一種流媒體傳輸的網絡擁塞控制方法技術

本發明專利技術涉及一種流媒體傳輸的網絡擁塞控制方法，包含三步主要步驟，第一步，計算丟包率以及延時變化，第二步，根據丟包率和延時變化對網絡的擁塞狀況進行劃分，第三步，根據網絡的擁塞情況，對傳輸的發送方的發送速率以及傳輸的周期進行調整，將所述網絡的擁塞情況本發明專利技術根據丟包率和延時變化來劃分網絡的擁塞狀況，從而動態地調整流媒體的傳輸以避免擁塞，使網絡數據的傳輸能充分利用網絡帶寬，減小傳輸時延，降低網絡丟包率。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及流媒體傳輸領域，涉及一種流媒體傳輸的網絡擁塞控制方法。
技術介紹
在流媒體系統中，數據的傳輸需要傳輸協議的支持。流媒體技術作為網絡中重要的組成部分，拓寬了流媒體業務的應用領域。流媒體視頻流是現在網絡中的主要業務量，在流媒體傳輸中，經常出現網絡擁塞的現象，當擁塞發生時，最直觀的表現是流媒體視頻質量變差，而網絡中的直接體現是數據丟包率增加，因此，需要對流媒體傳輸進行控制，從而減少網絡擁塞。
技術實現思路
有鑒于此，本專利技術提供一種解決或部分解決上述問題的流媒體傳輸的網絡擁塞控制方法。為達到上述技術方案的效果，本專利技術的技術方案為：一種流媒體傳輸的網絡擁塞控制方法，其特征在于，包含以下步驟：設定傳輸的周期，通過統計在一個傳輸的周期內傳輸的接收方收到數據包的數量以及傳輸的發送方發送數據包的數量，來計算丟包率，并且采用低通濾波器對丟包率進行平滑處理，得到經過經過平滑處理后的丟包率，根據傳輸的接收方收到數據包的時間與傳輸的接收發送數據包的時間，兩者相減得到數據包的單向延時，將一個傳輸的周期內傳輸的接收方收到數據包的數量n帶入，用以下公式定義延時變化函數來計算延時變化：其中，i＝1,…，n為數據包的序號，Ti表示數據包i的單向延時，Ti-1表示數據包i-1的單向延時，函數P()表示計算括號內的式子為假時為1，否則為0；2)根據經過平滑處理后的丟包率和延時變化對網絡的擁塞狀況將網絡的擁塞情況分為空閑、輕負載、適中負載、滿負載、堵塞五種，當經過平滑處理后的丟包率小于等于2.5％時，網絡的擁塞情況為空閑，當經過平滑處理后的丟包率在2.5％與3.2％之間時，網絡的擁塞情況為輕負載，當經過平滑處理后的丟包率在3.2％與3.8％之間并且延時變化不為正值時，網絡的擁塞情況為適中負載，經過平滑處理后的丟包率在3.2％與3.8％之間并且延時變化為正值或者經過平滑處理后的丟包率在3.8％之上并且延時變化不為正值時，網絡的擁塞情況為滿負載，經過平滑處理后的丟包率在3.8％之上并且延時變化為正值時，網絡的擁塞情況為堵塞；3)根據網絡的擁塞情況，對傳輸的發送方的發送速率以及傳輸的周期進行調整，調整的規則為：網絡的擁塞情況為空閑，新的傳輸的發送方的發送速率為傳輸的發送方的發送速率的2倍，同時新的傳輸的周期為傳輸的周期的1.5倍；網絡的擁塞情況為輕負載，新的傳輸的發送方的發送速率為在傳輸的周期內最大傳輸的發送方的發送速率與最小傳輸的發送方的發送速率的差的二分之一加上傳輸的發送方的發送速率；網絡的擁塞情況為適中負載，維持傳輸的發送方的發送速率以及傳輸的周期不變；網絡的擁塞情況為滿負載，新的傳輸的發送方的發送速率為傳輸的發送方的發送速率減去在傳輸的周期內最大傳輸的發送方的發送速率與最小傳輸的發送方的發送速率的差的二分之一；網絡的擁塞情況為堵塞，新的傳輸的發送方的發送速率為傳輸的發送方的發送速率減去在傳輸的周期內最大傳輸的發送方的發送速率與最小傳輸的發送方的發送速率的差，同時新的傳輸的周期為傳輸的周期的二分之一。本專利技術的有益成果是：本專利技術根據丟包率和延時變化來劃分網絡的擁塞狀況，從而動態地調整流媒體的傳輸以避免擁塞，使網絡數據的傳輸能充分利用網絡帶寬，減小傳輸時延，降低網絡丟包率。具體實施方式為了使本專利技術所要解決的技術問題、技術方案及有益效果更加清楚明白，以下結合實施例，對本專利技術進行詳細的說明。應當說明的是，此處所描述的具體實施例僅用以解釋本專利技術，并不用于限定本專利技術，能實現同樣功能的產品屬于等同替換和改進，均包含在本專利技術的保護范圍之內。具體方法如下：實施例1：當擁塞發生時，最直觀的表現是流媒體視頻質量變差，而網絡中的直接體現是數據丟包率增加。因此，很多擁塞控制算法都是丟包率作為網絡擁塞發生的標準。丟包率作為網絡擁塞發生的標志有一定的缺陷：當丟包率很大時說明網絡擁塞已經發生，且可能正進一步加劇。當網絡中的丟包率很大時，才進行傳輸速率的調整，會有一定的滯后性。然而，當網絡中擁塞要發生時，網絡中的數據包數量己經超過其承載能為，數據包在網絡中的排隊時延增加，所以到達接收端的數據包的延時也増加。而傳輸延時能更早反映網絡的狀況，在丟包發生前網絡延時己經大大增加。因此使用傳輸延時判斷網絡是否發生擁塞，能更早的反饋網絡負載信息。單一的采用丟包率和傳輸時延都不能準確的反應網絡狀況，又因為流媒體并不對每個數據包進行確認，所測量往返延時需要發送探測包，這增加了網絡傳輸數據量，降低網絡利用率。因此，使用單向延時測量網絡狀態。同時考慮丟包率因素，本專利技術提出了使用丟包率與單向時延相結合的方式作為擁塞是否發生的判斷標準。本專利技術擁塞控制的基本思想是：根據丟包率和時延變化趨勢設定兩個主口限值，網絡的擁塞情況分為空閑、輕負載、適中負載、滿負載、堵塞五種。發送端從而可根據網絡所處的狀態調節傳輸的周期、數據發送速率。在實際應用中，還可以對網絡的擁塞情況的劃分動態地調整，即動態地調整劃分的界限值。界限值的選取非常重要，界限值選取的太低會使系統的網絡帶寬不能充分利用，若選取的太高，網絡長時間處于接近擁塞狀態，則會對負載敏感，會出現振蕩調節的現象。所以，可以對界限值適當地調整。首先，設定初始的界限值，界限值根據發送端速率的調整而動態更新。當網絡的擁塞情況是處于空閑或輕負載狀態，此時網絡中的數據包數量應該相對少，且鏈路帶寬未被充分利用。但數據包的延時卻有不斷增加的現象時，推測可能是界限值的下限偏高，此時減少界限值的上限值。當網絡處于擁塞狀態時，如果進行了多次次速率調整，但擁塞并未改善，則可能在擁塞非常嚴重時才進行調節，擁塞上限值設置的過大。此時，需要下調丟包率界限值的上限值。如果同一界限值剛進行上調接著又進行下調時，則恢復界限值為變化前的數值。實施例2：本專利技術設定了傳輸的周期，通過統計在一個傳輸的周期內傳輸的接收方收到數據包的數量以及傳輸的發送方發送數據包的數量，來計算丟包率，并且采用低通濾波器對丟包率進行平滑處理，得到經過經過平滑處理后的丟包率。接收端統計一個傳輸的周期t內接收到的數據包數量為C，根據發送端發送的數據包數量為M，則接收端統計這周期內的數據包丟失率D(t)為C/M。單一的網絡丟包不能判斷是使用協議引起的丟包還是因網絡擁塞引起的丟包，丟包率作為判斷網絡狀態的重要標準，若一發生丟包就對網絡速率進行調整會使視頻播放速率更新過于頻繁，視頻質量不穩定。所以，一般采用低通濾波器對丟包率進行平滑處理，來減小數據的波動性。使用低通濾波器平滑后的數據包丟失率為λD(t)+(1-λ)D(t-1)，用λ來表示平滑因子。D(t-1)表示前一個周期的數據包丟失率。λ值越大越能顯示網絡的變化情況，小的λ值卻能更好地起到平滑網絡的作用，所以λ的取值對網絡狀態的判斷影響很大，根據相關研究，λ取值0.7較合適。為了使發送端能更好地了解網絡狀況，更快地接收到接收端的反饋信息，更快地更新網絡發送端發送速率來適應網絡狀態的變化，所以，當網絡中的傳輸時延增加時，為了更好的反應網絡的狀態，應適當增加傳輸的周期，使發送端的發送速率快速減小，從而減少網絡處于擁塞的時間。當網絡處于空閑狀態時，可適當地減小反饋周期。過短的周期會增加網絡的負載，極限情況會增加了網絡中無用信息包的數量，且當網絡處于擁塞狀態時，過多的本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種流媒體傳輸的網絡擁塞控制方法，其特征在于，包含以下步驟：1)設定傳輸的周期，通過統計在一個所述傳輸的周期內傳輸的接收方收到數據包的數量以及傳輸的發送方發送數據包的數量，來計算丟包率，并且采用低通濾波器對所述丟包率進行平滑處理，得到經過平滑處理后的所述丟包率，根據傳輸的接收方收到數據包的時間與傳輸的接收發送數據包的時間，兩者相減得到數據包的單向延時，將一個所述傳輸的周期內所述傳輸的接收方收到數據包的數量n帶入，用以下公式來計算延時變化DT：DT=Σi=1nP(Ti≤Ti-1)n-1]]>其中，i＝1,…，n為數據包的序號，Ti表示序號為i的數據包的單向延時，Ti?1表示序號為i?1的數據包i?1的單向延時，函數P()的值的計算方法為，計算括號內的式子，當括號內的式子為假時為1，否則為0；2)根據所述經過平滑處理后的所述丟包率和所述延時變化對網絡的擁塞狀況將所述網絡的擁塞情況分為空閑、輕負載、適中負載、滿負載、堵塞五種，當所述經過平滑處理后的所述丟包率小于等于2.5％時，所述網絡的擁塞情況為空閑，當所述經過平滑處理后的所述丟包率在2.5％與3.2％之間時，所述網絡的擁塞情況為輕負載，當所述經過平滑處理后的所述丟包率在3.2％與3.8％之間并且所述延時變化不為正值時，所述網絡的擁塞情況為適中負載，當所述經過平滑處理后的所述丟包率在3.2％與3.8％之間并且所述延時變化為正值或者所述經過平滑處理后的所述丟包率在3.8％之上并且所述延時變化不為正值時，所述網絡的擁塞情況為滿負載，當所述經過平滑處理后的所述丟包率在3.8％之上并且所述延時變化為正值時，所述網絡的擁塞情況為堵塞；3)根據所述網絡的擁塞情況，對傳輸的發送方的發送速率以及所述傳輸的周期進行調整，調整的規則為：當所述網絡的擁塞情況為空閑，新的所述傳輸的發送方的發送速率為所述傳輸的發送方的發送速率的2倍，同時新的所述傳輸的周期為所述傳輸的周期的1.5倍；當所述網絡的擁塞情況為輕負載，新的所述傳輸的發送方的發送速率為在所述傳輸的周期內最大傳輸的發送方的發送速率與最小傳輸的發送方的發送速率的差的二分之一加上所述傳輸的發送方的發送速率；所述網絡的擁塞情況為適中負載，維持所述傳輸的發送方的發送速率以及所述傳輸的周期不變；當所述網絡的擁塞情況為滿負載，新的所述傳輸的發送方的發送速率為所述傳輸的發送方的發送速率減去在所述傳輸的周期內所述最大傳輸的發送方的發送速率與所述最小傳輸的發送方的發送速率的差的二分之一；所述網絡的擁塞情況為堵塞，新的所述傳輸的發送方的發送速率為所述傳輸的發送方的發送速率減去在所述傳輸的周期內所述最大傳輸的發送方的發送速率與所述最小傳輸的發送方的發送速率的差，同時新的所述傳輸的周期為所述傳輸的周期的二分之一。...

【技術特征摘要】
1.一種流媒體傳輸的網絡擁塞控制方法，其特征在于，包含以下步驟：1)設定傳輸的周期，通過統計在一個所述傳輸的周期內傳輸的接收方收到數據包的數量以及傳輸的發送方發送數據包的數量，來計算丟包率，并且采用低通濾波器對所述丟包率進行平滑處理，得到經過平滑處理后的所述丟包率，根據傳輸的接收方收到數據包的時間與傳輸的接收發送數據包的時間，兩者相減得到數據包的單向延時，將一個所述傳輸的周期內所述傳輸的接收方收到數據包的數量n帶入，用以下公式來計算延時變化DT：DT=Σi=1nP(Ti≤Ti-1)n-1]]>其中，i＝1,…，n為數據包的序號，Ti表示序號為i的數據包的單向延時，Ti-1表示序號為i-1的數據包i-1的單向延時，函數P()的值的計算方法為，計算括號內的式子，當括號內的式子為假時為1，否則為0；2)根據所述經過平滑處理后的所述丟包率和所述延時變化對網絡的擁塞狀況將所述網絡的擁塞情況分為空閑、輕負載、適中負載、滿負載、堵塞五種，當所述經過平滑處理后的所述丟包率小于等于2.5％時，所述網絡的擁塞情況為空閑，當所述經過平滑處理后的所述丟包率在2.5％與3.2％之間時，所述網絡的擁塞情況為輕負載，當所述經過平滑處理后的所述丟包率在3.2％與3.8％之間并且所述延時變化不為正值時，所述網絡的擁塞情況為適中負載，當所述經過平滑處理后的所述丟包...

【專利技術屬性】
技術研發人員：李旭，
申請(專利權)人：深圳云視融通科技有限公司，
類型：發明
國別省市：廣東;44