[发明专利]用于无线局域网的优化视频业务传输的系统和方法

权利要求书

1.一种用于无线局域网的优化视频业务传输的系统，其特征在于：所述系统在视频业务源端增设视频业务分组分类标记模块，并在各个无线节点分别增设无线信道质量感知模块与自治优化视频传输的网络层处理模块；其中，

视频业务分组分类标记模块，用于区分视频业务分组所承载的的帧类型，并按照帧类型的重要性，将视频业务分组映射到多个网络优先级，再采用区分服务码点DSCP字段在IP分组头部标识每个视频业务分组的网络优先级；

无线信道质量感知模块，工作于该网络系统中的各个无线节点的物理层，实时收集该无线节点所连接的反映无线信道质量的信噪比SNR(signal-to-noise ratio)参数的数值，再将其发送给自治优化视频传输网络层处理模块；

自治优化视频传输的网络层处理模块，设有视频业务的多缓冲区队列存储单元和二级自治调度单元，前者根据视频业务分组分类标记模块标记的DSCP值，将不同网络优先级的视频业务分组分别存储于相应的不同视频业务缓冲区队列，该视频业务缓冲区队列数量与网络优先级的数量相同；后者根据无线信道质量感知模块传送的无线局域网络信道状况和网络层各个视频业务缓冲区队列平均长度采取相应调度方法，从而为不同网络优先级的视频分组提供有差别的服务，以便达到最大程度提高用户的视频体验的目的。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：所述视频业务分组分类标记模块是利用现有的深度分组检测DPI或深度流检测技术DFI，检测视频业务分组所承载的帧类型，再按照预先设定的帧类型、网络优先级和DSCP字段的映射关系，将承载不同帧类型的视频业务分组映射到相应的网络优先级，并将该网络优先级信息承载在每个分组的DSCP字段，然后将该分组发送至无线局域网络，以便由网络中各个无线节点按照每个分组的网络优先级执行有差别的区分服务，保证QOS性能。

3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于：所述帧类型、网络优先级和DSCP字段的映射关系是一一对应的，或者是多个重要性相邻近的帧类型对应于同一个网络优先级，即每个帧类型必须映射到唯一的一个网络优先级；且随着不同帧类型的重要性递增，其所映射的网络优先级的级别是非递减的。

4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于：所述IP分组包头中DSCP字段中，预留给类别选择CS的逐跳行为PHB标记值的前三位二进制序列001用于标识视频业务类型；DSCP的后三位二进制序列标识分别标识每个视频业务分组的网络优先级，其中承载关键帧、即I帧分组的网络优先级最高；分别承载I帧、P帧、B帧的不同分组的后三位DSCP字段分别为001、010、011，其网络优先级顺序递减。

5.一种采用权利要求1所述优化视频业务传输的系统的传输方法，其特征在于：视频业务源端分析视频业务分组的编码特征信息，即每个视频分组承载的帧类型，根据视频业务分组承载的帧类型重要性，将视频业务分组映射到多个网络优先级，并将该网络优先级信息承载在业务分组网络层的DSCP字段；当视频业务分组经由无线局域网络传输时，无线节点上的自治优化视频传输网络层处理模块中的视频业务多缓冲区队列存储单元将不同网络优先级的视频业务分组分别存储于网络层的不同缓冲区队列；再利用该模块中的二级自治调度单元根据负载状况和该无线节点上的无线信道质量感知模块感知的信道状况，动态改变对各个视频业务缓冲区队列的调度方法，改善视频业务的传输性能。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于：所述方法包括下列操作步骤：

(1)位于视频业务源端的视频业务分组分类标记模块识别视频业务分组承载的帧类型，将这些分组通过设定的映射关系映射到相应的网络优先级，并藉由IP包头的DSCP字段标识其网络优先级，然后将该分组发送至网络；

位于无线局域网各个无线节点物理层的无线信道质量感知模块收集无线信道的信噪比SNR，再将该信息反馈给自治优化视频传输的网络层处理模块；

(2)视频分组到达所述无线节点时，自治优化视频传输的网络层处理模块中的视频业务的多缓冲区队列存储单元先根据分组头部的DSCP字段解析该分组的网络优先级，然后在网络层将不同网络优先级的分组分别缓存于相应的缓冲区队列；二级自治调度单元根据无线信道质量感知模块实时传送的信道质量状况和网络层视频业务各个平均缓冲区队列长度采取不同调度方法，从最大程度来提高用户的视频体验。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于：所述步骤(2)包括下列操作内容：

(21)视频业务多缓冲区队列存储单元根据分组头部的DSCP字段解析该分组的网络优先级，再将不同网络优先级的分组分别缓存于网络层的相应视频业务缓冲区队列；其中，所有承载关键帧、I帧的网络优先级最高的分组进入视频业务的第一缓冲区队列，其余网络优先级不同的分组分别缓存于网络层的相应缓冲区队列；

(22)二级自治调度单元按照下述方法进行调度：

当视频业务的第一缓冲区队列的平均长度小于该队列长度高门限值H，且当前无线信道的平均信噪比SNR数值大于无线信道信噪比高门限值SNR_H时，认为无线局域网的网络负载轻且信道质量好，二级自治调度单元采用优先权轮询的调度方法：其调度权重比值是各视频业务缓冲区队列的分组平均到达速率的比值；

当视频业务的第一缓冲区队列的平均长度小于该队列长度高门限值H，且当前无线信道的平均信噪比SNR数值位于信噪比低门限值SNR_L及其高门限值SNR_H之间时，认为网络的负载轻但信道质量较差，仍采取优先权轮询的调度方法：其调度权重比值是视频业务第一缓冲区队列的分组平均到达速率和无线信道评价参数Cq的乘积，与其它视频业务缓冲区队列的分组平均到达速率的比值；其中，无线信道评价参数且Cq数值大于1，该数值越小，表明无线信道质量越高；该调度权重的设置目的是：随着信道平均信噪比值的减小，无线信道质量相应变差时，相应提高关键帧分组所在第一缓冲区队列的调度权重；

其他各种状况时，都认为网络负载重或者无线信道质量很差而采取优先级调度方法，通过优先保障网络优先级最高的分组的传输来提高视频的服务质量。