专利名称：一种网络自适应的流媒体QoS控制方法
技术领域：
本发明属于网络多媒体技术领域，用于hternet的P2P (对等网络)实时视频传输网络中。
背景技术：
在基于hternet的P2P实时视频传输产品或者系统中，例如网络摄像机的远程监控系统，发送节点与接收节点通过P2P的方式在hternet上传输实时采集并编码的视频数据，此类P2P实时视频监控系统需要解决如下的问题(1)网络的异构问题，例如，每一个网络摄像机接入网络的上传带宽是不相等的，摄像机需要自动调节上述编码的视频数据的编码率以自适应其接入网络的上传带宽，例如，摄像机编码器的缺省码率为512Kbps，但是当该网络摄像机接入网络的上传带宽只有256Kbps时，就会造成视频传输的延时与丢包。(2) 带宽不稳定问题，在播放节点与编码节点长时间传输视频数据时，视频数据的传输非常受限于网络带宽的稳定，但是这个部分是很难保证的，比如说当播放节点网络内启动另外一个PC网络程序时(例如上网看网络视频电影)，就会造成网络带宽抖动，从而造成数据包的丢失与延时。(3) P2P实时视频播放应用不允许节点中存有过大的数据缓存，因为节点中的数据缓存会增加实时视频流播放系统的初始启动时间，并增加接收节点与源节点之间的画面延时，因此实时视频播放应用对初始播放延时、延时抖动、丢包更敏感。上述性能指标与网络的传输带宽密切相关。在已有的P2P实时视频流QoS (服务质量)控制方法中，一是通过增大接收节点的缓冲区来解决播放抖动的问题，但是此方法会造成用户初始播放等待时间加长，降低用户的使用体验。二是通过节点端手动调节发送节点的视频编码质量与码流，此方法不能根据网络状况的变化自适应地调节。除了上述在应用层常用的QoS控制方法外，也有很多基于协议层，或者链路层的QoS技术，但是这些技术非常依赖于具体网络节点的硬件支持，例如发送节点与接收节点间的路由器与交换机都必须支持QoS，这在目前已存在的开发网络环境中是不能完全达到的，是不现实的。
发明内容
本发明的目的是为解决上述现有技术存在的问题，提供了一种网络自适应的流媒体QoS控制方法，能进一步降低接收节点的播放抖动率、减少初始等待时间、避免网络播放延时与数据丢包现象。为实现上述目的，本发明的技术方案是采用如下步骤1)建立发送节点与接收节点的连接，发送节点与接收节点经过XMPP协议的服务器传递QoS消息；2)将接收节点的播放器缓冲区以高水位标记和低水位标记分为三个区段，当播放指针从高水位区段跌落至正常水位区段，表明接收节点从发送节点获取数据的速度小于接收节点的播放速度并且接收
3节点播放缓冲区中的视频数据一直在减少，接收节点促发第一种QoS事件；当前播放指针从正常水位区段涨过高水位区段，表明接收节点的播放速度已经赶上发送节点的数据转发速度，接收节点促发第二种QoS事件；3)接收节点通过所述QoS事件反映发送节点的数据转发质量，发送到发送节点，当发送节点接收到第一种QoS事件时，启动码流转换引擎降低其转发的视频码流；当发送节点接收到第二种QoS事件时，启动码流转换引擎提高其转发的视频码流；4)接收节点的程序始终保持对缓冲区的监控，随时触发QoS事件，调整发送码流。与现有技术相比，本发明能根据网络传输的变化动态地改变它所转发视频流的码流与质量，从而在网络抖动发生时仍然可以保持连续不中断的视频流播放体验。发送节点能根据实际网络上传带宽，降低或者提高视频编码的质量，更能适用于公共网络的应用，解决互联网带宽不稳定的问题，能随时取得最大量化以及最稳定的传输效果。
以下结合附图和具体实施方式
对本发明作进一步详细说明。
图1是网络结构连接图2是流媒体QoS控制方法示意图。
具体实施例方式如图1，本发明在前端视频源设备以及用户端播放设备上安装编辑软件QoS模块， 发送节点Pj与接收节点Pi之间通过XMPP协议传递以XML封装的QoS信息，实现发送节点 Pj与接收节点Λ.之间的QoS消息通讯，接收节点Λ.上安装缓冲区管理以及QoS事件促发模块，发送节点。上安装了视频码流采集编码以及根据QoS事件动态调整码流的模块。QoS 模块反馈信息经过服务器云端传输，整体实现视频源发送节点根据与接收节点Λ.之间的实际传输带宽估计决定初始视频编码的码流，发送节点根据实际网络上传带宽，降低或者提高视频编码的质量。例如，当实际测试连接的带宽为512Kbps时，则视频源节点上的视频编码器就配置为400Kbps进行编码与传输，然后根据播放的比较速度调整发送速度，从而让用户体验到较高视频播放质量的同时仍然保证视频播放的流畅。具体实施步骤如下
第一步首先建立发送节点巧与接收节点Λ.的连接，此种连接经过XMPP等协议的服务器实现。第二步参见图2，界定缓冲区的高水位标记H和低水位标记L的位置。接收节点 Pi的播放器缓冲区被高水位标记H、低水位标记L这两个标记分为三个区段，在当前播放指针滑过高水位标记H或者低水位标记L的位置时，接收节点Pi促发QoS事件。初始设置的播放器缓冲区为256KB，高水位标记H被定义为初始设置的播放器缓冲区的80%大小，低水位标记L被定义为初始设置的播放器缓冲区的20%大小。用户可以依据网络环境手动调整缓冲区大小。图2中的①位置是接收节点Λ.当前播放指针在缓冲区的高水位标记H和低水位标记L之间的正常水位区段.②位置是高水位区段，发送节点。的数据转发速度快过接收节点Λ.当前播放速度，此时会触发QoS控制，减低发送节点。的数据转发速度或者降低发送视频的质量。③位置是低水位区段，发送节点λ.的数据转发速度慢于接收节点Λ.当前播放速度，此时会触发QoS控制，增加发送节点。的数据转发速度或者提高发送视频的质量。QoS定义了如下两种QoS事件，它们分别由高水位、低水位两个边界条件所促发。 图2中的②位置至③位置跳转促发了第一种QoS事件，此时当前播放指针从高水位区域跌落至正常水位区域，这个QoS事件表明发送节点。到接收节点Λ.的数据转发出现了带宽瓶颈，因为此时接收节点Λ.从发送节点获取数据的速度小于接收节点Λ.的播放速度并且接收节点Λ.播放缓冲区中的视频数据一直在减少。在当前播放指针从正常水位涨过高水位后，接收节点Λ.促发第二个类型的QoS事件，如图2中的①位置至②位置跳转所示，此第二种QoS事件表明接收节点Λ.的播放速度已经赶上发送节点的数据转发速度，说明发送节点与接收节点Λ.之间的网络吞吐率已经大于发送节点的数据转发速率。第三步接收节点上的缓冲区管理程序触发QoS控制，接收节点Λ.通过QoS事件反映发送节点的数据转发质量，经过服务器发送到发送节点Λ。发送节点收到这些 QoS事件时，根据QoS反馈的事件，它通过码率转换引擎动态地调整转发视频流的码流，从而让接收节点Λ.上的实时视频流播放更平滑，网络自适应QoS帮助接收节点Λ.消除由于网络抖动以及发送节点的上传数据能力波动而引起的视频流播放抖动。当发送节点。接收到第一种QoS事件，它必须马上启动码流转换引擎降低其转发输出的视频码流，以避免接收节点Λ.发生由于丢包而引起的播放抖动。此时码流转换引擎通过降低转发视频流的码率以补偿节点发送节点与接收节点Λ.之间吞吐率的衰减。当发送节点接收到第二种QoS事件时，发送节点。通过码流转换引擎提高它所转发的视频流，从而接收节点Λ.上的视频播放质量也获得了提高。码流转换引擎在此处的作用是充分利用赢余的带宽提高转发的视频流质量。第四步接收节点上的缓冲区管理程序保持对缓冲区的监控，随时触发QoS控制，调整发送码流。
权利要求
1.一种网络自适应的流媒体QoS控制方法，其特征是采用如下步骤1)建立发送节点与接收节点的连接，发送节点与接收节点经过XMPP协议的服务器传递QoS消息；2)将接收节点的播放器缓冲区以高水位标记和低水位标记分为三个区段，当播放指针从高水位区段跌落至正常水位区段，表明接收节点从发送节点获取数据的速度小于接收节点的播放速度并且接收节点播放缓冲区中的视频数据一直在减少，接收节点促发第一种 QoS事件；当前播放指针从正常水位区段涨过高水位区段，表明接收节点的播放速度已经赶上发送节点的数据转发速度，接收节点促发第二种QoS事件；3)接收节点通过所述QoS事件反映发送节点的数据转发质量，发送到发送节点，当发送节点接收到第一种QoS事件时，启动码流转换引擎降低其转发的视频码流；当发送节点接收到第二种QoS事件时，启动码流转换引擎提高其转发的视频码流；4)接收节点的程序始终保持对缓冲区的监控，随时触发QoS事件，调整发送码流。
2.根据权利要求1所述的一种网络自适应的流媒体QoS控制方法，其特征是步骤2) 所述播放器缓冲区的初始设置为256KB，高水位标记是初始设置的80%大小，低水位标记是初始设置的20%大小。
全文摘要
本发明公开一种网络自适应的流媒体QoS控制方法，先建立发送节点与接收节点的连接；再将接收节点的播放器缓冲区以高水位标记和低水位标记分为三个区段，当播放指针从高水位区段跌落至正常水位区段，接收节点促发第一种QoS事件；当前播放指针从正常水位区段涨过高水位区段，接收节点促发第二种QoS事件；然后接收节点通过所述QoS事件反映发送节点的数据转发质量，发送到发送节点，当发送节点接收到第一种QoS事件时，启动码流转换引擎降低其转发的视频码流；当发送节点接收到第二种QoS事件时，启动码流转换引擎提高其转发的视频码流；能根据网络传输的变化动态地改变码流与质量，从而在网络抖动发生时仍然保持连续不中断的视频流播放体验。
文档编号H04N21/63GK102547389SQ201210011529
公开日2012年7月4日 申请日期2012年1月16日 优先权日2012年1月16日
发明者何建亿 申请人:何建亿