一种终端均衡速率的无线音视频并行传输方法
专利名称：一种终端均衡速率的无线音视频并行传输方法
技术领域：
本发明属于信号传输技术领域，涉及ー种无线音视频传输方法，具体涉及ー种基于多模終端均衡速率的无线音视频并行传输方法。
背景技术：
视频编码技术和无线通信网络结合，是当前移动通信技术研究的ー个热点。在网络视频传输领域，目前普遍采用札264视频编码技术进行视频编码。H. 264采用多參考帧、多块类型、整数变换、帧内预测等新的压缩技术，并使用更精细的分像素运动矢量和新一代的环路滤波器，进ー步提高视频压缩比，使系统更加完善264具有较强的抗误码特性，还提供了错误恢复机制，使视频数据能在丢包率较高、无线干扰严重的无线信道中传输。
H.264编码技术引入了面向IP包的编码机制，适于在网络中分组传输。H. 264编码技术中定义了三种视频帧类型，分别为I帧、P帧和B帧。I帧采用帧内编码方式编码，在接收端可独立解码；P帧和B帧则采用帧间编码方式编码，必须在其所依赖的全部參考帧被正确接收后方可正确解码。可独立解码的I帧作为P帧和B帧的參考帧，重要性最高；P帧和B帧的重要性次之。802. lln、WCDMA、CDMA2000等是当前热门的无线接入技术。802. Iln是802. 11系列中继802. lla/b/g后最新的无线局域网传输协议，其目标是在无线局域网中提供更高带宽和更高质量的数据传输服务。得益于MIMO (Multiple Input Multiple Output,多入多出)与 OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing,正交频分复用)技术的结合，802. Iln极大地提升了传输质量和传输速率。基于802. Iln技术建立的无线热点，可在较小的覆盖范围内为用户提供较高速率的无线数据传输服务。WCDMA和CDMA2000是第三代移动通信标准，相比第二代移动通信标准，3G标准能支持更高的无线数据传输速率。与无线局域网传输标准相比，移动通信标准提供更广的覆盖范围和更优的移动性支持。
发明内容
本发明提出一种基于多模终端的并发接入功能，利用并发接入的多条无线链路实时传输音视频数据的方法。本发明提出的音视频数据实时传输方法基于多网络接ロ的多模终端，多模终端估计网络延时和丢包率等參数，智能地将音视频数据分配至多个无线网络，在各网络上以不同的速率并发地传输音视频码流。本发明所述的多模终端包含以下功能模块
(a).接入适配模块所述的接入适配模块负责汇集各个网络接ロ的信息，包括可用网络标识、信号強度、网络接ロ状态等；负责接收连接管理模块的指令，根据指令在多个网络接口上建立连接，并返回连接結果；负责在建立连接的网络接口上接收接收端返回的ACK包；此外，接入适配模块需响应终端信息收集模块要求，将信息发送给終端信息收集模块。
(b).信息收集模块所述的信息收集模块负责接收接入适配模块采集的可用网络标识、信号強度、网络接ロ状态等信息，通过查询終端上的数据库，获取不同网络标识符所对应的网络运营商、技术类型和资费等信息；建立可用网络的信息列表，供终端连接管理模块决策使用。(c).连接管理模块所述的连接管理模块的功能是综合用户配置、应用程序QoS需求及終端信息收集模块收集的信息，选 择接入合适的多路网络。将选择接入的网络发送给接入适配模块，接收接入适配模块返回的连接结果信息；根据连接状态，触发速率均衡模块决策，根据速率均衡模块的决策結果，将业务流动态的分配到不同网络中去；根据信息收集模块中网络状态的变化或用户配置和业务要求的变化，执行网络切換。(d).速率均衡模块所述的速率均衡模块的功能是根据连接管理模块的指令进行速率均衡决策，并将网络速率分配的结果返回给连接管理模块；在连接维持期间，速率均衡模块根据动态更新的信息，动态调节速率分配結果。本发明的具体步骤是
步骤(I)将输入多模终端的H. 264编码的音视频码流分割及重组成具有不同传输优先级的码流，分割与重组的具体方法是
a)将音视频码流中的音频帧单独重组成音频码流，将视频帧中的I帧重组成高优先级视频码流，将视频中的其他帧重组为低优先级视频码流。b)将重组后的音频码流和高优先级的视频码流进行封包处理，放入高优先级传输队列；将重组后的低优先级视频码流进行封包处理，放入低优先级传输队列。步骤(2)在多模终端侧建立多条无线传输链路，具体方法是
c)多模终端接入适配模块监听多个网络接ロ，将网络接ロ状态、可接入网络标示符、信号強度信息发送到終端信息收集模块。d)信息收集模块根据网络标示符查询数据库，获取不同网络相应的资费信息，建立当前可接入网络列表。所述的可接入网络列表包含每个可接入网络的平均速率、资费等信息。e)连接管理模块根据用户配置信息和上层应用QoS要求，在可接入网络列表中选择多路接入网络进行接入，并将选择的结果发送到接入适配模块。所述的用户配置信息包括用户对网络资费的承受范围，用户设定的拒绝连接网络的黑名単。所述的上层应用QoS要求是指应用程序为保证服务质量需要的最低传输速率。f)接入适配模块接收到连接管理模块的接入网络选择结果后，在相应的网络接ロ上初始化连接，在连接建立后，将连接结果返回至连接管理模块。g)连接管理模块根据收到的连接结果建立已连接网络列表，根据信息收集模块反馈的网络状态、用户配置或业务需求的变化信息执行网络切换，并更新连接网络列表。步骤(3)音视频码流通过步骤(2)中建立的多个网络进行传输，具体是
h)在传输初始阶段时，高优先级传输队列的数据选择已连接网络中的第一个网络进行传输，每个网络都以设定的初始速率怂传输低优先级发送队列的数据。所述的传输初始阶段，是指音视频码流在通过已连接网络进行传输时，传输速率采用设定的默认值的阶段。步骤(4)音视频数据包在经不同的网络接ロ发送之前加入包序号和时间戳，并加入相应网络接ロ的移动IP信息。接收端根据包序号和时间戳将数据包重组为音视频码流，并通过数据包中的移动IP信息向发送该数据包的終端网络接ロ返回ACK包。步骤(5)接入适配模块收集各个已建立连接的网络接ロ接收到的ACK包。根据接收到的ACK包，对每个网络链路进行延时估计和丢包率计算，具体是
k)当从ー个网络链路上接收到第/7个ACK包时，根据从发送数据包到接收该数据包的ACK包之间所经历的时间rs ,接收第/ -1个ACK包时估计的往返时间,估计第/ 个ACK包
的往返时间如下
权利要求
1. 一种终端均衡速率的无线音视频并行传输方法，其特征在于该方法包括如下步骤 步骤(I)将输入多模终端的H. 264编码的音视频码流分割及重组成具有不同传输优先级的码流，分割与重组的具体方法是 a)将音视频码流中的音频帧单独重组成音频码流，将视频帧中的I帧重组成高优先级视频码流，将视频中的其他帧重组为低优先级视频码流； b)将重组后的音频码流和高优先级的视频码流进行封包处理，放入高优先级传输队列；将重组后的低优先级视频码流进行封包处理，放入低优先级传输队列； 步骤(2)在多模终端侧建立多条无线传输链路，具体方法是 c)多模终端接入适配模块监听多个网络接口，将网络接口状态、可接入网络标示符、信号强度信息发送到终端信息收集模块； d)信息收集模块根据网络标示符查询数据库，获取不同网络相应的资费信息，建立当前可接入网络列表； 所述的可接入网络列表包含每个可接入网络的平均速率和资费信息； e)连接管理模块根据用户配置信息和上层应用QoS要求，在可接入网络列表中选择多路接入网络进行接入，并将选择的结果发送到接入适配模块； 所述的用户配置信息包括用户对网络资费的承受范围，用户设定的拒绝连接网络的黑名单；所述的上层应用QoS要求是指应用程序为保证服务质量需要的最低传输速率； f)接入适配模块接收到连接管理模块的接入网络选择结果后，在相应的网络接口上初始化连接，在连接建立后，将连接结果返回至连接管理模块； g)连接管理模块根据收到的连接结果建立已连接网络列表，根据信息收集模块反馈的网络状态、用户配置或业务需求的变化信息执行网络切换，并更新连接网络列表； 步骤(3)音视频码流通过步骤(2)中建立的多个网络进行传输，具体是 h)在传输初始阶段时，高优先级传输队列的数据选择已连接网络中的第一个网络进行传输，每个网络都以设定的初始速率怂传输低优先级发送队列的数据； 所述的传输初始阶段，是指音视频码流在通过已连接网络进行传输时，传输速率采用设定的默认值的阶段； 步骤(4)音视频数据包在经不同的网络接口发送之前加入包序号和时间戳，并加入相应网络接口的移动IP信息；接收端根据包序号和时间戳将数据包重组为音视频码流，并通过数据包中的移动IP信息向发送该数据包的终端网络接口返回ACK包； 步骤(5 )接入适配模块收集各个已建立连接的网络接口接收到的ACK包；根据接收到的ACK包，对每个网络链路进行延时估计和丢包率计算，具体是 k)当从一个网络链路上接收到第个ACK包时，根据从发送数据包到接收该数据包的ACK包之间所经历的时间Tk ,接收第/7-1个ACK包时估计的往返时间,估计第/ 个ACK包的往返时间kO)如下 i-m (n) ~ Qirt (n -1) + (1- a) Tn 估计该链路的延时时间tout如下
全文摘要
本发明涉及一种终端均衡速率的无线音视频并行传输方法。现有的方法在通过多个网络并行传输时，无法根据不同网络的特性，将音视频码以合适的速率通过不同网络并行传输，造成不同网络间的负载不均衡，降低了QoS质量。本发明提出的音视频数据实时传输方法基于多网络接口的多模终端，多模终端估计网络延时和丢包率等参数，智能地将音视频数据分配至多个无线网络，在各网络上以不同的速率并发地传输音视频码流。本发明通过多模终端收集的信息，估计网络的参数，将音视频码流以适合的速率分配到不同网络传输，充分利用多个网络提高传输能力，均衡各个网络的负载，防止网络拥塞，提高QoS质量。
文档编号H04W28/02GK102665142SQ201210096448
公开日2012年9月12日 申请日期2012年4月5日 优先权日2012年4月5日
发明者洪钧煌, 谢磊, 陈惠芳 申请人:浙江大学
技术领域：
本发明属于信号传输技术领域，涉及ー种无线音视频传输方法，具体涉及ー种基于多模終端均衡速率的无线音视频并行传输方法。
背景技术：
视频编码技术和无线通信网络结合，是当前移动通信技术研究的ー个热点。在网络视频传输领域，目前普遍采用札264视频编码技术进行视频编码。H. 264采用多參考帧、多块类型、整数变换、帧内预测等新的压缩技术，并使用更精细的分像素运动矢量和新一代的环路滤波器，进ー步提高视频压缩比，使系统更加完善264具有较强的抗误码特性，还提供了错误恢复机制，使视频数据能在丢包率较高、无线干扰严重的无线信道中传输。
H.264编码技术引入了面向IP包的编码机制，适于在网络中分组传输。H. 264编码技术中定义了三种视频帧类型，分别为I帧、P帧和B帧。I帧采用帧内编码方式编码，在接收端可独立解码；P帧和B帧则采用帧间编码方式编码，必须在其所依赖的全部參考帧被正确接收后方可正确解码。可独立解码的I帧作为P帧和B帧的參考帧，重要性最高；P帧和B帧的重要性次之。802. lln、WCDMA、CDMA2000等是当前热门的无线接入技术。802. Iln是802. 11系列中继802. lla/b/g后最新的无线局域网传输协议，其目标是在无线局域网中提供更高带宽和更高质量的数据传输服务。得益于MIMO (Multiple Input Multiple Output,多入多出)与 OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing,正交频分复用)技术的结合，802. Iln极大地提升了传输质量和传输速率。基于802. Iln技术建立的无线热点，可在较小的覆盖范围内为用户提供较高速率的无线数据传输服务。WCDMA和CDMA2000是第三代移动通信标准，相比第二代移动通信标准，3G标准能支持更高的无线数据传输速率。与无线局域网传输标准相比，移动通信标准提供更广的覆盖范围和更优的移动性支持。
发明内容
本发明提出一种基于多模终端的并发接入功能，利用并发接入的多条无线链路实时传输音视频数据的方法。本发明提出的音视频数据实时传输方法基于多网络接ロ的多模终端，多模终端估计网络延时和丢包率等參数，智能地将音视频数据分配至多个无线网络，在各网络上以不同的速率并发地传输音视频码流。本发明所述的多模终端包含以下功能模块
(a).接入适配模块所述的接入适配模块负责汇集各个网络接ロ的信息，包括可用网络标识、信号強度、网络接ロ状态等；负责接收连接管理模块的指令，根据指令在多个网络接口上建立连接，并返回连接結果；负责在建立连接的网络接口上接收接收端返回的ACK包；此外，接入适配模块需响应终端信息收集模块要求，将信息发送给終端信息收集模块。
(b).信息收集模块所述的信息收集模块负责接收接入适配模块采集的可用网络标识、信号強度、网络接ロ状态等信息，通过查询終端上的数据库，获取不同网络标识符所对应的网络运营商、技术类型和资费等信息；建立可用网络的信息列表，供终端连接管理模块决策使用。(c).连接管理模块所述的连接管理模块的功能是综合用户配置、应用程序QoS需求及終端信息收集模块收集的信息，选 择接入合适的多路网络。将选择接入的网络发送给接入适配模块，接收接入适配模块返回的连接结果信息；根据连接状态，触发速率均衡模块决策，根据速率均衡模块的决策結果，将业务流动态的分配到不同网络中去；根据信息收集模块中网络状态的变化或用户配置和业务要求的变化，执行网络切換。(d).速率均衡模块所述的速率均衡模块的功能是根据连接管理模块的指令进行速率均衡决策，并将网络速率分配的结果返回给连接管理模块；在连接维持期间，速率均衡模块根据动态更新的信息，动态调节速率分配結果。本发明的具体步骤是
步骤(I)将输入多模终端的H. 264编码的音视频码流分割及重组成具有不同传输优先级的码流，分割与重组的具体方法是
a)将音视频码流中的音频帧单独重组成音频码流，将视频帧中的I帧重组成高优先级视频码流，将视频中的其他帧重组为低优先级视频码流。b)将重组后的音频码流和高优先级的视频码流进行封包处理，放入高优先级传输队列；将重组后的低优先级视频码流进行封包处理，放入低优先级传输队列。步骤(2)在多模终端侧建立多条无线传输链路，具体方法是
c)多模终端接入适配模块监听多个网络接ロ，将网络接ロ状态、可接入网络标示符、信号強度信息发送到終端信息收集模块。d)信息收集模块根据网络标示符查询数据库，获取不同网络相应的资费信息，建立当前可接入网络列表。所述的可接入网络列表包含每个可接入网络的平均速率、资费等信息。e)连接管理模块根据用户配置信息和上层应用QoS要求，在可接入网络列表中选择多路接入网络进行接入，并将选择的结果发送到接入适配模块。所述的用户配置信息包括用户对网络资费的承受范围，用户设定的拒绝连接网络的黑名単。所述的上层应用QoS要求是指应用程序为保证服务质量需要的最低传输速率。f)接入适配模块接收到连接管理模块的接入网络选择结果后，在相应的网络接ロ上初始化连接，在连接建立后，将连接结果返回至连接管理模块。g)连接管理模块根据收到的连接结果建立已连接网络列表，根据信息收集模块反馈的网络状态、用户配置或业务需求的变化信息执行网络切换，并更新连接网络列表。步骤(3)音视频码流通过步骤(2)中建立的多个网络进行传输，具体是
h)在传输初始阶段时，高优先级传输队列的数据选择已连接网络中的第一个网络进行传输，每个网络都以设定的初始速率怂传输低优先级发送队列的数据。所述的传输初始阶段，是指音视频码流在通过已连接网络进行传输时，传输速率采用设定的默认值的阶段。步骤(4)音视频数据包在经不同的网络接ロ发送之前加入包序号和时间戳，并加入相应网络接ロ的移动IP信息。接收端根据包序号和时间戳将数据包重组为音视频码流，并通过数据包中的移动IP信息向发送该数据包的終端网络接ロ返回ACK包。步骤(5)接入适配模块收集各个已建立连接的网络接ロ接收到的ACK包。根据接收到的ACK包，对每个网络链路进行延时估计和丢包率计算，具体是
k)当从ー个网络链路上接收到第/7个ACK包时，根据从发送数据包到接收该数据包的ACK包之间所经历的时间rs ,接收第/ -1个ACK包时估计的往返时间,估计第/ 个ACK包
的往返时间如下
权利要求
1. 一种终端均衡速率的无线音视频并行传输方法，其特征在于该方法包括如下步骤 步骤(I)将输入多模终端的H. 264编码的音视频码流分割及重组成具有不同传输优先级的码流，分割与重组的具体方法是 a)将音视频码流中的音频帧单独重组成音频码流，将视频帧中的I帧重组成高优先级视频码流，将视频中的其他帧重组为低优先级视频码流； b)将重组后的音频码流和高优先级的视频码流进行封包处理，放入高优先级传输队列；将重组后的低优先级视频码流进行封包处理，放入低优先级传输队列； 步骤(2)在多模终端侧建立多条无线传输链路，具体方法是 c)多模终端接入适配模块监听多个网络接口，将网络接口状态、可接入网络标示符、信号强度信息发送到终端信息收集模块； d)信息收集模块根据网络标示符查询数据库，获取不同网络相应的资费信息，建立当前可接入网络列表； 所述的可接入网络列表包含每个可接入网络的平均速率和资费信息； e)连接管理模块根据用户配置信息和上层应用QoS要求，在可接入网络列表中选择多路接入网络进行接入，并将选择的结果发送到接入适配模块； 所述的用户配置信息包括用户对网络资费的承受范围，用户设定的拒绝连接网络的黑名单；所述的上层应用QoS要求是指应用程序为保证服务质量需要的最低传输速率； f)接入适配模块接收到连接管理模块的接入网络选择结果后，在相应的网络接口上初始化连接，在连接建立后，将连接结果返回至连接管理模块； g)连接管理模块根据收到的连接结果建立已连接网络列表，根据信息收集模块反馈的网络状态、用户配置或业务需求的变化信息执行网络切换，并更新连接网络列表； 步骤(3)音视频码流通过步骤(2)中建立的多个网络进行传输，具体是 h)在传输初始阶段时，高优先级传输队列的数据选择已连接网络中的第一个网络进行传输，每个网络都以设定的初始速率怂传输低优先级发送队列的数据； 所述的传输初始阶段，是指音视频码流在通过已连接网络进行传输时，传输速率采用设定的默认值的阶段； 步骤(4)音视频数据包在经不同的网络接口发送之前加入包序号和时间戳，并加入相应网络接口的移动IP信息；接收端根据包序号和时间戳将数据包重组为音视频码流，并通过数据包中的移动IP信息向发送该数据包的终端网络接口返回ACK包； 步骤(5 )接入适配模块收集各个已建立连接的网络接口接收到的ACK包；根据接收到的ACK包，对每个网络链路进行延时估计和丢包率计算，具体是 k)当从一个网络链路上接收到第个ACK包时，根据从发送数据包到接收该数据包的ACK包之间所经历的时间Tk ,接收第/7-1个ACK包时估计的往返时间,估计第/ 个ACK包的往返时间kO)如下 i-m (n) ~ Qirt (n -1) + (1- a) Tn 估计该链路的延时时间tout如下
全文摘要
本发明涉及一种终端均衡速率的无线音视频并行传输方法。现有的方法在通过多个网络并行传输时，无法根据不同网络的特性，将音视频码以合适的速率通过不同网络并行传输，造成不同网络间的负载不均衡，降低了QoS质量。本发明提出的音视频数据实时传输方法基于多网络接口的多模终端，多模终端估计网络延时和丢包率等参数，智能地将音视频数据分配至多个无线网络，在各网络上以不同的速率并发地传输音视频码流。本发明通过多模终端收集的信息，估计网络的参数，将音视频码流以适合的速率分配到不同网络传输，充分利用多个网络提高传输能力，均衡各个网络的负载，防止网络拥塞，提高QoS质量。
文档编号H04W28/02GK102665142SQ201210096448
公开日2012年9月12日 申请日期2012年4月5日 优先权日2012年4月5日
发明者洪钧煌, 谢磊, 陈惠芳 申请人:浙江大学
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