专利名称：一种无线局域网中视频包的传输方法
技术领域：
本发明涉及无线通信技术，尤其涉及一种无线局域网中视频包的传输方法。
背景技术：
无线局域网(Wireless Local Area network, WLAN)通常采用分布式协调功能(Distributed Coordination Function, DCF)协议，根据DCF协议，网络中的各个节点以载波侦听多点接入/冲突避免(Carrier Sense Multiple Access with CollisionAvoidance, CSMA/CA)的方式竞争性接入无线信道。竞争性接入无线信道的流程大致包括当节点有数据发送时，首先进行信道侦听，如果信道空闲，则等待分布式帧间距(Distributed Interframe Space, DIFS)时间后发送数据；如果信道忙,则启动退避计数器，退避计数器的初始值是区间
上随机取的一个值，CW被称为竞争窗口，CW的值是动态改变的，在系统定义的最小窗口值CWmin和最大窗口值CWmax之间。之后继续侦听信道， 每侦听到一次信道空闲，则退避计数器的值减一，如果侦听到信道忙则保持退避计数器的值不变，直到信道再次空闲并持续一个DIFS时间后，退避计数器的值继续减小。当退避计数器的值减为0时，表明该节点竞争成功，开始发送数据。如果发送数据失败，则重新启动退避计数器，并且扩大竞争窗口，直到最大窗口值CWmax采用WLAN网络传输视频包时，现有技术不能充分考虑视频包的重要性差异，并且同时降低无线信道上竞争冲突的概率。从而降低了视频传输的质量。
发明内容
本发明的目的在于提供一种无线局域网中视频包的传输方法，用以提高视频传输的质量。为达到上述目的，本发明采用了以下技术方案I)计算视频包的失真度量，视频包的失真度量等于与视频包对应的视频帧的失真
度量；2)根据视频包的失真度量调整队列中视频包的传输顺序；3)启动退避计数器之前，根据画面组中每一个视频帧的失真度量设置竞争窗口最大值和最小值；4)发送数据前，估计每个视频包的传输延时，将超时的视频包丢弃。所述步骤I)中视频帧的失真度量采用以下方法计算将视频帧分为非参考帧和参考帧，定义非参考帧的失真度量是I，参考帧的失真度量等于被参考次数加I，被参考次数为直接参考次数与间接参考次数之和。所述步骤2)的具体方法为给队列中的每个视频包添加一个附加延时，非参考帧对应的视频包为不重要的视频包，参考帧对应的视频包为重要的视频包，给参考帧对应的视频包添加负值的附加延时，给非参考帧对应的视频包添加正值的附加延时，设Ti, in是队列中第i个视频包进入队列的时间，令^ =1+6，e i表示队列中第i个视频包的附加延时，在队列中选择Tl值最小的视频包传输。所述附加延时的计算公式如下
L , J1 X d, X X dSi =——In ———L
fiL<，式中Cli表示队列中第i个视频包的失真度量，i的取值为1，2…L，L表示当前的队列长度，Z表示队列长度的平均值，可以通过前面若干次队列长度的算术平均获得，y表示视频包的传输速率，可以通过前面若干个视频包的传输速率的算术平均获得。所述步骤3)的具体方法为 计算画面组(Group of Picture, GOP)中每一个视频巾贞的失真度量,根据视频巾贞的失真度量分配竞争窗口最大值和最小值，给失真度量高的视频帧分配较小的竞争窗口，给失真度量低的视频帧分配较大的竞争窗口；所述竞争窗口最小值的优化模型是
rN
# =Td-CW.
w.min / i jJ ,imn 丄 for 二 C ,
ryJMn，
iV J=i
(1 < rw < r
、L 01 — H 人 mm ~其中CW+ min是第帧竞争窗口的最小值，Ow, min是优化函数，优化目标是最小化①w,min，N是画面组长度，Clj是画面组中第j视频帧的失真度量，C00, C01, C02是一组给定的常数，CTO，C01, C02的取值范围是0至1023，通过使用线性规划的方法求解该优化模型获得每一视频帧的竞争窗口最小值；竞争窗口最大值的优化模型是
-N
cp =Yd CW
w,max / j fy'.max< 丄yd =C ,
XT / j y,max10 ，
J=I
r < (IV < r
、L11- Uj，maX — '-12其中CW+ max是第j帧竞争窗口的最大值，Ow, max是优化函数，优化目标是最小化clVmax, N是画面组长度，dj是画面组中第j视频帧的失真度量，C10, C11, C12是一组给定的常数，Cltl, C11, C12的取值范围是0至1023，通过使用线性规划的方法求解该优化模型获得每一帧的竞争窗口最大值。由上述技术方案可知，本发明所述无线局域网中视频包的传输方法通过考虑视频包的失真度量，且考虑当前的队列信息和网络状态调整视频包的传输顺序，并且设定竞争窗口的最大值和最小值，实现对重要视频包的优先发送，并降低冲突的概率，从而提高视频传输的质量。
图I为本发明实施例的仿真实验效果图，图Ia为平均丢包率比较图，图Ib平均视频质量比较图。
具体实施例方式下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。步骤I :计算视频巾贞和视频包的失真度量；其中，在视频传输过程中，不同的视频包具有不同的重要程度。本发明用失真度量来衡量视频包的重要性，一个视频包失真度越大，则越重要。例如，视频数据流可以分为参考帧视频包和非参考帧视频包，参考帧视频包的重要性大于非参考帧视频包的重要性，一个视频帧被作为参考帧的次数越多它的重要性也越高。这里被参考的次数包括直接参考和间接参考。例如，假设A、B、C是三个视频帧，C是非参考帧，C用B作为参考帧，B用A作为 参考巾贞。B作为参考巾贞的次数是I,而A作为参考巾贞的次数是2 (—次直接参考和一次间接参考)。本发明定义非参考帧的失真度量是1，参考帧的失真度量等于被参考次数加一。视频包的失真度量等于与视频包对应的非参考帧或参考帧的失真度量。可以理解的是，也可以采用其他方式获得视频帧以及视频包的失真度量。步骤2 :在队列中调整视频包的传输顺序。设Ti,in是队列中第i个视频包进入队列的时间，给第i个视频包添加一个附加延时，计算公式如下
权利要求
1.一种无线局域网中视频包的传输方法，其特征在于，包括以下步骤 1)计算视频包的失真度量，视频包的失真度量等干与视频包对应的视频帧的失真度量; 2)根据视频包的失真度量调整队列中视频包的传输顺序； 3)启动退避计数器之前，根据画面组中每一个视频帧的失真度量设置竞争窗ロ最大值和最小值； 4)发送数据前，估计每个视频包的传输延吋，将超时的视频包丢弃。
2.根据权利要求I所述ー种无线局域网中视频包的传输方法，其特征在于 所述步骤I)中视频帧的失真度量采用以下方法计算 将视频帧分为非參考帧和參考帧，定义非參考帧的失真度量是1，參考帧的失真度量等于被參考次数加I，被參考次数为直接參考次数与间接參考次数之和。
3.根据权利要求2所述ー种无线局域网中视频包的传输方法，其特征在于 所述步骤2)的具体方法为 给队列中的每个视频包添加ー个附加延时，给參考帧对应的视频包添加负值的附加延时，给非參考帧对应的视频包添加正值的附加延时，设Ti,in是队列中第i个视频包进入队列的时间，令Gn =Thm +Si, Bi表示队列中第i个视频包的附加延时，在队列中选择值最小的视频包传输。
4.根据权利要求3所述ー种无线局域网中视频包的传输方法，其特征在于 所述附加延时的计算公式如下
5.根据权利要求2所述ー种无线局域网中视频包的传输方法，其特征在于 所述步骤3)的具体方法为 计算画面组中每一个视频帧的失真度量，根据视频帧的失真度量分配竞争窗ロ最大值和最小值； 所述竞争窗ロ最小值的优化模型是
全文摘要
本发明提供一种无线局域网中视频包的传输方法，该方法包括根据视频包的失真度量以及当前的队列信息和网络状态，调整队列中未传视频包的传输顺序；并且根据视频帧的失真度量为每一帧的视频包分配竞争窗口的最大值和最小值，然后估计每一个视频包的传输时间，将可能超时的视频包丢弃。本发明可以保护视频数据中更重要的视频包，从而提高视频传输的质量。
文档编号H04N21/2381GK102761906SQ201210253240
公开日2012年10月31日 申请日期2012年7月20日 优先权日2012年7月20日
发明者刘贵忠, 王海东, 王秦立 申请人:西安交通大学