间的数值。公式如下:
[0064]M(t) = R(t)/ τ
[0065]式中τ为可容忍的最大网络延迟，此值根据不同需求预先选择。在本发明中选3%作为可容忍的最大网络延迟。
[0066](3)采用基于主控延迟的方法对传输速率进行调整:在每两个数据包之间间隔一个主控延迟，或两组数据包(每组有若干个数据包)之间间隔一个主控延迟。主控延迟的参数D(t)的范围是[D1, Dh]，其中DjP Dh需要根据芯片性能、操作系统精度以及具体任务要求而选择。DjP Dh计算公式如下:
[0067]Dl=Mave/Mh
[0068]Dh=MJM1
[0069]式中Mh和M 别为单位时间内系统所允许的最大和最小数据传输量，M 为每个或每组数据包大小。
[0070](4)拥塞情况的判断:设定两个拥塞阈值L1^PL1，且(KWl。[O,LI]作为空闲状态，[Lh，l]作为拥塞状况。根据不同的网络延迟等级M(t)和M(t-l)判定不同的拥塞情况，然后分别计算速率调整参数d。
[0071]情况1:M(t)彡L1^MU-1XLh,即t_l时刻未进入拥塞状况，t时刻进入拥塞状况，应通过增加主控延迟来降低传输速率。
[0072]d = (Dh-D1).(M(t) -Lh) / (1-Lh)
[0073]D (t) = min {D (t) +d, Dj
[0074]情况2:M(t)彡M(t-Ι)彡Lh,即t-Ι时刻已进入拥塞状况，t时刻拥塞程度比t-1时刻更严重，应通过增加主控延迟来降低传输速率。
[0075]d = (Dh-D1).(M(t)-M(t-1))/(1-Lh)
[0076]D (t) = min {D (t) +d, Dj
[0077]情况3 !MUXL1,即t时刻进入空闲状态，应通过减少主控延迟来加快传输速率。
[0078]d= (Dh-D1).(L1-Ma))/^
[0079]D (t) = max {D (t) -d, D1I
[0080]情况4:除了以上3种情况的其他情况，不需要作任何速率调整。即D(t) =D(t)
[0081]针对局域网和广域网的不同网络环境，将以上两种拥塞控制算法以“或”的关系整合起来，就可实现对网络拥塞程度的判断和控制。
[0082]具有拥塞控制的网络传输是一个闭环，网络连接涉及两个端口的不同类型数据的收发。流媒体服务器端和客户端都需要开启两个线程，建立两个套接字，对应两个不同的端口，分别进行多媒体数据和控制信号的传输。
[0083]在服务器端，服务器端的发送线程从缓冲区中取待发的多媒体数据，添加时间戳和序号后发送，然后检查是否获得了新的速率调整参数。如果获得，则修改主控延迟参数；否则，按照之前的参数进行主控延迟。接收线程接收来自客户端的速度反馈数据，一旦接收到新的速率调整参数，立即告知发送线程修改主控延迟参数。
[0084]在客户端，客户端的接收线程接收来自服务器端的多媒体数据，然后取其数据、序号和时间戳，按照上文提到的拥塞控制算法进行网络状态判断，并且计算处新的速度反馈值，推送至发送线程，发送线程一旦取得新的速度反馈值就进行发送。
[0085]根据本发明另一实施例，传输速率控制方法所需的网络预测量包括丢包率和流媒体数据通过率，在接收端对上述参数进行统计。为了防止由于参数获取周期较短而导致的抖动，采用加权平滑处理。
[0086]设民和P 别表示流媒体传输过程中第i个时间间隔内的流媒体数据通过率和丢包率。RjPPi计算方法如下:
[0087]Ri= Σ ' = 0 ( μ，其中 Σ^1j = 0 ( μ J = I ;
[0088]Pi = Σ% = 0(α jLP^j/SP^j)，其中 Σ^1j = 0(α j) = I ；
[0089]以上公式中N表示计算上述两参数所需的时间间隔个数，α」和μ」表示权重系数；IiVj为第(1-j)时间间隔内丢包率，SP H为第α-j)时间间隔内发送端发送的数据包数。Dpj表示第(1-j)时间间隔内统计的接收流媒体数据量，T η表示第(1-j)时间间隔的准确值。
[0090]根据本实施例的速率控制机制为:在网络轻载时，由丢包率决定的变常数加性因子和常量加性因子决定速率增长幅度，在网络超载时，由丢包率决定的变常数乘性因子和常量减性因子决定速率降低幅度。
[0091]自适应速率调整的步骤如下:
[0092]I)设定常量参数。流媒体传输过程中所能容忍的丢包率最高阈值PlmaxW及流媒体流畅传输的最低丢包率阈值Plmin;最大流媒体数据发送速率Rmax以及最小流媒体数据发送速率Rmin;
[0093]2)判断网络状态。网络状态能够通过比较实测丢包率和丢包率阈值来确定。当Pi>Plmax，无线网络被判定为超载；当Pi〈Plmin，无线网络被判定为轻载；当Pimin〈Pi〈Pimax，此时无线网络为平衡状态，不需要进行速率调整。
[0094]3)网络超载处理。系统应当降低流媒体数据速率来保障流媒体接收端的QoS。首先确定网络连续超载次数k，初始化参数Ptl;然后计算速率降低因子:β k= β ^(1-0.6m)2
[0095]其中丢包率差值因子为:m = P1-Plmax
[0096]最后，合适的流媒体数据传输速率为:Rn?= MAX { β kR1-50，RmiJ
[0097]4)网络轻载处理。当网络轻载时，需要增加发送端发送速率以提高网络利用率。首先计算丢包率差值因子= t (Plfflin-Pi)
[0098]式中:t表示放大倍数；然后计算速率增加因子:
[0099]5=0.2emR0+60
[0100]式中=Rtl为预设的速率增长因子。此时预测发送速率为:
[0101]Rnew= ΜΙΝ{ δ+R ^ RmJ
[0102]为了防止网络的微小抖动导致系统传输速率频繁切换，从而造成不必要的系统开销。通过设定速率切换阈值Rth来降低系统速率切换开销。在预测新传输速率后，需要比较新速率Rmw与前一次速率调整值R last，只有当I Rmw-Rlast I >Rth时，新的速率调整才被认为是有效的。
[0103]综上所述，本发明提供了一种针对硬件条件有限的流媒体服务器的传输控制方法，提高了流媒体传输的实时性和有效性，传输速率得到有效调整，显著提高了 QoS。
[0104]显然，本领域的技术人员应该理解，上述的本发明的各模块或各步骤可以用通用的计算系统来实现，它们可以集中在单个的计算系统上，或者分布在多个计算系统所组成的网络上，可选地，它们可以用计算系统可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储系统中由计算系统来执行。这样，本发明不限制于任何特定的硬件和软件结合。
[0105]应当理解的是，本发明的上述【具体实施方式】仅仅用于示例性说明或解释本发明的原理，而不构成对本发明的限制。因此，在不偏离本发明的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。此外，本发明所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。
【主权项】
1.一种数据传输速率的控制方法，其特征在于，包括: 流媒体服务器测定QoS指标，判断当前网络拥塞状况； 根据当前网络拥塞状况，调整数据包发送的主控延迟，利用所述主控延迟控制网络吞吐量。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述QoS指标包括网络延迟，并且所述根据当前网络拥塞状况，调整数据包发送的主控延迟，利用所述主控延迟控制网络吞吐量，进一步包括: (1)根据网络延迟值公式计算第I时刻的网络延迟γ(I)，以此作为第I时刻的网络延迟估计值R(I)，然后计算第2时刻的网络延迟Y (2)，通过平滑公式计算第2时刻的网络延迟估计值，所述平滑公式如下:R(t) = (1- Θ ).R(t-l)+ θ.γ (t) 式中Θ为平滑系数，是0-1之间的常数； (2)将网络延迟估计值R(t)进行正则化，使计算出的网络延迟等级M(t)为0-1之间的数值，计算M (t)的方法如下:M(t) = R(t)/ τ 式中τ为可容忍的最大网络延迟； (3)采用基于主控延迟的方法对传输速率进行调整，包括: 在每两个数据包之间间隔一个主控延迟，或每两组数据包之间间隔一个主控延迟，主控延迟的参数D⑴的范围是QVDhLDjP Dh计算公式如下:D1= Mave/MhDh= M -/M1 式中MjP M1分别为单位时间内系统所允许的最大和最小数据传输量，Mave为每个或每组数据包大小； (4)拥塞情况的判断:设定两个拥塞阈值LjPL1，且0〈1^〈1^〈1，[O,L1]作为空闲状态，[Lh, I]作为拥塞状况，根据不同的网络延迟等级M(t)和M(t-l)判定不同的拥塞情况，然后分别计算速率调整参数d，具体包括: 情况1:M(t)彡Lh且M(t-l) <L h，即t-1时刻未进入拥塞状况，t时刻进入拥塞状况，则通过增加主控延迟来降低传输速率:d = (Dh-D1).(M(t)-Lh) / (1-Lh) D (t) = min {D (t) +d，D1J 情况2:M(t)彡M(t-l)彡Lh,即t-Ι时刻已进入拥塞状况，t时刻拥塞程度比t-Ι时刻严重，则通过增加主控延迟来降低传输速率:d = (Dh-D1).(M(t)-M(t_l))/(1-Lh)D (t) = min {D (t) +d，Dj 情况3 ^aXL1,即t时刻进入空闲状态，则通过减少主控延迟来加快传输速率: d = (Dh-D1).(L1-M (t))/L1 D (t) = max {D (t) _d，D1I 情况4:如果属于以上3种情况的其他情况，则不需要作任何速率调整，即D(t)=D(t)。
【专利摘要】本发明提供了一种数据传输速率的控制方法，该方法包括：流媒体服务器测定QoS指标，判断当前网络拥塞状况；根据当前网络拥塞状况，调整数据包发送的主控延迟，利用所述主控延迟控制网络吞吐量。本发明提供了一种针对硬件条件有限的流媒体服务器的传输控制方法，提高了流媒体传输的实时性和有效性，传输速率得到有效调整，显著提高了QoS。
【IPC分类】H04L12-851, H04L12-811
【公开号】CN104618258
【申请号】CN201510059631
【发明人】陈海清, 刘宇波
【申请人】成都金本华科技股份有限公司
【公开日】2015年5月13日
【申请日】2015年2月5日