專利名稱：一種映射參數(shù)動(dòng)態(tài)自適應(yīng)的無線流媒體傳輸控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種基于IEEE 802. Ile標(biāo)準(zhǔn)的無線局域網(wǎng)中實(shí)時(shí)流媒體傳輸方法。
背景技術(shù)：
移動(dòng)流媒體是通過移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)和移動(dòng)終端為移動(dòng)用戶實(shí)時(shí)傳輸流媒體數(shù)據(jù)的新型 移動(dòng)業(yè)務(wù)，為移動(dòng)用戶分享他們的經(jīng)歷和情感、獲取信息和娛樂以及與他人交流提供了新 的通信方式和業(yè)務(wù)享受。隨著無線信道帶寬的增加、移動(dòng)設(shè)備性能的提高(計(jì)算能力的 增強(qiáng)、電源管理等)和普及化，流媒體傳輸和應(yīng)用將在不久的將來成為移動(dòng)自組織網(wǎng)絡(luò) (Mobile Ad hoc network, MANET)應(yīng)用的熱點(diǎn)。隨著視頻編碼技術(shù)的發(fā)展，使得在無線網(wǎng)絡(luò)中高效傳輸實(shí)時(shí)視頻信息成為可能， 尤其是分層視頻編碼技術(shù)被廣泛地應(yīng)用。H. 264是國際標(biāo)準(zhǔn)化組織(ISO)和國際電信聯(lián)盟 (ITU)共同提出的繼MPEG-4之后的新一代數(shù)字視頻壓縮格式，它是以實(shí)現(xiàn)視頻的高壓縮 比、高圖像質(zhì)量、強(qiáng)容錯(cuò)能力和良好的網(wǎng)絡(luò)適應(yīng)性等為指定目標(biāo)的新視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)。H. 264 最大的優(yōu)勢(shì)是具有很高的數(shù)據(jù)壓縮比率，在同等圖像質(zhì)量的條件下，H.沈4的壓縮比是 MPEG-2的2倍以上，是MPEG-4的1. 5 2倍。在較低帶寬上提供高質(zhì)量的圖像傳輸是H. 264 的應(yīng)用亮點(diǎn)，因此目前應(yīng)用系統(tǒng)中已廣泛采用H. 264標(biāo)準(zhǔn)作為無線網(wǎng)絡(luò)中視頻傳輸?shù)木幋a 標(biāo)準(zhǔn)。H. 264標(biāo)準(zhǔn)的視頻質(zhì)量主要由I幀、P幀和B幀3類視頻幀決定I幀采用獨(dú)立編 碼和解碼方式，即由靜態(tài)圖像獨(dú)立編碼，與先前的視頻幀無關(guān)；P幀為幀間預(yù)測(cè)幀，需要利 用同一視頻序列組GOP中先前的I幀和P幀進(jìn)行編碼，同理，P幀的解碼需要最近的I幀和 P幀信息；B幀也需要先前成功傳輸?shù)腎幀和P幀進(jìn)行預(yù)測(cè)編碼/解碼，即B幀需要兩個(gè)最 靠近其的I幀或P幀進(jìn)行預(yù)測(cè)。根據(jù)上述各幀之間的編碼關(guān)系，在視頻流中I幀的地位最 為重要，其次為P幀，相對(duì)于I幀和P巾貞，B幀的重要性最低。近年來，由于IEEE 802. 11標(biāo)準(zhǔn)的終端可移動(dòng)性和部署靈活性得到了飛速的 發(fā)展，成為無線局域網(wǎng)的事實(shí)標(biāo)準(zhǔn)。但I(xiàn)EEE 802. IlDCF(Distributed Coordination Function)只能提供盡力而為的服務(wù)，不能提供任何的服務(wù)質(zhì)量QoS(Quality of Service) 保證，只適合數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的傳送，不能滿足實(shí)時(shí)流媒體傳送的需求。因此，IEEE 802. Ile標(biāo) 準(zhǔn)就是為了實(shí)現(xiàn)支持服務(wù)質(zhì)量QoS需求而提出的新標(biāo)準(zhǔn)，它將不同的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)區(qū)分為4個(gè) 不同的類別，每個(gè)類別具有不同的傳送優(yōu)先級(jí)，優(yōu)先級(jí)越高，被傳送的機(jī)會(huì)越大。根據(jù)IEEE 802. Ile標(biāo)準(zhǔn)，視頻流數(shù)據(jù)將全部被映射至第二優(yōu)先級(jí)，僅次于語音業(yè)務(wù)流數(shù)據(jù)，具有較大 的通信機(jī)率，但在時(shí)變的無線信道和未知的網(wǎng)絡(luò)負(fù)載條件下，用戶將無法獲得高質(zhì)量、平滑 的視頻數(shù)據(jù)。由于實(shí)時(shí)視頻傳輸具有嚴(yán)格的時(shí)延和帶寬要求，而無線網(wǎng)絡(luò)中信道衰落和干擾、 突發(fā)丟失、延時(shí)和有限帶寬已經(jīng)成為傳輸高質(zhì)量流媒體的瓶頸。為了改善實(shí)時(shí)視頻的傳輸 質(zhì)量，傳統(tǒng)的方法是在802. Ile的基礎(chǔ)上提出一些新的傳輸機(jī)制，通過調(diào)整競(jìng)爭(zhēng)窗口大小 (CWmin和CWmax)，設(shè)置連續(xù)傳輸機(jī)會(huì)限制TXOP和數(shù)據(jù)重傳次數(shù)等；或者通過應(yīng)用層、數(shù)據(jù)鏈路層和物理層等部分聯(lián)合跨層優(yōu)化，以提高視頻傳輸質(zhì)量。雖然傳統(tǒng)的算法和機(jī)制都局部的改善了 802. Ile的性能，但它們?nèi)狈紤]某些具 體流量的數(shù)據(jù)特征和意義(比如視頻流等)，沒有利用視頻數(shù)據(jù)的特點(diǎn)優(yōu)化傳輸機(jī)制，無法 有效的提高視頻傳輸質(zhì)量。例如，在某一視頻數(shù)據(jù)幀組內(nèi)，關(guān)鍵幀(I幀)的丟失比其他增 強(qiáng)層數(shù)據(jù)幀(P幀和B幀)的丟失更降低視頻的質(zhì)量。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服已有無線流媒體傳輸控制方法的網(wǎng)絡(luò)吞吐量較小、實(shí)時(shí)視頻傳輸時(shí)延較 大、傳輸質(zhì)量較差的不足，本發(fā)明提供一種有效提高網(wǎng)絡(luò)吞吐量、實(shí)時(shí)視頻傳輸時(shí)延較小、 提高視頻流傳輸質(zhì)量的映射參數(shù)動(dòng)態(tài)自適應(yīng)的無線流媒體傳輸控制方法。本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是一種映射參數(shù)動(dòng)態(tài)自適應(yīng)的無線流媒體傳輸控制方法，所述無線流媒體傳輸控制 方法包括以下步驟1)經(jīng)過應(yīng)用層視頻流編碼，在網(wǎng)絡(luò)傳輸層中，按視頻幀重要性添加初始化優(yōu)先級(jí) 標(biāo)識(shí)，所述視頻幀包括關(guān)鍵幀和其他增強(qiáng)層數(shù)據(jù)幀，在MAC層中，節(jié)點(diǎn)根據(jù)各數(shù)據(jù)幀的最終 優(yōu)先級(jí)標(biāo)識(shí)，分別映射至各優(yōu)先級(jí)，各隊(duì)列按優(yōu)先級(jí)高低依次定義為AC[3]、AC[2]、AC[1] 和 AC
；2)根據(jù)實(shí)時(shí)網(wǎng)絡(luò)負(fù)載分布和各優(yōu)先級(jí)隊(duì)列擁塞情況，按各視頻幀特征動(dòng)態(tài)計(jì)算其 映射至各優(yōu)先級(jí)的映射概率；3)根據(jù)實(shí)時(shí)網(wǎng)絡(luò)條件，對(duì)關(guān)鍵幀采用雙向映射機(jī)制，設(shè)定其映射至ACW]的概率 為零，其前向映射因子prob_Iup和后向映射因子prob_Id_如下所述
權(quán)利要求
1. 一種映射參數(shù)動(dòng)態(tài)自適應(yīng)的無線流媒體傳輸控制方法，其特征在于所述無線流媒 體傳輸控制方法包括以下步驟1)經(jīng)過應(yīng)用層視頻流編碼，在網(wǎng)絡(luò)傳輸層中，按視頻幀重要性添加初始化優(yōu)先級(jí)標(biāo)識(shí)， 所述視頻幀包括關(guān)鍵幀和其他增強(qiáng)層數(shù)據(jù)幀，在MAC層中，節(jié)點(diǎn)根據(jù)各數(shù)據(jù)幀的最終優(yōu)先 級(jí)標(biāo)識(shí)，分別映射至各優(yōu)先級(jí)，各隊(duì)列按優(yōu)先級(jí)高低依次定義為AC[3]、AC[2]、AC[1]和 AC
；2)根據(jù)實(shí)時(shí)網(wǎng)絡(luò)負(fù)載分布和各優(yōu)先級(jí)隊(duì)列擁塞情況，按各視頻幀特征動(dòng)態(tài)計(jì)算其映射 至各優(yōu)先級(jí)的映射概率；3)根據(jù)實(shí)時(shí)網(wǎng)絡(luò)條件，對(duì)關(guān)鍵幀采用雙向映射機(jī)制，設(shè)定其映射至ACW]的概率為零， 其前向映射因子prob_Iup和后向映射因子prob_Id_如下所述
2.如權(quán)利要求1所述的一種映射參數(shù)動(dòng)態(tài)自適應(yīng)的無線流媒體傳輸控制方法，其特征 在于在所述步驟幻中，引入兩個(gè)隊(duì)列閾值參數(shù)threshold_low和threshold_high分別表示隊(duì)列擁塞程度，形成新的前向映射因子和后向映射因子。
3.如權(quán)利要求2所述的一種映射參數(shù)動(dòng)態(tài)自適應(yīng)的無線流媒體傳輸控制方法，其特征 在于關(guān)鍵幀的新的前向映射因子和后向映射因子的形成過程為當(dāng)隊(duì)列AC[2]長(zhǎng)度小于 threshold_high時(shí)，關(guān)鍵幀被映射至AC[2]；否則首先調(diào)用前向映射機(jī)制，當(dāng)隊(duì)列AC[3]長(zhǎng) 度小于 threshold_low 時(shí)直接映射至 AC [3]，若處于 threshold_low 禾口 threshold_high 之間，則重新計(jì)算基于擁塞避免的前向映射因子
4.如權(quán)利要求2所述的一種映射參數(shù)動(dòng)態(tài)自適應(yīng)的無線流媒體傳輸控制方法，其特征 在于對(duì)于P幀，映射至AC[1]和ACW]，新的前向映射因子和后向映射因子表示為
5.如權(quán)利要求2所述的一種映射參數(shù)動(dòng)態(tài)自適應(yīng)的無線流媒體傳輸控制方法，其特征 在于對(duì)于B幀，映射至AC[1]和AC
，新的前向映射因子和后向映射因子表示為
全文摘要
一種映射參數(shù)動(dòng)態(tài)自適應(yīng)的無線流媒體傳輸控制方法包括以下步驟1)經(jīng)過應(yīng)用層視頻流編碼，在網(wǎng)絡(luò)傳輸層中，按視頻幀重要性添加初始化優(yōu)先級(jí)標(biāo)識(shí)，在MAC層中，節(jié)點(diǎn)根據(jù)各數(shù)據(jù)幀的最終優(yōu)先級(jí)標(biāo)識(shí)，分別映射至各優(yōu)先級(jí)；2)根據(jù)實(shí)時(shí)網(wǎng)絡(luò)負(fù)載分布和各優(yōu)先級(jí)隊(duì)列擁塞情況，按各視頻幀特征動(dòng)態(tài)計(jì)算其映射至各優(yōu)先級(jí)的映射概率；3)根據(jù)實(shí)時(shí)網(wǎng)絡(luò)條件，對(duì)關(guān)鍵幀采用雙向映射機(jī)制；對(duì)其他增強(qiáng)層數(shù)據(jù)幀采用雙重向下映射機(jī)制；4)MAC層根據(jù)當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)狀況和視頻幀映射結(jié)果，將信息反饋至應(yīng)用層和傳輸層。本發(fā)明有效提高網(wǎng)絡(luò)吞吐量、實(shí)時(shí)視頻傳輸時(shí)延較小、提高視頻流傳輸質(zhì)量。
文檔編號(hào)H04N7/26GK102104538SQ20101057854
公開日2011年6月22日 申請(qǐng)日期2010年12月8日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月8日
發(fā)明者姚信威, 張科娜, 李桂森, 王萬良, 趙燕偉, 鄭建煒, 韓姍姍 申請(qǐng)人:浙江工業(yè)大學(xué)