CN1599453A - 动态调整视频传输的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种动态调整视频传输的方法，包括：发起方和接收方建立通话连接线路，发起方和接收方同时检测各自的外围设备能力，在网络带宽允许视频传输的条件下时，通话双方可以选择视频信号开始通话，以此时的视频窗口和传输速率作为基准；发送服务质量测试包，测试网络的丢包率；根据丢包率的大小，动态调整视频窗口和传输速率的大小，当丢包率大于30％时，则结束通话。采用本发明所述方法，可根据网络的实际传输状况动态地进行调整传输速率，在网络状态不好的情况下，保证传输的视频信息都是比较完整的，避免出现图像的“马赛克”现象。在网络状况好的情况下，则能够充分利用网络带宽，尽可能的发送最多的视频数据。
Description
技术领域
本发明涉及计算机网络多媒体通信技术，特别是涉及一种根据网络状况动态调整视频传输的方法。
背景技术
IP电话是指通过因特网(Internet Protocol IP)传输音频和视频数据。由于因特网是一个无连接的、“尽力而为”(best effort)的网络系统，它不能保证实时性，不会预留带宽。
H.323标准是ITU-T组织制定的一系列标准的集合，涵盖了语音、视频、数据共享等各个方面。H.323协议定名为“分组多媒体通信系统”(Packet-based multimedia communication systems)，其主要面对的应用需求就是在IP网络之上提供多媒体通信服务。目前该协议逐渐成为在IP网络之上提供多媒体通信服务的事实标准。
如果想使用像IP电话这种实时性非常强的应用，那么就需要向实时传输协议(Real Time Protocol RTP)，实时控制协议(Real Time ControlProtocol RTCP)，资源预留协议(Resource Reserved Protocol RSVP)等H.323协议簇的支持。H323协议簇的架构见图1所示。
RTP协议是为支持实时业务而设计的协议。它是一个封装协议，实时业务运行在RTP包的数据域，同时RTP包头包括了关于该实时业务的业务类型信息。RTP包的头部有一个时间戳域，它在接收端的应用层包袱该业务时起同步作用。
RTCP协议为主机之间提供交互下列信息的机制：(1)他们正在提供的服务质量(如果它们是服务提供者)；(b)它们正在接收的服务质量(如果它们是服务客户端)。
TCP协议的带外传输是指传输层协议使用带外数据(out-of-band，OOB)来发送一些重要的数据，如过通信一方有重要的数据需要通知对方时，协议能够将这些数据快速地发送到对方。为了发送这些数据，协议一般不使用与普通数据相同的通道，而是使用另外的通道。但是，TCP协议没有真正意义上的带外数据。为了发送重要协议，TCP提供了一种称为紧急模式(urgent mode)的机制。TCP协议在数据段中设置URG位，表示进入紧急模式。接收方可以对紧急模式采取特殊的处理。
RTCP协议通常是在UDP包中进行传输，但是在网络状况不好的情况下，UDP包可能会丢弃，这样RTCP报文可能就不能传递到目标设备。而且RTCP协议没有对丢包如何处理给出任何解决问题的建议。也就是说没有根据网络状况动态调整视频传输的机制。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提出一种动态调整视频传输的方法，采用本发明可以根据网络的实际传输情况动态地调整视频传输的策略。
本发明所述动态调整视频传输的方法，包括如下的步骤：
发起方和接收方建立通话连接线路，发起方和接收方同时检测各自的外围设备能力，在网络带宽允许传输视频的条件下(目前在200Kbit/s以上)，选择视频信号开始通话，以此时的视频窗口和传输速率作为基准；
发送服务质量测试包，测试网络的丢包率；
根据丢包率，调整视频窗口和传输速率，当丢包率＜5％，则可以适当增大传输速率或者调大视频窗口；
当丢包率在5％-20％之间，则维持当前的视频窗口和传输帧数不变；
当丢包率在20％以上，则调小视频窗口或者降低传输帧数；
当丢包率在30％以上，则结束通话。
如上所述动态调整视频传输的方法，所述发送服务质量测试包具体包括：发起方每隔一段时间计算该时间段内发送的视频包的数量，然后用带外数据发送一个服务质量测试包，接收方把这个包传回给发送方。
如上所述动态调整视频传输的方法，所述服务质量测试包中，包括由发送方设置的字段为发送时间、发送间隔、发送数据包的数量，由接收方设置的字段为接收时间，接收数据包的数量。
如上所述动态调整视频传输的方法，接收方把服务质量测试包传回给发送方时，接收方根据在本地保存的一定时间间隔内(例如2秒)所接收到视频数据包的接收时间和数量，设置接收时间和接收数据包的数量。
采用本发明所述方法，可根据网络的实际传输状况动态地进行调整传输速率，在网络状态不好的情况下，保证传输的视频信息都是比较完整的，避免出现图像的“马赛克”现象。在网络状况好的情况下，则能够充分利用网络带宽，尽可能的发送最多的视频数据。
附图说明
图1是H323协议簇的架构示意图；
图2是本发明所述动态调整视频传输的方法流程图。
具体实施方式
本发明所述方法的出发点在目前协议的支持下，根据网络的状况，在数据传输量上进行相应的调整。如果网络状态好，那么可以传输音频、视频信号，并且视频信号的帧数可以达到目前网络状况下的可传输的最大数；如果网络状态变差，那么可以把视频中传输的帧数降低和视频窗口变小；如果网络继续变差，那么在视频窗口中只传输静态图像；如果网络已经到达最差的情况，那么就不传输视频和图像，只传输音频，如果音频信号也传输不了，那么就结束通话。
本发明中，通话发起方是指发起通话的设备；通话接收方是指接收到通话发起方的通话请求，决定是否与发起方进行通话的设备。
图2是本发明所述方法的流程图。具体的步骤说明如下：
请求通话
通话发起方在得到接收方IP地址后，就可以发起通话请求，该请求的过程就是一个发起通话连接的过程。
得到接收方IP地址可以使用广播查找，也可以通过中间服务器转接得到。得到接收方IP地址的方法不在本专利的介绍范围内。
建立通话连接线路
接收方收到发起方的通话请求后，可以选择拒绝通话，那么通话线路不能建立。否则，通话连接线路建立。发起方和接收方就可以准备开始进行通话。
协商外围设备能力
在通话线路建立之后，发起方会检测本设备外围设备(耳麦，摄像头)，并把检测到的设备能力(是否支持音频、视频)通知接收方，接收方可以选择是否接收视频信号。同时接收方检测自己的外围设备能力，并同样通知发起方是否接收视频信号，发起方可以选择是否接收。
当然，如果没有摄像口，那么就不能进行网络视频通话。
以下的步骤都是在支持视频信号的情况下才需要采用的。
发送本地网络情况
在协商完外围设备能力后，发起方和接收方会检测本地的网络情况，如果网络带宽足够，那么可以选择通话是否支持视频通话。目前局域网的网卡通常都是10M或100M带宽，所以在局域网内部可以支持视频通话。如果网络容许的带宽在200Kbit/s以上，那么就可以认为目前支持视频。视频支持是根据设备能力和网络带宽情况，得出结论，并最后由用户确认是否提供视频支持。
开始通话
在确定是否支持视频后，发起方和接收方就可以进行通话。如果设备和网络支持视频，并且用户选择视频通话时，通话双方不仅可以听到对方的声音，而且可以看到对方的视频信号。
发送服务质量测试包
目前有两种方式可以得到网络传输数率。一种是在视频传输的时候，根据本地视频质量，判断网络状况；另一种是主动发送网络测试包(服务质量测试包)，测试网络的丢包率。前一种的主观性比较大，用户在视频通话的过程中，如果远端图像在本地显示不清楚(比如出现较多的马赛克现象)，那么就认为网络状况不好。但是这种方式只能在通话双方都选择视频通话下才有效，如果通话的某一方不选择视频通话，那么就不可以使用这种方法测试判断网络状况。
第二种方式是在提供视频支持的设备上(假设通话提供方提供视频支持)，每隔一段时间(比如2秒)，提供方计算2秒内发送的视频包的数量(假设为1000包)，然后就用TCP的带外数据方法发送一个服务质量测试包，接收到该测试包的使用方把这个包传回给发送方，发送方根据这个测试包反馈的网络质量，动态调整视频传输的数据量。
本发明中，服务质量测试包的格式如下：
| 字段名称 | 字段长度(位) | 单位 | 说明 |
| SendTime | 64 | 秒 | 发送的绝对时间 |
| ReceiveTime | 64 | 秒 | 该数据包被接收到的绝对时间 |
| TimeInterval | 32 | 秒 | 发送的间隔时间(2秒) |
| SendPackNum | 32 | 个 | 发送数据包的数量 |
| ReceivePackNum | 32 | 个 | 接收数据包的数量 |
发送方设置质量测试包的SendTime，Time Interval，SendPackNum字段，接收方设置ReceiveTime，ReceivePackNum字段。为了能够设置ReceiveTime，ReceivePackNum字段，接收方需要在本地保存一定时间间隔内(2秒)接收到视频数据包的接收时间和数量这些字段。
根据测试包动态调整传输数据
通过比较接收数据包和发送数据包的数量，可以计算出丢包率。
丢包率＝(发送数据包的数量-接收数据包的数量)/发送数据包的数量*100％。
根据得到的服务质量，在应用程序中动态的调整需要传输的数据量。
视频通话时，视频窗口通常都是由用户决定的。假设在开始视频通话的时候，视频窗口为160*100，传输的帧数是15帧/秒。通过发送测试包，发现服务质量非常好(丢包率＜5％)，那么就可以传输更多的视频帧(比如25帧/秒)，同时，如果用户希望调大视频窗口，那么可以把视频窗口相应调大。如果丢包率在5％-20％之间，那么维持视频窗口和传输帧数不变。如果丢包率在20％以上，这是认为服务质量不足以胜任当前的视频传输，这样就可以调整视频窗口100*50或者传输帧数10帧/秒。调整之后，继续间隔一段时间发送测试包，继续根据上面的标准进行调整。在网络状态最差的情况下(每秒1帧的传输情况下，丢包率还在30％以上)，就不传输任何视频数量，同时在视频显示区域中显示一个黑的区域。
通话过程中，通话的任何一方都可以主动停止通话，这时，通话结束。
最后所应说明的是：以上实施例仅用以说明而非限制本发明的技术方案，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明进行修改或者等同替换，而不脱离本发明的精神和范围的任何修改或局部替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (7)
1、一种动态调整视频传输的方法，其特征在于，包括如下的步骤：
发起方和接收方建立通话连接线路，发起方和接收方同时检测各自的外围设备能力，在网络带宽允许视频传输的条件下，选择视频信号开始通话，以此时的视频窗口和传输速率作为基准；
发送服务质量测试包，测试网络的丢包率；
根据丢包率，调整视频窗口和传输速率，当丢包率＜5％，则可以适当增大传输速率或者调大视频窗口；
当丢包率在5％-20％之间，则维持当前的视频窗口和传输帧数不变；
当丢包率在20％以上，则调小视频窗口或者降低传输帧数；
当丢包率在30％以上，则结束通话。
2、根据权利要求1所述动态调整视频传输的方法，其特征在于，所述发送服务质量测试包具体包括：发起方每隔一段时间计算该时间段内发送的视频包的数量，然后用带外数据发送一个服务质量测试包，接收方把这个包传回给发送方。
3、根据权利要求2所述动态调整视频传输的方法，其特征在于，所述服务质量测试包中，由发送方设置的字段为发送时间，发送间隔，发送数据包的数量。
4、根据权利要求3所述动态调整视频传输的方法，其特征在于，接收方把服务质量测试包传回给发送方时，接收方根据在本地保存的一定时间间隔内所接收到视频数据包的接收时间和数量，设置接收时间和接收数据包的数量。
5、根据权利要求1-4任一所述动态调整视频传输的方法，其特征在于，所述丢包率＝(发送数据包的数量-接收数据包的数量)/发送数据包的数量*100％。
6、根据权利要求5所述动态调整视频传输的方法，其特征在于，通话过程中，通话的任何一方都可以主动停止通话使得通话结束。
7、根据权利要求4所述动态调整视频传输的方法，其特征在于，所述接收方根据在本地保存的一定时间间隔设定为2秒。
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