，因为客户端在接收处理RTP包的同时，会统计出当前RTP包的接收情况，等到下一个RTCP间隔到达时发送接收者报告RR包，服务端则可以计算出当前第i个RTP包的RTT，根据丢包区分算法区分出拥塞丢包，判断当前网络状况，采用带宽自适应机制改变码流，从而可以很好地改善网络拥塞状况，并保证客户端视频播放流畅。
[0048]基于丢包区分的移动视频监控带宽自适应包含数据传输连接建立、数据传输丢包区分和数据传输带宽自适应三个过程。
[0049]在连接建立阶段如图2所示，移动视频监控服务端首先进行初始化，对指定端口进行监听等待新的连接的到来，客户端在访问时向指定端口发送请求即可；客户端发起包DESCRIBE请求包含有媒体的名字，解码类型，视频分辨率等描述；服务端解析DESCRIBE请求，分析出所请求的资源，如果资源存在则以SDP协议的形式生成媒体资源的信息，以文本形式附加在DESCRIBE请求的应答消息之后；客户端收到服务端发来的应答消息后，发起SETUP请求，请求会话建立并准备传输，SETUP命令包含了 RTP的传输协议、传输方式等信息；服务端收到客户端的SETUP请求后，生成一个会话序列号，将SETUP应答消息发送至客户端，应答消息包括传输服务端的端口号和会话序列号；客户端收到服务端发来的SETUP应答消息后，客户端将发出PLAY请求，目的是请求播放视频；服务端收到客户端的PLAY请求后，会向RTP模块发出消息，RTP模块将视频数据封装成RTP数据包，根据SETUP时指定的传输协议发送，同时RTCP也进入工作状态；客户端收到RTP数据包后，进行解码播放，如果客户端要结束会话，则向服务端发出TEARDOWN请求。
[0050]当网络出现丢包时，移动视频监控服务端进行丢包区分。
[0051]如图3所示，服务端记录上次发送的SR包，并接收客户端发来的RR包，并判断当前是否有丢包事件发生；根据SR、RR包，提取RTP包时间戳，计算RTT(i) = Tarrive (i)+Tsend (i);RTT(i)表示第i个包的双向传输时延，TamvJi)为第i个包到达时间，Tsend(i)为第i个包发送时间。对 RTT(i)做平滑处理，计算 RTT(i) = (l-y)*RTT(i) + y*RTT(1-l)，γ为平滑因子，实施中一般取γ为0.8，即每个新估计值的80%来自于前一个估计值，而20%依赖于新的测量;根据公式计算 Bstart、Bend，Bstart= RTT_+a *(RTT_-RTT_)、Bend =ΚΤΤ_+β *(RTT_-RTT_);其中RTTjP RTT _分别为统计时间内RTT最大值和最小值，α和β为调节因子；当检测到丢包事件时，判断ROTT(i)与阈值的关系，如果大于BstalJW判断为拥塞丢包，如果小于BOTd则判为无线链路丢包，如果介于B start、BOTd之间则处于待定区；当检测到当前ROTT(i)为待定区时，需要进一步做R0TT变化趋势判断，计算ROTT(i)与R0TT (1-Ι)大小关系，如果ROTT (i) >R0TT (i_l)，判为拥塞丢包，反之判为无线链路丢包。根据丢包类型判断，统计丢包率，并根据丢包率判断当前网络状况为轻载、满载和过载，如图4所示，实施中取桃为2%，T%为4%。
[0052]根据网络负载状况及相邻I帧之间的差别Μ，分为静态和动态分别实现带宽自适应控制。
[0053]当Μ〈10%时判断为静态视频后带宽自适应控制，如图5所示。依据丢包率大小判断当前网络负载状态，分为网络过载、网络轻载和网络满载；判断为网络过载时，需要进一步判断是否满帧，如果满帧则降低30%帧率，反之丢弃下一个GOP区间内的所有I帧、P帧、B帧；判断为网络轻载时，需要进一步判断是否是最高分辨率，如果不是，则提高一级分辨率，反之保持参数不变；判断为网络满载时，保持参数不变。
[0054]当M>10%时判断为动态视频后带宽自适应控制，如图6所示。依据丢包率大小判断当前网络负载状态，分为网络过载、网络轻载和网络满载；判断为网络过载时，需要进一步判断是否是最高分辨率，如果是则降低一级分辨率，反之减小P帧增加B帧，降低传输速率；判断为网络轻载时，需要进一步判断是否满帧，如果满帧则进一步判断是否最高分辨率，如果是最高分辨率则参数不变，反之提高一级分辨率；如果不满帧，则提高帧数至满帧状态；判断为网络满载时，保持参数不变。
【主权项】
1.一种基于丢包区分的移动视频监控带宽自适应方法，包含数据传输机制连接建立、数据传输丢包区分和数据传输带宽自适应三个过程，其特征在于，具体步骤如下: a.所述数据传输机制连接建立包含的实现步骤为: (a-Ι)、移动视频监控服务端初始化阶段，对指定端口进行监听等待新的连接的到来，客户端在访问时向指定端口发送请求； (a-2)、客户端发起包含有URL的DESCRIBE请求； (a-3)、服务端解析DESCRIBE请求，分析出所请求的资源，如果资源存在，则以SDP协议的形式生成媒体资源的信息，以文本形式附加在DESCRIBE请求的应答消息之后； (a-4)、客户端收到服务端发来的应答消息后，发起SETUP请求，请求会话建立并准备传输，SETUP命令包含了 RTP的传输协议，传输方式信息； (a-5)、服务端收到客户端的SETUP请求后，生成一个会话序列号，将SETUP应答消息发送至客户端，应答消息包括传输服务端的端口号和会话序列号； (a-6)、客户端收到服务端发来的SETUP应答消息后，客户端将发出PLAY请求，目的是请求播放视频； (a-7)、服务端收到客户端的PLAY请求后，会向RTP模块发出消息，RTP模块将视频数据封装成RTP数据包，根据SETUP时指定的传输协议发送，同时RTCP也进入工作状态；(a-8)、客户端收到RTP数据包后，进行解码播放，如果客户端要结束会话，则向服务端发出TEARDOWN请求； b.所述数据传输丢包区分的实现步骤为: (b-Ι)、服务端记录上次发送的SR包，并接收客户端发来的RR包，判断当前是否有丢包事件发生； (b-2)、根据SR、RR包，提取RTP包时间戳，计算RTT⑴=Tarrive⑴_Tsend(i);其中RTT(i)表示第i个包的双向传输时延，TalT1TC(i)为第i个包到达时间，T_d(i)为第i个包发送时间； (b-3)、对RTT(i)做平滑处理，计算RTT(i) = (l-y)*RTT(i) + y*RTT(1-l)，其中 γ 为平滑因子； (b_4)、根据公式计算 Bstart、Bend，Bstart= RTT _+a *(RTTnax-RTT_)、Bend =ΚΤΤ_+β *(RTT_-RTT_);其中RTTjP RTT _分别为统计时间内RTT最小值和最大值，α和β为调节因子； (b-5)、当检测到丢包事件时，判断RTT (i)与阈值的关系，如果大于Bstart则判断为拥塞丢包，如果小于BOTd则判为无线链路丢包，如果介于B start、BOTd之间则处于待定区； (b-6)、当检测到当前RTT(i)为待定区时，需要进一步做RTT变化趋势判断，计算RTT (i)与RTT (1-Ι)大小关系，如果RTT (i) >RTT (i_l)，判为拥塞丢包，反之判为无线链路丢包； (b-7)根据丢包类型判断，统计丢包率，并根据丢包率判断当前网络状况为轻载、满载和过载； c.所述数据传输带宽自适应的实现步骤为: c-1.根据相邻I帧之间的差别，判断为静态视频后带宽自适应的实现步骤为: (c-1-l)、根据步骤b所述，依据丢包率大小判断当前网络负载状态，分为网络过载、网络轻载和网络满载； (c-1-2)、判断为网络过载时，需要进一步判断是否满帧，如果满帧则降低30%帧率，反之丢弃下一个GOP区间内的所有I帧、P帧、B帧； (c-1-3)、判断为网络轻载时，需要进一步判断是否是最高分辨率，如果不是，则提高一级分辨率，反之保持参数不变； (c-1-4)、判断为网络满载时，保持参数不变； c-2.根据相邻I帧之间的差别，判断为动态视频后带宽自适应的实现步骤为: (c-2-l)、根据步骤b所述，依据丢包率大小判断当前网络负载状态，分为网络过载、网络轻载和网络满载； (c-2-2)、判断为网络过载时，需要进一步判断是否是最高分辨率，如果是则降低一级分辨率，反之减小P帧增加B帧，降低传输速率； (c-2-3)、判断为网络轻载时，需要进一步判断是否满帧，如果满帧则进一步判断是否最高分辨率，如果是最高分辨率则参数不变，反之提高一级分辨率；如果不满帧，则提高帧数至满帧状态； (c-2-4)、判断为网络满载时，保持参数不变。
【专利摘要】本发明公开了一种基于丢包区分的移动视频监控带宽自适应方法。本方法包括数据传输连接建立、数据传输丢包区分和数据传输带宽自适应三个过程。数据传输连接发起时，客户端与服务端通过RTSP协议完成一系列连接建立命令。连接建立完成后，进入数据传输阶段，服务端将视频数据进行RTP打包处理，并通过RTCP协议对网络状态进行检测和反馈，根据反馈的信息在服务端采用丢包区分算法对丢包类型进行判断，分离出拥塞丢包，统计丢包率，对当前网络负载状况进行判断。在带宽自适应机制上根据相邻I帧的差别判断当前画面动态程度并分为静态和动态画面分别进行码流调整，并根据不同的网络负载状况采用适应的帧率、分辨率等，从而保证视频播放的流畅性。
【IPC分类】H04L29/06, H04N7/18
【公开号】CN105306888
【申请号】CN201510645915
【发明人】严军, 范浩
【申请人】上海大学
【公开日】2016年2月3日
【申请日】2015年10月3日