在Internet网上提高传输视频实时性的研究
发布时间:2008/5/27 0:00:00 访问次数:454
在internet网上提高传输视频实时性的研究
摘 要： 基于中国internet网络现状，对提高视频传输的实时性、稳定性、连续性提出了几点改进算法。在视频会议、远程机器人控制中得到了具体的应用，并取得了良好的效果。
关键词： 传输协议 压缩 视频
internet实时视频传输在网络会议、远程机器人控制等方面有着广泛的应用。其关键问题包括：传输的实时性棗根据不同系统的要求，实时性是一个重要的评价指标，例如视频会议系统，要求传输的延迟不超过0.5s否则会影响参会者的正常表达对于远程控制系统，要根据具体要求进行调节。传输协议的制定棗传统的传输协议应用到视频传输中或多或少都存在一些缺陷，因为它们不是专门设计的，尤其针对中国网络现状更要进行一些独特的设计。这包括并发的tcp协议，可靠的udp传输协议。压缩算法棗对h.263视频压缩协议进行增强，调节关键帧与非关键帧的比例以及质量来适应不同的网络传输率。
1 协议的设计
传统的视频传输协议是建立在tcp／udp的基础上进行的。他们都是传输层协议，具有较高的效率。tcp协议则保证了传输的可靠性，采用这种协议要在视频接收方建立服务程序等待来自发送方的视频数据。最开始，发送方与接收方要建立一条稳定的通路来保证传输的可靠性，这种建立连接的过程可能是比较长的，特别是发送方与接收方中间要经过很多路由的时候。而一旦这条通路建立之后，数据的传输是可靠的，不会出现乱序或丢失数据包的现象。如果网络的带宽能稳定维持在一定水平，传输视频的效果很好。但由于internet的现状，电话线与中间路由器等硬件设备经常出现阻塞，为此，我们提出以下几种方法，来提高传输效率使视频可以平滑、小延迟地回放。
1.1 多路tcp并发传输
tcp协议建立连接的过程也是一个寻找通路的过程，它通过网络层、物理层协议来建立从数据发送源到目的地的最佳通路。由于当时网络环境的不同，每次建立连接所选择的通路就有可能不同，这些不同的通路同时阻塞的机会显然比一条通路阻塞要小得多。这就是多路并发tcp传输协议的原理。
具体的设计步骤如下：
（１）设定同时连接进行数据传输的连接数目为5个，每个连接都有一个线程来控制，每个线程可以独立地运作。他们之间又可以相互通信，使得在同一时刻进行数据传输的通路只有一个。并且这个数据通路的传输速度相对于其他通路是更快的。其他的通路反复地进行数据传输速度的测试，称为测试通路，在当前数据通路发生阻塞的时候则断掉这条通路，而启用在测试通路中速度最快的那一个，并将其切换为数据通路进行传输。简言之，就是一个数据通路，多个测试通路同时并存，尽量选择速度最快的通路作为数据通路见图1。
（２） 鉴于建立连接的过程相对较慢，所以采用交错的方式进行。即不是在一开始将5个通路的连接全部建立起来，而是先建立一个连接并作为数据通路传输，与此同时再逐步建立其他通路的连接，由于每条通路都是采用线程来控制的，它们之间不会相互影响，见图2。
（３） 如果经过步骤（１）选择了最佳的数据通路之后数据仍然不能传出去，说明现在的网络带宽不足以传输视频数据流，因此传输模块会将这一信息反馈给压缩模块，由压缩模块根据当前的网络速度重新调整参数，形成新的数据量较小的视频流。与此同时在发送方设有一个1秒钟的cache，将由于阻塞而没有发出去的数据包暂时存在cache中，无法存入cache中的数据包被发送方丢掉，这是对传输的实时性和连续性的一个折衷。
1.2 可靠的udp传输
用udp协议进行数据传输的优点是不需要建立连接，传输速度快。缺点是容易丢失数据包和数据包的顺序发生混乱。为此我们设计了一种方法来保证数据的可靠性。
（１） 建立一条以udp作为传输协议的数据通路，在传输时要把压缩后的视频流打包，这时不能简单地采用以视频帧为打包的单位。因为，第一、某些压缩的关键帧会很大以致超过了udp协议所规定的最大值；第二、关键帧与非关键帧数据量相差很远，
在internet网上提高传输视频实时性的研究
摘 要： 基于中国internet网络现状，对提高视频传输的实时性、稳定性、连续性提出了几点改进算法。在视频会议、远程机器人控制中得到了具体的应用，并取得了良好的效果。
关键词： 传输协议 压缩 视频
internet实时视频传输在网络会议、远程机器人控制等方面有着广泛的应用。其关键问题包括：传输的实时性棗根据不同系统的要求，实时性是一个重要的评价指标，例如视频会议系统，要求传输的延迟不超过0.5s否则会影响参会者的正常表达对于远程控制系统，要根据具体要求进行调节。传输协议的制定棗传统的传输协议应用到视频传输中或多或少都存在一些缺陷，因为它们不是专门设计的，尤其针对中国网络现状更要进行一些独特的设计。这包括并发的tcp协议，可靠的udp传输协议。压缩算法棗对h.263视频压缩协议进行增强，调节关键帧与非关键帧的比例以及质量来适应不同的网络传输率。
1 协议的设计
传统的视频传输协议是建立在tcp／udp的基础上进行的。他们都是传输层协议，具有较高的效率。tcp协议则保证了传输的可靠性，采用这种协议要在视频接收方建立服务程序等待来自发送方的视频数据。最开始，发送方与接收方要建立一条稳定的通路来保证传输的可靠性，这种建立连接的过程可能是比较长的，特别是发送方与接收方中间要经过很多路由的时候。而一旦这条通路建立之后，数据的传输是可靠的，不会出现乱序或丢失数据包的现象。如果网络的带宽能稳定维持在一定水平，传输视频的效果很好。但由于internet的现状，电话线与中间路由器等硬件设备经常出现阻塞，为此，我们提出以下几种方法，来提高传输效率使视频可以平滑、小延迟地回放。
1.1 多路tcp并发传输
tcp协议建立连接的过程也是一个寻找通路的过程，它通过网络层、物理层协议来建立从数据发送源到目的地的最佳通路。由于当时网络环境的不同，每次建立连接所选择的通路就有可能不同，这些不同的通路同时阻塞的机会显然比一条通路阻塞要小得多。这就是多路并发tcp传输协议的原理。
具体的设计步骤如下：
（１）设定同时连接进行数据传输的连接数目为5个，每个连接都有一个线程来控制，每个线程可以独立地运作。他们之间又可以相互通信，使得在同一时刻进行数据传输的通路只有一个。并且这个数据通路的传输速度相对于其他通路是更快的。其他的通路反复地进行数据传输速度的测试，称为测试通路，在当前数据通路发生阻塞的时候则断掉这条通路，而启用在测试通路中速度最快的那一个，并将其切换为数据通路进行传输。简言之，就是一个数据通路，多个测试通路同时并存，尽量选择速度最快的通路作为数据通路见图1。
（２） 鉴于建立连接的过程相对较慢，所以采用交错的方式进行。即不是在一开始将5个通路的连接全部建立起来，而是先建立一个连接并作为数据通路传输，与此同时再逐步建立其他通路的连接，由于每条通路都是采用线程来控制的，它们之间不会相互影响，见图2。
（３） 如果经过步骤（１）选择了最佳的数据通路之后数据仍然不能传出去，说明现在的网络带宽不足以传输视频数据流，因此传输模块会将这一信息反馈给压缩模块，由压缩模块根据当前的网络速度重新调整参数，形成新的数据量较小的视频流。与此同时在发送方设有一个1秒钟的cache，将由于阻塞而没有发出去的数据包暂时存在cache中，无法存入cache中的数据包被发送方丢掉，这是对传输的实时性和连续性的一个折衷。
1.2 可靠的udp传输
用udp协议进行数据传输的优点是不需要建立连接，传输速度快。缺点是容易丢失数据包和数据包的顺序发生混乱。为此我们设计了一种方法来保证数据的可靠性。
（１） 建立一条以udp作为传输协议的数据通路，在传输时要把压缩后的视频流打包，这时不能简单地采用以视频帧为打包的单位。因为，第一、某些压缩的关键帧会很大以致超过了udp协议所规定的最大值；第二、关键帧与非关键帧数据量相差很远，
上一篇：利用Intel
相关技术资料- 5-22双核 STM32H747 MCU芯片应用探究
- 5-22第七代酷睿处理器系列新技术介绍
- 5-22新一代骁龙 8 旗舰处理器应用详解
- 5-22数据中心芯片AI 100际应用场景分析
- 5-22首款Arm架构服务器芯片Centriq 2400
- 5-2212英寸碳化硅衬底激光剥离自动化解决方案
- 5-21带控制引脚锂电保护芯片 SC5617E
- 5-21全新互连技术—NVLink Fusion
- 5-21最新一代GB300 AI系统技术参数设计
- 5-21Data Center Building Block Soluti
- 5-21新品4U前端I/O NVIDIA HGX™B200 8
- 5-21DLC-2第二代直接液冷技术（Direct Liqu
- 相关IC型号
公网安备44030402000607
