[发明专利]一种基于SVC数据特性的P2P流媒体分片及调度方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种流媒体分片及调度方法，更具体的说，尤其涉及一种基于SVC数据特性的P2P流媒体分片及调度方法。

背景技术

随着移动互联网的发展和三网融合产业的兴起，终端之间的数据共享将更加频繁与普遍，当前互联网上广泛应用的P2P流媒体技术将获得更大的发展空间，但如何在异构的环境中传输和共享视频数据成为当前P2P流媒体系统所面临的主要问题。为了解决这一问题，多种自适应技术被提出，包括转码(transcoding)、联播(simulcast)、多描述编码(multiple div coding)和可扩展视频编码(SVC,Scalable Video Coding)等。其中SVC由于其高效的编码效率、方便的自适应性和高共享度而成为这一问题的最佳解决方案。

SVC将视频编码为一个基础层和一个或多个增强层，层间数据在解码时具有向下依赖关系：基础层可独立解码并获得一个基本质量的视频，而某个增强层的解码则需要基础层和所有较低的增强层，并且解码的增强层越多用户观看的视频质量越高。相比于传统的视频编码，在P2P流媒体系统中应用SVC可以获得两方面的好处：一方面，用户能够根据自身情况动态调整下载的增强层数目，从而实现视频质量自适应；另一方面，不同类型的终端之间也可以共享部分层的数据，从而大大提高数据分享效率。如何在P2P流媒体系统中稳定、高效传输SVC视频数据已经成为当前急需解决的问题，本专利主要解决应用于P2P流媒体系统中的SVC数据分片问题。

在传统的P2P流媒体系统中，视频数据以分片为单位进行共享：单层视频数据被分为数据量等大小的分片，客户端以一定调度规则确定分片的下载顺序并下载分片，同时客户端每下载完一个分片即可将该分片上传给其他用户。与传统的P2P视频流媒体系统相同，基于SVC的P2P视频流媒体系统也以分片为单位共享数据。然而为了便于视频质量的调整和用户之间的数据共享，SVC视频一般以层为单位进行分片，此时需要考虑的则是层间的同步和协调问题，而传统的数据量等大小的分片方法不能满足这一需求。在基于SVC的P2P视频流媒体系统中多采用时间长度等大小的分片方法：将SVC的各个分层以一定播放时长为单位进行分片，层内每个分片播放时长相同，层间每个分片的播放时长也相同。

时间长度等大小分片方法能够满足SVC数据在解码播放时的层间同步需求，然而，播放时长相同的分片在数据量大小上却不相同，尤其是较低层分片的数据量往往会比较高层分片大很多。在丢包率相同的条件下，较大的分片会比较小的分片更容易丢失，尤其是在移动网络这种整体丢包率较高的环境中。对SVC数据来说，由于解码依赖性的存在，较低层分片比较高层分片更加重要，较低层分片的丢失会引起视频质量的显著下降，严重影响用户体验。采用等时长分片方法，不同分层中分片的数据量大小差距很大，这会导致P2P网络系统中数据传输的不稳定。

发明内容

本发明为了克服上述技术问题的缺点，提供了一种基于SVC数据特性的P2P流媒体分片及调度方法。

本发明的基于SVC数据特性的P2P流媒体分片方法，其特别之处在于，通过以下步骤来实现：

a).SVC视频数据分层及求取每层的数据量大小，对于编码后的SVC视频数据，依次读取每一个NAL单元，提取NAL单元头信息中的空间层标识值d、时间层标识值t、质量层标识值q及NAL单元大小，按照d、t、q的值将SVC视频数据分离成若干层，每一层(d,t,q)均由SVC视频数据中所有d、t、q值相等的NAL单元构成，同一层的数据按照SVC视频数据原有的顺序连续存放；通过公式(1)求取每一层的数据量大小s(d,t,q)：

式中，s(d,t,q)为层(d,t,q)的数据量大小，d∈{0,1,...,a-1}，t∈{0,1,...,b-1}，q∈{0,1,...,c-1}，a、b、c分别为SVC视频的空间分层数目、时间分层数目和质量分层数目；z(i)为层(d,t,q)中第i个NAL单元的大小，n为层(d,t,q)中NAL单元的数目；

b).求数据量最大层分片包含的GOP数量，通过比较步骤a)中求取的每一层的数据量大小，找出SVC视频各分层中数据量最大的层(d′,t′,q′)；通过公式(2)求取数据量最大层(d′,t′,q′)按等时间长度分片时每一个分片所包含的合适画面组GOP数量m(d′,t′,q′)：