议传输。
优选地，将所述视频编码输出等级用于确定视频编码输出的码率、分辨率以及帧率。
优选地，于步骤S2中，云服务器根据并发量和真实的带宽消耗情况，给每台云机实例动态分配带宽，每台云机实例的带宽随云机的并发量调整。
优选地，根据如下公式获得每台云机实例的最大码率，并根据获得的最大码率通过步骤S1的配置确定视频编码输出等级：
最大码率＝可用带宽*有效率
其中有效率为预设，跟数据包头，FEC的增加有关。
优选地，所述方法还包括：
在基于UDP协议的视频流传输过程中，根据数据拥塞窗口进行动态码流调整，调整对应的视频输出等级。
优选地，在基于UDP协议的视频流传输过程中，在UDP数据报文的基础上增加控制头，并在控制头中增加数据拥塞窗口Wnd，以通过数据拥塞窗口Wnd实现拥塞控制，所述数据拥塞窗口Wnd用于限定发送方发送的数据不得超过该数据拥塞窗口Wnd。
优选地，所述拥塞机制通过分析丢包情况，动态调整所述数据拥塞窗口Wnd，使发送方发送的数据不超过数据拥塞窗口Wnd。
优选地，所述根据数据拥塞窗口进行动态码流调整采用如下公式调整：
码率＝数据拥塞窗口*发送周期时间。
优选地，所述方法还包括：
云机与真机的视频流传输过程中，不间断测量网络延时，根据当前网络延时状况，调整视频输出等级，从而调整视频流传输的码率、分辨率和帧率。
为达到上述目的，本发明还提供一种云手机动态码流调整系统，包括：
视频编码输出等级配置单元，用于根据项目需求配置视频编码输出等级；
基于带宽动态码流调整单元，用于实时检测带宽的分配情况，进行动态码流调整，确定对应的视频编码输出等级，根据确定的视频编码输出等级对视频流基于UDP协议传输。
与现有技术相比，本发明一种云手机动态码流调整方法及系统根据带宽、数据拥塞窗口和网络延迟更改编码参数，动态调整码率，选择合适的视频码流输出等级，使得在网络好的情况下采用等级高数据，保证最佳画面效果；网络差的时候，实时减低等级，保证数据的正常发送，避免网络通信拥塞导致黑屏、操作卡顿等问题，通过本发明，可以动态检网络带宽、丢包和延时情况，实时做出码流调整，避免拥塞，保证云机与真机的正常通信，减低延时，保证最大使用效果。
附图说明
图1为本发明一种云手机动态码流调整方法的步骤流程图；
图2为本发明实施例中网络延时检测示意图；
图3为本发明一种云手机动态码流调整系统的系统框图。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例并结合附图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示的内容轻易地了解本发明的其它优点与功效。本发明亦可通过其它不同的具体实例加以施行或应用，本说明书中的各项细节亦可基于不同观点与应用，在不背离本发明的精神下进行各种修饰与变更。
图1为本发明一种云手机动态码流调整方法的步骤流程图。如图1所示，本发明一种云手机动态码流调整方法，应用于视频传输的视频发送方(云手机场景中，远程桌面显示时云手机为视频发送方，当真机模拟摄像头时，真机为视频发送方)，包括如下步骤：
步骤S1，根据项目需求配置视频编码输出等级。
所述视频编码输出等级为调整视频编码输出的选项，包括但不限于分辨率，帧率和编码码率等，在本发明具体实施例中，所述视频编码输出等级具体定义如下：
其中，第一行”WIFI”表示根据不同的网络类型进行配置，可以是WIFI,4G，5G等；
第二行为视频编码方式，可以是H.264、H.265等；
第三行开始具体的编码等级定义，第一列表示码率(单位Kbps，比如2000Kbps)，第二三列表示分辨率(1280×720)，第四列表示帧率(比如30fps)。
以上数据可根据项目需求定制化，可根据不同网络种类和编码方式单独配置，也可以根据实际用户的喜好、统计数据进行动态配置。
步骤S2，每台云机实例检测带宽的分配情况，进行动态码流调整，确定对应的视频输出等级，根据确定的视频输出等级对视频流基于UDP传输。
一般地，云机服务器会同时运行几十台以上的云机实例，云服务器会根据并发量和真实的带宽消耗情况，给每台云机实例动态分配带宽，则每台云机实例的带宽会跟着云机并发量的多少做调整。
在本发明具体实施例中，每台云机实例的动态码流调整采用如下公式：
码率＝可用带宽*有效率，
其中，有效率跟数据包头，FEC(Forward Error Correction，前向纠错码)的增加有关。
假设一台云服务器有30路并发，云服务器的总体网络可用带宽是100M,则单台的可用带宽为3.3M，假如算上数据封包和FEC，其有效率为70％(一般预先设定)，那每台云机实例的最大码率为3.3*70％≈2.3M，则最大只能选2000_1280_720_30的视频输出等级进行传输(用户选择的视频输出等级对应的码率应接近但不能超过最大码率值)。
可见，本发明可以实时适应带宽，既能充分利用带宽资源，避免拥塞，防止操作卡顿，保证云机与真机之间采用最佳视频推流进行交互。
优选地，本发明一种动态码流调整方法还包括：
在云机与真机视频推流的过程中，根据数据拥塞窗口进行动态码流调整，调整对应的视频输出等级。
在本发明中，为了保证视频的发送，采用UDP协议实现云机与真机视频推流，UDP协议层本身并不具备拥塞控制，因此在UDP数据报文的基础上增加控制头，并在控制头中增加数据拥塞窗口Wnd，以通过数据拥塞窗口Wnd实现拥塞控制，所述数据拥塞窗口Wnd用于限定发送方发送的数据不得超过该数据拥塞窗口Wnd。
拥塞控制需要在上层进行实现，具体地，上层根据一定时间内接收方返回的ACK的个数判断丢包情况，若没有丢包说明网络良好，数据拥塞窗口Wnd可以继续往上增加；若出现一定的丢包后则先将数据拥塞窗口Wnd减低到一半，再尝试慢慢增加，视频传输的拥塞机制即通过分析丢包情况，动态调整数据拥塞窗口Wnd，发送方发送的数据不得超过数据拥塞窗口Wnd，数据拥塞窗口Wnd的大小会随网络情况而变快，网络快则数据拥塞窗口Wnd就大，网络慢则数据拥塞窗口Wnd就小。为了在不同的数据拥塞窗口下，云机端的视频流数据都可以及时发送给真机端进行显示，则要对发送码流做相应的调整，选择对应视频编码输出等级，具体调整如下：
码率＝数据拥塞窗口*发送周期时间，
根据得到的码率作为最大码率，然后根据步骤S1配置的视频编码输出等级选择对应的视频编码输出等级。
由于发送周期一般是固定的，在当前码率对应的数据拥塞窗口发送数据比较正常的情况下，可以适当提升拥塞窗口，可以发送的数据增加，同时编码码率也相应增加，反之也一样。
可见，本发明还可以根据网络拥塞情况实时调整码率，适应网络拥塞，保证云机与真机之间的有效传输，避免操作卡顿。
优选地，本发明一种动态码流调整方法，还包括：
在云机与真机视频推流的过程中，不间断测量网络延时，根据当前网络延时状况，调整视频编码输出等级，从而调整视频流传输的码率、分辨率和帧率。
在本发明具体实施例中，网络延时计算如下：
delay＝recvTime-sendTime，即视频帧的接收时间与发送时间差值
在本发明具体实施例中，如图2中，t4-t1为发送到接收的时间，减掉(t3-t2)即接收后处理的时间，则为单纯网络发送和接收加起来的通信时间RTT(Round-Trip Time往返时延)，保证得到的时间只跟网络有关，然后通过对RTT的判断进行调整。
根据实际测量经验，定义如下3个关键值
网络延时小于60ms，判定为网络状况好(RTT_GOOD)；
网络延时大于100ms，判定为网络状况差(RTT_BAD)；
网络延时大于200ms，判定为网络状况极差(RTT_VERY_BAD)；
在本发明具体实施例中，采样周期定义为2秒并且采样样本数量大于10，测量规则如下：
当RTT_VERY_BAD样本数大于1，直接跳转到最低的视频输出等级；
当RTT_BAD样本数大于总样本数的50％，视频输出等级降一级；
当RTT_GOOD样本数大于总样本数的90％，并持续2个采样周期，视频输出等级升一级；
其它情况，保持当前视频输出等级不变。
可见，本发明通过实时检测网络延时，可以及时发现网络的变化情况，实时调整视频输出等级，选择更加合适的码率进行发送，避免网络阻塞，充分保证网络传输的实时性，提高用户体验效果。
图3为本发明一种云手机动态码流调整系统的系统框图。如图3所示，本发明一种云手机动态码流调整系统，应用于视频传输的视频发送方，包括：
视频编码输出等级配置单元301，用于根据项目需求配置视频编码输出等级。
所述视频编码输出等级为调整视频编码输出的选项，包括但不限于分辨率，帧率和编码码率等，在本发明具体实施例中，所述视频编码输出等级定义如下：
其中，第一行”WIFI”表示根据不同的网络类型进行配置，可以是WIFI,4G，5G等；
第二行为视频编码方式，可以是H.264、H.265等；
第三行开始具体的编码等级定义，第一列表示码率(单位Kbps，比如2000Kbps)，第二三列表示分辨率(1280×720)，第四列表示帧率(比如30fps)。
以上数据可根据项目需求定制化，可根据不同网络种类和编码方式单独配置，也可以根据实际用户的喜好、统计数据进行动态配置。
基于带宽动态码流调整单元302，用于实时检测带宽的分配情况，进行动态码流调整，确定对应的视频输出等级，根据确定的视频输出等级对视频流基于UDP传输。
一般地，云机服务器会同时运行几十台以上的云机实例，云服务器会根据并发量和真实的带宽消耗情况，给每台云机实例动态分配带宽，则每台云机实例的带宽会跟着云机并发量的多少做调整。
在本发明具体实施例中，每台云机实例的动态码流调整采用如下公式：
码率＝可用带宽*有效率，
其中，有效率跟数据包头，FEC的增加有关。
假设一台云服务器有30路并发，云服务器的总体网络可用带宽是100M,则单台的可用带宽为3.3M，假如算上数据封包和FEC，其有效率为70％，那每台云机实例的最大码率为3.3*70&％＝2.3M，则最大只能选2000_1280_720_30的视频输出等级进行传输(用户选择的视频输出等级对应的码率应接近但不能超过最大码率值)。
可见，本发明可以实时适应带宽，既能充分利用带宽资源，避免拥塞，防止操作卡顿，保证云机与真机之间采用最佳视频推流进行交互。
优选地，本发明一种动态码流调整系统还包括：
基于数据拥塞窗口动态码流调整单元303，用于在视频流传输过程中，根据数据拥塞窗口进行动态码流调整，调整对应的视频输出等级。
在本发明中，为了保证视频的发送，采用UDP协议来发送视频流数据，UDP协议层本身并不具备拥塞控制，因此在UDP数据报文的基础上增加控制头，并在控制头中增加数据拥塞窗口Wnd，以通过数据拥塞窗口Wnd实现拥塞控制，所述数据拥塞窗口Wnd用于限定发送方发送的数据不得超过该数据拥塞窗口Wnd。
拥塞控制需要在上层进行实现，具体地，上层根据一定时间内接收方返回的ACK的个数判断丢包情况，若没有丢包说明网络良好，数据拥塞窗口Wnd可以继续往上增加；若出现一定的丢包后则先将数据拥塞窗口Wnd减低到一半，再尝试慢慢增加，视频传输的拥塞机制即通过分析丢包情况，动态调整数据拥塞窗口Wnd，发送方发送的数据不得超过数据拥塞窗口Wnd，数据拥塞窗口Wnd的大小会随网络情况而变快，网络快则数据拥塞窗口Wnd就大，网络慢则数据拥塞窗口Wnd就小。为了在不同的数据拥塞窗口下，云机端的视频流数据都可以及时发送给真机端进行显示，则要对发送码流做相应的调整，选择对应视频编码输出等级，具体调整如下：
码率＝数据拥塞窗口*发送周期时间，
根据得到的码率作为最大码率，然后根据步骤S1配置的视频编码输出等级选择对应的视频编码输出等级。
由于发送周期一般是固定的，在当前码率对应的数据拥塞窗口发送数据比较正常的情况下，可以适当提升拥塞窗口，可以发送的数据增加，同时编码码率也相应增加，反之也一样。
可见，本发明还可以根据网络拥塞情况实时调整码率，适应网络拥塞，保证云机与真机之间的有效传输，避免操作卡顿。
优选地，本发明一种动态码流调整系统，还包括：
基于网络延时动态码流调整单元304，用于在云机与真机的视频流传输过程中，不间断测量网络延时，根据当前网络延时状况，调整视频编码输出等级，从而调整视频流传输的码率、分辨率和帧率。
在本发明具体实施例中，网络延时计算如下：
delay＝recvTime-sendTime，即视频帧的接收时间与发送时间差值
在本发明具体实施例中，如图2中，t4-t1为发送到接收的时间，减掉(t3-t2)即接收后处理的时间，则为单纯网络发送和接收加起来的通信时间RTT(Round-Trip Time往返时延)，保证得到的时间只跟网络有关，然后通过对RTT的判断进行调整。
根据实际测量经验，定义如下3个关键值
网络延时小于60ms，判定为网络状况好(RTT_GOOD)；
网络延时大于100ms，判定为网络状况差(RTT_BAD)；
网络延时大于200ms，判定为网络状况极差(RTT_VERY_BAD)；
在本发明具体实施例中，采样周期定义为2秒并且采样样本数量大于10，测量规则如下：
当RTT_VERY_BAD样本数大于1，直接跳转到最低的视频输出等级；
当RTT_BAD样本数大于总样本数的50％，视频输出等级降一级；
当RTT_GOOD样本数大于总样本数的90％，并持续2个采样周期，视频输出等级升一级；
其它情况，保持当前视频输出等级不变。
可见，本发明通过实时检测网络延时，可以及时发现网络的变化情况，实时调整视频输出等级，选择更加合适的码率进行发送，避免网络阻塞，充分保证网络传输的实时性，提高用户体验效果。
综上所述，本发明一种云手机动态码流调整方法及系统根据带宽、数据拥塞窗口和网络延迟更改编码参数，动态调整码率，选择合适的视频码流输出等级，使得在网络好的情况下采用等级高数据，保证最佳画面效果；网络差的时候，实时减低等级，保证数据的正常发送，避免网络通信拥塞导致黑屏、操作卡顿等问题，通过本发明，可以动态检网络带宽、丢包和延时情况，实时做出码流调整，避免拥塞，保证云机与真机的正常通信，减低延时，保证最大使用效果。
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。任何本领域技术人员均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与改变。因此，本发明的权利保护范围，应如权利要求书所列。

Claims (2)

1.一种云手机动态码流调整方法，包括如下步骤：
步骤S1，根据项目需求配置视频编码输出等级；
步骤S2，实时检测带宽的分配情况进行动态码流调整，确定对应的视频编码输出等级，根据确定的视频编码输出等级对视频流基于UDP协议传输；
所述视频编码输出等级用于确定视频编码输出的码率、分辨率以及帧率；
于步骤S2中，云服务器根据并发量和真实的带宽消耗情况，给每台云机实例动态分配带宽，每台云机实例的带宽随云机的并发量调整；
根据如下公式获得每台云机实例的最大码率，并根据获得的最大码率通过步骤S1的配置确定视频编码输出等级：最大码率＝可用带宽*有效率；其中有效率为预设，跟数据包头，FEC的增加有关；
在基于UDP协议的视频流传输过程中，根据数据拥塞窗口进行动态码流调整，调整对应的视频编码输出等级；所述根据数据拥塞窗口进行动态码流调整采用如下公式调整：码率＝数据拥塞窗口*发送周期时间；
在基于UDP协议的视频流传输过程中，在UDP数据报文的基础上增加控制头，并在控制头中增加数据拥塞窗口Wnd，以通过数据拥塞窗口Wnd实现拥塞控制，所述数据拥塞窗口Wnd用于限定发送方发送的数据不得超过该数据拥塞窗口Wnd；
所述拥塞控制通过分析丢包情况，动态调整所述数据拥塞窗口Wnd，使发送方发送的数据不超过数据拥塞窗口Wnd；
云机与真机的视频流传输过程中，不间断测量网络延时，根据当前网络延时状况，调整视频输出等级，从而调整视频流传输的码率、分辨率和帧率。
2.一种云手机动态码流调整系统，用于实现权利要求1所述的云手机动态码流调整方法，其特征在于，包括：
视频编码输出等级配置单元，用于根据项目需求配置视频编码输出等级；
基于带宽动态码流调整单元，用于实时检测带宽的分配情况，进行动态码流调整，确定对应的视频编码输出等级，根据确定的视频编码输出等级对视频流基于UDP协议传输。
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Application publication date: 20220802

Assignee: Bee Assistant Co.,Ltd.

Assignor: Guangdong yuewuji Network Technology Co.,Ltd.

Contract record no.: X2023980043650

Denomination of invention: A Dynamic Bitstream Adjustment Method and System for Cloud Mobile Phones

Granted publication date: 20230815

License type: Common License

Record date: 20231017