[发明专利]一种TCP视频传输进行误码重传控制的方法

说明书

本发明公开了一种TCP视频传输进行误码重传控制的方法。现有机制会导致传输速度降低，造成大量的视频流数据报文延时到达。本发明方法接收方在接收到报文后，判断是否丢包并检测误码，如果出现误码,计算该报文的丢包率和误码率。接收方根据丢包与误码情况分别处理：丢包率为0或小于阈值，继续正常传输；丢包率大于等于阈值，且误码率小于阈值，不做误码重传通告处理，启动拥塞避免机制和慢启动机制；丢包率和误码率均大于等于阈值，观察一段时间后，根据不同情况处理，若丢包无加剧现象，则继续正常加速，否则说明同时存在拥塞现象，按照TCP规则减速。本发明方法可以极大减少触发网络拥塞，平滑网络环境。

技术领域

本发明属于通信技术领域，具体涉及一种在采用TCP协议的视频传输过程中，对由于误码原因造成的丢包重传进行优化的误码重传控制方法。

背景技术

TCP(传输控制协议，Transmission Control Protocol)是一种面向连接的、可靠的、基于字节流的传输层通信协议，是目前Internet环境进行视频传输的主要传输控制协议，为各主机之间提供可靠按序的传输服务。TCP拥塞控制是其成功应用的重要原因，即只要终端检测出有数据丢失，均认为是网络拥塞所致，于是调用拥塞控制机制，这对于链路质量较好的有线环境是适宜的。拥塞是指路由器因无法处理高速率到达流量，而被迫丢弃数据信息的现象。拥塞控制是指防止过多的数据注入到网络中，这样可以使网络中的路由器或链路不致过载.通常采用慢启动、拥塞避免等机制。其中，慢启动是指在发送方主机刚开始发送数据报的时候先探测一下网络的状况，如果网络状况良好，发送方每发送一次文段都能正确的接受对方的确认报文段。那么就从小到大的增加拥塞窗口的大小，即增加发送窗口的大小。拥塞避免是指拥塞窗口(cwnd)缓慢的增加而不是加倍的增长，每经历过一次往返时间就使拥塞窗口(cwnd)增加1，而不是加倍，这样使cwnd缓慢的增长。只要判断网络出现拥塞，就要把慢启动开始门限(ssthresh)设置为设置为发送窗口的一半(≥2)，cwnd设置为1，然后再使用慢启动算法，这样就能迅速的减少主机向网络中传输数据，使发生拥塞的路由器能够把队列中堆积的分组处理完毕。

在基于无线环境下的视频传输中，由于无线环境与有线环境相比，通常具有较高的比特误码率(BER)、变化的带宽、时延大以及频繁的移动特性，将传统的基于有线环境设计的TCP技术应用于无线环境时，会造成大幅度的性能减退。这是因为，在无线环境中，丢包的原因不一定是拥塞引起的，大多数时候的丢包是由信道本身特性不理想，例如信号干扰、多径衰落等，或是由移动和切换造成的，TCP将误码引起的丢包当作拥塞进行处理，而降低发包速率，显然是不合适的。因此无线网络中如何有效区分丢包原因，并据此做出正确反应就成为提高无线网络线TCP传输视频流性能的关键。

在拥塞丢包时，调用拥塞控制算法，降低数据包发送速率；在无线丢包时，采用显式重传，保持原有发送速率。

高误码率对TCP性能的影响包括以下两种：

(1)随机误码对TCP的影响：如果很少，能利用纠错码恢复；过多的误码则可能导致报文到达传输层前被丢弃；引发快速重传；窗口减少、吞吐率降低；

(2)突发误码对TCP性能的影响：可能引发超时；慢启动，吞吐率降低；快速重传导致重传丢失报文、减少拥塞窗口，吞吐率降低。

误码是指数字信号在无线传输过程中受到外界的干扰、路由交换设备的质量不够理想而使传送的信号发生畸变，或者由于信道带宽不够造成信号失真等，以至接收端无法正常接收正确的报文而被丢弃的现象。

TCP协议中的显式拥塞通告(ECN)(RFC 3168)公开了一种路由器报告和主机响应的机制。当拥塞发生时，发送主机必须仍然在降低它们的发送速率。然而，通过避免包的丢失，发送主机无需进入重传过程，丢失敏感的数据包流也不会因为拥塞而受到很大影响。IP和TCP使用包头中的未使用字段来支持ECN。

在网络层(IP)，一个发送主机必须能够表明自身可以进行ECN，路由器在转发时必须能够表明它正在经历拥塞。