[发明专利]一种跨层控制的无线网络流媒体业务传输方法

摘要

本发明涉及一种跨层控制的无线网络流媒体业务传输方法。在网络质量较差的情况下，如果发送GOP的全部帧会严重影响视频播放质量。本发明方法是以GOP作为执行资源调度和网络切换的基本单元，在发送当前GOP过程中对网络状态进行检测，将当前GOP周期所得到网络状态信息作为在下一个GOP周期选择切换的目标网络的依据；并且根据目标网络的可用带宽资源，结合现有的一种树形GOP解码依赖模型，自适应地调节GOP的发送帧集合，从而达到接收端的可播放帧率的最大化，保证视频播放质量。本发明方法在资源调度时考虑了应用层可解码的帧数对视频流媒体业务传输质量的影响，更好地利用有限的网络资源，提高视频流媒体业务传输的可靠性。

主权项

1、一种跨层控制的无线网络流媒体业务传输方法，其特征在于该方法是以GOP作为执行资源调度和网络切换的基本单元，在发送当前GOP的过程中，对网络状态进行检测，将当前GOP周期所得到网络状态信息作为在下一个GOP周期选择切换的目标网络的依据；并且根据目标网络的可用带宽资源，结合树形GOP解码依赖模型，自适应地调节GOP的发送帧集合，从而达到接收端的可播放帧率的最大化；所述的GOP为视频片段；该方法包括基于GOP周期的网络切换及GOP发送策略的确定，具体是：A.基于GOP周期的网络切换基于GOP周期的网络切换是指发送端以GOP周期作为进行网络切换的基本单位，根据当前GOP周期内所检测到的各个网络的状态信息，决定下一个GOP周期所要切换到的目标网络，并且在当前GOP周期结束时进行切换，具体方法是：(1)发送端在当前GOP周期对各个网络的状态进行检测，获取网络状态信息，并将这些信息反馈给发送端；(2)发送端根据当前GOP周期收集到的网络状态信息，决定下一个GOP周期所要切换到的目标网络，并且在当前GOP周期结束时进行切换；B.GOP发送策略的确定GOP发送策略的确定包括建立树形的GOP解码依赖模型、确定GOP中帧的发送顺序和确定GOP的发送帧集合；a.建立树形的GOP解码依赖模型一个GOP中只有一个I帧，用I₀表示；P_i表示GOP中的第i个P帧，1≤i≤N_p，其中N_p表示GOP中P帧的个数，则一个GOP中参考帧的个数为1+N_p；B_i，j表示GOP中依赖于第i个参考帧的第j个B帧，j＝1，2；建立树形的GOP解码依赖模型的具体方法是：1)I帧独立解码，以I₀为根结点建立依赖树；所建立的解码依赖树中，每个结点所对应的帧的解码都依赖于该结点的所有父节点对应的帧；2)P帧的解码依赖于其前面的P帧或者I帧，具体的依赖关系为：P₁的解码依赖于I₀，P_i的解码依赖于P_i-1，i＝2，3，…，N_p；根据此依赖关系，在所建立的依赖树中，以I₀为P₁的父结点，以P_i-1为P_i的父结点；3)B帧的解码依赖于其前后两个参考帧；B帧所处的位置决定了其具体的依赖关系：i.若B帧位于所属GOP中任何一个P帧之前，则该B帧的解码只依赖于其后的第一个P帧；在所建立的依赖树中，B_i，j的父结点为P_i；ii.若B帧位于所属GOP中所有P帧之后，则该B帧的解码依赖于所属GOP中的最后一个P帧和下一个GOP中的I帧；在所建立的依赖树中，B_i，j的父结点为P_i及I₀；b.确定GOP中帧的发送顺序根据a中建立的树形GOP解码依赖模型，确定GOP中帧的发送顺序，用帧发送序列表示；从树形GOP解码依赖模型的根结点I₀出发，遍历所有结点，依次为I₀的子结点P₁，P₁的子结点B_1，1，B_1，2，P₂，P₂的子结点B_2，1，B_2，2，P₃，……，P_Np的子结点B_Np，1，B_Np，2，B_0，1，B_0，2，得到帧发送序列为I₀P₁B_1，1B_1，2P₂B_2，1B_2，2P₃…P_NpB_Np，1B_Np，2B_0，1B_0，2；其中B_0，1，B_0，2是位于整个GOP最后一个P帧P_Np之后的B帧，依赖于P_Np和下一个GOP中的I帧；c.确定GOP的发送帧集合在网络质量较差的情况下，发送端只发送属于GOP发送帧集合的帧，GOP发送帧集合是由b所确定的帧发送序列中从I帧开始的连续若干帧所构成；帧发送序列的总长度等于一个GOP中的总帧数，表示为L；帧发送序列中的第k帧的大小表示为S_k，1≤k≤L；发送帧集合中的总包数表示为F；确定GOP发送帧集合的具体方法是：4)按照下式计算下一个GOP周期允许发送的总字节数N(bytes)，N=B×TGOP×1068]]>其中B(Mbps)为当前网络提供的可用带宽，T_GOP(s)为GOP周期；5)计算下一个GOP周期允许发送的总包数A，其中S为每个包所含的字节数；符号表示小于X的最大整数；6)按照下面的流程确定发送帧集合；III.取GOP帧发送序列中的第1帧加入GOP发送帧集合，将GOP发送帧集合中的总包数F初始化为S₁，并且初始化k为2；IV.如果k小于或者等于帧发送序列的总长度L，计算F+S_k；否则，流程结束；V.若F+S_k的结果小于或等于允许发送的总包数A，则将GOP帧发送序列中的第k帧加入GOP发送帧集合，更新F的值为F+S_k，更新k的值为k+1，转至步骤IV；若F+S_k的结果大于总包数A，流程结束。