專(zhuān)利名稱(chēng)：一種高效流媒體傳輸方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種在流媒體實(shí)時(shí)傳輸中包括數(shù)據(jù)分包和組包方法以及重傳機(jī)制的高效流媒體傳輸方法。
背景技術(shù)：
在視頻點(diǎn)播、在線視頻直播這種實(shí)時(shí)性要求高的流媒體應(yīng)用中，往往采用UDP(User Datagram Protocol,用戶(hù)數(shù)據(jù)包協(xié)議)的傳輸方法來(lái)保證傳輸速度,但是由于UDP傳輸?shù)牟豢煽啃詭?lái)網(wǎng)絡(luò)的丟包，從而造成視頻質(zhì)量差，影響通信效果。目前，廣泛使用的一種UDP防丟包技術(shù)是Reliable UDP，這種技術(shù)是在出現(xiàn)丟包的情況下，接收端通過(guò)應(yīng)用層協(xié)議到發(fā)送端重新請(qǐng)求丟失的包，這種方法雖然能夠防止丟包，但是Reliable UDP在實(shí)時(shí)上會(huì)有一些損失，并且邏輯處理復(fù)雜。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在至少解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問(wèn)題，特別創(chuàng)新地提出了一種高效流媒體傳輸方法。為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的上述目的，本發(fā)明提供了一種高效流媒體傳輸方法，其包括如下步驟:S1:對(duì)接收端進(jìn)行初始化；S2:發(fā)送端對(duì)每幀的數(shù)據(jù)進(jìn)行分包并傳輸；S3:接收端對(duì)接收到的分包進(jìn)行選擇，所述接收端設(shè)置有接收緩沖區(qū)，所述接收端將采用的分包存儲(chǔ)在所述接收緩沖區(qū)中；S4:解碼模塊對(duì)所述接收緩沖區(qū)中的分包進(jìn)行組包和重傳。本發(fā)明的流媒體傳輸方法邏輯處理簡(jiǎn)單、實(shí)時(shí)性強(qiáng)，不僅支持流媒體的實(shí)時(shí)傳輸功能，還具有容錯(cuò)和恢復(fù)功能。在本發(fā)明的一種優(yōu)選實(shí)施例中，解碼模塊獲取系統(tǒng)當(dāng)前的時(shí)間作為當(dāng)前的播放時(shí)間，并根據(jù)緩沖時(shí)間將接收緩沖區(qū)的分包劃分為組包區(qū)、重傳區(qū)和最新分包區(qū)。在組包區(qū)，掃描每個(gè)分包，如果能夠成功組包，則發(fā)送到顯示模塊，否則，丟棄該數(shù)據(jù)包的所有分包；在重傳區(qū)，掃描每個(gè)分包，如果發(fā)現(xiàn)位于重傳區(qū)的某個(gè)數(shù)據(jù)包存在缺失的分包，則向服務(wù)器發(fā)送信號(hào)，重傳該分包；在最新分包區(qū)，不作任何處理。本發(fā)明將接收緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)分包劃分為不同的分區(qū)，邏輯處理更加簡(jiǎn)單，實(shí)時(shí)性更強(qiáng)，能夠更廣泛地應(yīng)用于實(shí)時(shí)流媒體應(yīng)用中。本發(fā)明的附加方面和優(yōu)點(diǎn)將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過(guò)本發(fā)明的實(shí)踐了解到。


本發(fā)明的上述和/或附加的方面和優(yōu)點(diǎn)從結(jié)合下面附圖對(duì)實(shí)施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中:圖1是本發(fā)明高效流媒體傳輸方法的流程圖；圖2是本發(fā)明一種優(yōu)選實(shí)施方式中基于UDP的實(shí)時(shí)流媒體框架；圖3是接收緩沖區(qū)各個(gè)功能分區(qū)的示意圖。
具體實(shí)施例方式下面詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施例，所述實(shí)施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類(lèi)似的標(biāo)號(hào)表示相同或類(lèi)似的元件或具有相同或類(lèi)似功能的元件。下面通過(guò)參考附圖描述的實(shí)施例是示例性的，僅用于解釋本發(fā)明，而不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制。圖2示出了本發(fā)明一種優(yōu)選實(shí)施方式中基于UDP的實(shí)時(shí)流媒體框架，該流媒體框架包括發(fā)送端、接收端和解碼模塊,基于該實(shí)時(shí)流媒體框架,本發(fā)明提供了一種高效流媒體傳輸方法，如圖1所示，其包括如下步驟:S1:對(duì)接收端進(jìn)行初始化；S2:發(fā)送端對(duì)每幀的數(shù)據(jù)進(jìn)行分包并傳輸；S3:接收端對(duì)接收到的分包進(jìn)行選擇，該接收端設(shè)置有接收緩沖區(qū)，接收端將采用的分包存儲(chǔ)在接收緩沖區(qū)中；S4:解碼模塊對(duì)接收緩沖區(qū)中的分包進(jìn)行組包和重傳。在本實(shí)施方式中，該高效流媒體傳輸方法具體為:第一步:對(duì)接收端進(jìn)行初始化，包括對(duì)接收端的緩沖時(shí)間Ts,接收端的起始播放時(shí)間TO和接收端的上次播放時(shí)間Tp進(jìn)行初始化。具體是設(shè)置流媒體的接收端的緩沖時(shí)間Ts,流媒體接收端的起始播放時(shí)間TO和上次播放時(shí)間Tp，在本實(shí)施例中，按照接收端收到的第一個(gè)數(shù)據(jù)包的時(shí)間作為起始時(shí)間。如圖2所示，由于UDP傳輸是非可靠的，并且存在丟包和分包亂序到達(dá)的情況，在本實(shí)施方式中，可以在流媒體的接收端設(shè)置接收緩沖區(qū)，以方便后續(xù)的解碼模塊進(jìn)行相應(yīng)的處理。在本實(shí)施方式中，解碼模塊設(shè)置視頻的幀率為f，通過(guò)接收到的視頻流的任一數(shù)據(jù)包中獲取。
第二步:發(fā)送端對(duì)每幀的數(shù)據(jù)進(jìn)行分包并傳輸。由于采用UDP傳輸，在網(wǎng)絡(luò)傳輸中可能存在丟包和分包亂序到達(dá)的情況。如果對(duì)每幀的數(shù)據(jù)包直接進(jìn)行傳輸，在網(wǎng)絡(luò)層會(huì)自動(dòng)進(jìn)行分包和組包，如果有一個(gè)分包丟失，則整個(gè)數(shù)據(jù)包丟失，重傳整個(gè)數(shù)據(jù)包的代價(jià)非常大。在本實(shí)施方式中，在網(wǎng)絡(luò)情況不是特別的理想的情況下，對(duì)每幀的數(shù)據(jù)可以在應(yīng)用層進(jìn)行分包，如果存在丟包則只需要對(duì)特定的分包進(jìn)行重傳。采用分包和重傳的機(jī)制能夠更好的保證視頻傳輸?shù)馁|(zhì)量。在本實(shí)施方式中，分包前，每幀的數(shù)據(jù)包含的信息包括時(shí)間戳和幀號(hào)，進(jìn)行分包后，每個(gè)分包包含的信息包括該分包對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)幀的時(shí)間戳，該分包對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)幀的幀號(hào)、總分包數(shù)、該分包的ID。例如，如果數(shù)據(jù)幀的時(shí)間戳為T(mén)，幀號(hào)為F，可以切分成K個(gè)分包，那么相應(yīng)的分包的信息組合為〈T，F(xiàn)，K, 1>，<T, F，K, 2>，…，<Τ, F，K, K〉。發(fā)送端依次將K個(gè)分包發(fā)送到接收端。在本實(shí)施方式中，每個(gè)分包的大小為一個(gè)MTU。第三步:接收端對(duì)接收到的分包進(jìn)行選擇，該接收端設(shè)置有接收緩沖區(qū)，接收端將采用的分包存儲(chǔ)在接收緩沖區(qū)中。在這個(gè)過(guò)程中，如果接收到的分包的時(shí)間戳小于接收端上次播放時(shí)間與接收端緩沖時(shí)間之差，則直接丟棄；如果接收到的分包的時(shí)間戳不小于接收端上次播放時(shí)間與接收端緩沖時(shí)間之差，則將該分包有序插入到接收緩沖區(qū)隊(duì)列中，若接收緩沖區(qū)隊(duì)列中存在重復(fù)的分包，則將該接收到的分包直接丟棄。具體是:接收端每次從發(fā)送端接收到一個(gè)分包后，并獲得了該分包的時(shí)間戳Ti，若該分包滿(mǎn)足如下公式(I)則直接丟棄。Ti < Tp-Ts(I)其中，Tp為接收端上次播放時(shí)間，Ts為接收端緩沖時(shí)間，。滿(mǎn)足公式(I)說(shuō)明時(shí)間戳在該包之前的數(shù)據(jù)包在解碼模塊已經(jīng)播放顯示了，該分包不再具有任何作用，直接丟棄。若不滿(mǎn)足公式(I)，則分包按照〈幀號(hào)，分包ID> 二元組的關(guān)鍵碼有序插入到接收端的接收緩沖區(qū)中，分包按照〈幀號(hào)，分包ID>的二元組進(jìn)行有序排列，具體可以是但不限于采用幀號(hào)和分包ID由小到大或由大到小的順序排列。在將分包插入到接收緩沖區(qū)隊(duì)列過(guò)程中，如果發(fā)現(xiàn)存在〈幀號(hào)，分包ID> 二元組一樣的分包，則說(shuō)明該分包已存在，現(xiàn)在接收到的分包是服務(wù)器重傳的分包，直接丟棄即可。第四步:解碼模塊對(duì)接收緩沖區(qū)中的分包進(jìn)行組包和重傳。在本實(shí)施方式中，解碼模塊每隔一定的時(shí)間對(duì)接收緩沖區(qū)中的分包進(jìn)行組包和重傳。具體的組包和重傳的方法為:首先，解碼模塊獲取系統(tǒng)當(dāng)前的時(shí)間作為當(dāng)前的播放時(shí)間，并根據(jù)緩沖時(shí)間Ts將緩沖區(qū)的分包劃分為組包區(qū)、重傳區(qū)和最新分包區(qū)。具體的分割方法為，獲取系統(tǒng)當(dāng)前的時(shí)間T作為當(dāng)前播放時(shí)間，將時(shí)間戳小于T-Ts的分包集定義為組包區(qū)；將時(shí)間戳位于區(qū)間(T-Ts7T)內(nèi)，即時(shí)間戳小于T且大于或等于T-Ts的分包集定義為重傳區(qū)，其他分包的集合為最新分包區(qū)。然后，對(duì)各個(gè)分區(qū)進(jìn)行相應(yīng)的處理，在組包區(qū)，掃描每個(gè)分包，如果能夠成功組包，則發(fā)送到顯示模塊，否則，丟棄該數(shù)據(jù)包的所有分包。例如，對(duì)于幀號(hào)為F的數(shù)據(jù)包，其所有的分包都已經(jīng)接收到，則可以完整的組成一個(gè)數(shù)據(jù)包，發(fā)送給顯示模塊。否則，將該數(shù)據(jù)包的所有不完整的分包全部丟棄。在重傳區(qū)，掃描每個(gè)分包，如果發(fā)現(xiàn)位于重傳區(qū)的某個(gè)數(shù)據(jù)包存在缺失的分包，則向服務(wù)器發(fā)送信號(hào)，重傳該分包，例如，對(duì)于幀號(hào)為F的數(shù)據(jù)包，如果某個(gè)分包缺失，則接收端給流媒體服務(wù)器發(fā)送信號(hào)，讓服務(wù)器重傳該分包。在最新分包區(qū)，不作任何處理。最后，更新接收端上次播放時(shí)間Tp為當(dāng)前播放時(shí)間T。在對(duì)各分包進(jìn)行處理后，解碼模塊將所有成功組好的數(shù)據(jù)包發(fā)送給顯示模塊進(jìn)行顯不O本發(fā)明的流媒體傳輸方法不僅支持流媒體的實(shí)時(shí)傳輸功能，還具有容錯(cuò)和恢復(fù)功能。其將接收緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)分包劃分為不同的分區(qū)，邏輯處理更加簡(jiǎn)單，實(shí)時(shí)性更強(qiáng)，能夠更廣泛地應(yīng)用于實(shí)時(shí)流媒體應(yīng)用中。在本說(shuō)明書(shū)的描述中，參考術(shù)語(yǔ)“一個(gè)實(shí)施例”、“一些實(shí)施例”、“示例”、“具體示例”、或“一些示例”等的描述 意指結(jié)合該實(shí)施例或示例描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點(diǎn)包含于本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施例或示例中。在本說(shuō)明書(shū)中，對(duì)上述術(shù)語(yǔ)的示意性表述不一定指的是相同的實(shí)施例或示例。而且，描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點(diǎn)可以在任何的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例或示例中以合適的方式結(jié)合。
盡管已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的實(shí)施例，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以理解:在不脫離本發(fā)明的原理和宗g的情況下可以對(duì)這些實(shí)施例進(jìn)行多種變化、修改、替換和變型，本發(fā)明的范圍由權(quán)利要求及其等同物限定。
權(quán)利要求
1.一種高效流媒體傳輸方法，其特征在于，包括如下步驟: S1:對(duì)接收端進(jìn)行初始化； S2:發(fā)送端對(duì)每幀的數(shù)據(jù)進(jìn)行分包并傳輸； S3:接收端對(duì)接收到的分包進(jìn)行選擇，所述接收端設(shè)置有接收緩沖區(qū)，所述接收端將采用的分包存儲(chǔ)在所述接收緩沖區(qū)中； S4:解碼模塊對(duì)所述接收緩沖區(qū)中的分包進(jìn)行組包和重傳。
2.按權(quán)利要求1所述的高效流媒體傳輸方法，其特征在于，在所述步驟SI中，對(duì)接收端的緩沖時(shí)間、接收端的起始播放時(shí)間和接收端上次播放時(shí)間進(jìn)行初始化。
3.按權(quán)利要求1所述的高效流媒體傳輸方法，其特征在于，在所述步驟S2中，對(duì)每幀的數(shù)據(jù)在應(yīng)用層進(jìn)行分包。
4.按權(quán)利要求1或3所述的高效流媒體傳輸方法，其特征在于，在所述步驟S2中，每幀的數(shù)據(jù)包含的信息包括時(shí)間戳和幀號(hào)，進(jìn)行分包后，每個(gè)分包包含的信息包括所述分包對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)幀的時(shí)間戳、所述分包對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)幀的幀號(hào)、總分包數(shù)、所述分包的ID。
5.按權(quán)利要求1所述的高效流媒體傳輸方法，其特征在于，在所述接收緩沖區(qū)中，分包按照〈幀號(hào)，分包ID>的二元組進(jìn)行有序排列。
6.按權(quán)利要求1或5所述的高效流媒體傳輸方法，其特征在于，在所述步驟S3中，如果接收到的分包的時(shí)間戳小于接收端上次播放時(shí)間與接收端緩沖時(shí)間之差，則直接丟棄；如果接收到的分包的時(shí)間戳不小于接收端上次播放時(shí)間與接收端緩沖時(shí)間之差，則將所述分包有序插入到接收緩沖區(qū)中，若接收緩沖區(qū)隊(duì)列中存在重復(fù)的分包，則將所述接收到的分包直接丟棄。
7.按權(quán)利要求1所述的高效流媒體傳輸方法，其特征在于，在所述步驟S4中，解碼模塊對(duì)接收緩沖區(qū)中的分包進(jìn)行組包和重傳的方法為: 541:解碼模塊獲取系統(tǒng)當(dāng)前的時(shí)間作為當(dāng)前的播放時(shí)間，并根據(jù)緩沖時(shí)間將接收緩沖區(qū)的分包劃分為組包區(qū)、重傳區(qū)和最新分包區(qū)； 542:在組包區(qū)，掃描每個(gè)分包，如果能夠成功組包，則發(fā)送到顯示模塊，否則，丟棄該數(shù)據(jù)包的所有分包； 在重傳區(qū)，掃描每個(gè)分包，如果發(fā)現(xiàn)位于重傳區(qū)的某個(gè)數(shù)據(jù)包存在缺失的分包，則向服務(wù)器發(fā)送信號(hào)，重傳該分包； 在最新分包區(qū)，不作任何處理。
8.按權(quán)利要求7所述的高效流媒體傳輸方法，其特征在于，將接收緩沖區(qū)的分包劃分為組包區(qū)、重傳區(qū)和最新分包區(qū)的方法為: 時(shí)間戳小于T-Ts的分包的集合為組包區(qū)，時(shí)間戳位于區(qū)間(T-Ts，T)的分包的集合為重傳區(qū)，其他分包的集合為最新分包區(qū)，其中，T為系統(tǒng)當(dāng)前的時(shí)間，Ts為接收端的緩沖時(shí)間。
全文摘要
本發(fā)明提出了一種高效流媒體傳輸方法，其包括如下步驟對(duì)接收端進(jìn)行初始化；發(fā)送端對(duì)每幀的數(shù)據(jù)進(jìn)行分包并傳輸；接收端對(duì)接收到的分包進(jìn)行選擇，該接收端設(shè)置有接收緩沖區(qū)，接收端將采用的分包存儲(chǔ)在接收緩沖區(qū)中；解碼模塊對(duì)接收緩沖區(qū)中的分包進(jìn)行組包和重傳。本發(fā)明的流媒體傳輸方法邏輯處理簡(jiǎn)單、實(shí)時(shí)性強(qiáng)，不僅支持流媒體的實(shí)時(shí)傳輸功能，還具有容錯(cuò)和恢復(fù)功能。
文檔編號(hào)H04N21/6437GK103096183SQ201310046549
公開(kāi)日2013年5月8日 申請(qǐng)日期2013年2月5日 優(yōu)先權(quán)日2013年2月5日
發(fā)明者戴瓊海, 張磊 申請(qǐng)人:清華大學(xué)