專利名稱：用rtp數(shù)據(jù)包的序號(hào)進(jìn)行排序以消除其抖動(dòng)延時(shí)的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及IP技術(shù)，更具體地說(shuō)，涉及一種用RTP數(shù)據(jù)包的序號(hào)進(jìn)行排序以消除其抖動(dòng)延時(shí)的方法。
背景技術(shù)：
VoIP(Voice Over IP，即IP語(yǔ)音技術(shù))技術(shù)的出現(xiàn)給傳統(tǒng)的話音業(yè)務(wù)帶來(lái)了巨大的沖擊，它使得話音可以在基于分組的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)上傳輸，不僅有效地降低了通信雙方的費(fèi)用而且能為用戶提供新的應(yīng)用和服務(wù)。但是基于分組的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)畢竟不同于傳統(tǒng)的PSTN網(wǎng)絡(luò)，在IP網(wǎng)絡(luò)中，語(yǔ)音的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)都通過(guò)封裝在UDP(用戶數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議)數(shù)據(jù)包中的RTP(Realtime Transport Protocol，實(shí)時(shí)傳輸協(xié)議)來(lái)傳輸。使用UDP傳輸數(shù)據(jù)，就可能產(chǎn)生亂序和收到重復(fù)包。為了使語(yǔ)音能在數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)上有效地傳輸并保證其通話質(zhì)量，就必須考慮網(wǎng)絡(luò)延時(shí)、網(wǎng)絡(luò)延時(shí)抖動(dòng)、丟包、亂序、重復(fù)包等因素所帶來(lái)的不利影響。
除了語(yǔ)音數(shù)據(jù)以外，圖象等實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)在分組網(wǎng)絡(luò)上傳輸時(shí)，同樣需要去除網(wǎng)絡(luò)側(cè)帶來(lái)的抖動(dòng)。根據(jù)模擬網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的測(cè)試，在抖動(dòng)較大或是亂序的情況下，語(yǔ)音和圖象的質(zhì)量都有非常明顯的下降，甚至使語(yǔ)音或是圖象的質(zhì)量無(wú)法容忍。
為了解決網(wǎng)絡(luò)抖動(dòng)問(wèn)題，通常采用jitter buffer(抖動(dòng)緩沖存儲(chǔ)器)，并配合適當(dāng)?shù)姆椒ㄒ韵W(wǎng)絡(luò)抖動(dòng)。jitter buffer的實(shí)質(zhì)思想是以在接收端增加延時(shí)為代價(jià)消除網(wǎng)絡(luò)側(cè)的抖動(dòng)，引入延時(shí)的大小決定了去除網(wǎng)絡(luò)抖動(dòng)的能力。但并不是引入的延時(shí)越大越好，這是因?yàn)闃O大的延時(shí)會(huì)降低電話接聽(tīng)著的舒適度。如圖1所示，其中橫向表示時(shí)間軸，上半部分示出網(wǎng)絡(luò)側(cè)數(shù)據(jù)包的到達(dá)時(shí)間是不均勻的，數(shù)據(jù)包2的到達(dá)時(shí)間比正常值略早，而數(shù)據(jù)包3的到達(dá)時(shí)間比正常值略晚；下半部分則示出經(jīng)過(guò)jitter buffer處理之后，所有數(shù)據(jù)包都以固定的間隔向外部發(fā)送，相應(yīng)地的引入了一段延時(shí)?？梢?jiàn)，在引入jitter buffer之后，即使數(shù)據(jù)包發(fā)生延遲，仍然能夠正常地發(fā)送給下一處理模塊。但是如果數(shù)據(jù)包的抖動(dòng)超過(guò)了一定時(shí)間同樣會(huì)當(dāng)作丟包處理，否則在發(fā)生了網(wǎng)絡(luò)丟包或是大延時(shí)抖動(dòng)的情況下，數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性不能保證，這對(duì)語(yǔ)音或是圖象的傳輸是致命的。
在抖動(dòng)緩沖存儲(chǔ)器中，目前通常使用先入先出(FIFO)隊(duì)列或時(shí)戳排序隊(duì)列進(jìn)行處理。
其中，采用先入先出隊(duì)列方式時(shí)，對(duì)所收到的數(shù)據(jù)包并不進(jìn)行重新排序，只是讓其在按緩沖隊(duì)列中緩存一段時(shí)間之后，再按先入先出方式下發(fā)，抖動(dòng)小的數(shù)據(jù)包緩存時(shí)間較長(zhǎng)，抖動(dòng)大的數(shù)據(jù)包緩存時(shí)間較小，以此實(shí)現(xiàn)消除網(wǎng)絡(luò)抖動(dòng)的影響。這種方式雖然可以在一定程度上減小網(wǎng)絡(luò)側(cè)抖動(dòng)給系統(tǒng)帶來(lái)的影響，但是卻無(wú)法消除亂序和重復(fù)包。
時(shí)戳排序的實(shí)現(xiàn)相對(duì)而言比較復(fù)雜，在收到數(shù)據(jù)包之后，根據(jù)RTP數(shù)據(jù)包的時(shí)戳確定入隊(duì)位置，而不是根據(jù)數(shù)據(jù)包達(dá)到的先后順序進(jìn)行排序。這樣做的好處主要是能夠解決數(shù)據(jù)包亂序和重復(fù)包兩個(gè)問(wèn)題。這種方式的缺點(diǎn)是無(wú)法準(zhǔn)確得到靜音的時(shí)長(zhǎng)，無(wú)法準(zhǔn)確發(fā)現(xiàn)丟包。
另一方面，目前的jitter buffer都采用的是固定延時(shí)，也就是屬于靜態(tài)的jitterbuffer。但是網(wǎng)絡(luò)的抖動(dòng)情況相差很大，如何選取能同時(shí)兼顧消除網(wǎng)絡(luò)抖動(dòng)和小延時(shí)非常困難。在網(wǎng)絡(luò)情況較好時(shí)，如果引入的延時(shí)較大，則會(huì)影響話音或圖象的舒適度；在網(wǎng)絡(luò)情況較差時(shí)，如果引入的延時(shí)較小，則不能消除網(wǎng)絡(luò)側(cè)的延時(shí)抖動(dòng)，很難得到一個(gè)經(jīng)典的延時(shí)值。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，本發(fā)明要同時(shí)解決IP技術(shù)中由于網(wǎng)絡(luò)延時(shí)抖動(dòng)、丟包、亂序、重復(fù)包等因素所帶來(lái)的不利影響，將實(shí)時(shí)RTP數(shù)據(jù)包以正確的順序和均勻的速度傳遞給下一級(jí)的語(yǔ)音或是圖象編解碼器，以提高RTP語(yǔ)音數(shù)據(jù)包的傳輸質(zhì)量。
本明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是提供一種消除RTP數(shù)據(jù)包抖動(dòng)的方法，其特征在于，采用緩沖存儲(chǔ)隊(duì)列從IP網(wǎng)絡(luò)中接收RTP數(shù)據(jù)包，并按預(yù)定時(shí)鐘周期重復(fù)執(zhí)行以下步驟
(1)數(shù)據(jù)入隊(duì)，根據(jù)每一個(gè)數(shù)據(jù)包的序號(hào)依次確定其在緩沖隊(duì)列中的存儲(chǔ)地址，并將該數(shù)據(jù)包存入其存儲(chǔ)地址，同時(shí)啟動(dòng)與其存儲(chǔ)地址對(duì)應(yīng)的計(jì)數(shù)器；(2)數(shù)據(jù)出隊(duì)，將緩沖隊(duì)列中各個(gè)存有數(shù)據(jù)包的存儲(chǔ)地址對(duì)應(yīng)的計(jì)數(shù)器分別加1，再檢查所述緩沖隊(duì)列中當(dāng)前存儲(chǔ)的所有數(shù)據(jù)包中，是否有一個(gè)數(shù)據(jù)包所對(duì)應(yīng)的計(jì)數(shù)器的當(dāng)前計(jì)數(shù)值(timer(i))與該數(shù)據(jù)包的序號(hào)(seq(i))之和(timer(i)+seq(i))，正好等于該緩沖隊(duì)列中當(dāng)前應(yīng)當(dāng)存儲(chǔ)的序號(hào)最小的數(shù)據(jù)包的序號(hào)(min_seq)與該緩沖隊(duì)列的緩存?zhèn)€數(shù)(n)之和(min_seq+n)，如果有則再檢查所述最小數(shù)據(jù)包序號(hào)(min_seq)所對(duì)應(yīng)的緩沖隊(duì)列存儲(chǔ)地址中是否有數(shù)據(jù)包，如果有則將其中的數(shù)據(jù)包輸出到下一接口，并將其所在存儲(chǔ)地址對(duì)應(yīng)的計(jì)數(shù)器清零。
在本發(fā)明所述方法的數(shù)據(jù)入隊(duì)步驟(1)中，具體包括以下步驟(1-1)當(dāng)收到第一個(gè)正常達(dá)到的數(shù)據(jù)包之后，將其存入緩沖隊(duì)列的起始地址，并以該數(shù)據(jù)包的序號(hào)作為基準(zhǔn)序號(hào)(base_seq)，同時(shí)啟動(dòng)與起始地址對(duì)應(yīng)的計(jì)數(shù)器，然后在下一時(shí)鐘周期到達(dá)時(shí)執(zhí)行步驟(1-2)；(1-2)檢查是否又收到一個(gè)數(shù)據(jù)包，是則執(zhí)行步驟(1-3)，否則等待下一個(gè)時(shí)鐘周期；(1-3)以該數(shù)據(jù)包的序號(hào)減去所述基準(zhǔn)序號(hào)所得之差值(seq(i)-(base_seq))再除以緩沖隊(duì)列緩存?zhèn)€數(shù)(n)之后所得之余數(shù)作為該數(shù)據(jù)包在緩沖隊(duì)列中的存儲(chǔ)地址，并將該數(shù)據(jù)包存入該存儲(chǔ)地址，然后在下一時(shí)鐘周期到達(dá)時(shí)回到步驟(1-2)。
在本發(fā)明所述方法的數(shù)據(jù)出隊(duì)步驟(2)中，具體包括以下步驟(2-1)以基準(zhǔn)序號(hào)作為最小數(shù)據(jù)包序號(hào)，將緩沖隊(duì)列中各個(gè)存有數(shù)據(jù)包的存儲(chǔ)地址對(duì)應(yīng)的計(jì)數(shù)器分別加1，檢查是否有一個(gè)數(shù)據(jù)包滿足所述條件(timer(i)+seq(i))＝(min_seq+n)，是則將第一個(gè)正常到達(dá)的數(shù)據(jù)包輸出到下一接口，將該存儲(chǔ)地址的標(biāo)識(shí)位設(shè)置為無(wú)效，并將該存儲(chǔ)地址對(duì)應(yīng)的計(jì)數(shù)器清零，然后在下一時(shí)鐘周期到達(dá)時(shí)執(zhí)行步驟(2-2)；(2-2)以所述最小數(shù)據(jù)包序號(hào)加1之和(min_seq+1)作為新的最小數(shù)據(jù)包序號(hào)，將緩沖隊(duì)列中各個(gè)存有數(shù)據(jù)包的存儲(chǔ)地址對(duì)應(yīng)的計(jì)數(shù)器分別加1，再檢查是否有一個(gè)數(shù)據(jù)包滿足所述條件(timer(i)+seq(i))＝(min_seq+n)，是則執(zhí)行步驟(2-3)，否則跳到步驟(2-4)；
(2-3)檢查所述最小數(shù)據(jù)包序號(hào)所對(duì)應(yīng)的緩沖隊(duì)列存儲(chǔ)地址中是否有數(shù)據(jù)包，是則執(zhí)行步驟(2-4)，否則跳到步驟(2-5)；(2-4)將所述存儲(chǔ)地址中的數(shù)據(jù)包輸出到下一接口，并將其所在存儲(chǔ)地址對(duì)應(yīng)的計(jì)數(shù)器清零，將其存儲(chǔ)地址的標(biāo)識(shí)位設(shè)置為無(wú)效，同時(shí)將丟包計(jì)數(shù)器清零，然后在下一時(shí)鐘周期到達(dá)時(shí)回到步驟(2-2)；(2-5)檢查丟包計(jì)數(shù)器是否計(jì)滿到第二預(yù)定數(shù)值，是則執(zhí)行步驟(2-6)，否則跳到步驟(2-7)；(2-6)此時(shí)丟包計(jì)數(shù)器計(jì)滿，需發(fā)送非傳輸幀指示，然后在下一時(shí)鐘周期到達(dá)時(shí)回到步驟(2-2)；(2-7)此時(shí)丟包計(jì)數(shù)器未計(jì)滿，需發(fā)送一個(gè)丟包指示，并將丟包計(jì)數(shù)器加1，然后在下一時(shí)鐘周期到達(dá)時(shí)回到步驟(2-2)。
在本發(fā)明所述的方法中，還包括以下動(dòng)態(tài)調(diào)整步驟根據(jù)緩沖隊(duì)列所收到的每一個(gè)數(shù)據(jù)包的時(shí)戳(ts)和到達(dá)時(shí)間(time)，以及第一個(gè)正常達(dá)到的數(shù)據(jù)包的時(shí)戳(base_ts)和到達(dá)時(shí)間(base_time)，計(jì)算出該數(shù)據(jù)包的抖動(dòng)延時(shí)(jitter＝abs((time-base_time)-(ts-base_ts)))；根據(jù)緩沖隊(duì)列的當(dāng)前延時(shí)深度(depth)和該數(shù)據(jù)包的抖動(dòng)延時(shí)(jitter)，計(jì)算出緩沖隊(duì)列的臨時(shí)延時(shí)深度(tem_depth＝depth*第一系數(shù)(A)+jitter*第二系數(shù)(B))；檢查所述臨時(shí)延時(shí)深度是否大于當(dāng)前延時(shí)深度，是則以所述當(dāng)前延時(shí)深度加上一個(gè)數(shù)據(jù)包的打包時(shí)長(zhǎng)之和作為緩沖隊(duì)列的新延時(shí)深度(new_depth)，相應(yīng)地，緩沖隊(duì)列的緩存?zhèn)€數(shù)將加1；檢查所述臨時(shí)延時(shí)深度是否小于當(dāng)前延時(shí)深度，是則以所述當(dāng)前延時(shí)深度減去一個(gè)數(shù)據(jù)包的打包時(shí)長(zhǎng)之差作為緩沖隊(duì)列的新延時(shí)深度，相應(yīng)地，緩沖隊(duì)列的緩存?zhèn)€數(shù)將減1。
其中，所述第一系數(shù)(A)的取值范圍為1/2＜＝A＜1；所述第二系數(shù)(B)的取值范圍為0＜B＜＝1/2。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的方法中使用數(shù)據(jù)包的序號(hào)進(jìn)行排序，通過(guò)上述入隊(duì)及出隊(duì)處理，可以有效解決網(wǎng)絡(luò)側(cè)的亂序和重復(fù)包兩個(gè)問(wèn)題；在靜音期間引入了適當(dāng)?shù)奶幚泶胧?，可以有效克服序?hào)排序所存在的固有缺陷；可根據(jù)網(wǎng)絡(luò)情況的好壞，自適應(yīng)調(diào)整緩沖隊(duì)列的延時(shí)深度，將延時(shí)深度合理化，可兼顧消除網(wǎng)絡(luò)抖動(dòng)和小延時(shí)深度兩方面的要求，最終提高了RTP語(yǔ)音數(shù)據(jù)包的傳輸質(zhì)量。


下面將結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明，附圖中圖1是緩沖隊(duì)列接收及發(fā)出的數(shù)據(jù)包的示意圖；圖2是本發(fā)明一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中數(shù)據(jù)包入隊(duì)時(shí)的流程圖；圖3是本發(fā)明中與圖2配合的數(shù)據(jù)包出隊(duì)時(shí)的流程圖；圖4是本發(fā)明中與圖2和圖3配合的延時(shí)深度動(dòng)態(tài)調(diào)整的流程圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例如圖2、圖3和圖4所示，主要包括數(shù)據(jù)包入隊(duì)、數(shù)據(jù)包出隊(duì)、動(dòng)態(tài)調(diào)整三大部分。其中，數(shù)據(jù)入隊(duì)和出隊(duì)相互配合，以完成緩沖存儲(chǔ)之功能；動(dòng)態(tài)調(diào)整則是一個(gè)補(bǔ)充部分，可進(jìn)一步優(yōu)化本發(fā)明的方案，對(duì)于緩沖存儲(chǔ)功能來(lái)說(shuō)，并不是必須的。
一、數(shù)據(jù)入隊(duì)其流程如圖2所示，通道打開(kāi)后，將第一個(gè)正常達(dá)到的數(shù)據(jù)包存入緩沖隊(duì)列的起始地址(地址0)，并以該數(shù)據(jù)包的序號(hào)作為基準(zhǔn)序號(hào)(base_seq)，并將起始地址標(biāo)識(shí)位設(shè)為有效。然后按預(yù)定時(shí)鐘周期重復(fù)執(zhí)行以下步驟，這里的預(yù)定時(shí)鐘周期也就是一個(gè)數(shù)據(jù)包的打包時(shí)長(zhǎng)，本實(shí)施例中為10ms，即每隔10ms執(zhí)行一次圖2中的流程。
完成上述步驟之后，再檢查是否又收到一個(gè)數(shù)據(jù)包，如果未收到則等待一下時(shí)鐘周期。
如果又收到一個(gè)數(shù)據(jù)包，則先檢查其合法性，具體方法是用該數(shù)據(jù)包的序號(hào)seq(i)減去該緩沖隊(duì)列中當(dāng)前應(yīng)當(dāng)存儲(chǔ)的序號(hào)最小的數(shù)據(jù)包的序號(hào)(min_seq)，看所得的差值(seq(i)-min_seq)是否小于緩沖隊(duì)列的緩存?zhèn)€數(shù)(n)；如果是，說(shuō)明該數(shù)據(jù)包的序號(hào)是合法的，否則表示該數(shù)據(jù)包為非法，應(yīng)將其丟棄。假設(shè)緩沖隊(duì)列的緩存?zhèn)€數(shù)(即當(dāng)前可緩存的數(shù)據(jù)包個(gè)數(shù))n＝6，當(dāng)前隊(duì)列中存儲(chǔ)的最小數(shù)據(jù)包序號(hào)為32，如果接下來(lái)收到了一個(gè)序號(hào)為39的數(shù)據(jù)包，則可能是產(chǎn)生了較大的亂序或丟包現(xiàn)象，該數(shù)據(jù)包39將被判為非法而被丟棄。
對(duì)于合法的數(shù)據(jù)包，根據(jù)其序號(hào)確定其在緩沖隊(duì)列中的存儲(chǔ)地址，具體做法是以每一個(gè)數(shù)據(jù)包的序號(hào)減去上述基準(zhǔn)序號(hào)所得之差值(seq(i)-(base_seq))再除以緩沖隊(duì)列緩存?zhèn)€數(shù)(n)之后所得之余數(shù)，作為該數(shù)據(jù)包在緩沖隊(duì)列中的存儲(chǔ)地址。假設(shè)緩沖隊(duì)列的緩存?zhèn)€數(shù)n＝6，基準(zhǔn)序號(hào)為2，現(xiàn)收到一個(gè)序號(hào)為32的數(shù)據(jù)包，(32-2)/6的余數(shù)為0，所以該數(shù)據(jù)包應(yīng)放入地址0；如果數(shù)據(jù)包的序號(hào)為34，(34-2)/6的余數(shù)為2，則該數(shù)據(jù)包應(yīng)放入地址2。
確定了存儲(chǔ)地址之后，還要判斷該數(shù)據(jù)包是否為重復(fù)包，具體做法是用存儲(chǔ)地址的標(biāo)識(shí)位來(lái)表示其中是否有數(shù)據(jù)包，當(dāng)標(biāo)識(shí)位為有效時(shí)表示有數(shù)據(jù)包，為無(wú)效時(shí)則表示其中無(wú)數(shù)據(jù)包；所以在存入前先檢查其存儲(chǔ)地址的標(biāo)識(shí)位的狀態(tài)，當(dāng)標(biāo)識(shí)位為無(wú)效時(shí)，才將該數(shù)據(jù)包存入該存儲(chǔ)地址，存入之后，再將該存儲(chǔ)地址的標(biāo)識(shí)位設(shè)置為有效；當(dāng)標(biāo)識(shí)位為有效時(shí)，說(shuō)明其中已有數(shù)據(jù)包，則剛收到的這個(gè)數(shù)據(jù)包將被判為重復(fù)包而丟棄。在后面的數(shù)據(jù)出隊(duì)步驟中，在將數(shù)據(jù)包輸出到下一接口之后，相應(yīng)設(shè)有將該存儲(chǔ)地址的標(biāo)識(shí)位設(shè)置為無(wú)效的步驟。
在將數(shù)據(jù)包存入其存儲(chǔ)地址，并將標(biāo)識(shí)位設(shè)置為有效之后，還要啟動(dòng)與其存儲(chǔ)地址對(duì)應(yīng)的計(jì)數(shù)器，該計(jì)數(shù)器將用于后面的數(shù)據(jù)出隊(duì)步驟。
在完成上述步驟之后，還要執(zhí)行以下操作，以計(jì)算出每一個(gè)數(shù)據(jù)包的臨時(shí)延時(shí)深度，為執(zhí)行后面的動(dòng)態(tài)調(diào)整步驟作準(zhǔn)備，如果不進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整，則不必執(zhí)行以下計(jì)算步驟。
先根據(jù)緩沖隊(duì)列所收到的每一個(gè)數(shù)據(jù)包的時(shí)戳(ts)和到達(dá)時(shí)間(time)，以及第一個(gè)正常達(dá)到的數(shù)據(jù)包的時(shí)戳(base_ts)和到達(dá)時(shí)間(base_time)，計(jì)算出該數(shù)據(jù)包的抖動(dòng)延時(shí)jitter＝abs((time-base_time)-(ts-base_ts))再根據(jù)緩沖隊(duì)列的當(dāng)前延時(shí)深度(depth)和該數(shù)據(jù)包的抖動(dòng)延時(shí)(jitter)，計(jì)算出緩沖隊(duì)列的臨時(shí)延時(shí)深度tem_depth＝depth*A+jitter*B。
其中，1/2＜＝A＜1；0＜B＜＝1/2。本實(shí)施例中可取A＝0.8，B＝0.4。也就是說(shuō)，每收到一個(gè)數(shù)據(jù)包，都算出其臨時(shí)延時(shí)深度，以用于后面的動(dòng)態(tài)調(diào)整步驟。
從圖2中可以看出，第一次循環(huán)只執(zhí)行步驟101和102，此后則是每一個(gè)時(shí)鐘同期重復(fù)執(zhí)行一次步驟103及其后面的相應(yīng)步驟。
二、數(shù)據(jù)出隊(duì)其流程如圖3所示，先以基準(zhǔn)序號(hào)作為最小數(shù)據(jù)包序號(hào)，將緩沖隊(duì)列中各個(gè)存有數(shù)據(jù)包的存儲(chǔ)地址對(duì)應(yīng)的計(jì)數(shù)器分別加1(如果某一地址內(nèi)沒(méi)有數(shù)據(jù)包，則其計(jì)數(shù)器未啟動(dòng)，不會(huì)對(duì)其進(jìn)行加1操作)，檢查是否有一個(gè)數(shù)據(jù)包滿足所述條件(timer(i)+seq(i))＝(min_seq+n)，是則將第一個(gè)正常到達(dá)的數(shù)據(jù)包輸出到下一接口，將該存儲(chǔ)地址的標(biāo)識(shí)位設(shè)置為無(wú)效，并將該存儲(chǔ)地址對(duì)應(yīng)的計(jì)數(shù)器清零。
然后，以所述最小數(shù)據(jù)包序號(hào)加1之和(min_seq+1)作為新的最小數(shù)據(jù)包序號(hào)，將緩沖隊(duì)列中各個(gè)存有數(shù)據(jù)包的存儲(chǔ)地址對(duì)應(yīng)的計(jì)數(shù)器分別加1，再檢查緩沖隊(duì)列中當(dāng)前存儲(chǔ)的所有數(shù)據(jù)包中，是否有一個(gè)數(shù)據(jù)包滿足條件(timer(i)+seq(i))＝(min_seq+n)其中，seq(i)為該數(shù)據(jù)包的序號(hào)，timer(i)為該數(shù)據(jù)包所在存儲(chǔ)地址對(duì)應(yīng)的計(jì)數(shù)器的當(dāng)前計(jì)算值，n為緩沖隊(duì)列當(dāng)前可緩存的數(shù)據(jù)包個(gè)數(shù)，min_seq為當(dāng)前應(yīng)當(dāng)存儲(chǔ)的序號(hào)最小的數(shù)據(jù)包的序號(hào)。由上述說(shuō)明中可以看出，這里的‘當(dāng)前應(yīng)當(dāng)存儲(chǔ)的序號(hào)最小的數(shù)據(jù)包的序號(hào)’，是推算出來(lái)的，該序號(hào)的數(shù)據(jù)包可能已存儲(chǔ)在緩沖隊(duì)列中，或者因發(fā)生亂序、丟包而未存儲(chǔ)在緩沖隊(duì)列中。假設(shè)剛發(fā)出一個(gè)序號(hào)為33的數(shù)據(jù)包，而隊(duì)列中實(shí)際存儲(chǔ)的最小序號(hào)為數(shù)據(jù)包35，沒(méi)有數(shù)據(jù)包34，仍然會(huì)以34作為隊(duì)列中的最小數(shù)據(jù)包序號(hào)。
從圖3中可以看出，只要有一個(gè)數(shù)據(jù)包滿足條件timer(i)+seq(i)＝min_seq+n，則再檢查該最小數(shù)據(jù)包序號(hào)(min_seq)所對(duì)應(yīng)的存儲(chǔ)地址的標(biāo)識(shí)位是否為有效；如果為有效，則表示其中有數(shù)據(jù)包，此時(shí)將其中的數(shù)據(jù)包輸出到下一接口，并將該存儲(chǔ)地址的標(biāo)識(shí)位設(shè)置為無(wú)效，還要將該存儲(chǔ)地址對(duì)應(yīng)的計(jì)數(shù)器清零，在數(shù)據(jù)入隊(duì)步驟中該存儲(chǔ)地址再收到一個(gè)數(shù)據(jù)包時(shí)，又會(huì)啟動(dòng)該計(jì)數(shù)器?？梢?jiàn)，本發(fā)明中并不是當(dāng)某一個(gè)數(shù)據(jù)包的計(jì)數(shù)器計(jì)滿時(shí)才將其輸出，而是用整個(gè)緩沖隊(duì)列中的數(shù)據(jù)包的計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)值來(lái)進(jìn)行判斷。假設(shè)緩沖隊(duì)列的緩存?zhèn)€數(shù)為6，某一數(shù)據(jù)包計(jì)數(shù)滿6之后當(dāng)然要下發(fā)。如果該數(shù)據(jù)包產(chǎn)生了延時(shí)，與其后的數(shù)據(jù)包同時(shí)到來(lái)，則經(jīng)過(guò)一段時(shí)間之后，兩者都計(jì)數(shù)滿5，此時(shí)序號(hào)最小的數(shù)據(jù)包并未計(jì)滿6，但仍然要將其下發(fā)，否則下一次就會(huì)發(fā)現(xiàn)有兩個(gè)數(shù)據(jù)包計(jì)數(shù)滿6。
從圖3中可以看出，如果沒(méi)有一個(gè)數(shù)據(jù)包滿足條件timer(i)+seq(i)＝min_seq+n，或者雖然滿足該條件，但是最小數(shù)據(jù)包序號(hào)(min_seq)所對(duì)應(yīng)的存儲(chǔ)地址的標(biāo)識(shí)位為無(wú)效，則需檢查丟包計(jì)數(shù)器是否計(jì)滿到第二預(yù)定數(shù)值(該值與具體的編碼解碼算法、緩沖隊(duì)列的緩存?zhèn)€數(shù)等有關(guān)，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可根據(jù)具體情況得出經(jīng)驗(yàn)值)。這里的丟包計(jì)數(shù)器用于對(duì)連續(xù)發(fā)出的丟包指示進(jìn)行計(jì)數(shù)，每發(fā)出一個(gè)丟包指示，計(jì)數(shù)器加1，本實(shí)施例中，所述第二預(yù)定數(shù)值為3。如果該計(jì)數(shù)器未計(jì)滿，則表示發(fā)生丟包或亂序，此時(shí)需發(fā)送一個(gè)丟包指示，并將該計(jì)數(shù)器加1。如果該計(jì)數(shù)器計(jì)滿到3，表示已連續(xù)發(fā)了3個(gè)丟包指示，此時(shí)將認(rèn)為網(wǎng)絡(luò)側(cè)發(fā)來(lái)的是非傳輸幀，所以發(fā)送非傳輸幀指示。通過(guò)上述步驟，可在后面的數(shù)據(jù)包到達(dá)之前，正確區(qū)分出是發(fā)生了網(wǎng)絡(luò)丟包，還中正常的非傳輸幀。
從圖3中可以看出，在將數(shù)據(jù)包輸出到下一接口，并將該存儲(chǔ)地址的標(biāo)識(shí)位設(shè)置為無(wú)效之后，同時(shí)將該存儲(chǔ)地址對(duì)應(yīng)的計(jì)數(shù)器清零后，還要將丟包計(jì)數(shù)器清零。從而與上述步驟相配合，保證丟包計(jì)數(shù)器只對(duì)連續(xù)的發(fā)出的丟包指示進(jìn)行計(jì)數(shù)。
從圖3中可以看出，第一次循環(huán)只執(zhí)行步驟201、201和203，此后則是每一個(gè)時(shí)鐘同期重復(fù)執(zhí)行一次步驟204及其后面的相應(yīng)步驟。
三、動(dòng)態(tài)調(diào)整從圖4中可以看出，本發(fā)明中動(dòng)態(tài)調(diào)整的具體做法是，先檢查是否有連續(xù)預(yù)定個(gè)數(shù)據(jù)包(例如5個(gè))的臨時(shí)延時(shí)深度都大于當(dāng)前延時(shí)深度，如果是，則以當(dāng)前延時(shí)深度加上一個(gè)數(shù)據(jù)包的打包時(shí)長(zhǎng)(本實(shí)施例中為10ms)之和(depth+10ms)作為緩沖隊(duì)列的新延時(shí)深度，即以調(diào)大后的新延時(shí)深度代替其當(dāng)前延時(shí)深度，相應(yīng)地，緩沖隊(duì)列的緩存?zhèn)€數(shù)將加1，然后發(fā)出一個(gè)丟包指示?？梢?jiàn)，本發(fā)明中，當(dāng)數(shù)據(jù)包的抖動(dòng)延時(shí)可能引起緩沖隊(duì)列延時(shí)深度變化時(shí)，并不是立即進(jìn)行調(diào)整，而是要等一段時(shí)間，持續(xù)有這種變化趨勢(shì)時(shí)，才進(jìn)行調(diào)整。其中采用了相應(yīng)的第三計(jì)數(shù)器來(lái)進(jìn)行計(jì)數(shù)，該計(jì)數(shù)器計(jì)到第三預(yù)定值為計(jì)滿，該第三預(yù)定值與具體的編碼解碼算法、緩沖隊(duì)列的緩存?zhèn)€數(shù)等有關(guān)，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可根據(jù)具體情況得出經(jīng)驗(yàn)值。
如果不滿足上述條件，則再檢查是否有連續(xù)預(yù)定個(gè)數(shù)據(jù)包(例如5個(gè))的臨時(shí)延時(shí)深度都小于當(dāng)前延時(shí)深度，如果是，則以當(dāng)前延時(shí)深度減去一個(gè)數(shù)據(jù)包的打包時(shí)長(zhǎng)之差(depth-10ms)作為緩沖隊(duì)列的新延時(shí)深度，即以調(diào)小后的新延時(shí)深度代替其當(dāng)前延時(shí)深度，相應(yīng)地，緩沖隊(duì)列的緩存?zhèn)€數(shù)將減1，此時(shí)還需要再回到圖3中的步驟204，多執(zhí)行一次204之后的相應(yīng)后續(xù)步驟。從圖4中可以看出，其中采用了相應(yīng)的第四計(jì)數(shù)器來(lái)對(duì)臨時(shí)延時(shí)深度都小于當(dāng)前延時(shí)深度的數(shù)據(jù)包進(jìn)行連續(xù)計(jì)數(shù)，該計(jì)數(shù)器計(jì)到第四預(yù)定值為計(jì)滿，該第四預(yù)定值與具體的編碼解碼算法、緩沖隊(duì)列的緩存?zhèn)€數(shù)等有關(guān)，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可根據(jù)具體情況得出經(jīng)驗(yàn)值。
權(quán)利要求
1.一種消除RTP數(shù)據(jù)包抖動(dòng)的方法，其特征在于，采用緩沖存儲(chǔ)隊(duì)列從IP網(wǎng)絡(luò)中接收RTP數(shù)據(jù)包，并按預(yù)定時(shí)鐘周期重復(fù)執(zhí)行以下步驟(1)數(shù)據(jù)入隊(duì)，根據(jù)每一個(gè)數(shù)據(jù)包的序號(hào)依次確定其在緩沖隊(duì)列中的存儲(chǔ)地址，并將該數(shù)據(jù)包存入其存儲(chǔ)地址，同時(shí)啟動(dòng)與其存儲(chǔ)地址對(duì)應(yīng)的計(jì)數(shù)器；(2)數(shù)據(jù)出隊(duì)，將緩沖隊(duì)列中各個(gè)存有數(shù)據(jù)包的存儲(chǔ)地址對(duì)應(yīng)的計(jì)數(shù)器分別加1，再檢查所述緩沖隊(duì)列中當(dāng)前存儲(chǔ)的所有數(shù)據(jù)包中，是否有一個(gè)數(shù)據(jù)包所對(duì)應(yīng)的計(jì)數(shù)器的當(dāng)前計(jì)數(shù)值(timer(i))與該數(shù)據(jù)包的序號(hào)(seq(i))之和(timer(i)+seq(i))，正好等于該緩沖隊(duì)列中當(dāng)前應(yīng)當(dāng)存儲(chǔ)的序號(hào)最小的數(shù)據(jù)包的序號(hào)(min_seq)與該緩沖隊(duì)列的緩存?zhèn)€數(shù)(n)之和(min_seq+n)，如果有則再檢查所述最小數(shù)據(jù)包序號(hào)(min_seq)所對(duì)應(yīng)的緩沖隊(duì)列存儲(chǔ)地址中是否有數(shù)據(jù)包，如果有則將其中的數(shù)據(jù)包輸出到下一接口，并將其所在存儲(chǔ)地址對(duì)應(yīng)的計(jì)數(shù)器清零。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在所述數(shù)據(jù)入隊(duì)步驟(1)中，具體包括以下步驟(1-1)當(dāng)收到第一個(gè)正常達(dá)到的數(shù)據(jù)包之后，將其存入緩沖隊(duì)列的起始地址，并以該數(shù)據(jù)包的序號(hào)作為基準(zhǔn)序號(hào)(base_seq)，同時(shí)啟動(dòng)與起始地址對(duì)應(yīng)的計(jì)數(shù)器，然后在下一時(shí)鐘周期到達(dá)時(shí)執(zhí)行步驟(1-2)；(1-2)檢查是否又收到一個(gè)數(shù)據(jù)包，是則執(zhí)行步驟(1-3)，否則等待下一個(gè)時(shí)鐘周期；(1-3)以該數(shù)據(jù)包的序號(hào)減去所述基準(zhǔn)序號(hào)所得之差值(seq(i)-(base_seq))再除以緩沖隊(duì)列緩存?zhèn)€數(shù)(n)之后所得之余數(shù)作為該數(shù)據(jù)包在緩沖隊(duì)列中的存儲(chǔ)地址，并將該數(shù)據(jù)包存入該存儲(chǔ)地址，然后在下一時(shí)鐘周期到達(dá)時(shí)回到步驟(1-2)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，在所述數(shù)據(jù)入隊(duì)步驟(1-1)中，在將數(shù)據(jù)包存入其存儲(chǔ)地址之后，還包括將該存儲(chǔ)地址的標(biāo)識(shí)位設(shè)置為有效的步驟；在所述數(shù)據(jù)入隊(duì)步驟(1-3)中，在將數(shù)據(jù)包存入其存儲(chǔ)地址之前，還包括檢查該存儲(chǔ)地址的標(biāo)識(shí)位狀態(tài)的步驟，當(dāng)標(biāo)識(shí)位為無(wú)效時(shí)，才將該數(shù)據(jù)包存入該存儲(chǔ)地址；在將數(shù)據(jù)包存入其存儲(chǔ)地址之后，還包括將該存儲(chǔ)地址的標(biāo)識(shí)位設(shè)置為有效的步驟，然后才在下一時(shí)鐘周期到達(dá)時(shí)回到步驟(1-2)；相應(yīng)地，在所述數(shù)據(jù)出隊(duì)步驟(2)中，在將數(shù)據(jù)包輸出到下一接口之后，還包括將其存儲(chǔ)地址的標(biāo)識(shí)位設(shè)置為無(wú)效的步驟。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述數(shù)據(jù)入隊(duì)步驟(1-3)中，還包括判斷該數(shù)據(jù)包的序號(hào)seq(i)減去該緩沖隊(duì)列中當(dāng)前應(yīng)當(dāng)存儲(chǔ)的序號(hào)最小的數(shù)據(jù)包的序號(hào)(min_seq)所得的差值(seq(i)-min_seq)是否小于緩沖隊(duì)列的緩存?zhèn)€數(shù)(n)的步驟，如果是才根據(jù)該數(shù)據(jù)包的序號(hào)確定其存儲(chǔ)地址，再將該數(shù)據(jù)包存入其存儲(chǔ)地址。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在所述數(shù)據(jù)出隊(duì)步驟(2)中，當(dāng)所述最小數(shù)據(jù)包序號(hào)(min_seq)所對(duì)應(yīng)的緩沖隊(duì)列存儲(chǔ)地址中沒(méi)有數(shù)據(jù)包時(shí)，還包括以下步驟檢查是否已連續(xù)發(fā)送了第二預(yù)定數(shù)值個(gè)丟包指示，是則發(fā)送非傳輸幀指示，否則再發(fā)送一個(gè)丟包指示。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，在所述數(shù)據(jù)出隊(duì)步驟(2)中，具體包括以下步驟(2-1)以基準(zhǔn)序號(hào)作為最小數(shù)據(jù)包序號(hào)，將緩沖隊(duì)列中各個(gè)存有數(shù)據(jù)包的存儲(chǔ)地址對(duì)應(yīng)的計(jì)數(shù)器分別加1，檢查是否有一個(gè)數(shù)據(jù)包滿足所述條件(timer(i)+seq(i))＝(min_seq+n)，是則將第一個(gè)正常到達(dá)的數(shù)據(jù)包輸出到下一接口，將該存儲(chǔ)地址的標(biāo)識(shí)位設(shè)置為無(wú)效，并將該存儲(chǔ)地址對(duì)應(yīng)的計(jì)數(shù)器清零，然后在下一時(shí)鐘周期到達(dá)時(shí)執(zhí)行步驟(2-2)；(2-2)以所述最小數(shù)據(jù)包序號(hào)加1之和(min_seq+1)作為新的最小數(shù)據(jù)包序號(hào)，將緩沖隊(duì)列中各個(gè)存有數(shù)據(jù)包的存儲(chǔ)地址對(duì)應(yīng)的計(jì)數(shù)器分別加1，再檢查是否有一個(gè)數(shù)據(jù)包滿足所述條件(timer(i)+seq(i))＝(min_seq+n)，是則執(zhí)行步驟(2-3)，否則跳到步驟(2-4)；(2-3)檢查所述最小數(shù)據(jù)包序號(hào)所對(duì)應(yīng)的緩沖隊(duì)列存儲(chǔ)地址中是否有數(shù)據(jù)包，是則執(zhí)行步驟(2-4)，否則跳到步驟(2-5)；(2-4)將所述存儲(chǔ)地址中的數(shù)據(jù)包輸出到下一接口，并將其所在存儲(chǔ)地址對(duì)應(yīng)的計(jì)數(shù)器清零，將其存儲(chǔ)地址的標(biāo)識(shí)位設(shè)置為無(wú)效，同時(shí)將丟包計(jì)數(shù)器清零，然后在下一時(shí)鐘周期到達(dá)時(shí)回到步驟(2-2)；(2-5)檢查丟包計(jì)數(shù)器是否計(jì)滿到第二預(yù)定數(shù)值，是則執(zhí)行步驟(2-6)，否則跳到步驟(2-7)；(2-6)此時(shí)丟包計(jì)數(shù)器計(jì)滿，需發(fā)送非傳輸幀指示，然后在下一時(shí)鐘周期到達(dá)時(shí)回到步驟(2-2)；(2-7)此時(shí)丟包計(jì)數(shù)器未計(jì)滿，需發(fā)送一個(gè)丟包指示，并將丟包計(jì)數(shù)器加1，然后在下一時(shí)鐘周期到達(dá)時(shí)回到步驟(2-2)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，還包括以下動(dòng)態(tài)調(diào)整步驟根據(jù)緩沖隊(duì)列所收到的每一個(gè)數(shù)據(jù)包的時(shí)戳(ts)和到達(dá)時(shí)間(time)，以及第一個(gè)正常達(dá)到的數(shù)據(jù)包的時(shí)戳(base_ts)和到達(dá)時(shí)間(base_time)，計(jì)算出該數(shù)據(jù)包的抖動(dòng)延時(shí)(jitter＝abs((time-base_time)-(ts-base_ts)))；根據(jù)緩沖隊(duì)列的當(dāng)前延時(shí)深度(depth)和該數(shù)據(jù)包的抖動(dòng)延時(shí)(jitter)，計(jì)算出緩沖隊(duì)列的臨時(shí)延時(shí)深度(tem_depth＝depth*第一系數(shù)(A)+jitter*第二系數(shù)(B))；檢查所述臨時(shí)延時(shí)深度是否大于當(dāng)前延時(shí)深度，是則以所述當(dāng)前延時(shí)深度加上一個(gè)數(shù)據(jù)包的打包時(shí)長(zhǎng)之和作為緩沖隊(duì)列的新延時(shí)深度(new_depth)，相應(yīng)地，緩沖隊(duì)列的緩存?zhèn)€數(shù)將加1；檢查所述臨時(shí)延時(shí)深度是否小于當(dāng)前延時(shí)深度，是則以所述當(dāng)前延時(shí)深度減去一個(gè)數(shù)據(jù)包的打包時(shí)長(zhǎng)之差作為緩沖隊(duì)列的新延時(shí)深度，相應(yīng)地，緩沖隊(duì)列的緩存?zhèn)€數(shù)將減1。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述第一系數(shù)(A)的取值范圍為1/2＜＝A＜1；所述第二系數(shù)(B)的取值范圍為0＜B＜＝1/2。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，在所述動(dòng)態(tài)調(diào)整步驟中，當(dāng)檢查到連續(xù)預(yù)定個(gè)數(shù)據(jù)包的臨時(shí)延時(shí)深度都大于當(dāng)前延時(shí)深度時(shí)，才將緩沖隊(duì)列的緩存?zhèn)€數(shù)加1，并發(fā)出一個(gè)丟包指示；當(dāng)檢查到連續(xù)預(yù)定個(gè)數(shù)據(jù)包的臨時(shí)延時(shí)深度都小于當(dāng)前延時(shí)深度時(shí)，才將緩沖隊(duì)列的緩存?zhèn)€數(shù)減1，并再執(zhí)行一次步驟(2-2)到(2-6)之間的相應(yīng)步驟。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用RTP數(shù)據(jù)包的序號(hào)進(jìn)行排序以消除其抖動(dòng)延時(shí)的方法，其中采用緩沖存儲(chǔ)隊(duì)列從IP網(wǎng)絡(luò)中接收RTP數(shù)據(jù)包，數(shù)據(jù)入隊(duì)時(shí)根據(jù)數(shù)據(jù)包序號(hào)確定其在緩沖隊(duì)列中的存儲(chǔ)地址并將該數(shù)據(jù)包存入其存儲(chǔ)地址，同時(shí)啟動(dòng)對(duì)應(yīng)的計(jì)數(shù)器；數(shù)據(jù)出隊(duì)時(shí)，將緩沖隊(duì)列中各個(gè)存有數(shù)據(jù)包的存儲(chǔ)地址對(duì)應(yīng)的計(jì)數(shù)器分別加1，再檢查緩沖隊(duì)列中當(dāng)前存儲(chǔ)的所有數(shù)據(jù)包中，是否有一個(gè)數(shù)據(jù)包滿足輸出條件timer(i)+seq(i)＝min_seq+n，如果有則再檢查最小數(shù)據(jù)包序號(hào)所對(duì)應(yīng)的存儲(chǔ)地址中是否有數(shù)據(jù)包，有則將其中的數(shù)據(jù)包輸出到下一接口，并將其所在存儲(chǔ)地址對(duì)應(yīng)的計(jì)數(shù)器清零。本發(fā)明中還根據(jù)數(shù)據(jù)包的抖動(dòng)延時(shí)，對(duì)緩沖隊(duì)列的延時(shí)深度進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整。最終可大大提高RTP語(yǔ)音數(shù)據(jù)包的傳輸質(zhì)量。
文檔編號(hào)H04L12/24GK1549535SQ0312510
公開(kāi)日2004年11月24日 申請(qǐng)日期2003年5月9日 優(yōu)先權(quán)日2003年5月9日
發(fā)明者葉錦華, 白文翔 申請(qǐng)人:華為技術(shù)有限公司