专利名称：一种基于商用无线网络的广播级音视频传输方法
技术领域：
本发明属于信号传输技术领域，涉及一种基于商用无线网络的广播级音 视频传输方法。具体地说，涉及一种对广播级摄像机拍摄的实时码流进行广 播级音视频压縮编码，并对压縮码流进行分割和分配的处理，得到的多路码 流通过商用无线网络进行并发传输的方法。
背景技术：
目前，电视台使用无线现场转播技术仅仅限于微波转播车系统，该系统 不仅价格昂贵，而且行动上也多有不便，所以一般除了特大新闻，电视台很 少出动微波转播车。在一般情况下，采访完成后都是将拍摄的内容直接带回 电视台，如果拍摄地点距电视台较远，则要花费较多的时间才能将拍摄内容 送回电视台，显然这在一定程度上影响了新闻的实时性。在商用的无线网络 和移动网络出现以后，数据的传输变得更加方便、快捷。只要在网络信号的 覆盖区内，就可以随时随地传输采集到的多媒体数据，消除了使用有线网络 引起的地域限制。但是现在的广播级摄像机都不支持直接接入商用无线网络 进行音视频流的传输。
从广播级摄像机得到的串行数字接口 (Serial Digital Interface, SDI)标准数据流具有很高的码率，由于无线网络带宽受限，需要对来自摄像 机的高速码流进行压縮编码。H. 264标准与MPEG-2等压縮技术相比，在同等 图像质量下，采用H. 264技术压縮后的数据量只有MPEG-2的1/2-1/3，而且 在编码效率、图像质量、网络亲和性和抗误码方面都要优于MPEG-2等压縮 标准。它引入了面向IP包的编码机制，有利于网络中的分组传输，支持网 络中视频的流媒体传输。H.264具有较强的抗误码特性，可适应丢包率高、 干扰严重的无线信道中的视频传输。H. 264还支持不同网络资源下的分级编 码传输，从而获得平稳的图像质量，能适应于不同网络中的视频传输。而AVS 标准是基于我国创新技术和部分公开技术的自主标准，编码效率比MPEG-2 高2-3倍，与H.264相当，而且技术方案简洁，芯片实现复杂度低。AVS视 频当中具有特征性的核心技术包括8X8整数变换、量化、帧内预测、1/4
4精度像素插值、特殊的帧间预测运动补偿、二维熵编码、去块效应环内滤波 等。
基于视频服务质量的辅助分级标准是主要依据画面清晰度划分为三级 辅助标准，其中第一级即为广播级，广播级又分为两档，高清晰度和标准清
晰度。从广播级摄像机得到的SDI码流包括码率为270Mbps的标清码流和码 率为1. 5Gbps或3Gbps的高清码流。对于高清码流，广播级的音视频要求压 縮后的码率在10Mbps以上；而对于标清码流，广播级的音视频要求压縮后 的码率在2Mbps左右，显然与常规音视频流相比，广播级的音视频压縮后的 码率要更高，因此传输广播级的音视频流对无线信道的要求(比如带宽、误 码率等)以及整个传输系统的要求都要更高。为了能保证低的丢包率和低的 误包率，整个系统的设计以及其中用到的算法都与以往无线传输常规码流时 不同。
目前，主要的商用无线网络包括无线局域网、无线城域网以及移动网络。 其中无线局域网的主要技术标准为Wi-FiTM技术，该技术的IEEE 802. lib标 准是当前应用最为广泛的WLAN标准，采用波段是2.4GHz，该频段目前尚属 不用许可的无线频段，而Wi-FiTM技术的IEEE 802.11a标准采用波段是 5.2GHz，但是由于相关法律法规的限制，使5. 2GHz频段无法在全球各个国 家获得批准和认可，因此目前采用的都是2.4GHz频段。运营商只要在机场、 车站、咖啡店、图书馆等人员较密集的地方设置"热点"，就可以通过高速 线路将因特网接入上述场所。Wi-Fi 的优点是带宽高，缺点则是覆盖范围较 小。商用无线城域网的主要技术标准为WiMax"技术。WiMaxTM覆盖范围较大， 同时带宽也较高，但是在中国现在还处于试验网阶段。移动网络的主要技术 标准主要包括2G的GSM/GPRS技术、CDMA1X以及3G的W-CDMA、 CDMA2000 和TD-SCDMA。移动网络的优点是覆盖范围较大，缺点是带宽相对Wi-Fi"来 说较低。
发明内容
本发明的目的就是提供一种基于商用无线网络的广播级音视频的传输 方法，通过该方法能够同时接入多个商用无线网络和Internet,实时地将广 播级摄像机拍摄的数据流传输至电视台。这样，在采访完成后，只要找到附 近有无线网络覆盖的地方就可以直接传输数据流，提高了新闻的实时性。本发明方法的具体步骤是
步骤(l)从广播级摄像机的SDI接口接收摄像机中的混合音视频流，并
将混合音视频流传输给标准编码器；所述的标准编码器采用H. 264标准或 AVS标准；
步骤(2)标准编码器中对混合音视频流进行压縮编码，得到压縮TS码流;
步骤(3)将压縮TS码流进行处理得到多路码流；所述的压縮TS码流包 括速率为2Mbps的增强层码流和速率为500Kbps的基本层码流，其中基本层 码流为高传输优先级，能保证基本的观看效果，增强层码流为低传输优先级， 保证在基本的观看效果上能对画面的清晰度、分辨率等进行完善；
步骤(4)将多路码流通过商用无线网络和Internet实时地以并发的方式 传送至目的服务器；
步骤(5)在目的服务器处将接收到的多路码流进行重排恢复出完整的压 縮码流，并传送至标准解码器；所述的标准解码器采用H. 264标准或AVS标 准；
步骤(6)恢复出来的压縮码流经过标准解码器的解码解压縮处理，得到 广播级摄像机拍摄的音视频数据流。
步骤(3)中压縮TS码流处理方法具体包括码流分割处理和码流动态分配 处理；
码流分割处理是根据传输优先级对压縮TS码流进行分割，得到具有高 传输优先级和低传输优先级的双路码流；
码流动态分配处理是根据无线网络质量对由码流分割处理得到的双路 码流进行动态分配处理得到多路码流，具体方法是当检测到当前状态下各 条链路的带宽均大于设定的阈值A 5=500Kbps，则将高传输优先级的码流 重复发送至各条链路中，低传输优先级的码流选择其中最大带宽的一条链路 进行发送；当检测到当前状态下有若干条链路的带宽大于设定的阈值而其余 链路的带宽不足时，则将具有高传输优先级的码流重复发送至这若干条链路 中，具有低传输优先级的码流选择这若干条链路中带宽最大的一条进行发 送；当检测到当前状态下各条链路的带宽都不足时，则丢弃当前的具有低传 输优先级的码流，不进入发送进程，具有高传输优先级的码流则暂时不进行 发送，等待链路的带宽状况改善后再予以发送，同时启动错误计数器，计数连续未发送的具有高传输优先级的码流中数据包个数，若计数超过事先设定
的门限值，则系统提示网络拥塞，同时停止从广播级摄像机采集接收SDI数 据流，计数期间，若成功发送当前的高传输优先级的码流，则计数器清零。
本发明与现有技术相比具有的有益效果
(1) 本发明解决了广播级摄像机拍摄完成后音视频流实时传输的问题， 通过本发明，只要在最近的Wi-Fi "热点"附近或者有无线网络覆盖的地方 就可以连上商用无线网络从而快速地将拍摄的内容传回电视台，保证了新闻 的实时性。
(2) 本发明所传输的是具有更高码率的广播级音视频流。
(3) 本发明可同时接入多个网络，以并发的方式将多媒体数据实时地传 输到目的服务器，克服了使用单个网络引起的带宽瓶颈，可以满足较高的实 时性要求；不需要运营商提供专用的高速传输链路，降低了多媒体业务的成 本。
图l是本发明方法的流程图。
具体实施例方式
以下描述本发明的实施例。
一种基于商用无线网络的广播级音视频的传输方法，能够接收广播级摄 像机的SDI码流进行编码压縮、分割以及动态分配处理后通过无线商用网络 并发地把压縮码流发送至目的服务器。该方法适用于实时多媒体数据传输场 景。该方法接收来自广播级摄像机的混合音视频流并进行码流处理，同时与 不同的运营商的无线网络或无线网络建立连接，通过这些商用无线网络并发 的传输经过处理TS码流。所述的属于不同运营商的网络可以是相同类型的 网络，也可是不同类型的网络，以三个网络为例来说明，它们可以都是WLAN、 WMAN或者都是2G与3G的混合网络，或者其中一个网络是WLAN，而另外两 个网络是丽AN或者2G与3G的混合网络，或者三个网络分别是WALN、丽AN 以及2G与3G的混合网络。上述WLAN的标准是指基于IEEE802. 11的Wi-Fi"， WMAN的标准是指基于IEEE802. 16的WiMax ， 3G网络的标准是指W-CDMA、 CDMA2000、 TD-SCDMA之一。这些商用无线网络最终接入Internet,所以接 收端不需要另外的硬件支持，只要求能够连接Internet,就可以接收TS码流并进行解码解压縮处理恢复出完整的音视频流。基于该方法，广播摄像机
拍摄完成之后不需要将拍摄内容拿回电视台，而只要找到最近的Wi-Fi "热
点"处或者有无线网络覆盖的地方，直接连接商用无线网络就可以进行广播 级音视频流的无线传输。该方法还可以同时与不同的运营商的网络建立连 接，并发地传输多路码流，因此也可以縮短传输所需的时间，保证在最短的 时间内将拍摄的内容发回到目的服务器。
图1是基于商用无线网络的广播级音视频传输方法的流程图。该方法从
广播级摄像机中接收混合音视频码流，对压縮编码后得到的TS码流进行分
割和动态分配处理，并通过商用无线网络将广播级音视频码流传输至目的服
务器。具体步骤如下
步骤(l)从广播级摄像机的SDI接口接收摄像机中的混合音视频流，并 将混合音视频流传输给标准编码器；所述的标准编码器采用H.264标准或 AVS标准；
步骤(2)标准编码器中对混合音视频流进行压縮编码，得到压縮TS码流；
步骤(3)将压縮TS码流进行处理得到多路码流；所述的压縮TS码流包 括速率为2Mbps的增强层码流和速率为500Kbps的基本层码流，其中基本层 码流为高传输优先级，能保证基本的观看效果，增强层码流为低传输优先级， 保证在基本的观看效果上能对画面的清晰度、分辨率等进行完善；
步骤(4)将多路码流通过商用无线网络和Internet实时地以并发的方式 传送至目的服务器；
步骤(5)在目的服务器处将接收到的多路码流进行重排恢复出完整的压 縮码流，并传送至标准解码器；所述的标准解码器采用H.264标准或AVS标 准；
步骤(6)恢复出来的压縮码流经过标准解码器的解码解压縮处理，得到
广播级摄像机拍摄的音视频数据流。
步骤(3)中压縮TS码流处理方法具体包括码流分割处理和码流动态分配 处理；
码流分割处理是根据传输优先级对压縮TS码流进行分割，得到具有高 传输优先级和低传输优先级的双路码流；
码流动态分配处理是根据无线网络质量对由码流分割处理得到的双路
8码流进行动态分配处理得到多路码流，具体方法是当检测到当前状态下各 条链路的带宽均大于设定的阈值A S=500Kbps，则将高传输优先级的码流
重复发送至各条链路中，低传输优先级的码流选择其中最大带宽的一条链路 进行发送；当检测到当前状态下有若干条链路的带宽大于设定的阈值而其余
链路的带宽不足时，则将具有高传输优先级的码流重复发送至这若干条链路 中，具有低传输优先级的码流选择这若干条链路中带宽最大的一条进行发
送；当检测到当前状态下各条链路的带宽都不足时，则丢弃当前的具有低传 输优先级的码流，不进入发送进程，具有高传输优先级的码流则暂时不进行 发送，等待链路的带宽状况改善后再予以发送，同时启动错误计数器，计数 连续未发送的具有高传输优先级的码流中数据包个数，若计数超过事先设定 的门限值，则系统提示网络拥塞，同时停止从广播级摄像机采集接收SDI数 据流，计数期间，若成功发送当前的高传输优先级的码流，则计数器清零。 码流分割处理根据不同的传输优先级对接收到的TS码流进行分割，得 到具有高传输优先级和低传输优先级的两路码流；码流动态分配处理是根据 网络的质量状况对双路码流进行动态分配，得到多路码流。例如，在某地覆 盖有Wi-Fi"、 WiMa,和CDMA2000三种商用无线网络，发送端装置与这三种 无线网络都建立了连接，即当前存在3条链路Wi-FiTM链路、WiMaxTM链路和 CDMA2000链路；当前，网络检测子模块检测到Wi-Fi，链路和WiMaxTM链路的 质量都较为理想，但同时Wi-FiTM链路的质量要比WiMaxTM链路质量更好，而 CDMA2000链路的质量状况不够理想，并将这一情况反馈给中心控制模块；中 心控制模块得知当前各链路质量后，控制码流动态分配子模块，将当前的高 传输优先级的码流数据包分配给Wi-FiTM链路和WiMaxTM链路，同时将当前低 传输优先级的码流数据包只分配给Wi-Fi 链路，通过分配后得到两路压縮 码流并通过各自的无线网络进行传输，这样可以保证最低的误包率和丢包 率。
权利要求
1、一种基于商用无线网络的广播级音视频传输方法，其特征在于该方法的具体步骤是步骤(1).从广播级摄像机的SDI接口接收摄像机中的混合音视频流，并将混合音视频流传输给标准编码器；所述的标准编码器采用H.264标准或AVS标准；步骤(2).标准编码器中对混合音视频流进行压缩编码，得到压缩TS码流；步骤(3).将压缩TS码流进行处理得到多路码流；所述的压缩TS码流包括速率为2Mbps的增强层码流和速率为500Kbps的基本层码流，其中基本层码流为高传输优先级，能保证基本的观看效果，增强层码流为低传输优先级，保证在基本的观看效果上能对画面的清晰度、分辨率等进行完善；步骤(4).将多路码流通过商用无线网络和Internet实时地以并发的方式传送至目的服务器；步骤(5).在目的服务器处将接收到的多路码流进行重排恢复出完整的压缩码流，并传送至标准解码器；所述的标准解码器采用H.264标准或AVS标准；步骤(6).恢复出来的压缩码流经过标准解码器的解码解压缩处理，得到广播级摄像机拍摄的音视频数据流；步骤(3)中压缩TS码流处理方法具体包括码流分割处理和码流动态分配处理；码流分割处理是根据传输优先级对压缩TS码流进行分割，得到具有高传输优先级和低传输优先级的双路码流；码流动态分配处理是根据无线网络质量对由码流分割处理得到的双路码流进行动态分配处理得到多路码流，具体方法是当检测到当前状态下各条链路的带宽均大于设定的阈值B，B＝500Kbps，则将高传输优先级的码流重复发送至各条链路中，低传输优先级的码流选择其中最大带宽的一条链路进行发送；当检测到当前状态下有若干条链路的带宽大于设定的阈值而其余链路的带宽不足时，则将具有高传输优先级的码流重复发送至这若干条链路中，具有低传输优先级的码流选择这若干条链路中带宽最大的一条进行发送；当检测到当前状态下各条链路的带宽都不足时，则丢弃当前的具有低传输优先级的码流，不进入发送进程，具有高传输优先级的码流则暂时不进行发送，等待链路的带宽状况改善后再予以发送，同时启动错误计数器，计数连续未发送的具有高传输优先级的码流中数据包个数，若计数超过事先设定的门限值，则系统提示网络拥塞，同时停止从广播级摄像机采集接收SDI数据流，计数期间，若成功发送当前的高传输优先级的码流，则计数器清零。
全文摘要
本发明涉及一种基于商用无线网络的广播级音视频传输方法。目前无线现场转播技术存在很大的局限性。本发明方法首先接收摄像机中的混合音视频流，并传输给标准编码器，标准编码器中对混合音视频流进行压缩编码，得到压缩TS码流；然后将压缩TS码流进行处理得到多路码流，通过商用无线网络和Internet实时地以并发的方式传送至目的服务器；目的服务器处将接收到的多路码流进行重排恢复出完整的压缩码流，并传送至标准解码器；恢复出来的压缩码流经过标准解码器的解码解压缩处理得到广播级摄像机拍摄的音视频数据流。本发明方法能够同时接入多个商用无线网络和Internet，实时地将广播级摄像机拍摄的视频流和音频流传输至电视台，从而提高新闻的实时性。
文档编号H04N7/26GK101668210SQ20091015276
公开日2010年3月10日 申请日期2009年9月28日 优先权日2009年9月28日
发明者丁旭东, 周建海, 勇 杨, 王孟孺, 磊 谢, 宏 陈, 陈师亮, 陈惠芳, 陈晓东 申请人:浙江大学