一种IMS动态视频流自适应方法及系统与流程

本发明涉及一种IMS动态视频流自适应方法及系统，具体涉及一种面向TMS信息推送业务的IMS动态视频流质量自适应方法及系统，属于电力通信网络技术领域。

背景技术：

电力通信网是电网安全可靠运行的重要保障。近年来，随着坚强智能电网建设步伐不断加快以及“三集五大”体系的全面建成，电力通信管理系统对于多媒体信息推送的要求也越来越高。多媒体推送业务需要大量带宽资源，特别是视频信息，在电网管理系统内大量多媒体推送业务的存在会引发网络拥塞。

技术实现要素：

本发明提供了一种IMS动态视频流自适应方法及系统，解决了大量多媒体推送业务会引发网络拥堵的问题。

为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

一种IMS动态视频流自适应方法，包括，

响应于采集到视频接收端向视频推送端发出的视频推送请求，实时采集通信网络的后台信息；

根据通信网络后台信息，向视频推送端发出质量切换指令；质量切换指令用以控制视频推送端切换所推送的视频流质量。

后台信息包括后台流量、传输带宽、视频流已推送时间和推送的视频流质量。

根据通信网络后台信息，发出质量切换指令的过程为，

响应于后台流量与传输带宽的比值小于第一阈值：

若推送的视频流质量等级为最高等级，则发出直接推送指令；否则发出将推送的视频流切换成质量等级高一级的视频流的指令；

响应于后台流量与传输带宽的比值大于等于第一阈值：

若推送的视频流质量等级为最低等级，则发出直接推送指令；

若后台流量与传输带宽的比值大于第二阈值，则发出将推送的视频流切换成质量等级低一级的视频流的指令，其中第二阈值大于第一阈值；

若后台流量与传输带宽的比值小于等于第二阈值，且已推送时间大于预设时间，则发出直接推送指令；

若后台流量与传输带宽的比值小于等于第二阈值，且已推送时间小于等于预设时间，则发出将推送的视频流切换成质量等级低一级的视频流的指令。

在视频的推送过程中，响应于视频流的切换次数达到阈值，后一个需切换的推送视频流质量等级等于前面所有切换后视频流质量的几何平均值，并将切换次数重置为0。

在视频的推送过程中，对切换次数进行计数，视频流切换一次，切换次数加1，视频流直接推送，切换次数减1。

一种IMS动态视频流自适应系统，包括，

采集模块：响应于采集到视频接收端向视频推送端发出的视频推送请求，实时采集通信网络的后台信息；

指令发送模块：根据通信网络后台信息，向视频推送端发出质量切换指令；质量切换指令用以控制视频推送端切换所推送的视频流质量。

后台信息包括后台流量、传输带宽、视频流已推送时间和推送的视频流质量。

指令发送模块包括第一指令发出模块和第二指令发出模块；

响应于后台流量与传输带宽的比值小于第一阈值，第一指令发出模块工作；

第一指令发出模块的工作过程为：若推送的视频流质量等级为最高等级，则发出直接推送指令；否则发出将推送的视频流切换成质量等级高一级的视频流的指令。

响应于后台流量与传输带宽的比值大于等于第一阈值，第二指令发出模块工作；

第二指令发出模块的工作过程为：

若推送的视频流质量等级为最低等级，则发出直接推送指令；

若后台流量与传输带宽的比值大于第二阈值，则发出将推送的视频流切换成质量等级低一级的视频流的指令，其中第二阈值大于第一阈值；

若后台流量与传输带宽的比值小于等于第二阈值，且已推送时间大于预设时间，则发出直接推送指令；

若后台流量与传输带宽的比值小于等于第二阈值，且已推送时间小于等于预设时间，则发出将推送的视频流切换成质量等级低一级的视频流的指令。

指令发送模块还包括切换次数越限模块，切换次数越限模块：在视频的推送过程中，响应于视频流的切换次数达到阈值，后一个需切换的推送视频流质量等级等于前面所有切换后视频流质量的几何平均值，并将切换次数重置为0。

指令发送模块还包括切换次数计数模块，切换次数计数模块：在视频的推送过程中，对切换次数进行计数，视频流切换一次，切换次数加1，视频流直接推送，切换次数减1。

本发明所达到的有益效果：本发明在视频推送时，对通信网络后台信息进行监控，根据后台信息，对推送视频流进行质量切换，使推送的视频流与通信网络情况向适配，从而降低网络拥堵的概率。

附图说明

图1为本发明方法的流程图；

图2为TMS视频推送业务功能框架图；

图3为MCMS监测机制示意图；

图4为确定质量切换指令流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

一种IMS动态视频流自适应方法，包括以下步骤：

步骤1，响应于采集到视频接收端向视频推送端发出的视频推送请求，实时采集通信网络的后台信息，后台信息包括后台流量、传输带宽、视频流已推送时间和推送的视频流质量。

步骤2，根据通信网络后台信息，向视频推送端发出质量切换指令；质量切换指令用以控制视频推送端切换所推送的视频流质量。

根据通信网络后台信息，发出质量切换指令的过程如下：

A)响应于后台流量与传输带宽的比值小于第一阈值：

若推送的视频流质量等级为最高等级，则发出直接推送指令；否则发出将推送的视频流切换成质量等级高一级的视频流的指令；

B)响应于后台流量与传输带宽的比值大于等于第一阈值：

若推送的视频流质量等级为最低等级，则发出直接推送指令；

若后台流量与传输带宽的比值大于第二阈值，则发出将推送的视频流切换成质量等级低一级的视频流的指令，其中第二阈值大于第一阈值；

若后台流量与传输带宽的比值小于等于第二阈值，且已推送时间大于预设时间，则发出直接推送指令；

若后台流量与传输带宽的比值小于等于第二阈值，且已推送时间小于等于预设时间，则发出将推送的视频流切换成质量等级低一级的视频流的指令。

在视频的推送过程中，对切换次数进行计数，视频流切换一次，切换次数加1，视频流直接推送，切换次数减1，切换次数最低为0，达到0后无法再减；响应于视频流的切换次数达到阈值，后一个需切换的推送视频流质量等级等于前面所有切换后视频流质量的几何平均值，并将切换次数重置为0。

以总部电力通信管理网络数据交换系统与省电力通信管理网络数据交换系统之间的视频推送为例，具体方法如图1所示：

1)总部电力通信管理网络数据交换系统通过IP多媒体子系统(IMS)向省电力通信管理网络数据交换系统发出视频推送请求。

如图2所示，IMS中代理呼叫会话控制功能(P-CSCF)收到视频推送请求后，将其转发给询问呼叫会话控制功能(I-CSCF)，通过用户服务器(HSS)确认完请求身份信息后，I-CSCF将视频推送请求转发给服务呼叫会话控制功能(S-CSCF)，S-CSCF将视频推送请求转发到省电力通信管理网络数据交换系统，省电力通信管理网络数据交换系统中存储有不同质量等级的相同视频流(一个视频包括多个视频流)，准备向总部电力通信管理网络数据交换系统提供视频推送服务。

2)S-CSCF同时将视频推送请求转发给IMS中的多媒体内容管理器(MCMS)。

如图3所示，S-CSCF将包含会话描述协议(SDP)主体和XML主体的视频推送请求转发到MCMS。XML主体包括用户的环境信息，SDP主体包括编解码器，要播放的视频，帧数和比特率。这些特征可以有效地描述总部侧对实时媒体服务的需求。

3)MCMS采集到视频推送请求，启动后台监控，即实时采集通信网络的后台信息。

总部电力通信管理网络数据交换系统收到200OK响应消息和最终协商结果，在确认协商结果后，总部电力通信管理网络数据交换系统与省电力通信管理网络数据交换系统进行实时媒体传输。MCMS在启动视频流服务或开始传输下一个视频片段时向接入网和多媒体资源管理功能(MSRF)发送监视请求。

4)MCMS根据通信网络后台信息，向省电力通信管理网络数据交换系统发出质量切换指令。

如果MCMS决定进行自适应视频流质量切换，它将向MSRF发送质量切换指令，MSRF向总部电力通信管理网络数据交换系统发送SIP消息、保留在当前会话缓冲器中并开始视频流质量自适应。MSRF同时将切换指令发送给省电力通信管理网络数据交换系统。

如图4所示，B作为P-CSCF与不同接入网络之间的物理链路的总带宽(即传输带宽)，BT是后台流量，Q是推送的视频质量等级，PT是视频流已推送时间，NM为切换次数，确定质量切换指令过程如下：

A)响应于后台流量与传输带宽的比值小于80％：

若推送的视频流质量等级为最高等级，则发出直接推送指令；否则发出将推送的视频流切换成质量等级高一级的视频流的指令；

B)响应于后台流量与传输带宽的比值大于等于80％：

若推送的视频流质量等级为最低等级，则发出直接推送指令；

若后台流量与传输带宽的比值大于90％，则发出将推送的视频流切换成质量等级低一级的视频流的指令；

若后台流量与传输带宽的比值小于等于90％，且已推送时间大于该视频流整个时长的30％，则发出直接推送指令；

若后台流量与传输带宽的比值小于等于90％，且已推送时间小于等于该视频流整个时长的30％，则发出将推送的视频流切换成质量等级低一级的视频流的指令。

在视频的推送过程中，对切换次数进行计数，视频流切换一次，切换次数加1，视频流直接推送，切换次数减1，切换次数最低为0，达到0后无法再减。

过度的切换会降低视频推送质量，因此增加了阻尼调整机制，即当切换次数达到达5时，MCMS将计算前5次视频质量等级的几何平均数G；

其中G的计算公式为：

其中，Qi为第i次的视频流质量等级；

如果网络不稳定，切换次数过多，将计算出的G作为后一个需切换的推送视频流质量等级，并将切换次数重置为0。

5)根据质量切换指令，省电力通信管理网络数据交换系统推送的相应质量等级的视频流质量。

6)总部电力通信管理网络数据交换系统发送SIP BYE消息以终止实时媒体会话，MCMS终止后台监控操作并完成多媒体推送任务。

上述方法在视频推送时，对通信网络后台信息进行监控，根据后台信息，对推送视频流进行质量切换，使推送的视频流与通信网络情况向适配，从而降低网络拥堵的概率；同时上述方法设定了阻尼调整机制，及设定切换次数阈值，当切换次数溢出时，计算质量等级几何平均值并将切换次数清0，保证不会因为频繁的质量等级切换导致接收端体验降低。

一种IMS动态视频流自适应系统，包括：

采集模块：响应于采集到视频接收端向视频推送端发出的视频推送请求，实时采集通信网络的后台信息；后台信息包括后台流量、传输带宽、视频流已推送时间和推送的视频流质量。

指令发送模块：根据通信网络后台信息，向视频推送端发出质量切换指令；质量切换指令用以控制视频推送端切换所推送的视频流质量。

指令发送模块包括第一指令发出模块和第二指令发出模块。

响应于后台流量与传输带宽的比值小于第一阈值，第一指令发出模块工作；

第一指令发出模块的工作过程为：若推送的视频流质量等级为最高等级，则发出直接推送指令；否则发出将推送的视频流切换成质量等级高一级的视频流的指令。

响应于后台流量与传输带宽的比值大于等于第一阈值，第二指令发出模块工作；

第二指令发出模块的工作过程为：

若推送的视频流质量等级为最低等级，则发出直接推送指令；

若后台流量与传输带宽的比值大于第二阈值，则发出将推送的视频流切换成质量等级低一级的视频流的指令，其中第二阈值大于第一阈值；

若后台流量与传输带宽的比值小于等于第二阈值，且已推送时间大于预设时间，则发出直接推送指令；

若后台流量与传输带宽的比值小于等于第二阈值，且已推送时间小于等于预设时间，则发出将推送的视频流切换成质量等级低一级的视频流的指令。

指令发送模块还包括切换次数越限模块，切换次数越限模块：在视频的推送过程中，响应于视频流的切换次数达到阈值，后一个需切换的推送视频流质量等级等于前面所有切换后视频流质量的几何平均值，并将切换次数重置为0。

指令发送模块还包括切换次数计数模块，切换次数计数模块：在视频的推送过程中，对切换次数进行计数，视频流切换一次，切换次数加1，视频流直接推送，切换次数减1。

一种存储一个或多个程序的计算机可读存储介质，所述一个或多个程序包括指令，所述指令当由计算设备执行时，使得所述计算设备IMS动态视频流自适应方法。

一种计算设备，包括一个或多个处理器、存储器以及一个或多个程序，其中一个或多个程序存储在所述存储器中并被配置为由所述一个或多个处理器执行，所述一个或多个程序包括用于执行IMS动态视频流自适应方法的指令。

本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

以上仅为本发明的实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均包含在申请待批的本发明的权利要求范围之内。