RU2764784C1 - Method for minimising the latency with guaranteed transmission of a packeted smoothed stream of digital compressed images - Google Patents
Method for minimising the latency with guaranteed transmission of a packeted smoothed stream of digital compressed images Download PDFInfo
- Publication number
- RU2764784C1 RU2764784C1 RU2021106595A RU2021106595A RU2764784C1 RU 2764784 C1 RU2764784 C1 RU 2764784C1 RU 2021106595 A RU2021106595 A RU 2021106595A RU 2021106595 A RU2021106595 A RU 2021106595A RU 2764784 C1 RU2764784 C1 RU 2764784C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- stream
- curve
- size
- service
- digital compressed
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
- H04L47/00—Traffic control in data switching networks
- H04L47/10—Flow control; Congestion control
- H04L47/36—Flow control; Congestion control by determining packet size, e.g. maximum transfer unit [MTU]
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
- H04L47/00—Traffic control in data switching networks
- H04L47/10—Flow control; Congestion control
- H04L47/36—Flow control; Congestion control by determining packet size, e.g. maximum transfer unit [MTU]
- H04L47/365—Dynamic adaptation of the packet size
Abstract
Description
Изобретение относится к области оптимизации размера пакетов данных и может быть использовано для гарантирования требований качества обслуживания (QoS) при передаче трафика цифровых сжатых изображений.The invention relates to the field of optimizing the size of data packets and can be used to ensure quality of service (QoS) requirements when transmitting digital compressed image traffic.
Способность данного технического решения работать с любыми системами передачи данных, независимо от применяемых алгоритмов сжатия, позволяет использовать его в любых пакетных системах передачи цифровых сжатых изображений, что обеспечивает его широкую промышленную применимость.The ability of this technical solution to work with any data transmission systems, regardless of the compression algorithms used, allows it to be used in any packet transmission systems for digital compressed images, which ensures its wide industrial applicability.
Одной из особенностей современных систем передачи данных является широкое распространение мультимедийного трафика, который, как известно, является наиболее «тяжелым» и требовательным к задержке и джиттеру.One of the features of modern data transmission systems is the wide distribution of multimedia traffic, which, as you know, is the most "heavy" and demanding in terms of delay and jitter.
Другая особенность состоит в том, что в системах передачи данных повсеместно используются пакетные протоколы. При этом важным моментом является оптимизация размера пакета, так как это напрямую влияет на качество обслуживания телекоммуникационного трафика и в частности на задержку при передаче цифровых сжатых изображений, вызванную пакетированием.Another feature is that packet protocols are widely used in data transmission systems. In this case, an important point is the optimization of the packet size, since this directly affects the quality of service of telecommunication traffic and, in particular, the delay in the transmission of digital compressed images caused by packetization.
Используемые в настоящее время механизмы обеспечения качества обслуживания телекоммуникационного трафика наиболее успешно справляются со своими функциями в условиях отсутствия пульсаций входного потока. Ввиду этого, одним из подходов призванным обеспечить максимальные гарантии качества обслуживания является оптимальное сглаживание без потерь.The currently used mechanisms for ensuring the quality of service of telecommunications traffic most successfully cope with their functions in the absence of input stream ripples. In view of this, one of the approaches designed to provide maximum guarantees of quality of service is optimal lossless smoothing.
Также необходимо отметить, что большинство используемых в настоящее время протоколов передачи потокового видео не учитывают задержку вносимую пакетированием и используют при передаче размеры пакета, обусловленные особенностями телекоммуникационного оборудования, а не требованием максимума качества обслуживания. В контексте предлагаемого способа под максимумом качества обслуживания понимается минимум задержки при гарантированной передаче пакетированного сглаженного потока цифровых сжатых изображений.It should also be noted that most of the currently used streaming video transmission protocols do not take into account the delay introduced by packetization and use packet sizes during transmission due to the characteristics of telecommunication equipment, and not the requirement for maximum quality of service. In the context of the proposed method, the maximum quality of service is understood as the minimum delay in the guaranteed transmission of a packetized smoothed stream of digital compressed images.
Более того, зачастую размер пакета для передачи всех видов трафика в конкретной системе является фиксированным.Moreover, often the packet size for the transmission of all types of traffic in a particular system is fixed.
Способы, описанные в RU 2459373, RU 2370907, RU 2601604, предназначенные для передачи пакетированных данных, ориентированы на обеспечение совместимости протоколов информационного обмена или исключение потерь и реализуют различные механизмы пакетирования, маршрутизации или сглаживания входного потока. При этом в данных способах основной упор сделан на текущее состояние сети связи, маршрут доставки, обеспечение отсутствия потерь и исключение дрожания.The methods described in RU 2459373, RU 2370907, RU 2601604, intended for packet data transmission, are focused on ensuring the compatibility of information exchange protocols or eliminating losses and implement various mechanisms for packetizing, routing or smoothing the input stream. At the same time, in these methods, the main emphasis is placed on the current state of the communication network, the delivery route, ensuring the absence of losses and the elimination of jitter.
В результате, способы-аналоги не позволяют обеспечивать минимизацию задержки, вызванной пакетированием, и при этом исключить потери пакетов из-за переполнения буферов, а также предотвратить опустошение буферов.As a result, analogous methods do not allow minimizing the delay caused by packetization, while eliminating packet loss due to buffer overruns, and preventing buffer underruns.
Наиболее близким по технической сущности к заявленному способу и выбранным в качестве прототипа, является способ, описанный в Jean-Yves Le Boudec and Patrick Thiran. Network Calculus: A Theory of Deterministic Queuing Systems for the Internet. Online Version, December, 2019 (стр. 155-173).The closest in technical essence to the claimed method and selected as a prototype is the method described in Jean-Yves Le Boudec and Patrick Thiran. Network Calculus: A Theory of Deterministic Queuing Systems for the Internet. Online Version, December, 2019 (pp. 155-173).
Сущность данного способа заключается в том, что в побитовой телекоммуникационной сети производят оптимальное сглаживание входного потока, обеспечивая при этом отсутствие потерь из-за переполнения буфера и минимальные требования к задержке передачи и размеру выделенной буферной памяти. Для этого:The essence of this method lies in the fact that optimal smoothing of the input stream is performed in a bitwise telecommunication network, while ensuring that there are no losses due to buffer overflow and minimal requirements for transmission delay and allocated buffer memory size. For this:
1. Формируют функцию поступления входного потока.1. The input stream arrival function is formed.
2. Производят min+свертку кривой обслуживания сети связи с кривой формы устройства сглаживания.2. Produce min+convolution of the service curve of the communication network with the shape curve of the smoothing device.
3. Определяют минимальный размер задержки предварительного просмотра, как максимальное горизонтальное расстояние между функцией поступления входного потока и кривой, являющейся результатом min+свертки кривой обслуживания сети связи с кривой формы устройства сглаживания, при которой обеспечивается оптимальное сглаживание без потерь побитового потока.3. The minimum size of the preview delay is determined as the maximum horizontal distance between the input stream arrival function and the curve resulting from the min+convolution of the communication network service curve with the smoother shape curve, which provides optimal smoothing without bitstream loss.
4. Определяют минимальную кривую поступления входного потока, посредством вычисления обратной min+свертки функции входного потока с самой собой.4. The minimum input stream arrival curve is determined by calculating the inverse min+convolution of the input stream function with itself.
5. Определяют минимальную задержку воспроизведения, как максимальное горизонтальное расстояние между минимальной кривой поступления входного потока и кривой, являющейся результатом min+свертки кривой обслуживания сети связи с кривой формы устройства сглаживания, при которой обеспечивается оптимальное сглаживание без потерь побитового потока.5. The minimum playback delay is determined as the maximum horizontal distance between the minimum input stream arrival curve and the curve resulting from min+convolution of the communication network service curve with the curve of the shape of the smoothing device, which provides optimal smoothing without bitstream loss.
6. Определяют минимальный размер буфера воспроизведения, как максимальное вертикальное расстояние между минимальной кривой поступления входного потока и кривой, являющейся результатом min+свертки кривой обслуживания сети связи с кривой формы устройства сглаживания, при котором обеспечивается оптимальное сглаживание без потерь побитового потока.6. The minimum size of the playback buffer is determined as the maximum vertical distance between the minimum arrival curve of the input stream and the curve resulting from the min+convolution of the service curve of the communication network with the shape curve of the smoothing device, which provides optimal smoothing without bitstream loss.
7. Конфигурируют сеть связи с учетом минимальной задержки предварительного просмотра, минимальной задержки воспроизведения и минимального буфера воспроизведения, при которых обеспечивается оптимальное сглаживание без потерь побитового потока.7. The communication network is configured to take into account the minimum preview delay, the minimum playback delay, and the minimum playback buffer, which provide optimal bitstream lossless smoothing.
8. Передают побитовый поток.8. Transmit a bit stream.
Способ прототип имеет следующие недостатки.The prototype method has the following disadvantages.
1. Не учитывают пакетирование входного потока, при получении кривой обслуживания сети связи.1. Do not take into account the packetization of the input stream, when obtaining the service curve of the communication network.
2. Не минимизируют задержку передачи в условиях пакетирования.2. Do not minimize transmission delay under bundling conditions.
3. Не учитывают увеличение объема передаваемых данных, вызванное добавлением к каждому пакету заголовка, содержащего служебную информацию.3. Do not take into account the increase in the amount of transmitted data caused by the addition of a header containing service information to each packet.
4. Не учитывают ступенчатый характер функции поступления входного потока при передаче цифровых сжатых изображений.4. Do not take into account the stepwise nature of the input stream arrival function when transmitting digital compressed images.
5. Не учитывают степень компрессии покадрового потока цифровых изображений.5. Do not take into account the degree of compression of the frame-by-frame stream of digital images.
6. Не учитывает при передаче покадрового видео потока частоту кадров.6. Does not take into account the frame rate when transmitting a frame-by-frame video stream.
7. Не учитывают при передаче покадрового видео потока разрешение изображений.7. When transmitting a frame-by-frame video stream, the image resolution is not taken into account.
Задача, которую решает предлагаемый способ, заключается в повышении качества обслуживания телекоммуникационного трафика посредством минимизации задержки при гарантированной передаче пакетированного сглаженного потока цифровых сжатых изображений, за счет определения оптимального размера пакета.The problem that the proposed method solves is to improve the quality of service of telecommunication traffic by minimizing the delay in the guaranteed transmission of a packetized smoothed stream of digital compressed images by determining the optimal packet size.
Технический результат заключается в минимизации задержки при гарантированной передаче пакетированного сглаженного потока цифровых сжатых изображений с целью повышения качества обслуживания телекоммуникационного трафика в условиях оптимального сглаживания без потерь, за счет определения оптимального размера полезной части пакета по критерию минимума задержки воспроизведения методом полного перебора возможных вариантов, с учетом кривой поступления входного потока цифровых сжатых изображений и сквозной кривой обслуживания сети связи.The technical result consists in minimizing the delay in the guaranteed transmission of a packetized smoothed stream of digital compressed images in order to improve the quality of service of telecommunication traffic under conditions of optimal smoothing without loss, by determining the optimal size of the useful part of the packet according to the criterion of minimum playback delay by the method of a complete enumeration of possible options, taking into account the arrival curve of the input stream of digital compressed images and the end-to-end service curve of the communication network.
Графические материалы, используемые для иллюстрации предлагаемого решения:Graphic materials used to illustrate the proposed solution:
фиг.1 - функциональная схема способа минимизации задержки при передаче пакетированного сглаженного потока цифровых сжатых изображений;1 is a flow diagram of a method for minimizing delay in the transmission of a packetized smoothed digital compressed image stream;
фиг. 2 - зависимость минимальной задержки воспроизведения, обеспечивающей сглаживание без потерь потока цифровых сжатых изображений, от размера полезной части пакета;fig. 2 - dependence of the minimum playback delay, providing lossless smoothing of the stream of digital compressed images, on the size of the useful part of the packet;
фиг. 3 - зависимость минимального размера буфера воспроизведения, обеспечивающего сглаживание без потерь потока цифровых сжатых изображений, от размера полезной части пакета.fig. 3 - dependence of the minimum size of the playback buffer, which provides lossless smoothing of the stream of digital compressed images, on the size of the useful part of the packet.
На фигуре 1 представлена функциональная схема способа минимизации задержки при передаче пакетированного сглаженного потока цифровых сжатых изображений, которая включает следующие элементы:The figure 1 shows a functional diagram of a method for minimizing delay in the transmission of a packetized smoothed stream of digital compressed images, which includes the following elements:
1. Параметры входного потока.1. Parameters of the input stream.
2. Минимальный размер полезной части пакета.2. The minimum size of the useful part of the package.
3. Максимальный размер полезной части пакета.3. The maximum size of the useful part of the package.
4. Параметры производительности сети связи.4. Performance parameters of the communication network.
5. Блок формирования кривой поступления потока цифровых сжатых изображений.5. Block for forming the curve of receipt of the stream of digital compressed images.
6. Блок перебора возможных размеров пакета.6. Block for enumeration of possible packet sizes.
7. Размер служебной части пакета.7. The size of the service part of the package.
8. Блок формирования кривой поступления входного потока цифровых сжатых изображений после пакетирования с добавлением служебной части.8. Block for forming the curve of receipt of the input stream of digital compressed images after bundling with the addition of a service part.
9. Блок формирования кривой обслуживания сети связи.9. Block for forming the service curve of the communication network.
10. Блок вычисления минимальной задержки воспроизведения, обеспечивающей оптимальное сглаживание без потерь.10. A block for calculating the minimum playback delay that provides optimal lossless smoothing.
11. Блок оптимизации размера полезной части пакета.11. Block for optimizing the size of the useful part of the package.
12. Блок определения минимального размера буфера.12. Block for determining the minimum buffer size.
13. Поток цифровых сжатых изображений.13. Digital compressed image stream.
14. Устройство сглаживания.14. Smoothing device.
15. Передатчик15. Transmitter
16. Приемник.16. Receiver.
17. Декодер.17. Decoder.
18. Устройство воспроизведения.18. Playback device.
Для решения задачи повышения качества обслуживания телекоммуникационного трафика, предлагается способ минимизации задержки при гарантированной передаче пакетированного сглаженного потока цифровых сжатых изображений, заключающийся в том, что:To solve the problem of improving the quality of service of telecommunications traffic, a method is proposed to minimize the delay in the guaranteed transmission of a packetized smoothed stream of digital compressed images, which consists in the following:
1. Задают параметры входного потока 1 изображений в блоке формирования кривой поступления потока цифровых сжатых изображений 5.1. The parameters of the
Причем, в качестве параметров задают значения следующих величин:Moreover, the values of the following quantities are set as parameters:
Lизобр - это максимальный размер сжатого изображения; Image L - is the maximum size of the compressed image;
fps - это частота следования кадров;fps is the frame rate;
τ - это возможное дрожание потока изображений.τ is the possible jitter of the image stream.
2. Задают минимальный размер полезной части пакета 2 в блоке перебора возможных размеров полезной части пакета 6.2. The minimum size of the useful part of the
3. Задают максимальный размер полезной части пакета 3 в блоке перебора возможных размеров полезной части пакета 6.3. The maximum size of the useful part of the
4. Задают параметры производительности (скорость обработки или пропускная способность) устройств обработки трафика 4 на маршруте следования потока цифровых сжатых изображений в блоке формирования кривой обслуживания сети связи 9.4. The performance parameters (processing speed or bandwidth) of the
5. Формируют в блоке формирования кривой поступления потока цифровых сжатых изображений 5 кривую поступления входного потока с параметрами 1 и передают ее в блок формирования кривой поступления входного потока цифровых сжатых изображений после пакетирования с добавлением служебной части 8.5. The input stream arrival curve with
При этом в качестве кривой поступления входного потока используют аффинную кривую вида:In this case, an affine curve of the form is used as the input flow arrival curve:
где: Lизобр - это максимальный размер сжатого изображения, fps - это частота следования кадров, τ - это возможное дрожание потока изображений.wherein: L fig - is the maximum size of the compressed image, fps - this frame rate, τ - a possible jitter picture stream.
Данная аффинная кривая является минимальной кривой поступления для потока цифровых сжатых изображений.This affine curve is the minimum arrival curve for a digital compressed image stream.
В сформированном виде кривая поступления входного потока представляет собой двумерный массив, в который записывают значения уровня потока с шагом времени в соответствии с выражением (1).In the generated form, the input flow arrival curve is a two-dimensional array, into which the values of the flow level are recorded with a time step in accordance with expression (1).
6. Задают текущее значение размера полезной части пакета в блоке перебора возможных размеров полезной части пакета 6 и передают его блок формирования кривой поступления входного потока цифровых сжатых изображений после пакетирования с добавлением служебной части 8 и в блок формирования кривой обслуживания сети связи 9.6. The current value of the size of the useful part of the packet is set in the block for enumerating the possible sizes of the useful part of the
7. Задают размер служебной части пакета 7 в блоке формирования кривой поступления входного потока цифровых сжатых изображений после пакетирования с добавлением служебной части 8 и в блоке формирования кривой обслуживания сети связи 9.7. The size of the service part of the
8. Формируют в блоке формирования кривой поступления входного потока цифровых сжатых изображений после пакетирования с добавлением служебной части 8 кривую поступления входного потока цифровых сжатых изображений после пакетирования с добавлением служебной части и передают ее в блок вычисления минимальной задержки воспроизведения 10.8. In the block for forming the arrival curve of the input stream of digital compressed images after bundling with the addition of the
В сформированном виде кривая поступления входного потока цифровых сжатых изображений после пакетирования с добавлением служебной части, представляет собой двумерный массив, в который записывают значения уровня потока с шагом времени в соответствии с выражением вида:In the generated form, the arrival curve of the input stream of digital compressed images after packetization with the addition of a service part is a two-dimensional array in which the values of the stream level are written with a time step in accordance with the expression of the form:
где: lпл- размер полезной части пакета, 1сл - размер служебной части пакета.where: l pl - the size of the useful part of the package, 1 sl - the size of the service part of the package.
Выражение (2) является результатом обратной min+свертки аффинной кривой поступления (1) и функции «всплеск-задержка» Expression (2) is the result of the inverse min+convolution of the affine arrival curve (1) and the burst-delay function
9. Формируют в блоке формирования кривой обслуживания сети связи 9 кривую обслуживания сети связи и передают ее в блок вычисления минимальной задержки воспроизведения 10, обеспечивающей оптимальное сглаживание без потерь.9. A communication network service curve is formed in the communication network service
Для формирования кривой обслуживания сети связи используют правило конкатенации обслуживающих устройств, математически выражаемое через min+свертку кривых обслуживания всех обслуживающих устройств на пути следования потока цифровых сжатых изображений. В сформированном виде кривая обслуживания сети связи представляет собой двумерный массив, в который записывают значения уровня обслуженного потока с шагом времени в соответствии с выражением вида:To form the service curve of the communication network, the service device concatenation rule is used, which is mathematically expressed in terms of min+convolution of the service curves of all service devices along the path of the digital compressed image stream. In the generated form, the service curve of the communication network is a two-dimensional array, in which the values of the level of the serviced flow are written with a time step in accordance with the expression of the form:
где: β(1) кривая обслуживания передатчика (15), β(2) - кривая обслуживания приемника (16), β(3) - кривая обслуживания декодера (17), ln - размер пакета с учетом служебной и полезной частей, R1 - производительность передатчика (15), R2 - производительность приемника (16), R3 - производительность декодера (17).where: β (1) transmitter service curve (15), β (2) - receiver service curve (16), β (3) - decoder service curve (17), l n - packet size including service and useful parts, R 1 - transmitter performance (15), R 2 - receiver performance (16), R 3 - decoder performance (17).
При этом кривые обслуживания β(1) β(2) и β(3) характеризуют пакетировщик данных и описываются в соответствии с выражениями вида:In this case, the service curves β (1) β (2) and β (3) characterize the data packetizer and are described in accordance with expressions of the form:
10. Вычисляют в блоке вычисления минимальной задержки воспроизведения 10 минимальную задержку воспроизведения, обеспечивающую сглаживание без потерь.10. Calculate in the minimum playback
При этом осуществляют вычисление максимального горизонтального отклонения между кривой поступления входного потока цифровых сжатых изображений после пакетирования с добавлением служебной части и кривой обслуживания сети связи, в соответствии с выражением вида:At the same time, the maximum horizontal deviation is calculated between the arrival curve of the input stream of digital compressed images after bundling with the addition of a service part and the service curve of the communication network, in accordance with the expression of the form:
11. Передают полученное минимальное значение задержки воспроизведения и соответствующий ей размер полезной части пакета из блока вычисления минимальной задержки воспроизведения 10 в блок оптимизации размера полезной части пакета 11.11. The obtained minimum value of the playback delay and the size of the useful part of the packet corresponding to it are transmitted from the block for calculating the
12. Зацикливают блок вычисления минимальной задержки воспроизведения 10 на блок перебора возможных размеров полезной части пакета 6.12. The block for calculating the
При этом под перебором понимается использование всех возможных размеров пакета в диапазоне от минимально размера пакета 2 до максимального размера пакета 3.In this case, enumeration means the use of all possible packet sizes in the range from the
13. Производят в блоке перебора возможных размеров полезной части пакета 6 перебор всех возможных размеров полезной части пакета в диапазоне между минимальным размеров полезной части пакета 2 и максимальным размером полезной части пакета 3.13. In the enumeration block of possible sizes of the useful part of the
При этом на каждой итерации повторяют шаги (5-12) и тем самым формируют в блоке оптимизации размера полезной части пакета 11 зависимость, представленную на фигуре 2.At the same time, steps (5-12) are repeated at each iteration, and thus the dependency shown in figure 2 is formed in the optimization block for the size of the useful part of the
Анализ фигуры 2, позволяет сделать вывод, что оптимальное решение по критерию минимума задержки воспроизведения существует и может быть найдено полным перебором в блоке оптимизации размера полезной части пакета 11.The analysis of figure 2 allows us to conclude that the optimal solution for the minimum playback delay criterion exists and can be found by exhaustive search in the optimization block for the size of the useful part of the
В блоке оптимизации размера полезной части пакета 11 данные фигуры 2 представлены в виде двумерного массива отражающего зависимость минимальной задержки воспроизведения от размера полезной части пакета.In the block for optimizing the size of the useful part of the
14. Определяют в блоке оптимизации размера полезной части пакета 11 размер полезной части пакета, при котором обеспечивается минимум задержки воспроизведения.14. Determine the size of the useful part of the package in the optimization block of the size of the useful part of the
Для отыскания минимума перебирают все элементы массива (минимум задержки) и попарно сравнивают их друг с другом.To find the minimum, all elements of the array are sorted out (the delay minimum) and compared in pairs with each other.
15. Конфигурируют передатчик 13, приемник 14 и декодер 15 в соответствии с оптимальным размером полезной части пакета.15. Configure the
16. Передают из блока определения оптимального размера полезной части пакета 11 в блок определения минимального размера буфера 12, оптимальный размер полезной части пакета.16. From the block for determining the optimal size of the useful part of the
17. Вычисляют минимальный размер буфера воспроизведения в блоке определения минимального размера буфера 12.17. Calculate the minimum size of the playback buffer in the block for determining the minimum size of the
Для вычисления минимального размера буфера используют выражениеTo calculate the minimum buffer size, use the expression
вида:type:
При этом зависимость (8) имеет вид в соответствии с фигурой 3. Анализ фигуры 3 позволяет сделать вывод, что оптимальные значения для задержки и размера буфера достигаются при одинаковом размере пакета. Поэтому размер буфера в блоке определения минимального размера буфера 12 вычисляют по выражению (8) при оптимальном размере полезной части пакета из блока 11.In this case, dependence (8) has the form in accordance with figure 3. Analysis of figure 3 allows us to conclude that the optimal values for delay and buffer size are achieved with the same packet size. Therefore, the buffer size in the block for determining the
18. Конфигурируют устройство воспроизведения изображений 16 в соответствии с минимальным размером буфера.18. Configure the
19. Передают покадровый поток цифровых сжатых изображений 17 на устройство сглаживания 18.19. Transmit a frame-by-frame stream of digital
20. Сглаживают поток цифровых сжатых изображений 17 в устройстве сглаживания 18 и передают на передатчик 13.20. The stream of digital
21. Разбивают на пакеты сглаженный поток цифровых сжатых изображений и предают по каналу связи пакетированный сглаженный поток цифровых сжатых изображений на приемник 14.21. The smoothed stream of digital compressed images is divided into packets and the packetized smoothed stream of digital compressed images is transmitted over the communication channel to the
22. Принимают по каналу связи пакетированный сглаженный поток цифровых сжатых изображений в приемнике 14 и передают на декодер 15.22. A packetized smoothed stream of digital compressed images is received over a communication channel in the
23. Производят декомпрессию пакетированного сглаженного потока цифровых сжатых изображений и передают его на устройство воспроизведения 16.23. The packetized smoothed stream of digital compressed images is decompressed and transferred to the
24. Воспроизводят покадровый поток цифровых изображений на экране устройства воспроизведения 16.24. Play back a frame-by-frame stream of digital images on the screen of the
«Промышленная применимость» способа обусловлена наличием возможности реализовать его с использованием, как программируемых интегральных схем, так и телекоммуникационного оборудования с программным управлением.The "industrial applicability" of the method is due to the possibility of implementing it using both programmable integrated circuits and program-controlled telecommunications equipment.
Сопоставление заявленного способа минимизации задержки при гарантированной передаче пакетированного сглаженного потока цифровых сжатых изображений с прототипом показывает, что заявленный способ существенно отличается от прототипа.Comparison of the claimed method for minimizing delay with guaranteed transmission of a packetized smoothed stream of digital compressed images with the prototype shows that the claimed method differs significantly from the prototype.
Общие признаки заявляемого способа и прототипа:General features of the proposed method and prototype:
1. Формируют функцию поступления входного потока.1. The input stream arrival function is formed.
2. Производят min+свертку кривой обслуживания сети связи с кривой формы устройства сглаживания.2. Produce min+convolution of the service curve of the communication network with the shape curve of the smoothing device.
3. Определяют минимальный размер задержки предварительного просмотра.3. Determine the minimum preview delay size.
4. Определяют минимальную кривую поступления входного потока.4. Determine the minimum inlet flow curve.
5. Определяют минимальную задержку воспроизведения.5. Determine the minimum playback delay.
6. Определяют минимальный размер буфера воспроизведения.6. Determine the minimum size of the playback buffer.
7. Конфигурируют сеть связи с учетом минимальной задержки воспроизведения и минимального буфера воспроизведения, при которых обеспечивается сглаживание без потерь.7. Configure the communication network taking into account the minimum playback delay and the minimum playback buffer, which provide lossless smoothing.
8. Сглаживают поток.8. Smooth out the flow.
9. Передают поток.9. Pass the stream.
10. Принимают поток.10. Accept the stream.
11. Производят декомпрессию потока.11. Produce flow decompression.
12. Воспроизводят поток.12. Play the stream.
Отличительные признаки предлагаемого решения.Distinctive features of the proposed solution.
1. Учитывают пакетирование входного потока, при получении кривой обслуживания сети связи, посредством использования конкатенации кривых обслуживания (4, 5, 6) для пакетировщиков в соответствии с выражением (3).1. Take into account the packetization of the input stream, when obtaining the service curve of the communication network, by using the concatenation of the service curves (4, 5, 6) for the packetizers in accordance with the expression (3).
2. Минимизируют задержку передачи в условиях пакетирования, для потока цифровых сжатых изображений, посредством отыскания размера полезной части пакета обеспечивающего минимум минимальной задержки воспроизведения при сглаживании без потерь.2. Minimize the transmission delay under packetization conditions for a stream of digital compressed images by finding the size of the useful part of the packet that provides the minimum minimum playback delay with lossless smoothing.
3. Учитывают увеличение объема передаваемых данных, вызванное добавлением к каждому пакету заголовка, содержащего служебную информацию, посредством использования функции «всплеск-задержка», которая преобразует кривую поступления входного потока (1) к виду (2).3. Take into account the increase in the amount of transmitted data caused by the addition of a header containing service information to each packet by using the "burst-delay" function, which converts the input stream arrival curve (1) to the form (2).
4. Учитывают ступенчатый характер функции поступления входного потока при передаче цифровых сжатых изображений, посредством применения аффинной кривой поступления входного потока описываемой выражением (1).4. The stepwise nature of the input stream arrival function is taken into account when transmitting digital compressed images, by applying the affine curve of the input stream arrival described by expression (1).
5. Учитывают степень компрессии покадрового потока цифровых изображений, посредством принятия в качестве максимального всплеска в выражении (1) максимального размера сжатого кадра.5. The degree of compression of the frame-by-frame stream of digital images is taken into account by taking as the maximum burst in expression (1) the maximum size of the compressed frame.
6. Учитывают при передаче покадрового видео потока частоту кадров, посредством использования в выражениях (1, 2, 7, 8) произведения максимального размера изображения и частоты их следования.6. When transmitting a frame-by-frame video stream, the frame rate is taken into account by using the product of the maximum image size and their repetition rate in expressions (1, 2, 7, 8).
7. Учитывают при передаче покадрового видео потока разрешение изображений, посредством использования при формировании кривой поступления входного потока максимального размера сжатого кадра, который непосредственно зависит от разрешения исходного изображения.7. When transmitting a frame-by-frame video stream, the image resolution is taken into account by using the maximum size of the compressed frame when forming the input stream arrival curve, which directly depends on the resolution of the original image.
Для экспериментальной проверки работоспособности предлагаемого способа была взята телекоммуникационная сеть, по которой осуществлялась передача цифровых сжатых изображений в соответствии исходными данными, представленными в таблице 1.To experimentally test the performance of the proposed method, a telecommunications network was taken, through which digital compressed images were transmitted in accordance with the initial data presented in Table 1.
Для исходных данных, представленных в таблице 1 оптимальный размер пакета равенFor the initial data presented in Table 1, the optimal packet size is
При передаче по выбранной для эксперимента телекоммуникационной сети, трафика цифровых сжатых изображений с размером пакета 744 байта, обеспечивалась гарантированная доставка данных при минимальной задержке, чем подтверждается работоспособность предлагаемого способа минимизации задержки при гарантированной передаче пакетированного сглаженного потока цифровых сжатых изображений.When transmitting digital compressed images traffic with a packet size of 744 bytes over the telecommunications network selected for the experiment, guaranteed data delivery with a minimum delay was ensured, which confirms the efficiency of the proposed method for minimizing delay with guaranteed transmission of a packetized smoothed stream of digital compressed images.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2021106595A RU2764784C1 (en) | 2021-03-15 | 2021-03-15 | Method for minimising the latency with guaranteed transmission of a packeted smoothed stream of digital compressed images |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2021106595A RU2764784C1 (en) | 2021-03-15 | 2021-03-15 | Method for minimising the latency with guaranteed transmission of a packeted smoothed stream of digital compressed images |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2764784C1 true RU2764784C1 (en) | 2022-01-21 |
Family
ID=80445256
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2021106595A RU2764784C1 (en) | 2021-03-15 | 2021-03-15 | Method for minimising the latency with guaranteed transmission of a packeted smoothed stream of digital compressed images |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2764784C1 (en) |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7280562B2 (en) * | 2003-02-18 | 2007-10-09 | Qualcomm Incorporated | Variable packet lengths for high packet data rate communications |
US7675901B2 (en) * | 2003-01-09 | 2010-03-09 | Thomson Licensing | Method and an apparatus for mapping an MPEG transport stream into IP packets for WLAN broadcast |
US8356327B2 (en) * | 2004-10-30 | 2013-01-15 | Sharp Laboratories Of America, Inc. | Wireless video transmission system |
RU2677373C1 (en) * | 2017-12-13 | 2019-01-16 | Федеральное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военная академия Ракетных войск стратегического назначения имени Петра Великого" МО РФ | Fractal telecommunication traffic transmission quality increasing method |
RU2680764C1 (en) * | 2018-03-06 | 2019-02-26 | Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования Академия Федеральной службы охраны Российской Федерации | Method, device and system for transport communication network optimization |
RU202244U1 (en) * | 2020-09-22 | 2021-02-09 | Анатолий Николаевич Мартьянов | DEVICE FOR CALCULATING THE OPTIMUM PACKET SIZE BY THE CRITERION OF THE MINIMUM TOTAL MESSAGE TRANSMISSION TIME |
-
2021
- 2021-03-15 RU RU2021106595A patent/RU2764784C1/en active
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7675901B2 (en) * | 2003-01-09 | 2010-03-09 | Thomson Licensing | Method and an apparatus for mapping an MPEG transport stream into IP packets for WLAN broadcast |
US7280562B2 (en) * | 2003-02-18 | 2007-10-09 | Qualcomm Incorporated | Variable packet lengths for high packet data rate communications |
US8356327B2 (en) * | 2004-10-30 | 2013-01-15 | Sharp Laboratories Of America, Inc. | Wireless video transmission system |
RU2677373C1 (en) * | 2017-12-13 | 2019-01-16 | Федеральное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военная академия Ракетных войск стратегического назначения имени Петра Великого" МО РФ | Fractal telecommunication traffic transmission quality increasing method |
RU2680764C1 (en) * | 2018-03-06 | 2019-02-26 | Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования Академия Федеральной службы охраны Российской Федерации | Method, device and system for transport communication network optimization |
RU202244U1 (en) * | 2020-09-22 | 2021-02-09 | Анатолий Николаевич Мартьянов | DEVICE FOR CALCULATING THE OPTIMUM PACKET SIZE BY THE CRITERION OF THE MINIMUM TOTAL MESSAGE TRANSMISSION TIME |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US10638167B2 (en) | Compressed video buffering | |
EP3338455B1 (en) | System and method for managing segment delivery and bandwidth responsive to encoding complexity metrics | |
KR100318976B1 (en) | Rate attenuation systems and methods for reducing low priority video frame packets transmitted over a network | |
JP4504429B2 (en) | Method and apparatus for managing media latency of voice over internet protocol between terminals | |
JP4309185B2 (en) | Congestion control mechanism for streaming media | |
JP2001094625A (en) | Data communication unit, data communication method and storage medium | |
Fidler et al. | On the way to a distributed systems calculus: An end-to-end network calculus with data scaling | |
JP2023130418A (en) | Client, server, reception method and transmission method | |
JP2012141685A (en) | Transmission device, transmission method and program | |
CN108476176A (en) | Real-time transport protocol Research of Congestion Control Techniques in visual telephone | |
JP2012142701A (en) | Transmitter, transmission method and program | |
Lehman et al. | Experiments with delivery of HDTV over IP networks | |
US20100086021A1 (en) | Information transmission apparatus, method of controlling the same, and storage medium | |
RU2764784C1 (en) | Method for minimising the latency with guaranteed transmission of a packeted smoothed stream of digital compressed images | |
Thiran et al. | Network calculus applied to optimal multimedia smoothing | |
JP4800250B2 (en) | Packet receiving apparatus, method and program for determining necessary and sufficient reception buffer size | |
WO2018180394A1 (en) | Communication device, media delivery system, media delivery method, and non-transitory computer readable medium | |
KR20230002784A (en) | Methods and servers for transmitting audio and/or video content | |
CN106331847A (en) | Audio and video playing method and device | |
US10270832B1 (en) | Method and system for modifying a media stream having a variable data rate | |
RU205444U1 (en) | DEVICE FOR CALCULATING THE OPTIMAL PACKET SIZE BY THE CRITERION OF THE MINIMUM DELAYED DIGITAL COMPRESSED IMAGES IN THE CONDITIONS OF OPTIMAL Smoothing WITHOUT LOSS | |
US10798141B2 (en) | Multiplexing data | |
EP2043372A1 (en) | Method for audio and video synchronization, receiving and transmitting device | |
RU2780659C1 (en) | Method for quasi-optimal multimedia packet streaming based on the criteria of minimum delay and minimum relative loss due to buffer overflow | |
Chao et al. | Efficient changes and variability bandwidth allocation for VBR media streams |