多媒体数据传输流量控制方法及装置制造方法
【专利摘要】本申请提出一种多媒体数据传输流量控制方法及装置，所述方法包括：设置逐级增大的多级码率，且相邻级别码率之间的数值增幅逐级增大；侦测网络传输状态；当在第一时间段内网络顺畅时，增大一级码率进行数据输出；当在第二时间段内网络拥塞时，减小一级码率进行数据输出。本申请通过对发送端的码率进行分级，并在网络顺畅和拥塞时，分别利用码率级别的升降来实现数据输出量的控制，相对于现有流控方式在网络拥塞时完全中断数据输出的策略，本申请可以大大增加注入网络数据量的稳定性，进而可以提高数据接收端接收到的多媒体质量。
【专利说明】多媒体数据传输流量控制方法及装置
【技术领域】
[0001]本发明实施例涉及计算机【技术领域】，特别涉及一种多媒体数据传输流量控制方法及装置。
【背景技术】
[0002]随着网络通信技术的发展，人们越来越习惯于地通过实时音视频通话进行日常交流，如何充分利用网络带宽，提高音视频通话质量，已经成为一个当下被研究的课题。
[0003]现有实时音视频应用传输层多基于UDP (User Datagram Protocol,用户数据报)协议，UDP协议是一种无连接的传输层协议，提供面向事务的简单不可靠信息传送服务，其流控更多的是在应用层靠应用层自己实现。所谓的流控即是指在网络情况好时，充分利用网络带宽传输数据，在网络变差时，减少注入网络的数据量，避免网络拥塞的控制策略。
[0004]目前，实时音视频通话中流控的实现策略是模拟TCP (Transmiss1n ControlProtocol,传输控制协议)流控中的 AIMD(Additive Increase Multiplicative Decrease,和式增加，积式减少)策略。AIMD策略的一个特点是:慢升快降。即在网络顺畅时，缓慢提升数据传输速度，以避免网络拥塞，而当网络变差，如RTT (Round-Trip Time，往返时延)超时，则快速收敛数据传输速度，当网络重新变好时，再重新缓慢提高传输速度。虽然各具体应用有所不同，但总的流控框架均是如此。
[0005]现有的这种实时音视频通话中的流控策略存在以下缺点:
[0006]这种“慢升快降”的控制方式，只要一旦发现网络状况不好，就会立即大幅度地降低数据传输速度，从而使得整个传输过程中注入网络的数据量很不稳定，请参阅图7，其为现有流控方式下的一种数据输出的波形示意图，可以看到，注入网络的数据量会随时间呈剧烈的“锯齿”状波动，这对实时流媒体应用是不好的，因为单位内的数据量决定了多媒体的质量(码流越大，视频越清晰)，数据量波动会使得多媒体质量波动，导致实时音视频的通话质量降低。
【发明内容】
[0007]本发明实施例的目的是提供一种多媒体数据传输流量控制方法及装置，以解决现有的音视频流控策略会造成通话质量降低的问题。
[0008]本发明实施例提出一种多媒体数据传输流量控制方法，包括:
[0009]设置逐级增大的多级码率，且相邻级别码率之间的数值增幅逐级增大；
[0010]侦测网络传输状态；
[0011]当在第一时间段内网络传输状态为顺畅时，增大一级码率进行数据输出；
[0012]当在第二时间段内网络传输状态为拥塞时，减小一级码率进行数据输出。
[0013]本发明实施例还提出一种多媒体数据传输流量控制装置，包括:
[0014]码率设置单元，用于设置逐级增大的多级码率，且相邻级别码率之间的数值增幅逐级增大；
[0015]网络侦测单元，用于侦测网络传输状态；
[0016]输出增大单元，用于当在第一时间段内网络传输状态为顺畅时，增大一级码率进行数据输出；
[0017]输出减小单元，当在第二时间段内网络传输状态为拥塞时，减小一级码率进行数据输出。
[0018]相对于现有技术，本发明实施例的有益效果是:本发明实施例通过对发送端的码率进行分级，并在网络顺畅和拥塞时，分别利用码率级别的升降来实现数据输出量的控制，相对于现有流控方式在网络拥塞时完全中断数据输出的策略，本发明实施例可以大大增加注入网络数据量的稳定性，进而可以提高数据接收端接收到的多媒体质量。
[0019]上述说明仅是本发明实施例技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明实施例的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明实施例的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。
【专利附图】
【附图说明】
[0020]图1为本发明实施例的一种多媒体数据传输流量控制方法的流程图；
[0021]图2为本发明实施例的一种码率划分示意图；
[0022]图3为本发明实施例的另一种多媒体数据传输流量控制方法的流程图；
[0023]图4为本发明实施例与现有技术的流控比对示意图图；
[0024]图5为本发明实施例的一种多媒体数据传输流量控制装置的结构图；
[0025]图6为本发明实施例的另一种多媒体数据传输流量控制装置的结构图；
[0026]图7为现有流控方式下的一种数据输出的波形示意图。
【具体实施方式】
[0027]为更进一步阐述本发明实施例达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的多媒体数据传输流量控制方法及装置其【具体实施方式】、方法、步骤及功效，详细说明如后。
[0028]有关本发明实施例的前述及其他技术内容、特点及功效，在以下配合参考图式的较佳实施例详细说明中将可清楚的呈现。通过【具体实施方式】的说明，当可对本发明实施例为达成预定目的所采取的技术手段及功效得以更加深入且具体的了解，然而所附图式仅是提供参考与说明之用，并非用来对本发明实施例加以限制。
[0029]请参见图1，其为本发明第一实施例提供的一种多媒体数据传输流量控制方法的流程图，其包括以下步骤:
[0030]SI I，设置多级码率。
[0031]码率也称码流，是数据传输时单位时间传送的数据位数。本步骤所设置的码率用来作为发送端向网络注入数据量的速度标准，每一级的码率对应一个数据量输出速度，设置的码率逐级增大，且相邻级别码率之间的数值增幅也逐级增大。
[0032]为了避免数据输出量过大而造成网络拥塞，码率的设置需要在当前网络的额定带宽范围内，即最大一级码率的数值不应该超过(但可以相同)当前网络的额定带宽的数值。当前网络的额定带宽可以根据发送端和接收端之间网络连接的类型来确定，发送端和接收端之间可以是通过3G、WIF1、2G等网络进行连接，如中国移动3G的HSDPA (High SpeedDownlink Packet Access,高速下行分组接入)网络的额定带宽为1.4M (170K/S),中国联通3G的HSDPA网络的额定带宽为5M (620K/S)。
[0033]例如，可以将发送端的数据输出码率划分成LevelO、Levell、Level2、Leveli共i个等级，请结合参见图2，i的具体数值可以根据实际需要来确定，LevelO的数值最小，Leveli的数值最大，Leveli的数值等于当前网络的额定带宽。各级别码率数值逐级增大，且增幅也逐级增大，即LevelO<Levell<Level2,..., Level1-KLeveli,且Level i~LeveI1-l>Level1-1-LeveIi~2, Level1-l-Level1-2>Level1-2-Level1-3,...,Level2-Levell>Levell - LevelO。
[0034]S12，侦测网络传输状态。可以通过接收端反馈的数据接收情况来获取网络状态，也可以通过网络侦测装置来获取网络状态的信息。
[0035]S13，当在第一时间段内网络传输状态为顺畅时，增大一级码率进行数据输出。
[0036]S14,当在第二时间段内网络传输状态为拥塞时，减小一级码率进行数据输出。
[0037]通过对发送端的码率进行分级，并在网络顺畅和拥塞时，分别通过码率级别的升降来实现数据输出量的控制，相对于现有流控方式在网络拥塞时完全中断数据输出的策略，本实施例的方法大大增加了注入网络数据量的稳定性，进而可以提高数据接收端接收到的多媒体质量。
[0038]为了避免数据丢失，当网络拥塞时，要迅速地减少数据输出，即需要将减少一级码率的响应时间设置得较短一些。而当网络顺畅时，为避免网络不稳定而造成的输出波动，相对于码率的减小，增大码率的响应时间要相对设置得较长一些，以提高输出稳定性，即第一时间段要大于第二时间段。并且，由于码率的增幅是随级别增加的，因此增加注入网络数据量的过程是稳步提高的，有效控制了输出的波动，而相对地，减小注入网络数据量的过程则是显得快速和明显，一定程度上也减少了数据丢失的几率。
[0039]请参见图3，其为本发明实施例第二实施例提供的一种多媒体数据传输流量控制方法的流程图，其包括以下步骤:
[0040]S31，设置多级码率。每一级的码率对应一个数据量输出速度，设置的码率逐级增大，且相邻级别码率之间的数值增幅也逐级增大。
[0041]为了避免数据输出量过大而造成网络拥塞，码率的设置需要在当前网络的额定带宽范围内，即最大一级码率的数值不应该超过(但可以相同)当前网络的额定带宽的数值，例如当发送端和接收端之间当前网络的额定带宽是2M时，设置的最大一级码率可以是256kbp/s 之内的数值，如 100kbp/s、200kbp/s、256kbp/s 等，但不能超出 256kbp/s。
[0042]S32，接收数据接收端发送来的反馈包。数据接收端可以被设定为定时向发送端发送反馈包。
[0043]S33，当连续接收到第一数量个包含网络顺畅信息的反馈包，则增大一级码率进行数据输出。当网络顺畅时，为避免网络不稳定而造成的输出波动，增大码率的响应时间要相对设置得较长一些。第一数量优选大于等于三个。
[0044]S34，当连续接收到第二数量个包含网络拥塞信息的反馈包，则减小一级码率进行数据输出。当网络拥塞时，为了避免数据丢失，要将减少码率的响应时间设置得较短一些。第二数量优选小于三个。
[0045]请参见图4，其为本发明实施例的方法与现有技术的流控比对图，其中虚线为传统模拟TCP的AIMD流控方式，实线为本发明实施例的流控方式。可以看到，传统的流控策略，是一旦网络出现拥塞时(基于TCP协议的特点，是通过侦测是否已经丢失数据包来确定网络是否拥塞的)，立即中断数据的输出，待网络顺畅后，再缓慢增加注入网络的数据量。图中出现两次网络拥塞减少，这种流控方式导致了很大的“锯齿”状波动。
[0046]而本发明实施例的流控方式，利用调整码率级别来控制注入网络的数据量，并通过响应时间的“快”和“慢”取代了现有技术中控制幅度的“快”和“慢”，图中的第一次网络拥塞时间持续较长，因而码率减小较大，而第二次网络拥塞时间持续较短，因而码率减小也较小，可见本发明实施例的流控方式可以灵活地根据网络状况的变化而调整数据的输出量，大大提高了注入网络数据量的稳定性。而且，本发明实施例对于网络状态的侦测可以通过数据接收端或其它侦测设备来完成，可以在网络出现变化趋势时就改变码率等级，而不必遵循TCP协议下丢失数据包后才确定网络拥塞，也进一步降低了数据丢失的几率。
[0047]本发明实施例还提出一种多媒体数据传输流量控制装置，其设置在数据发送端，请参见图5，其包括码率设置单元51、输出增大单元52、输出减小单元53以及网络侦测单元54。输出增大单元52分别与码率设置单元51及网络侦测单元54相连，输出减小单元53分别与码率设置单元51及网络侦测单元54相连。
[0048]码率设置单元51用于设置多级码率。所设置的码率用来作为发送端向网络注入数据量的速度标准，每一级的码率对应一个数据量输出速度，设置的码率数值逐级增大，且相邻级别码率之间的数值增幅也逐级增大。为了避免数据输出量过大而造成网络拥塞，码率的设置需要在当前网络的额定带宽范围内，即最大一级码率的数值不应该超过(但可以相同)当前网络的额定带宽的数值。当前网络的额定带宽可以根据发送端和接收端之间网络连接的类型来确定，如3G、WIF1、2G中各种型号的网络都有其各自固定的额定带宽。
[0049]网络侦测单元54用于侦测当前网络的传输状态。网络侦测单元54可以通过对数据接收端发送来的反馈包的分析来获取网络状态信息，也可以直接借助于其它的网络侦测装置来获取网络状态信息。也即是说，如果发送端安装有网络侦测装置，则网络侦测单元54可以直接通过接收网络侦测装置发出的网络状态信息来实现对网络传输状态的侦测。
[0050]当网络侦测单元54侦测到在第一时间段内网络传输状态为顺畅时，会向输出增大单元52发出控制信号，通过输出增大单元52在当前码率的基础上增大一级码率进行数据输出。
[0051 ] 当网络侦测单元54侦测到在第二时间段内网络传输状态为拥塞时，会向输出减小单元53发出控制信号，通过输出减小单元53在当前码率的基础上减小一级码率进行数据输出。
[0052]值得注意的是，为了避免数据丢失，当网络拥塞时，要迅速地减少数据输出，需要将减少一级码率的响应时间设置得较短一些，即第二时间段要设置得短一些。第二数量优选小于三个，例如可以将第二数量个反馈包设置为一个反馈包。而当网络顺畅时，为避免网络不稳定而造成的输出波动，相对于码率减小的情况，增大码率的响应时间要相对设置得较长一些，即第一时间段要设置得较长一些，以提高输出稳定性，第二数量优选大于等于三个，例如可以将第一数量个反馈包设置为三个反馈包。可见，优选的第一时间段要大于第二时间段。
[0053]请参阅图6，其为本发明实施例的第二种多媒体数据传输流量控制装置的结构图，与图5的实施例相比，本实施例的网络侦测单元54进一步包括反馈包接收子单元541和信息提取子单元542。信息提取子单元542与反馈包接收子单元541相连，输出增大单元52分别与码率设置单元51及信息提取子单元542相连，输出减小单元53分别与码率设置单元51及信息提取子单元542相连。
[0054]反馈包接收子单元541用于接收数据接收端发送来的反馈包。数据接收端可以被设定为定时向发送端发送反馈包。所述反馈包中包含有网络顺畅或拥塞的状态信息。反馈包接收子单元541接收到反馈包后，传送给信息提取子单元542，由信息提取子单元542获取反馈包中包含的网络状态的信息。
[0055]当信息提取子单元542连续从第一数量个反馈包中提取出网络顺畅的信息，即表示在过去的第一时间段内网络是顺畅的，信息提取子单元542会向输出增大单元52发出控制信号，通过输出增大单元52在当前码率的基础上增大一级码率进行数据输出。
[0056]当信息提取子单元542连续从第二数量个反馈包中提取出网络拥塞的信息，即表示在过去的第二时间段内网络是拥塞的，信息提取子单元542会向输出减小单元53发出控制信号，通过输出减小单元53在当前码率的基础上减小一级码率进行数据输出。
[0057]本发明实施例多媒体数据传输流量控制装置，通过对发送端的码率进行分级，并在网络顺畅和拥塞时，分别利用码率级别的升降来实现数据输出量的控制，相对于现有流控方式在网络拥塞时完全中断数据输出的策略，本发明实施例的装置可以大大增加注入网络数据量的稳定性，进而可以提高数据接收端接收到的多媒体质量。
[0058]通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到本发明实施例实施例可以通过硬件实现，也可以借助软件加必要的通用硬件平台的方式来实现。基于这样的理解，本发明实施例实施例的技术方案可以以软件产品的形式体现出来，该软件产品可以存储在一个非易失性存储介质(可以是⑶-R0M，U盘，移动硬盘等)中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或网络设备等)执行本发明实施例实施例各个实施场景所述的方法。
[0059]以上所述，仅是本发明实施例的较佳实施例而已，并非对本发明实施例作任何形式上的限制，虽然本发明实施例已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明实施例，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明实施例技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明实施例技术方案内容，依据本发明实施例的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明实施例技术方案的范围内。
【权利要求】
1.一种多媒体数据传输流量控制方法，其特征在于，包括: 设置逐级增大的多级码率，且相邻级别码率之间的数值增幅逐级增大； 侦测网络传输状态； 当在第一时间段内网络传输状态为顺畅时，增大一级码率进行数据输出； 当在第二时间段内网络传输状态为拥塞时，减小一级码率进行数据输出。
2.如权利要求1所述的多媒体数据传输流量控制方法，其特征在于，所述第一时间段大于所述第二时间段。
3.如权利要求1所述的多媒体数据传输流量控制方法，其特征在于，所述设置逐级增大的多级码率的步骤中，设置的最大一级码率的数值与当前网络的额定带宽的数值相同。
4.如权利要求1所述的多媒体数据传输流量控制方法，其特征在于， 所述侦测网络传输状态的步骤包括:通过接收数据接收端连续发送来的反馈包来获取网络传输状态； 所述当在第一时间段内网络传输状态为顺畅时，增大一级码率进行数据输出的步骤包括:当接收到数据接收端连续发送来的第一数量个包含网络顺畅信息的反馈包，获取在第一时间段内网络传输状态为顺畅的信息，并增大一级码率进行数据输出； 所述当在第二时间段内网络传输状态为拥塞时，减小一级码率进行数据输出的步骤包括:当接收到数据接收端连续发送来的第二数量个包含网络拥塞信息的反馈包，获取在第二时间段内网络传输状态为拥塞的信息，并减小一级码率进行数据输出。
5.如权利要求4所述的多媒体数据传输流量控制方法，其特征在于， 所述接收数据接收端连续发送来的第一数量个包含网络顺畅信息的反馈包的步骤中，所述第一数量大于等于三个； 所述接收数据接收端连续发送来的第二数量个包含网络拥塞信息的反馈包的步骤中，所述第二数量小于三个。
6.一种多媒体数据传输流量控制装置，其特征在于，包括: 码率设置单元，用于设置逐级增大的多级码率，且相邻级别码率之间的数值增幅逐级增大； 网络侦测单元，用于侦测网络传输状态； 输出增大单元，用于当在第一时间段内网络传输状态为顺畅时，增大一级码率进行数据输出； 输出减小单元，当在第二时间段内网络传输状态为拥塞时，减小一级码率进行数据输出。
7.如权利要求6所述的多媒体数据传输流量控制装置，其特征在于，所述第一时间段大于所述第二时间段。
8.如权利要求6所述的多媒体数据传输流量控制装置，其特征在于，所述码率设置单元设置的最大一级码率的数值与当前网络的额定带宽的数值相同。
9.如权利要求6所述的多媒体数据传输流量控制装置，其特征在于，所述网络侦测单元还包括: 反馈包接收子单元，用于接收数据接收端连续发送来反馈包； 信息提取子单元，用于获取所述反馈包接收子单元接收到的所述反馈包中包含的网络状态的信息； 所述输出增大单元通过所述反馈包接收子单元连续接收到的第一数量个、并由所述信息提取子单元提取出包含有网络顺畅信息的反馈包，获取在第一时间段内网络顺畅的信息，并增大一级码率进行数据输出； 所述输出减小单元通过所述反馈包接收子单元连续接收到的第二数量个、并由所述信息提取子单元提取出包含有网络拥塞信息的反馈包，获取在第二时间段内网络拥塞的信息，并减小一级码率进行数据输出。
10.如权利要求9所述的多媒体数据传输流量控制装置，其特征在于，所述第一数量大于等于三个，所述第二数量小于三个。
【文档编号】H04L12/801GK104135444SQ201310159433
【公开日】2014年11月5日 申请日期:2013年5月2日 优先权日:2013年5月2日
【发明者】尹程果 申请人:腾讯科技（深圳）有限公司