一种用于降低多视点视频流同步时延的无线协作方法
【专利摘要】一种用于降低多视点视频流同步时延的无线协作方法，每个多播接收节点独立判断是否需要启动协作通信，由多播误码节点向备用中继节点广播中继请求消息，接收到中继请求消息的各备用中继节点进行回应；多播误码节点根据信道延迟等从所有回应的备选中继节点中挑选一个作为协作中继节点。该方案可以避免挑选协作节点造成的隐藏节点带宽溢出问题，提高多播业务的传输性能。
【专利说明】一种用于降低多视点视频流同步时延的无线协作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及通信【技术领域】，尤其涉及一种用于降低无线空间多视点视频重建的网 络传输中多视点视频流同步时延的无线协作技术。
【背景技术】
[0002] 网络通信技术和视频编码技术推动了视频和多媒体技术应用模式的转变。立体 视频时一种通过双目或多目视觉信号，使人们能够感受强烈立体视觉冲击效果的多媒体形 式。其在娱乐、教育、军事等方面的应用价值使其成为多媒体和通信等领域的研究热点。
[0003] 基于多路源视图输入的立体重建技术中重要的一个方向是基于多视角自由立体 技术的立体重建。这类应用主要应用与需要沉浸式立体体验如视频会议等场合。例如：2005 年微软使用32个摄像机实现的交互式实时多视点视频系统。该系统由32个相互间隔5度 的弧形排列的摄像机围绕半径为6. 5米圆周构成，可以为IP网络上的用户提供可切换视角 的直播功能。
[0004] 多视点视频庞大的视频流给网络传输造成了巨大的压力。为减轻网络传输压力， 传统的技术是：多视点视频之间相同的内容采用无线网络的多播传输相同的部分，而视点 间差异的部分采用单播传输。但是，无线网络会受到外界干扰，且存在信道差异，各接收节 点由于位置不同使接收信号差异较大。为辅助误码较大的接收节点，可以利用协作通信，提 高误码较大的接收节点的正确率。目前，采用的协作通信机制主要是挑选出误码率低、负载 低的节点担任协作节点。
[0005] 但是，在多视点传输的场景，由于各接收点重建的图像具有一定的相关性，各节点 是为重建一个特定场景服务的，因此，接收节点重建的视频必须满足一定的时间限制，现有 技术难以满足要求。
【发明内容】
[0006] 本发明的目的是针对现有技术缺陷，提供一种降低多视点视频流同步时延的无线 协作方法。
[0007] 本发明技术方案提供一种用于降低多视点视频流同步时延的无线协作方法，每个 多播接收节点独立判断是否需要启动协作通信，是则作为多播误码节点进行以下步骤建立 协作通信，
[0008] 步骤1、多播误码节点向相应所有备用中继节点广播中继请求消息，在中继请求消 息中填入需要协作的多播业务号；接收到中继请求消息的各备用中继节点，将自身服务多 播业务情况填入中继请求响应消息中，并发送中继请求响应消息给多播误码节点；
[0009] 步骤2、多播误码节点根据预设的优化原则从所有回送中继请求响应消息的备选 中继节点中挑选一个作为协作中继节点；
[0010] 步骤3、多播误码节点发送中继选择消息到协作中继节点；
[0011] 步骤4、被选中的协作中继节点收到中继选择消息后，回送中继选择响应信息到多 播误码节点；
[0012] 步骤5、当多播误码节点接收到协作中继节点的中继选择响应消息后，中继通信机 制建立完成。
[0013] 而且，步骤3中，从所有回应的备选中继节点中挑选协作中继节点的优化原则如 下，
[0014] 1)协作中继节点传输误码率最低；
[0015] 2)优先挑选多播组内节点，且优先选择多播组内节点中登记的被服务多播业务节 点最多的节点作为协作中继节点；
[0016] 3)挑选信道延迟D最小的备选中继节点作为协作中继节点。
[0017] 而且，在出现以下任一种情况时，均开启探测备用中继节点，
[0018] (1)当多视点多播的网络建立之初，分别探测各多播接收节点的备选中继节点；
[0019] ⑵每当预设的时间门限到达时，则重新分别探测各多播接收节点的备选中继节 点。
[0020] (3)多视点多播的各多播接收节点每间隔一定时间检测误码率，当某个多播接收 节点有三次检测结果超过相应误码门限，且之前未采用协作通信，但相应备用中继节点为 〇,则需要对该多播接收节点的备用中继节点做探测。
[0021] 而且，多视点多播的各多播接收节点每间隔一定时间检测误码率，当某个多播接 收节点检测出I帧出错时，视为检测结果超过相应误码门限。
[0022] 而且，对任一多播接收节点探测相应备选中继节点包括以下流程，
[0023] 步骤一、由多播接收节点向邻居中继节点广播中继探测消息，并等待；
[0024] 步骤二、当各邻居中继节点接收到多播接收节点发送的中继探测消息时，分别回 送中继探测响应消息到多播接收节点；协作状态信息中包含可以服务的多播业务个数，以 及本数据分组发送时间T start，对应的多播业务号和可服务的多播节点个数；
[0025] 步骤三、当多播接收节点收到邻居中继节点回应的中继探测响应消息后，记录当 前接收时刻T end，计算信道延迟D = Tend_Tstart，把各邻居中继节点作为备用中继节点将相关 信息登记下来，完成一次探测备用中继节点的过程。
[0026] 本发明以时间延迟最小为挑选协作服务节点的主要依据，并提出了一套降低多视 点视频流同步时延的无线网络协作通信机制。
【专利附图】
【附图说明】
[0027] 图1为本发明实施例的重构结果示意图。
[0028] 图2为本发明实施例的探测开启条件（3)示意图。
[0029] 图3为本发明实施例的探测中继备用节点流程图。
[0030] 图4为本发明实施例的协作过程流程图。
【具体实施方式】
[0031] 假设一个多视点系统的重建结构如图1所示：r0是多播组分支节点，其下游的多 播接收节点为d0?d4, al为多播组外节点；图中圆圈表示r0的有效传输范围。除d0接 收r0发送的数据分组存在误码外，其余各节点均能正确接收到rO发送的数据分组。在图 1所示的结构图中，do可以挑选dl或d2作为协作传输的中继节点。但是dl、d2在不同的 地理位置，受到的干扰不同、负载不同，使转发给dO的多播分组延迟存在差异。为减少多视 点同步时延，应选择dl、d2中时延最小的节点作为中继节点。图中虚线表示可以新建的协 作通信信道。在最恶劣情况下，当dl、d2与dO之间存在不可消除的干扰时，且al转发多播 分组满足多视点同步时延时，可以选择组外节点al作为中继节点。
[0032] 参见图2,实施例的协作实现需要备用中继节点：
[0033] 探测备用中继节点：
[0034] 启动条件：
[0035] (1)当多视点多播的网络建立之初，分别探测各多播接收节点的备选中继节点；
[0036] (2)每当预设的相应时间门限到达时，则重新分别探测各多播接收节点的备选中 继节点。因为多播接收节点原备用中继节点可能位置变化，则可以设定每隔一定时间，多播 接收节点主动开始探测备用中继节点，以便后续建立协作通信机制使用。
[0037] (3)在误码率检测中发现某多播接收节点的误码率超限，但相应备用中继节点为 〇,则需要对该多播接收节点的备用中继节点做探测。
[0038] 协作通信一般应用在多播传输方向的最末端，即多播接收节点为端节点。多视点 多播的各端节点每间隔一定时间检测误码率。当某个端节点有三次检测结果超过相应误码 门限，且之前未采用协作通信，则记为多播误码节点，需要开始建立协作通信机制，如果此 时备用中继节点个数为〇则主动开始探测备用中继节点，以便继续建立协作通信机制。由 于多播传输主要业务为视频流，时间间隔与传输的视频类型相关，视频流I帧作为独立解 码帧，不能出错，因此具体实施时检测误码率的时间间隔可以选择为传输视频的I帧平均 间隔时间。检测误码的结果是否超过相应误码门限时，也可以I帧是否出错作为判断标准。 当某个多播接收节点在一次检测中检测出I帧出错时，视为检测结果超过相应误码门限一 次。
[0039] 参见图2,具体实施时，可针对任一多播接收节点，当出现有三次检测结果超过相 应误码门限，则进一步判断备用中继节点是否为0,若否则进行建立协作通信流程，选择协 作中继节点，完成建立协作中继机制，若是则探测相应备选中继节点，然后返回，在三次检 测结果超过相应误码门限且备用中继节点不为〇的情况下进入进行建立协作通信流程，选 择协作中继节点，完成建立协作中继机制。
[0040] 出现以上任一情况时，均开启探测备用中继节点。
[0041] 参见图3,对任一多播接收节点探测相应备选中继节点包括以下流程：
[0042] 1、多播接收节点向邻居中继节点广播"中继探测"消息，并等待。在无线传输范围 内的接收节点为邻居节点。邻居中继节点即处于多播接收节点邻居位置的中继节点。
[0043] 2、当某个备选中继节点接收到多播接收节点发送的"中继探测"消息时，回送"中 继探测响应"消息，包括回送自身的协作状态信息到多播接收节点，协作状态信息中包含可 以服务的多播业务个数，以及本数据分组发送时间T start，对应的多播业务号和可服务的多 播节点个数。在"中继探测响应"最后的部分附加一块固定长度B的测试数据。推荐B的 长度为1000个字节。
[0044] 3、当多播接收节点收到备选中继节点回应的"中继探测响应消息"后，则记录当前 接收时刻T end，计算信道延迟并记为：D = Tend_Tstart。多播接收节点把各邻居中继节点作为 备用中继节点将相关信息登记下来，完成一次探测备用中继节点的过程。
[0045] 具体实施时，各节点、数据包类型、各数据包、多播业务可分别采用相应标号标识， 本领域技术人员可自行设计消息格式，建议探测备用中继节点过程所涉及各消息采用的具 体格式如下：
[0046] 表1 : "中继探测"消息格式
[0047]
【权利要求】
1. 一种用于降低多视点视频流同步时延的无线协作方法，其特征在于：每个多播接收 节点独立判断是否需要启动协作通信，是则作为多播误码节点进行以下步骤建立协作通 ?目， 步骤1、多播误码节点向相应所有备用中继节点广播中继请求消息，在中继请求消息中 填入需要协作的多播业务号；接收到中继请求消息的各备用中继节点，将自身服务多播业 务情况填入中继请求响应消息中，并发送中继请求响应消息给多播误码节点； 步骤2、多播误码节点根据预设的优化原则从所有回送中继请求响应消息的备选中继 节点中挑选一个作为协作中继节点； 步骤3、多播误码节点发送中继选择消息到协作中继节点； 步骤4、被选中的协作中继节点收到中继选择消息后，回送中继选择响应信息到多播误 码节点； 步骤5、当多播误码节点接收到协作中继节点的中继选择响应消息后，中继通信机制建 立完成。
2. 根据权利要求1所述用于克服隐藏干扰的无线多播协作节点选择建立方法，其特征 在于：步骤3中，从所有回应的备选中继节点中挑选协作中继节点的优化原则如下， 1) 协作中继节点传输误码率最低； 2) 优先挑选多播组内节点，且优先选择多播组内节点中登记的被服务多播业务节点最 多的节点作为协作中继节点； 3) 挑选信道延迟D最小的备选中继节点作为协作中继节点。
3. 根据权利要求1或2所述用于克服隐藏干扰的无线多播协作节点选择建立方法，其 特征在于：在出现以下任一种情况时，均开启探测备用中继节点， (1) 当多视点多播的网络建立之初，分别探测各多播接收节点的备选中继节点； (2) 每当预设的时间门限到达时，则重新分别探测各多播接收节点的备选中继节点； (3) 多视点多播的各多播接收节点每间隔一定时间检测误码率，当某个多播接收节点 有三次检测结果超过相应误码门限，且之前未采用协作通信，但相应备用中继节点为0,则 需要对该多播接收节点的备用中继节点做探测。
4. 根据权利要求3所述用于克服隐藏干扰的无线多播协作节点选择建立方法，其特征 在于：多视点多播的各多播接收节点每间隔一定时间检测误码率，当某个多播接收节点检 测出I帧出错时，视为检测结果超过相应误码门限。
5. 根据权利要求3所述用于克服隐藏干扰的无线多播协作节点选择建立方法，其特征 在于：对任一多播接收节点探测相应备选中继节点包括以下流程， 步骤一、由多播接收节点向邻居中继节点广播中继探测消息，并等待； 步骤二、当各邻居中继节点接收到多播接收节点发送的中继探测消息时，分别回送中 继探测响应消息到多播接收节点；协作状态信息中包含可以服务的多播业务个数，以及本 数据分组发送时间Tstart，对应的多播业务号和可服务的多播节点个数； 步骤三、当多播接收节点收到邻居中继节点回应的中继探测响应消息后，记录当前接 收时刻Tend，计算信道延迟D = Tend-Tstart，把各邻居中继节点作为备用中继节点将相关信息 登记下来，完成一次探测备用中继节点的过程。
【文档编号】H04N21/6405GK104159164SQ201410428634
【公开日】2014年11月19日 申请日期:2014年8月27日 优先权日:2014年8月27日
【发明者】陈怡 , 高戈, 姚华雄, 杨红云 申请人:华中师范大学