一种网络实时视频会话媒体数据多径混合冗余传输方法
【技术领域】
[0001]本发明属于网络通信技术领域，具体设及一种网络实时视频会话媒体数据多径混 合冗余传输方法。
【背景技术】
[0002 ] 3GPP将网络通信业务划分为4种基本类型:流类、交互类、背景类和会话类，其中流 类和会话类视频业务成为了主流网络应用。然而会话类视频业务对实时性约束和传输带宽 等方面的要求极高，技术滞后，发展缓慢。目前IP通信终端视频媒体传输通常采用RTP和UDP 协议进行传输控制，采用没有服务质量(QoS)保证的端到端缺省路由路径(单一路径)进行 传输，端到端路径环节中不确定拥塞引起的数据丢包和时延抖动常常造成视频媒体数据无 法重组和解码，严重影响实时视频会话业务的品质。因此，改进实时视频会话业务的媒体传 输方式，提升业务体验质量是当今网络媒体通信承载网络亟待解决的重要问题。
【发明内容】
[0003] 针对现有通信网络的技术缺陷，本发明提供一种网络实时视频会话媒体数据多径 混合冗余传输方法，包括:所述视频发送端将捕获的实时视频会话媒体数据按照实时视频 会话双方协商的视频编解码格式和应用层网络传输协议进行封装，经由多条不完全相交的 网络传输路径进行多径混合冗余传输，其中对实时视频会话媒体数据的关键帖数据采用冗 余传输方式，同时发送至多条不完全相交的传输路径上，对非关键帖数据采用分发传输方 式，分配到多条路径传输；
[0004] 所述视频接收端对接收到的不同传输路径的数据包分组进行冗余剔除和重组操 作，得到按序排列的实时视频媒体数据包，并按照实时视频会话双方协商的视频编解码格 式和应用层网络传输协议进行实时视频数据分组回调解码操作，得到原始的视频媒体数 据。
[0005] 所述多条不完全相交的传输路径是基于应用层路由的重叠网络构建的，包括:一 条基于缺省路由的默认路径和多条不完全相交的应用层路由路径。一种网络实时视频会话 媒体数据多径混合冗余传输方法，包括W下步骤：
[0006] 步骤1:网络实时视频会话的发送端和接收端在多径混合冗余传输过程中，通过带 外信令服务器和中继服务系统对业务类型和QoS参数的约束条件进行信令交互，获取η条不 完全相交的传输路径、视频编解码格式和应用层网络传输协议；
[0007] 步骤2:视频发送端根据获取的η条不完全相交的传输路径的跳数和QoS性能指标 获得冗余路径集合和非冗余路径集合，并根据冗余路径集合和非冗余路径集合的路径条数 确定冗余系数和非冗余系数，从而得到冗余传输路径和分发传输路径；
[000引步骤2.1:视频发送端根据η条不完全相交的传输路径建立路径集合P={Pi，P2… Ρ?···Ρη};
[0009]步骤2.2:设置路径最大跳数口限Ma姐op，若路径集合Ρ中的各条路径中，跳数化Ρ >Ma址op的路径条数不等于ο，则执行步骤2.3，否则执行步骤2.8;
[0010]步骤2.3:判断是否路径Pi的跳数化Pi < Marflop，若是，执行步骤2.4，否则执行步骤 2.6;
[00川步骤2.4:将P遺于路径子集Pa中，且巧cF，并按路径跳数由小到大排序，得到冗 余路径集合Pa= {Pal，Pa2'''Pav}，V为化Pi <Ma址op的路径条数；
[0012]步骤2.5:根据冗余路径集合Pa的路径条数确定冗余系数R，且1<R^V，在冗余路 径集合Pa中按跳数由小到大得到R条冗余传输路径，得到冗余传输路径集合Pr={Prl，Pr2··· PrR}，C￡C，执行步骤 2.10;
[001引步骤2.6:将P遺于路径子集Pb中，且辞CF，并按路径跳数由小到大排序，得至排 冗余路径集合Pb= {Pbi，Pb2'''PbV }，y/为化pi>Ma址op的路径条数；
[0014]步骤2.7:根据非冗余路径集合Pb的路径条数确定非冗余系数r，且1含R/含γ/，在 非冗余路径集合Pb中按跳数由小到大得到r条分发传输路径，得到分发传输路径集合IV = (Pr^ 1此2· ·取R' }，巧，巨巧，执行步骤2.10 ;
[001引步骤2.8:计算路径Pi的QoS性能指标化rfi，将路径集合P按Perf·油大到小的顺序 重新排序，得到集合 Pp= {Ppl，Ρρ2···ΡρΓ·· . Ppn};
[0016] 所述的路径Pi的QoS性能指标化rfi的计算公式如下：
[0017]
其中，α为影响因子系数，min Ban抓idthiXi)为当 前查找路径Pi上链路以最小可用带宽，〇<以< Li.Max, Li.Max为路径Pi上的链路长度的最大值， 〇61曰7化〇为链路以的时延。
[0018] 步骤2.9:根据路径集合Pp中η条不完全相交的传输路径确定冗余系数R和非冗余 系数R/，且2<R+r如，在集合Ρρ中按化rfi由大到小得至化条冗余传输路径，得到冗余传输 路径集合1\=化1化2。化^，巧[巧，在集合?。中按照化计1由大到小得到心条分发传输路 径，得到分发传输路径集合IV = |Pr'l，Pr'2…Pr'R' }，-气；
[0019] 步骤2.10:创建并初始化子流发送缓冲区。
[0020] 步骤3:视频发送端将捕获的视频媒体数据按照视频编解码格式和应用层网络传 输协议进行封装；
[0021] 步骤4:视频发送端将封装的视频媒体数据包进行I帖提取和冗余传输操作，将提 取的I帖数据包发送至冗余传输路径；
[0022] 步骤4.1:视频发送端创建并初始化发送缓冲区和I帖冗余缓冲区，将待发送的实 时视频媒体数据包存储至发送缓冲区；
[0023] 步骤4.2:视频发送端对发送缓冲区的视频媒体数据包进行I帖提取，并将提出的I 帖数据包存储至I帖冗余缓冲区；
[0024] 所述的视频发送端对发送缓冲区的视频媒体数据包进行I帖提取具体为：
[0025] 所述视频发送端解析发送缓冲区中的实时视频媒体数据包，对应用层数据包头域 的负载类型进行分析，得到视频编解码格式，根据视频编解码格式，对应用层数据包的负载 部分进行格式分析，解析出数据包负载部分的帖类型，若该帖为I帖，则存储至I帖冗余缓冲 区。
[0026] 步骤4.3:视频发送端对I帖冗余缓冲区进行与冗余系数相等次数的读取操作，并 将该数据采用多径传输协议封装成I帖多径传输数据包，将其发送至冗余传输路径的子流 发送缓冲区，并利用传输层网络传输协议发送至网络中。
[0027] 步骤5:视频发送端将封装的视频媒体数据包的非关键帖进行分发操作，将分发的 数据包发送至分发传输路径；
[0028] 步骤5.1:视频发送端创建并初始化非关键帖发送缓冲区，并将非关键帖数据包存 储至非关键帖发送缓冲区中；
[0029] 步骤5.2:视频发送端对非关键帖发送缓冲区进行读取操作，每次只读取一个非关 键帖数据包，并将该数据采用多径传输协议封装成非关键帖多径传输数据包，采用轮询方 式，发送至分发传输路径的子流发送缓冲区，并利用传输层网络传输协议发送至网络中；
[0030] 步骤6:视频接收端对接收到的不同传输路径的数据包分组进行冗余剔除和重组 操作，得到按序排列的实时视频媒体数据包，并按照实时视频会话双方协商的视频编解码 格式和应用层网络传输协议进行实时视频数据分组回调解码操作，得到原始的视频媒体数 据；
[0031 ]步骤6.1:视频接收端创建子流接收缓冲区和重组缓冲区；
[0032] 步骤6.2:视频接收端监听接收Socket，接收不同传输路径的实时视频数据分组， 解析实时视频数据分组，对实时视频数据分组的合法性进行验证，将合法的实时视频数据 分组存储至相应路径的子流接收缓冲区中；
[0033] 步骤6.3:视频接收端采用轮询方式查找每个子流接收缓冲区，提取实时视频数据 分组，对实时视频数据分组进行冗余剔除操作，并将冗余剔除后的实时视频数据分组存储 至重组缓冲区，进行重组操作，并对重组后的视频数据分组进行回调解码，得到原始的视频 媒体数据。
[0034] 步骤6.3.1:视频接收端采用轮询的方式查询每个子流接收缓冲区，判断该子流缓 冲区是否为空，若是，执行步骤6.3.6,否则提取实时视频数据分组i的序号FSNi，执行步骤 6.3.2；
[0035] 步骤6.3.2:将实时视频数据分组的序号FSNi与重组缓冲区大小的进行模运算，得 到数值m，即m = FSNi mod的，查询重组缓冲区中m位置存储的实时视频数据分组的序号Bm。
[0036] 步骤6.3.3:若Bm=-1，则该重组缓冲区为空，则令Bm=FSNi，将实时视频数据分组i 存储到重组缓冲区m位置中，返回步骤6.3.1;
[0037] 步骤6.3.4:若Bm辛-1且FSNi>Bm，则令Bm=FSNi，将实时视频数据分组i存储到重组 缓冲区111位置中，令1 = 1+1，返回步骤6.3.1;
[003引步骤6.3.5:若Bm辛-1且FSNi < Bm，则舍弃序号为FSNi的实时视频数据分组，令i = i +1，返回步骤6.3.1;
[0039] 步骤6.3.6:对存储在重组缓冲区的数据包利用多径传输协议格式街封装，并按照 实时视频会话双方协商的视频编解码格式和网络传输协议进行实时视频数据分组回调解 码操作，得到原始的视频媒体数据；
[0040] 步骤6.3.6.1:访问重组缓冲区并判断重组缓冲区是否为空，若不为空，执行步骤 6.3.6.2,否则执行步骤6.3.6.3;
[0041] 步骤6.3.6.2:在重组缓冲区中查找序号为FSNi的实时视频媒体数据包，剔除其多 径混合冗余传输协议首部，并按照视频编解码格式和应用层网络协议对其解码，并令FSNi =尸5扣+1，返回步骤6.3.6.1;
[0042] 步骤6.3.6.3:停止查找，回调解码结束，得到原始的视频媒体数据。
[0043] 本发明的有益效果：
[0044] 本发明提出一种网络实时视频会话媒体数据多径混合冗余传输方法，该方法的视 频媒体数据的发送端将捕获的视频媒体数据按照实时视频会话双方协商的视频编