专利名称：一种基于公共数字移动通信网络进行视频传输的控制算法的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种移动视频传输的控制算法，尤其涉及一种基于公共数字移动 通信网络进行视频传输的控制算法；具体地说，涉及一种利用缓存与丢包技术来 提高利用移动通信网络传输视频的质量。
背景技术：
因视频产生的码流大，其传输主要采用有线进行传输，如光纤、双绞线、铜 轴电缆等；也有局部地方采用无线专网传输视频，如无线局域网(WLAN),但其 覆盖范围有限，造价昂贵。
在通常情况下，当视频源与视频监控中心相距较远，而且位置较分散时，利 用传统有线方式成本会非常高，而且对于视频源不固定或是移动的视频源时，有 线网络更是无法处理。
利用公共数字移动通信网络进行视频传输，就可以将上述情况的多个难于连 线的视频源与视频监控中心连接起来，达到视频监控的目的。
目前，基于公共数字移动通信网络的视频传输设备面临如下难题
首先是因移动通信网络环境复杂，常有掉包现象，因此会导致视频有马赛克 现象。
其次因视频产生的码流大，而移动网络带宽变化大，导致传输时延不一致， 甚至会达到无法忍受的地步。
发明内容
本发明的目的就在于克服现有技术存在的问题和不足，提供一种基于公共数 字移动通信网络进行视频传输的控制算法(简称算法)，使视频数据包传输到监 控中心时，可以控制时延，无马赛克效果，提高视频传输质量。本发明的目的是这样实现的
视频源经模数处理后生成视频数据流，视频数据流经视频处理DSP(数字信
号处理)将其按H. 264算法进行压縮处理后，生成的压縮视频流传送到视频传输
处理端，经公共数字移动通信网络传送到视频监控中心。
本算法主要用在视频传输处理端。视频传输处理端首先启动处理线程，然后
接收来自视频处理DSP对视频数据进行H. 264压縮处理后的视频包；收到视频包 后，判断当前是否处于丢包状态，如果是丢包状态，则看当前的视频包是否是I 帧，如果是I帧则直接丢弃，如果不是I帧则置于缓存；如果当前状态未处于丢 包状态，则査看发送缓存是否有足够的空间，如果有足够的空间则直接放入发送 缓存中；如果没有足够的空间，则进行发送缓存丢包。
发送缓存丢包策略如下首先找到发送缓存区中包序号最小和最大的包；丢 弃最小的包，依照序号从小到大开始丢包，直到遇着一个I帧时则不再丢包。
本发明具有以下优点与积极效果-
1 、视频处理DSP产生的视频流是可控的
视频传输处理端将发送视频数据信息反馈给视频处理DSP，视频处理DSP根 据反馈信息来设置相应的视频流帧率，达到视频流的产生与视频流的发送相一 致；
2、 视频传输过程中不会产生马赛克
首先传输过程采用TCP进行传输，数据流不会在传输过程中丢失。另外在移 动通信传输能力满足不了产生的视频流发送时进行丢包处理，丢包的关键在于丢 弃某一个I帧及其后续所有的P帧，直到下一个I帧到来。这样就不会产生马赛 克。
3、 可以控制时延
目前公共数字移动通信网络很难满足视频流的传送，如果没有反馈，延时会 越来越长。本算法中的缓存空间可以根据需要设定， 一旦缓存空间满，则进行丢 包处理，这样就能将视频延时控制在指定的范围内。
4、 本发明主要用于基于GPRS、 CDMA IX、 EDGE、 TD-SCDMA、 WCDMA、 CDMA2000 等公共数字移动通信网络来传输视频。
图1是本发明的工作系统结构框图2是本发明的工作流程图3是数据包写缓冲区的工作流程图4是发送缓存丢包处理的工作流程图。
其中
l-0—视频源； l-l一视频传输终端，
1-1. l一视频处理DSP， 1-1. 2—视频传输处理；
1-2_公共数字移动通信网络； l-3—视频监控中心。
英译汉
WLAN—无线局域网，是Wireless Local Area Network的縮写。它指应用 无线通信技术将计算机设备互联起来，构成可以互相通信和实现资源共享的网络 体系。
DSP—数字信号处理，是Digital Signal Processing的縮写。它是利用计 算机或专用处理设备，以数字形式对信号进行采集、变换、滤波、估值、增强、 压縮、识别等处理，以得到符合人们需要的信号形式。
TCP—传输控制协议，是Transmission Control Protocol的縮写。它为两 台主机提供高可靠性的数据通信。它所做的工作包括把应用程序交给它的数据分 成合适的小块交给下面的网络层，确认接收到的分组，设置发送最后确认分组的 超时时钟等。
GPRS—通用无线分组业务，是General Packet Radio Service的縮写。它 是一种基于GSM系统的无线分组交换技术，提供端到端的、广域的无线IP连接。 通俗地讲，GPRS是一项高速数据处理的技术，方法是以"分组"的形式传送资料 到用户手上。
CDMA—码分多址，是Code Division Multiple Access的縮写。它是在数 字技术的分支一扩频通信技术上发展起来的一种崭新的无线通信技术。CDMA IX——cdma2000的第一阶段(速率高于IS-95,低于2Mbps)，前向链 路数据速率可达到144Kbps、网络部分引入分组交换，可支持移动IP业务。
CDMA2000—第三代CDMA的名称。CDMA2000是由窄带CDMA (CDMA IS95)技 术发展而来的宽带CDMA技术。
EDGE—增强型数据速率GSM演进技术，是Enhanced Data rate for GSM Evolution的縮写。它是一种基于GSM/GPRS网络的数据增强型移动通信技术， 通常又被人们称为2. 75代技术。
TD-SCDMA—时分同步码分多址接入，是Time Division-Synchronous Code Division Multiple Access的縮写。它是国际电信联盟正式发布的第三代移动 通信空间接口技术规范之一，是中国电信百年来第一个完整的通信技术标准时分 同步码分多址接入。
WCD藍一宽带码分多址，是Wideband Code Division Multiple Access的 縮写。它是一种每三代无线通信蜂窝网络。
具体实施例方式
下面结合附图和实施例详细说明
一、 一种基于公共数字移动通信网络进行视频传输的控制系统(简称系统)
如图1，本系统包括依次连接的视频源i-o、视频传输终端1-1、公共数字
移动通信网络1-2和视频监控中心1-3;
所述的视频传输终端1-1包括前后连接的视频处理DSP1-1. 1和视频传输处 理1-1.2。
本系统的工作原理
视频传输处理1-1. 2从视频处理DSP1-1. 1获得视频数据后，进入缓存区，
针对当前移动通信网络传输状况自适应控制传输，同时将移动通信传输状态反馈
到视频处理DSP1-1.1，视频处理DSP1-1. 1通过调整帧率和码流来控制视频产生 的码流。当传输状况差的时候，采取丢包策略来保证视频质量，丢包关键在于丢 弃某一个I帧及其后续所有的P帧，直到下一个I帧到来。
所述的视频处理DSPl-l.l主要芯片是raiLIPS viper II套片，完成将视频 源1-0传来的模拟视频转成数字视频，再将数字视频按H. 264算法生成视频流，传给视频传输处理1-1.2。
所述的视频传输处理I-I. 2完成本发明的算法处理。
二、 一种基于公共数字移动通信网络进行视频传输的控制算法(简称算法)
本算法包括如下步骤
① 视频传输处理卜1.2开始2-1、启动处理线程2-2;
② 视频传输处理1-1. 2启动TCP连接2-3;
③ 视频处理DSP对视频流按H. 264协议进行压缩2-4，然后将流发送到视频 传输处理端2-5;
④ 视频传输处理1-1.2判断当前发送的码流是否与产生的视频流速率相匹 配2-6、 2-7，如果不匹配，则通知视频处理DSP修改帧率2-8;如果匹配则转到 步骤⑤；
⑤ 根据发送反馈的信息判断是否需要丢包2-9、 2-10，如果是则转到步骤⑥， 否则转到步骤⑦；
⑥ 丢弃该视频数据包，启动丢包处理2-13;
⑦ 判断发送缓存是否有空间2-11、 2-12，如果有则转到步骤⑧，否则转到 步骤⑥；
⑧ 将视频数据流置入缓存2-14，等待发送，转到步骤③，循环执行算法；
⑨ 结束2-15。
三、 本算法中的有关功能块
1、 定义一个结构体buffer—type表示缓冲区的单个元素 typedef struct
unsigned int nN0; 〃包序号 unsigned int化ength; 〃包数据长度 BOOL bUsed; 〃是否占用 unsigned char abyData[MAX_REC—BUF]; 〃包数据 } buffer—type; 〃缓冲区类型定义
2、 数据包放入缓冲区
如图3，数据包放入缓冲区包括如下步骤① 从视频处理DSP 1-1. l获得一个视频数据包时，开始査看目前无线传输状 况3-l;
② 看是否处理丢包状态3-2，如果是处于丢包状态，再看是否I帧3-4，如视
频数据包不是I帧，则直接丢弃3-6;如果是I帧则转到步骤③；
③ 则计算存放位置3-3，并对序号进行哈希计算； 判断存放位置是否占用3-5，是则转到步骤⑤，否则转到步骤⑦；
⑤ 判断缓存区是否有空位置3-7，有则转到步骤⑦，否则转到步骤⑥；
⑥ 丢包处理3-9;
⑦ 存放视频数据3-8;
⑧ 结束3-10。
以上步骤是对本发明的工作流程2中的置入缓存2-14的细化。
3、 丢包处理
如图4，丢包处理包括如下步骤
① 写入缓冲区时，如缓冲区满了则作丢包处理开始4-1;
② 先找到缓冲区中的最小包序号与最大包序号4-2;
③ 丢弃缓冲区中最小序号的数据包4-3;
从缓存中按序号从小到大进行査找数据包4-4，判断该数据包是否是I帧 4-5，如果该数据包不是I帧则转到步骤⑤，否则转到步骤⑥；
⑤ 丢弃数据包4-6，判断缓存中是否还有数据包，如果缓存中还有数据包则 跳转步骤④，没有则转到步骤⑥；
⑥ 结束4-7。
以上步骤是对本发明的工作流程2中的丢包处理2-13的细化。 void drop_packets0
找到缓冲区中最小的包序号及最大的包序号
首先找到第一个I帧，然后丢弃此I帧及后续的所有P帧，直到第二个I帧到来。
}
4、 读取数据包从缓冲区中读取数据包，然后发送给客户端。 int read_buf(buffer—type承bt—type)
缓冲区加锁操作。
査找缓冲区中的最小包序号的数据包。
读取该数据包。
缓冲区解除锁操作。
5、传输方式的选择
选择TCP的方式传输视频数据包，相比UDP方式，数据包不会丢失，传输效 果好。
权利要求
1、一种基于公共数字移动通信网络进行视频传输的控制系统，其特征在于包括依次连接的视频源(1-0)、视频传输终端(1-1)、公共数字移动通信网络(1-2)和视频监控中心(1-3)；所述的视频传输终端(1-1)包括前后连接的视频处理DSP(1-1.1)和视频传输处理(1-1.2)。
2、 按权利要求1所述的控制系统，其特征在于所述的视频处理DSP (1-1.1)主要芯片是PHILIPS viper II套片，完成将 视频源(1-0)传来的模拟视频转成数字视频，再将数字视频按H. 264算法生成 视频流，传给视频传输处理(1-1.2)。
3、 按权利要求1所述的控制系统，其特征在于 所述的视频传输处理(1-1.2)完成本发明的算法处理。
4、 按权利要求1所述系统的控制算法，其特征在于包括下列步骤① 视频传输处理(1-1.2)开始(2-1)、启动处理线程(2-2);② 视频传输处理(1-1.2)启动TCP连接(2-3);(D视频处理DSP对视频流按H. 264协议进行压縮(2-4)，然后将流发送到视 频传输处理端(2-5);④ 视频传输处理(1-1.2)判断当前发送的码流是否与产生的视频流速率相 匹配(2-6、 2-7)，如果不匹配，则通知视频处理DSP修改帧率(2-8);如果匹 配则转到步骤⑤；⑤ 根据发送反馈的信息判断是否需要丢包(2-9、 2-10)，如果是则转到步骤 ⑥，否则转到步骤⑦；⑥ 丢弃该视频数据包，启动丢包策略(2-13);⑦ 判断发送缓存是否有空间(2-11、 2-12)，如果有则转到步骤⑧，否则转 到步骤⑥；⑧ 将视频数据流置入缓存(2-14)，等待发送，转到步骤③，循环执行算法;⑨ 结束(2-15)。
5、 按权利要求4所述的控制算法，其特征在于数据包放入缓冲区包括如下步骤① 从视频处理DSP (1-1.1)获得一个视频数据包时，开始查看目前无线传输 状况(3-1);② 看是否处理丢包状态(3-2)，如果是处于丢包状态，再看是否I帧(3-4)， 如视频数据包不是I帧，则直接丢弃(3-6);如果是I帧则转到步骤③；③ 计算存放位置(3-3)，并对序号进行哈希计算；④ 判断存放位置是否占用(3-5)，是则转到步骤⑤，否则转到步骤⑦；⑤ 判断缓存区是否有空位置(3-7)，有则转到步骤⑦，否则转到步骤⑥；⑥ 丢包处理(3-9);⑦ 存放视频数据(3-8);⑧ 结束(3-10)。
6、 按权利要求4所述的控制算法，其特征在于丢包处理包括如下步骤① 写入缓冲区时，如缓冲区满了则作丢包处理开始(4-1);② 先找到缓冲区中的最小包序号与最大包序号(4-2);③ 丢弃缓冲区中最小序号的数据包(4-3);④ 从缓存中按序号从小到大进行查找数据包(4-4)，判断该数据包是否是I 帧(4-5)，如果该数据包不是I帧则转到步骤⑤，否则转到步骤⑥；⑤ 丢弃数据包(4-6)，判断缓存中是否还有数据包，如果缓存中还有数据包 则跳转步骤④，没有则转到步骤⑥；⑥ 结束(4-7)。
全文摘要
本发明公开了一种基于公共数字移动通信网络进行视频传输的控制算法，涉及一种移动视频传输的控制算法；具体地说，涉及一种利用缓存与丢包技术来提高利用移动通信网络传输视频的质量。本控制系统包括依次连接的视频源(1-0)、视频传输终端(1-1)、公共数字移动通信网络(1-2)和视频监控中心(1-3)；所述的视频传输终端(1-1)包括前后连接的视频处理DSP(1-1.1)和视频传输处理(1-1.2)。本发明具有以下优点与积极效果1.视频处理DSP产生的视频流是可控的；2.视频传输过程中不会产生马赛克；3.可以控制时延；4.本发明主要用于基于GPRS、CDMA 1X、EDGE、TD-SCDMA、WCDMA、CDMA2000等公共数字移动通信网络来传输视频。
文档编号H04N7/24GK101420605SQ20081023660
公开日2009年4月29日 申请日期2008年11月28日 优先权日2008年11月28日
发明者叶光明, 吴复林, 李少军, 杨裕欢, 俊 沈, 峰 王 申请人:武汉虹信通信技术有限责任公司