CN115314479A - 流媒体传输容错控制方法及其系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种流媒体传输容错控制方法及其系统。其中所述方法包括:根据当前网络延时和当前丢包情况,实时动态地依次计算出允许的最大数据包重传次数、前向纠错冗余包个数和编码带宽;发送端按照编码带宽进行音视频编码获得原始数据包,按照前向纠错冗余包个数对所述原始数据包进行前向纠错编码获得前向纠错冗余包,并将前向纠错包发送到接收端;当前向纠错包发生错误时,接收端尝试恢复发生错误的前向纠错包;当无法恢复时,接收端向所述发送端发送丢包重传请求;发送端重新发送发生错误的前向纠错包。本发明的容错控制方法通过丢包重传和前向纠错相结合,提高了音视频实时传输的有效带宽,为用户提供了稳定可靠实时的音视频服务。
Description
技术领域
本发明涉及通信信息传输技术领域,具体地,涉及流媒体传输容错控制方法及其系统。
背景技术
随着实时音视频业务的普及和发展,当前互联网流量日益增加。在网络总带宽受限的前提下进行音视频实时通信时,会经常遇到网络拥塞,时延抖动,甚至丢包的情况。网络拥塞(network congestion)是指在分组交换网络中传送分组的数目太多时,由于存储转发节点的资源有限而造成网络传输性能下降的情况。当网络发生拥塞时,一般会出现数据丢失,时延增加,吞吐量下降,严重时甚至会导致“拥塞崩溃”(congestion collapse)。通常情况下,当网络中负载过度增加致使网络性能下降时,就会发生网络拥塞。
单纯依赖网络层的QOS服务,并不能满足音视频实时传输对质量的要求。其中QOS(Quality ofService,服务质量)指一个网络能够利用各种基础技术,为指定的网络通信提供更好的服务能力,是网络的一种安全机制,是用来解决网络延迟和阻塞等问题的一种技术。QOS的保证对于容量有限的网络来说是十分重要的,特别是对于流多媒体应用。
现有的媒体流的QOS技术中对容错控制主要是使用丢包重传ARQ和前向纠错FEC两种方案的其中之一。
丢包重传是指接收端根据丢包情况向发送端请求重发,发送端收到请求后将再将指定数据包重新发送。
前向纠错是指发送端将原始数据包进行一定运算后加上冗余信息,在发生传输错误后,接收端根据当前已接收到的数据包,再经一定运算后将丢包的的数据再建出来。
当网络延迟大时,使用丢包重传会增加延时,不能满足媒体的实时性需求。由于网络因拥塞而丢包,若继续使用丢包重传则会加大数据传输量,导致拥塞更严重。
前向纠错虽然只需要单向传输,延时小,但是当丢包率波动大时,发送端根据较大的丢包率发送较大量的冗余信息给接收端,导致前向纠错抗丢包能力差,有效带宽少,带宽利用率低。
因此,现有技术中单独使用丢包重传ARQ或单独使用前向纠错FEC都有其各自的局限性。
发明内容
本发明设计了一种流媒体传输容错控制方法,当网络发生丢包和延时抖动时,通过丢包重传和前向纠错相结合的方法,提高了音视频实时传输的有效带宽,增强了传输可靠性,保证了音视频通话质量,为用户提供了稳定可靠实时的音视频服务。
在本上下文中,本发明的实施方式期望提供一种流媒体传输容错控制方法及其系统。
本发明提供了一种流媒体传输容错控制方法,其特征在于,所述方法包括:
根据当前网络延时和当前丢包情况,实时动态地依次计算出允许的最大数据包重传次数、前向纠错冗余包个数和编码带宽;
发送端按照所述编码带宽进行音视频编码获得原始数据包;
所述发送端按照所述前向纠错冗余包个数对所述原始数据包进行前向纠错编码获得前向纠错冗余包,并将分别由多个已知数目的所述原始数据包以及多个前向纠错冗余包组成的至少一组前向纠错包发送到接收端;
当所接收的前向纠错包发生错误时,所述接收端尝试恢复发生错误的前向纠错包;
当无法恢复出正确的前向纠错包时,所述接收端向所述发送端发送丢包重传请求,请求重新发送所述发生错误的前向纠错包;
所述发送端根据所述允许的最大数据包重传次数重新发送所述发生错误的前向纠错包。
本发明还提供了一种流媒体传输容错控制系统,其特征在于,所述系统包括:
发送端,其包括网络参数计算模块、音视频编码器、前向纠错编码器和重传发送控制器;以及
接收端,其包括前向纠错解码器和重传接收控制器;
所述网络参数计算模块根据当前网络延时和当前丢包情况,实时动态地依次计算出允许的最大数据包重传次数、前向纠错冗余包个数和编码带宽;
所述音视频编码器按照所述编码带宽进行音视频编码获得原始数据包;
所述前向纠错编码器按照所述前向纠错冗余包个数对所述原始数据包进行前向纠错编码获得前向纠错冗余包,并将分别由多个已知数目的所述原始数据包以及多个前向纠错冗余包组成的至少一组前向纠错包发送到接收端;
当所接收的前向纠错包发生错误时,所述前向纠错解码器尝试恢复发生错误的前向纠错包;
当无法恢复出正确的前向纠错包时,所述重传接收控制器向所述发送端发送丢包重传请求,请求重新发送所述发生错误的前向纠错包;
所述重传发送控制器根据所述允许的最大数据包重传次数重新发送所述发生错误的前向纠错包。
根据本发明实施方式的流媒体传输容错控制方法及其系统所达到的有益效果如下:第一,通过控制发送端的数据包重传次数,可以控制重传占用带宽,避免网络拥塞丢包重传的引起的正反馈效应,即网络拥塞后启用丢包重传,丢包重传进一步加重网络拥塞,并且可以避免由于重传次数太多导致网络延时过长而不符合实时传输延时性的要求;第二,根据当前网络延时和当前丢包情况,实时动态计算允许的最大数据包重传次数、前向纠错冗余包个数和编码带宽,通过调整重传次数、前向纠错冗余包个数和编码带宽,可以灵活地适配网络状态的变化;第三,在允许数据包重传的情况下,与只使用前向纠错时相比,携带更小的前向纠错冗余包个数就可以对抗较大丢包,从而可以提高前向纠错编解码的运算效率,并且提高有效带宽利用率。
附图说明
通过参考附图阅读下文的详细描述,本发明示例性实施方式的上述以及其他目的、特征和优点将变得易于理解。在附图中,以示例性而非限制性的方式示出了本发明的若干实施方式,其中:
图1是本发明实施例提供的流媒体传输容错控制方法流程图;
图2是本发明实施例提供的计算允许的最大数据包重传次数、前向纠错冗余包个数和编码带宽的方法流程图;
图3是本发明实施例提供的流媒体传输容错控制系统示意图。
具体实施方式
下面通过附图和实施例,对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
发明概述
如前所述,本发明提供了一种流媒体传输容错控制方法,提高了音视频实时传输的有效带宽,增强了传输可靠性,保证了音视频通话质量,为用户提供了稳定可靠实时的音视频服务。
示例性方法
图1是本发明实施例提供的流媒体传输容错控制方法流程图,该实施例包括以下步骤:
S101:根据当前网络延时和当前丢包情况,实时动态地依次计算出允许的最大数据包重传次数、前向纠错冗余包个数和编码带宽。
具体的,接收端定期检测统计所述当前网络延时和所述当前丢包情况,若此次统计结果与上次对应差值超过一定的比例阈值,则发送所述此次统计结果给发送端。例如接收端每500毫秒检测统计一次当前网络延时和所述当前丢包情况,此次统计的重传一次的丢包率为20%,当前网络延时即当前网络往返时间为50ms,下一次统计的重传一次的丢包率为20%,当前网络往返时间为300ms,重传一次的丢包率未变化,但当前网络往返时间250ms超过设定的比例阈值(假设为100%),则接收端发送当前网络往返时间300ms给发送端。在接收端进行网络状况的检测更加直接快速响应网络变化。虽然本发明以接收端为例对网络状况进行检测和统计,但是实际上可以在发送端或者服务器对整个网络状况进行检测和统计,因此本发明不限于上述实施例。
进一步,发送端根据接收到的最新统计结果重新依次计算出允许的最大数据包重传次数、前向纠错冗余包个数和编码带宽。
其中,步骤S101如图2所示具体包括:
S201:根据媒体流的实时传输的延时性要求,设定最大可容忍的延时时间delay。
具体的,不同业务需求对媒体流的实时传输延时性要求不同,例如直播时实时互动反馈要求低于视频会议,其设定的最大可容忍的延时时间大于视频会议的最大可容忍的延时时间。
S202:根据所述最大可容忍的延时时间delay以及当前网络延时,计算出所述允许的最大数据包重传次数。
其中,当前网络延时为当前网络往返时间rtt,即某一个包在传输过程中丢失,重传一次需要的时间为rtt。经过接收端x次重传请求之后才成功到达接收端,则该包从第一次发送端发送到重传x次后接收端接收时引起的延时y可以由以下公式得出:
当延时y为最大可容忍的延时时间delay时,则x为允许的最大数据包重传次数,
S203:根据当前丢包情况以及所述允许的最大数据包重传次数x,计算出按照最大数据包重传次数进行重传后的剩余丢包率reslost。
具体的,计算公式为:
reslost=lsx+1 ④
ls为重传一次的丢包率,假定丢包率在最大可容忍的延时时间delay期间内恒定为ls。
S204:根据所述剩余丢包率和一组前向纠错包中的原始数据包个数,计算出需要携带的所述前向纠错冗余包个数。
具体的,包括计算经过最大次数的丢包重传后仍然不能用前向纠错方法恢复一组错误的前向纠错包的概率;以及
计算一组前向纠错包中需要多个前向纠错冗余包才能把所述不能恢复的概率降低到小于预定最小丢包阈值,从而确定一组前向纠错包中所需的前向纠错冗余包的个数。
如果在规定的最大可容忍的延时时间delay期间计算出的剩余丢包率reslost小于预设的最小丢包阈值,则只使用丢包重传,将所述前向纠错冗余包个数设置为0,自动关闭前向纠错。若在规定的最大可容忍的延时时间delay期间计算出的剩余丢包率reslost大于预设的最小丢包阈值,则认为丢包重传无法将所有的包恢复,需要配合前向纠错协同恢复发生错误的前向纠错包,此时需要计算前向纠错冗余包个数。
假设一组前向纠错包总个数为Tn,原始数据包个数为Sn,前向纠错冗余包个数Rn,即Tn=Sn+Rn,假如这Tn个包中,丢了Ln个包的情况发生概率p表示为
则当在一组前向纠错包中所丢失的数据包个数超过该组前向纠错包中冗余包的个数时,则不能恢复该组前向纠错包,则该组前向纠错包无法恢复的概率P为
若设定每组前向纠错包中原始数据包个数Sn是某个固定值,剩余丢包率reslost已知,则根据公式⑥可以得出带Rn个前向纠错冗余包时所对应的该组前向纠错包无法恢复的概率P;
当P小于预设的最小丢包阈值时,则认为经过丢包重传处理后,前向纠错可以纠正绝大部分错误前向纠错包,则可以得出需要携带的所述前向纠错冗余包个数。
S205:利用当前可用带宽、所述当前丢包情况、所述允许的最大数据包重传次数、一组前向纠错包中的原始数据包个数和前向纠错冗余包个数计算出所述编码带宽。
具体的,计算公式为:
其中,Bc为所述编码带宽,BW为当前可用带宽。
S102:发送端按照所述编码带宽进行音视频编码获得原始数据包。
具体的,分配给音视频编码的编码带宽越大,音视频质量越高。当前可用带宽包括编码带宽和容错控制所用带宽。因此在容错控制有效解决的前提下,容错控制所用带宽越小越好。容错控制中的两种方式丢包重传和前向纠错,由于使用前向纠错时冗余包数据量较大,有效带宽少,在满足媒体流实时性要求的前提下,优先考虑使用丢包重传。
S103:所述发送端按照所述前向纠错冗余包个数对所述原始数据包进行前向纠错编码获得前向纠错冗余包,并将分别由多个已知数目的所述原始数据包以及多个前向纠错冗余包组成的至少一组前向纠错包发送到接收端。
前向纠错包包括原始数据包和前向纠错冗余包,其中原始数据包的个数已知。
S104:当所接收的前向纠错包发生错误时,所述接收端尝试恢复发生错误的前向纠错包。
前向纠错包发生错误时,并不区分是其中的原始数据包发生错误还是前向纠错冗余包发生了错误。前向纠错能力取决于发送端提前分配的前向纠错冗余包个数。
S105:当无法恢复出正确的前向纠错包时,所述接收端向所述发送端发送丢包重传请求,请求重新发送所述发生错误的前向纠错包。
即前向纠错无法恢复出部分正确的前向纠错包,剩余的未被恢复的错误前向纠错包使用丢包重传继续恢复。需要说明的是,在发送端提前部署编码带宽和控制容错所用带宽时,即实时计算允许的最大数据包重传次数、前向纠错冗余包个数和编码带宽时,优先考虑使用丢包重传。但在前向纠错包发生错误时,接收端按照发送端对丢包重传和前向纠错的提前分配部署,先执行前向纠错,再执行丢包重传。特殊情况,只使用前向纠错和丢包重传中的一种,例如网络延时大于预设的最大延时阈值,自动关闭丢包重传;网络延时小于预设的最小延时阈值时,自动关闭前向纠错。
S106:所述发送端根据所述允许的最大数据包重传次数重新发送所述发生错误的前向纠错包。
具体的,包括所述发送端在收到所述接收端的丢包重传请求时,判断当前重传请求次数是否在所述允许的最大数据包重传次数之内,如果是则重新发送所述发生错误的前向纠错包,否则忽略所述丢包重传请求。
总之,当网络延时和当前丢包情况发生变化时,并不只是单独使用丢包重传或前向纠错其中之一进行容错。在满足媒体流实时性要求的前提下,由于使用前向纠错时冗余包数据量较大,有效带宽少,优先考虑使用丢包重传,丢包重传不能解决的再考虑采用前向纠错。发送端在发送数据前,根据当前网络延时和当前丢包情况,提前实时动态地依次计算出允许的最大数据包重传次数、前向纠错冗余包个数和编码带宽,将丢包重传或前向纠错综合考虑,从而在保证达到容错效果的同时,提高有效带宽的利用率,从而达到提高媒体流质量的目的。
为了更清楚地阐述,举如下实施例:
实施例1
当前可用带宽BW为20Mbps,重传一次的丢包率ls为20%,当前网络往返时间rtt为50ms,最大可容忍的延时时间delay为250ms,每组前向纠错包中原始数据包个数Sn为固定值10个,预设的最小丢包阈值为1%。
根据公式②,得出允许的最大数据包重传次数x=(250-50/2)/50=4.5,近似为4次;
根据公式④,重传之后的剩余丢包率reslost=20%5=0.032%<1%,那么关闭前向纠错,将前向纠错冗余包个数设置为0,只使用丢包重传;
总之,当网络延时即当前网络往返时间rtt小于预设的最小延时阈值时,经过丢包重传后剩余丢包率小于预设的最小丢包阈值,将所述前向纠错冗余包个数设置为0,自动关闭前向纠错。
实施例2
当前可用带宽BW为20Mbps,重传一次的丢包率ls为20%,当前网络往返时间rtt为200ms,最大可容忍的延时时间delay为300ms,每组前向纠错包中原始数据包个数Sn为固定值10个,预设的最小丢包阈值为1%。
根据公式②,得出允许的最大数据包重传次数x=(300-200/2)/200=1;
根据公式④,重传之后的剩余丢包率reslost=20%*20%=4%;
根据公式⑥,得出前向纠错冗余包个数为4;
根据公式⑦,得出编码带宽Bc=20*1/(1+0.2)*10/(10+4)≈11.9Mbps。
总之,当网络延时即当前网络往返时间rtt大于等于所述最小延时阈值且小于等于所述最大延时阈值时,所述数据包重传次数和所述前向纠错冗余包个数都不为0,前向纠错和丢包重传同时进行。
与只使用前向纠错相比,前向纠错冗余包个数少,冗余包带宽占用低,编码带宽占用提高,从而提供更优质的画面。
实施例3
当前可用带宽BW为20Mbps,重传一次的丢包率ls为20%,当前网络往返时间rtt为300ms,最大可容忍的延时时间delay为300ms,每组前向纠错包中原始数据包个数Sn为固定值10个,预设的最小丢包阈值为1%。
根据公式②,得出允许的最大数据包重传次数x=(300-300/2)/300,近似为0,自动关闭丢包重传;
根据公式④,剩余丢包率仍为20%;
根据公式⑥,得出前向纠错冗余包个数为11;
根据公式⑦,得出编码带宽Bc=20*1/(1+0)*10/(10+11)≈9.52Mbps。
总之,当网络延时即当前网络往返时间rtt大于预设的最大延时阈值时,将数据包重传次数设置为0,自动关闭丢包重传。
示例性系统
相应地,本发明实施例还提供了一种流媒体传输容错控制系统。图3是本发明实施例提供的流媒体传输容错控制系统100示意图,如图3所示,本实施例提供的系统包括:发送端101和接收端102。
发送端101包括网络参数计算模块1011、音视频编码器1012、前向纠错编码器1013和重传发送控制器1014。接收端102包括前向纠错解码器1021、重传接收控制器1022和网络参数检测模块1023。
所述网络参数计算模块1011根据当前网络延时和当前丢包情况,实时动态地依次计算出允许的最大数据包重传次数、前向纠错冗余包个数和编码带宽。
网络参数检测模块1023定期检测统计所述当前网络延时和所述当前丢包情况,若此次统计结果与上次对应差值超过一定的比例阈值,则发送所述此次统计结果给网络参数计算模块1011。
进一步,网络参数计算模块1011根据接收到的最新统计结果重新依次计算出允许的最大数据包重传次数、前向纠错冗余包个数和编码带宽。
具体的,网络参数计算模块1011根据媒体流的实时传输的延时性要求,设定最大可容忍的延时时间;根据所述最大可容忍的延时时间以及当前网络延时,计算出所述允许的最大数据包重传次数;根据当前丢包情况以及所述允许的最大数据包重传次数,计算出按照最大数据包重传次数进行重传后的剩余丢包率;根据所述剩余丢包率和一组前向纠错包中的原始数据包个数,计算出需要携带的所述前向纠错冗余包个数;利用当前可用带宽、所述当前丢包情况、所述允许的最大数据包重传次数、一组前向纠错包中的原始数据包个数和前向纠错冗余包个数计算出所述编码带宽。
所述根据所述最大可容忍的延时时间以及当前网络延时,计算出所述允许的最大数据包重传次数的具体公式为
其中,x为所述允许的最大数据包重传次数,delay为所述最大可容忍的延时时间,rtt为当前网络延时。
所述根据当前丢包情况以及所述允许的最大数据包重传次数,计算出按照最大数据包重传次数进行重传后的剩余丢包率的具体公式为
reslost=lsx+1,
其中,reslost为所述剩余丢包率,ls为重传一次的丢包率。
在根据所述剩余丢包率和一组前向纠错包中的原始数据包个数,计算出需要携带的所述前向纠错冗余包个数时,所述网络参数计算模块1011用于:
计算经过最大次数的丢包重传后仍然不能用前向纠错方法恢复一组错误的前向纠错包的概率;
计算一组前向纠错包中需要多个前向纠错冗余包才能把所述不能恢复的概率降低到小于预定最小丢包阈值,从而确定一组前向纠错包中所需的前向纠错冗余包的个数。
网络参数计算模块1011用于执行如下功能:
假设一组前向纠错包总个数为Tn,原始数据包个数为Sn,前向纠错冗余包个数Rn,即Tn=Sn+Rn,假如这Tn个包中,丢了Ln个包的情况发生概率p表示为
则当在一组前向纠错包中所丢失的数据包个数超过该组前向纠错包中冗余包的个数时,则不能恢复该组前向纠错包,则该组前向纠错包无法恢复的概率P为
当P小于预设的最小丢包阈值时,则认为经过丢包重传处理后,前向纠错可以纠正绝大部分错误前向纠错包,则可以得出需要携带的所述前向纠错冗余包个数。
所述利用当前可用带宽、所述当前丢包情况、所述允许的最大数据包重传次数、一组前向纠错包中的原始数据包个数和前向纠错冗余包个数计算出所述编码带宽的具体公式为:
其中,Bc为所述编码带宽,BW为当前可用带宽。
所述音视频编码器1012按照所述编码带宽进行音视频编码获得原始数据包;
所述前向纠错编码器1013按照所述前向纠错冗余包个数对所述原始数据包进行前向纠错编码获得前向纠错冗余包,并将分别由多个已知数目的所述原始数据包以及多个前向纠错冗余包组成的至少一组前向纠错包发送到接收端。
当所接收的前向纠错包发生错误时,所述前向纠错解码器1021尝试恢复发生错误的前向纠错包;
当无法恢复出正确的前向纠错包时,所述重传接收控制器1022向所述发送端发送丢包重传请求,请求重新发送所述发生错误的前向纠错包;
所述重传发送控制器1014根据所述允许的最大数据包重传次数重新发送所述发生错误的前向纠错包。
具体的,重传发送控制器1014在收到所述接收端的丢包重传请求时,判断当前重传请求次数是否在所述允许的最大数据包重传次数之内,如果是则重新发送所述发生错误的前向纠错包,否则忽略所述丢包重传请求。
当网络延时大于预设的最大延时阈值时,将数据包重传次数设置为0,自动关闭丢包重传;
当网络延时小于预设的最小延时阈值时,经过丢包重传后剩余丢包率小于预设的最小丢包阈值,将所述前向纠错冗余包个数设置为0,自动关闭前向纠错;
当网络延时大于等于所述最小延时阈值且小于等于所述最大延时阈值时,所述数据包重传次数和所述前向纠错冗余包个数都不为0,前向纠错和丢包重传同时进行。
应当注意,尽管在附图中以特定顺序描述了本发明流媒体传输容错控制方法的操作,但是,这并非要求或者暗示必须按照该特定顺序来执行这些操作,或是必须执行全部所示的操作才能实现期望的结果。附加地或备选地,可以省略某些步骤,将多个步骤合并为一个步骤执行,和/或将一个步骤分解为多个步骤执行。
此外,尽管在上文详细描述中提及了流媒体传输容错控制系统的若干装置、单元、或模块,但是这种划分仅仅是示例性的并非强制性的。实际上,根据本发明的实施方式,上文描述的两个或更多模块的特征和功能可以在一个模块中具体化。反之,上文描述的一个模块的特征和功能可以进一步划分为由多个模块来具体化。
虽然已经参考若干具体实施方式描述了本发明的精神和原理,但是应该理解,本发明并不限于所公开的具体实施方式,对各方面的划分也不意味着这些方面中的特征不能组合以进行受益,这种划分仅是为了表述的方便。本发明旨在涵盖所附权利要求的精神和范围内所包括的各种修改和等同布置。
本发明提供了:
1、一种流媒体传输容错控制方法,其特征在于,所述方法包括:
根据当前网络延时和当前丢包情况,实时动态地依次计算出允许的最大数据包重传次数、前向纠错冗余包个数和编码带宽;
发送端按照所述编码带宽进行音视频编码获得原始数据包;
所述发送端按照所述前向纠错冗余包个数对所述原始数据包进行前向纠错编码获得前向纠错冗余包,并将分别由多个已知数目的所述原始数据包以及多个前向纠错冗余包组成的至少一组前向纠错包发送到接收端;
当所接收的前向纠错包发生错误时,所述接收端尝试恢复发生错误的前向纠错包;
当无法恢复出正确的前向纠错包时,所述接收端向所述发送端发送丢包重传请求,请求重新发送所述发生错误的前向纠错包;
所述发送端根据所述允许的最大数据包重传次数重新发送所述发生错误的前向纠错包。
2、根据第1项所述的流媒体传输容错控制方法,其特征在于,所述根据当前网络延时和当前丢包情况,实时动态地依次计算出允许的最大数据包重传次数、前向纠错冗余包个数和编码带宽具体包括:
根据媒体流的实时传输的延时性要求,设定最大可容忍的延时时间;
根据所述最大可容忍的延时时间以及当前网络延时,计算出所述允许的最大数据包重传次数;
根据当前丢包情况以及所述允许的最大数据包重传次数,计算出按照最大数据包重传次数进行重传后的剩余丢包率;
根据所述剩余丢包率和一组前向纠错包中的原始数据包个数,计算出需要携带的所述前向纠错冗余包个数;
利用当前可用带宽、所述当前丢包情况、所述允许的最大数据包重传次数、一组前向纠错包中的原始数据包个数和前向纠错冗余包个数计算出所述编码带宽。
3、根据第2项所述的流媒体传输容错控制方法,其特征在于,所述根据所述最大可容忍的延时时间以及当前网络延时,计算出所述允许的最大数据包重传次数的具体公式为
其中,x为所述允许的最大数据包重传次数,delay为所述最大可容忍的延时时间,rtt为当前网络延时。
4、根据第3项所述的流媒体传输容错控制方法,其特征在于,所述根据当前丢包情况以及所述允许的最大数据包重传次数,计算出按照最大数据包重传次数进行重传后的剩余丢包率的具体公式为
reslost=lsx+1,
其中,reslost为所述剩余丢包率,ls为重传一次的丢包率。
5、根据第4项所述的流媒体传输容错控制方法,其特征在于,所述根据所述剩余丢包率和一组前向纠错包中的原始数据包个数,计算出需要携带的所述前向纠错冗余包个数的具体步骤为:
计算经过最大次数的丢包重传后仍然不能用前向纠错方法恢复一组错误的前向纠错包的概率;
计算一组前向纠错包中需要多个前向纠错冗余包才能把所述不能恢复的概率降低到小于预定最小丢包阈值,从而确定一组前向纠错包中所需的前向纠错冗余包的个数。
6、根据第5项所述的流媒体传输容错控制方法,其特征在于,所述根据所述剩余丢包率和一组前向纠错包中的原始数据包个数,计算出需要携带的所述前向纠错冗余包个数的具体步骤为:
假设一组前向纠错包总个数为Tn,原始数据包个数为Sn,前向纠错冗余包个数Rn,即Tn=Sn+Rn,假如这Tn个包中,丢了Ln个包的情况发生概率p表示为
则当在一组前向纠错包中所丢失的数据包个数超过该组前向纠错包中冗余包的个数时,则不能恢复该组前向纠错包,则该组前向纠错包无法恢复的概率P为
当P小于预设的最小丢包阈值时,则认为经过丢包重传处理后,前向纠错可以纠正绝大部分错误前向纠错包,则可以得出需要携带的所述前向纠错冗余包个数。
7、根据第6项所述的流媒体传输容错控制方法,其特征在于,所述利用当前可用带宽、所述当前丢包情况、所述允许的最大数据包重传次数、一组前向纠错包中的原始数据包个数和前向纠错冗余包个数计算出所述编码带宽的具体公式为:
其中,Bc为所述编码带宽,BW为当前可用带宽。
8、根据第2-7项中任意一项所述的流媒体传输容错控制方法,其特征在于,所述接收端定期检测统计所述当前网络延时和所述当前丢包情况,若此次统计结果与上次对应差值超过一定的比例阈值,则发送所述此次统计结果给发送端。
9、根据第8项所述的流媒体传输容错控制方法,其特征在于,所述发送端根据接收到的最新统计结果重新依次计算出允许的最大数据包重传次数、前向纠错冗余包个数和编码带宽。
10、根据第1-9项中任意一项所述的流媒体传输容错控制方法,其特征在于,所述发送端根据所述允许的最大数据包重传次数重新发送所述发生错误的前向纠错包具体包括:
所述发送端在收到所述接收端的丢包重传请求时,判断当前重传请求次数是否在所述允许的最大数据包重传次数之内,如果是则重新发送所述发生错误的前向纠错包,否则忽略所述丢包重传请求。
11、根据第1-10项中任意一项所述的流媒体传输容错控制方法,其特征在于:
当网络延时大于预设的最大延时阈值时,将数据包重传次数设置为0,自动关闭丢包重传;
当网络延时小于预设的最小延时阈值时,经过丢包重传后剩余丢包率小于预设的最小丢包阈值,将所述前向纠错冗余包个数设置为0,自动关闭前向纠错;
当网络延时大于等于所述最小延时阈值且小于等于所述最大延时阈值时,所述数据包重传次数和所述前向纠错冗余包个数都不为0,前向纠错和丢包重传同时进行。
12、一种流媒体传输容错控制系统,其特征在于,所述系统包括:
发送端,其包括网络参数计算模块、音视频编码器、前向纠错编码器和重传发送控制器;以及
接收端,其包括前向纠错解码器和重传接收控制器;
所述网络参数计算模块根据当前网络延时和当前丢包情况,实时动态地依次计算出允许的最大数据包重传次数、前向纠错冗余包个数和编码带宽;
所述音视频编码器按照所述编码带宽进行音视频编码获得原始数据包;
所述前向纠错编码器按照所述前向纠错冗余包个数对所述原始数据包进行前向纠错编码获得前向纠错冗余包,并将分别由多个已知数目的所述原始数据包以及多个前向纠错冗余包组成的至少一组前向纠错包发送到接收端;
当所接收的前向纠错包发生错误时,所述前向纠错解码器尝试恢复发生错误的前向纠错包;
当无法恢复出正确的前向纠错包时,所述重传接收控制器向所述发送端发送丢包重传请求,请求重新发送所述发生错误的前向纠错包;
所述重传发送控制器根据所述允许的最大数据包重传次数重新发送所述发生错误的前向纠错包。
13、根据第12项所述的流媒体传输容错控制系统,其特征在于,所述网络参数计算模块,其用于:
根据媒体流的实时传输的延时性要求,设定最大可容忍的延时时间;
根据所述最大可容忍的延时时间以及当前网络延时,计算出所述允许的最大数据包重传次数;
根据当前丢包情况以及所述允许的最大数据包重传次数,计算出按照最大数据包重传次数进行重传后的剩余丢包率;
根据所述剩余丢包率和一组前向纠错包中的原始数据包个数,计算出需要携带的所述前向纠错冗余包个数;
利用当前可用带宽、所述当前丢包情况、所述允许的最大数据包重传次数、一组前向纠错包中的原始数据包个数和前向纠错冗余包个数计算出所述编码带宽。
14、根据第13项所述的流媒体传输容错控制系统,其特征在于,所述根据所述最大可容忍的延时时间以及当前网络延时,计算出所述允许的最大数据包重传次数的具体公式为
其中,x为所述允许的最大数据包重传次数,delay为所述最大可容忍的延时时间,rtt为当前网络延时。
15、根据第14项所述的流媒体传输容错控制系统,其特征在于,所述根据当前丢包情况以及所述允许的最大数据包重传次数,计算出按照最大数据包重传次数进行重传后的剩余丢包率的具体公式为
reslost=lsx+1,
其中,reslost为所述剩余丢包率,ls为重传一次的丢包率。
16、根据第15项所述的流媒体传输容错控制系统,其特征在于,在根据所述剩余丢包率和一组前向纠错包中的原始数据包个数,计算出需要携带的所述前向纠错冗余包个数时,所述网络参数计算模块用于:
计算经过最大次数的丢包重传后仍然不能用前向纠错方法恢复一组错误的前向纠错包的概率;
计算一组前向纠错包中需要多个前向纠错冗余包才能把所述不能恢复的概率降低到小于预定最小丢包阈值,从而确定一组前向纠错包中所需的前向纠错冗余包的个数。
17、根据第16项所述的流媒体传输容错控制系统,其特征在于,当根据所述剩余丢包率和一组前向纠错包中的原始数据包个数,计算出需要携带的所述前向纠错冗余包个数时,所述网络参数计算模块用于执行如下功能:
假设一组前向纠错包总个数为Tn,原始数据包个数为Sn,前向纠错冗余包个数Rn,即Tn=Sn+Rn,假如这Tn个包中,丢了Ln个包的情况发生概率p表示为
则当在一组前向纠错包中所丢失的数据包个数超过该组前向纠错包中冗余包的个数时,则不能恢复该组前向纠错包,则该组前向纠错包无法恢复的概率P为
当P小于预设的最小丢包阈值时,则认为经过丢包重传处理后,前向纠错可以纠正绝大部分错误前向纠错包,则可以得出需要携带的所述前向纠错冗余包个数。
18、根据第17项所述的流媒体传输容错控制系统,其特征在于,所述利用当前可用带宽、所述当前丢包情况、所述允许的最大数据包重传次数、一组前向纠错包中的原始数据包个数和前向纠错冗余包个数计算出所述编码带宽的具体公式为:
其中,Bc为所述编码带宽,BW为当前可用带宽。
19、根据第13-18项中任意一项所述的流媒体传输容错控制系统,其特征在于,所述接收端还包括网络参数检测模块,其用于定期检测统计所述当前网络延时和所述当前丢包情况,若此次统计结果与上次对应差值超过一定的比例阈值,则发送所述此次统计结果给所述网络参数计算模块。
20、根据第19项所述的流媒体传输容错控制系统,其特征在于,所述网络参数计算模块根据接收到的最新统计结果重新依次计算出允许的最大数据包重传次数、前向纠错冗余包个数和编码带宽。
21、根据第12-20项中任意一项所述的流媒体传输容错控制系统,其特征在于,所述重传发送控制器在收到所述接收端的丢包重传请求时,判断当前重传请求次数是否在所述允许的最大数据包重传次数之内,如果是则重新发送所述发生错误的前向纠错包,否则忽略所述丢包重传请求。
22、根据第12-21项中任意一项所述的流媒体传输容错控制系统,其特征在于:
当网络延时大于预设的最大延时阈值时,将数据包重传次数设置为0,自动关闭丢包重传;
当网络延时小于预设的最小延时阈值时,经过丢包重传后剩余丢包率小于预设的最小丢包阈值,将所述前向纠错冗余包个数设置为0,自动关闭前向纠错;
当网络延时大于等于所述最小延时阈值且小于等于所述最大延时阈值时,所述数据包重传次数和所述前向纠错冗余包个数都不为0,前向纠错和丢包重传同时进行。
Claims (10)
1.一种流媒体传输容错控制方法,其特征在于,所述方法包括:
根据当前网络延时和当前丢包情况,实时动态地依次计算出允许的最大数据包重传次数、前向纠错冗余包个数和编码带宽;
发送端按照所述编码带宽进行音视频编码获得原始数据包;
所述发送端按照所述前向纠错冗余包个数对所述原始数据包进行前向纠错编码获得前向纠错冗余包,并将分别由多个已知数目的所述原始数据包以及多个前向纠错冗余包组成的至少一组前向纠错包发送到接收端;
当所接收的前向纠错包发生错误时,所述接收端尝试恢复发生错误的前向纠错包;
当无法恢复出正确的前向纠错包时,所述接收端向所述发送端发送丢包重传请求,请求重新发送所述发生错误的前向纠错包;
所述发送端根据所述允许的最大数据包重传次数重新发送所述发生错误的前向纠错包。
2.根据权利要求1所述的流媒体传输容错控制方法,其特征在于,所述根据当前网络延时和当前丢包情况,实时动态地依次计算出允许的最大数据包重传次数、前向纠错冗余包个数和编码带宽具体包括:
根据媒体流的实时传输的延时性要求,设定最大可容忍的延时时间;
根据所述最大可容忍的延时时间以及当前网络延时,计算出所述允许的最大数据包重传次数;
根据当前丢包情况以及所述允许的最大数据包重传次数,计算出按照最大数据包重传次数进行重传后的剩余丢包率;
根据所述剩余丢包率和一组前向纠错包中的原始数据包个数,计算出需要携带的所述前向纠错冗余包个数;
利用当前可用带宽、所述当前丢包情况、所述允许的最大数据包重传次数、一组前向纠错包中的原始数据包个数和前向纠错冗余包个数计算出所述编码带宽。
3.根据权利要求1或2所述的流媒体传输容错控制方法,其特征在于,所述接收端定期检测统计所述当前网络延时和所述当前丢包情况,若此次统计结果与上次对应差值超过一定的比例阈值,则发送所述此次统计结果给发送端。
4.根据权利要求3所述的流媒体传输容错控制方法,其特征在于,所述发送端根据接收到的最新统计结果重新依次计算出允许的最大数据包重传次数、前向纠错冗余包个数和编码带宽。
5.根据权利要求1-4中任意一项所述的流媒体传输容错控制方法,其特征在于,所述发送端根据所述允许的最大数据包重传次数重新发送所述发生错误的前向纠错包具体包括:
所述发送端在收到所述接收端的丢包重传请求时,判断当前重传请求次数是否在所述允许的最大数据包重传次数之内,如果是则重新发送所述发生错误的前向纠错包,否则忽略所述丢包重传请求。
6.根据权利要求1-5中任意一项所述的流媒体传输容错控制方法,其特征在于:
当网络延时大于预设的最大延时阈值时,将数据包重传次数设置为0,自动关闭丢包重传;
当网络延时小于预设的最小延时阈值时,经过丢包重传后剩余丢包率小于预设的最小丢包阈值,将所述前向纠错冗余包个数设置为0,自动关闭前向纠错;
当网络延时大于等于所述最小延时阈值且小于等于所述最大延时阈值时,所述数据包重传次数和所述前向纠错冗余包个数都不为0,前向纠错和丢包重传同时进行。
7.一种流媒体传输容错控制系统,其特征在于,所述系统包括:
发送端,其包括网络参数计算模块、音视频编码器、前向纠错编码器和重传发送控制器;以及
接收端,其包括前向纠错解码器和重传接收控制器;
所述网络参数计算模块根据当前网络延时和当前丢包情况,实时动态地依次计算出允许的最大数据包重传次数、前向纠错冗余包个数和编码带宽;
所述音视频编码器按照所述编码带宽进行音视频编码获得原始数据包;
所述前向纠错编码器按照所述前向纠错冗余包个数对所述原始数据包进行前向纠错编码获得前向纠错冗余包,并将分别由多个已知数目的所述原始数据包以及多个前向纠错冗余包组成的至少一组前向纠错包发送到接收端;
当所接收的前向纠错包发生错误时,所述前向纠错解码器尝试恢复发生错误的前向纠错包;
当无法恢复出正确的前向纠错包时,所述重传接收控制器向所述发送端发送丢包重传请求,请求重新发送所述发生错误的前向纠错包;
所述重传发送控制器根据所述允许的最大数据包重传次数重新发送所述发生错误的前向纠错包。
8.根据权利要求7所述的流媒体传输容错控制系统,其特征在于,所述网络参数计算模块,其用于:
根据媒体流的实时传输的延时性要求,设定最大可容忍的延时时间;
根据所述最大可容忍的延时时间以及当前网络延时,计算出所述允许的最大数据包重传次数;
根据当前丢包情况以及所述允许的最大数据包重传次数,计算出按照最大数据包重传次数进行重传后的剩余丢包率;
根据所述剩余丢包率和一组前向纠错包中的原始数据包个数,计算出需要携带的所述前向纠错冗余包个数;
利用当前可用带宽、所述当前丢包情况、所述允许的最大数据包重传次数、一组前向纠错包中的原始数据包个数和前向纠错冗余包个数计算出所述编码带宽。
10.根据权利要求9所述的流媒体传输容错控制系统,其特征在于,所述根据当前丢包情况以及所述允许的最大数据包重传次数,计算出按照最大数据包重传次数进行重传后的剩余丢包率的具体公式为
reslost=lsx+1,
其中,reslost为所述剩余丢包率,ls为重传一次的丢包率。
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