[发明专利]一种实时视频传输方法

说明书

技术领域

本发明涉及实时视频传输，尤其涉及一种面向Ad Hoc网络中基于优先级线性编码和机会路由的实时视频传输的方法，属于Ad Hoc网络技术领域。

背景技术

随着带有短距离无线通信设备的普及，以及802.11无线通信技术的发展，使得在基于WIFI的Ad Hoc网络中传输实时视频成为可能。但是，无线链路的高且多变的丢包率严重影响了视频的质量，这使得在Ad Hoc网络中传输高质量的视频变得具有挑战性。另外，由于无线链路的带宽有限，在设计视频传输系统时需要考虑系统的带宽利用率。

目前，大多数流行的视频压缩算法(如：H.264和MPEG4)都采用移动补偿预测(Motion-Compensated Prediction，MCP)机制。虽然MCP机制具有很高的压缩性能，但是它使得视频流的容错能力严重下降。一个MCP流包含两种视频帧：内部帧(intra-frame，如：I帧)和外部帧(inter-frame，如：P帧和B帧)。内部帧的编码是通过去除该帧中的空间冗余。而外部帧的编码是通过去除连续帧中的时间冗余。其中，I帧只去除了帧内的空间冗余；P帧以它前面的I帧和P帧为参考帧，去除了时间冗余；而B帧的编码是通过以前后的I帧和P帧为参考帧，去除了时间冗余。去除连续帧中的时间冗余虽然可以大大减少视频帧的字节数。但是它引入了一个严重的问题：错误传播现象。如果参考帧的数据包在传输过程中丢失，它会使得所有依赖它编码的帧在解码时出错。这严重损伤了视频流的质量。MCP视频流中的帧有不同的视觉值，即它们对视频流质量的影响不同。I帧的视觉值大于P帧和B帧，而靠近I帧的P帧的视觉值要大于其他P帧。B帧的视觉值最小。

针对上述的错误传播现象，人们提出了不均等的错误保护机制(Unequal Error Protection，简称UEP)，给予视觉值高的帧更多的错误保护。已知的UEP机制包括：1)根据视频数据包中视频帧的视觉值的大小使用不同的优先级的MAC层重传机制；2)根据视频数据包中视频帧的视觉值的大小使用不同强度的前向纠错机制(Forward Error Correction，简称FEC)；3)根据视频数据包中视频帧的视觉值的大小使用不同数量的冗余路径传输数据包。已有的UEP机制依靠发送更多的数据包或者使用更多的传输路径，它们的无线链路利用率低。虽然在链路资源充足时，它们可以提高视频流的质量。但是当链路带宽几乎不能满足视频传输需要时，它们的性能会严重下降。

机会路由可以提高网络带宽的利用率。它与传统路由不同之处在于：传统的路由机制只选择单一的下一跳节点，而机会路由允许所有监听到数据包且更靠近目标节点的节点参与数据包的转发。早先的机会路由机制由于要求所有节点按照一定的顺序接入无线媒体。这使得他们的无线链路的空间利用率很低。后来人们提出使用网络编码(Network Coding，简称NC)结合机会路由来使得节点可以随机地接入无线媒体，进而避免了之前的机会路由机制的空间利用率低的缺点。但是这些基于NC的机会路由算法都是针对文件传输。当被应用于视频流传输环境中，它们要求源节点在发送数据包之前必须缓存具有一定量的原始数据，而且要求目标节点在解码前也必须接收一定量的数据包。这将引进数秒的延迟，不适合实时视频的传输。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中存在的问题，提出一种实时视频传输方法，取名为OR-PLC，该方法特别适用于Ad Hoc网络中实时视频传输。

概括地说，本发明方法包括：基于优先级线性编码由源节点按设定的冗余度渐进地产生视频流，基于机会路由所述视频流经转发节点被发送到目标节点；

该方法还包括：

所述视频流将被多个所述转发节点监听到。转发节点根据计算所得的转发概率将已接收到的数据包使用优先级编码算法重编码成新的数据包并发向目标节点；

所述转发节点根据与周围邻居的丢包率计算接收到的每个数据包的所述转发概率；所述目标节点不断的接收到所述数据包，并使用优先级线性编码方法解码数据包，生成原始的视频流。

在本发明方法所针对实时视频传输系统中，存在多条视频流。每条视频流有唯一的源节点和目标节点，以及多个转发节点。视频流由源节点产生并通过转发节点机会地接收和概率地转发，最终传输到目标节点。本发明的目标在于维持视频质量的同时提高网络带宽的利用率。

本发明的技术方案为：

一种实时视频传输方法，其步骤为：

1)源节点采用优先级线性编码方法对视频流进行编码；