一種統計在網絡傳輸中丟失數據的方法
2023-05-29 16:57:01
專利名稱：一種統計在網絡傳輸中丟失數據的方法
技術領域：
本發明涉及數據網絡傳輸技術，特別是一種統計在網絡傳輸中丟失數據的方法。
背景技術：
隨著網絡技術的發展，對音視頻文件的傳輸，不僅利用有線網絡，也同樣可以利用無線網絡。比如，聲音的傳輸可以採用AMR(Adaptive Multi-Rate)音頻格式進行傳輸，具體步驟是對聲音進行AMR編碼，然後通過有線或無線網絡進行傳輸，被傳輸的音頻數據被解碼後，實現播放。
然而由於網絡的複雜性和不穩定性，會導致數據在網絡傳輸中出現數據丟失的現象。為了了解網絡當前的數據丟失狀況，有必要對接收端接收到的數據進行統計。目前，一般會採用實時傳輸控制協議(RTCP)來完成對網絡數據丟失的統計。由於統計所用信息包含在PRCP數據包中，該方法就需要系統在傳輸數據的同時不停發送RTCP數據包，這樣對網絡的帶寬、系統的硬體配置要求比較高。
發明內容
有鑑於此，本發明的目的在於提供一種統計網絡傳輸中丟失數據的方法，可以應用於硬體配置較低的系統，而且不需要在網絡中傳輸額外的數據。
為達到上述目的，本發明提供一種統計在網絡傳輸中丟失數據的方法，包括以下步驟1)發送端為所需傳輸的數據幀確定識別信息，並將所確定的識別信息加入所述數據幀的空閒位；2)發送端將所述數據幀通過網絡向接收端發送；3)接收端接收並解析所述數據幀，自所述數據幀的空閒位獲取所述識別信息，並根據所獲取的識別信息，統計數據丟失率。
所述步驟1)中，發送端根據數據幀的發送時間長度，將數據幀的發送時間計數值作為該數據幀的識別信息。
發送端根據數據幀的發送時間長度，確定時間段，並為所述時間段內所需發送的所有數據幀取相同的發送時間計數值，且使相鄰的兩個時間段內所需發送的數據幀的發送時間計數值不相同。
所述步驟3)中，接收端根據所接收到的數據幀，獲得當前接收到的數據幀所對應的接收時間計數值，並比較所述接收時間計數值和當前接收到的數據幀中的識別信息，根據比較結果計算丟失數據幀數，從而統計數據丟失率。
所述接收端根據所接收到的數據幀，獲得當前接收時間計數值具體為接收端根據一個時間段內接收到的數據幀所對應的接收時間計數值相等，相鄰的兩個時間段內接收到的數據幀所對應的接收時間計數值不等的原則，獲得當前接收到的數據幀所對應的接收時間計數值。
所述步驟1)中，發送端預先根據數據幀的發送時間長度，確定所述時間段內所需發送的數據幀的發送幀數最大計數值；並根據所述空閒位的位數，確定發送時間最大計數值；所述步驟1)還包括以下步驟100)獲取一幀數據幀作為當前需發送的數據幀；101)判斷當前的發送幀數計數值是否達到所述發送幀數最大計數值，如果是，則執行步驟102)，否則執行步驟106)；102)將發送幀數計數值置為0；103)判斷當前的發送時間計數值是否達到所述發送時間最大計數值，如果是，則執行步驟104)，否則執行步驟105)；104)將發送時間計數值置為1，並跳轉至步驟106)；105)發送時間計數值加1；106)將當前的發送時間計數值作為識別信息添加到當前數據幀的空閒位中；107)發送幀數計數值加1，並回到所述步驟100)。
所述步驟3)中，接收端預先根據發送幀數最大計數值，確定接收幀數最大計數值；並根據發送時間最大計數值，確定接收時間最大計數值；所述步驟3)還包括以下步驟300)接收一幀數據幀；301)判斷當前的接收幀數計數值是否達到所述接收幀數最大計數值，如果是，則執行步驟302)，否則執行步驟305)；302)將接收幀數計數值置為0；303)判斷當前的接收時間計數值是否達到所述接收時間最大計數值，如果是，則執行步驟304，否則執行步驟305)；304)將接收時間計數值置為1；305)接收時間計數值加1；306)從當前的數據幀提取識別信息，並與當前接收時間計數值比較，如果相等，則執行步驟309)，否則則執行步驟307)；307)計算丟失的數據幀數；308)將當前數據幀的識別信息賦給當前接收時間計數值，並將接收幀數計數值置為0；309)計算在網絡傳輸中的數據幀丟失率，並返回所述步驟300)。
所述步驟307)中的計算丟失數據幀數的公式為丟失數據幀數＝1個時間段內丟失數據幀數+丟失的整個時間段的數據幀數。
所述1個時間段內丟失數據幀數的計算公式為1個時間段內丟失數據幀數＝接收幀數最大計數值-當前已接收的1個時間段內的數據幀數+1。
當所述當前數據幀的識別信息值大於所述當前接收時間計數值時，丟失的整個時間段的數據幀數的計算公式為丟失的整個時間段的數據幀數＝(當前數據幀的識別信息值-當前接收時間計數值-1)*接收幀數最大計數值；當所述當前數據幀的識別信息值小於所述當前接收時間計數值時，丟失的整個時間段的數據幀數的計算公式為丟失的整個時間段的數據幀數＝(接收時間最大計數值-當前接收時間計數值+當前數據幀的識別信息值-1)*接收幀數最大計數值。
所述步驟308)中的計算網絡傳輸中數據丟失概率的公式為數據丟失概率＝丟失數據幀數/(丟失數據幀數+實際接收的數據幀數)。
所述在網絡中傳輸的數據為AMR音頻數據，所述步驟1)和步驟3)中的識別信息是一個四位的二進位數，其被添加到AMR數據幀頭的高四位。
所述發送幀數最大計數值和所述接收幀數最大計數值均為50；所述發送時間最大計數值和所述接收時間最大計數值均為15。
由以上的技術方案可見，本發明提供的統計網絡傳輸中丟失數據的方法，通過發送端在發送數據前，向數據幀空閒位添加識別信息，經網絡傳輸後，接收端獲取當前接收數據幀的識別信息，並比較當前接收數據幀的識別信息與當前接收時間計數值，然後，根據比較結果，得出數據丟失幀數，從而統計網絡傳輸數據的丟失率。這樣，即使在硬體配置較低、網絡帶寬較低的情況下，就能根據數據格式的特性，通過在數據幀中添加識別信息來實現對網絡傳輸數據的丟失率進行較為準確統計，而且不需要在網絡中傳輸額外的數據，減少了資源佔用。
圖1為本發明提供的方法的流程圖。
圖2為以AMR數據為例，給出的圖1中發送端在網絡傳輸數據前添加識別信息的流程圖。
圖3為以AMR數據為例，給出的圖1中接收端接收網絡傳輸數據及統計數據丟失情況的流程圖。
具體實施例方式
本發明的網絡傳輸中數據丟失的統計方法是基於在網絡傳輸的數據幀的空閒位加入識別信息。如此形成的數據幀格式，通過網絡發送出去而由接收端所接收。接收端便根據所傳輸數據幀格式的特點，結合當前接收到的數據幀中的識別信息與當前接收時間計數值比較情況，計算出實際丟失數據的幀數，從而計算網絡傳輸數據丟失率。
為使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下參照附圖，對本發明進一步詳細說明圖1為本發明提供的方法的流程圖。其具體步驟如下步驟101，發送端為所需傳輸的數據幀確定識別信息，並將所確定的識別信息加入所述數據幀的空閒位。
發送端可以根據數據幀的發送時間長度，將數據幀的發送時間計數值作為該數據幀的識別信息；也可以規定固定幀數的數據幀為相同的計數值，將所述計數值作為該固定幀數的數據幀的識別信息。
發送端可以根據數據幀的發送時間長度，確定時間段，並為所述時間段內所需發送的所有數據幀取相同的發送時間計數值，且使相鄰的兩個時間段內所需發送的數據幀的發送時間計數值不相同，所述的時間段可以是1秒或幾秒；發送端也可以設定固定幀數的數據幀為一組，每組數據幀取相同的計數值，且使相鄰兩組數據幀的計數值不相同。
步驟102，發送端將數據幀通過網絡向接收端發送。
步驟103，接收端接收並解析數據幀，自所述數據幀的空閒位獲取所述識別信息，並根據所獲取的識別信息，統計網絡傳輸數據的丟失率。
接收端根據一個時間段內接收到的數據幀所對應的接收時間計數值相等，相鄰的兩個時間段內接收到的數據幀對應的接收時間計數值相等，相鄰的兩個時間段內接收到的數據幀所對應的接收時間計數值不等的原則，獲得當前接收到的數據幀所對應的接收時間計數值，並比較所述接收時間計數值和當前接收到的數據幀中的識別信息，根據比較結果計算丟失數據幀數，從而統計網絡傳輸數據的丟失率。
如果發送端規定固定幀數的數據幀為相同的計數值，將所述計數值作為該固定幀數的數據幀的識別信息，則按照上述原理獲得當前接收到的數據幀所對應的計數值，並比較所述計數值和當前接收到的數據幀中的識別信息，根據比較結果計算丟失數據幀數，從而統計網絡傳輸數據的丟失率。
計算丟失數據幀數的公式為丟失數據幀數＝1個時間段內丟失數據幀數+丟失的整個時間段的數據幀數所述1個時間段內丟失數據幀數的計算公式為1個時間段內丟失數據幀數＝接收幀數最大計數值-當前已接收的1個時間段內的數據幀數+1當所述當前數據幀的識別信息值大於所述當前接收時間計數值時，丟失的整個時間段的數據幀數的計算公式為丟失的整個時間段的數據幀數＝(當前數據幀的識別信息值-當前接收時間計數值-1)*接收幀數最大計數值當所述當前數據幀的識別信息值小於所述當前接收時間計數值時，丟失的整個時間段的數據幀數的計算公式為丟失的整個時間段的數據幀數＝(接收時間最大計數值-當前接收時間計數值+當前數據幀的識別信息值-1)*接收幀數最大計數值計算網絡傳輸中數據丟失概率的公式為數據丟失概率＝丟失數據幀數/(丟失數據幀數+實際接收的數據幀數)
圖2是網絡傳輸數據以AMR數據為例，所述時間段以1秒為例，發送端為所需傳輸的AMR數據確定識別信息，並向AMR數據空閒位添加識別信息的實施例示意圖。
AMR音頻數據格式，來源於CD、MP3等，它類似於MP3，但比MP3採用的壓縮比更大，一般用於對採樣率不高的聲音進行編碼，比如說話，演講等場合。AMR音頻數據是由多個AMR數據幀組成，每個AMR數據幀都有一個幀頭，佔一個字節。幀頭字節包含8位，高4位為空閒位，低4位用於描述該幀的編碼模式。
在本實施例中，發送端以發送時間計數值作為數據幀的識別信息，發送端預先根據數據幀的發送時間長度，確定所述時間段內所需發送的數據幀的發送幀數最大計數值，並根據所述空閒位的位數，確定發送時間最大計數值。
所述發送端為所需傳輸的AMR數據確定識別信息，並向AMR數據空閒位添加識別信息的具體步驟如下步驟200，初始化發送時間計數值second1＝1，發送幀數計數值framecount1＝0。
根據AMR數據的特點，在網絡傳輸一幀數據的時間長度是20毫秒，所以在沒有數據丟失的情況下，1秒鐘可以傳輸AMR數據50幀，所以所述的發送時間最大計數值為50；這裡的second1是用來對發送時間進行計數的，它將被轉化成二進位數作為識別信息賦給AMR數據幀的幀頭高4位，所以所述的發送幀數最大計數值為15。
步驟201，將AMR數據放入發送緩衝區。
步驟202，判斷發送緩衝區中的AMR數據幀數Fn1是否等於0。若Fn1等於0，則認為發送緩衝區中沒有AMR數據，返回步驟201；若Fn1不等於0，則認為發送緩衝區中有AMR數據，執行步驟203。
步驟203，從輸入緩衝區中獲得一個AMR數據幀，發送緩衝區中的AMR數據幀數Fn減1。
步驟204，判斷發送幀數計數值framecount1是否等於50。若framecount1等於50，則認為自上一秒結束，發送了1秒鐘的數據，即50幀數據，執行步驟205；若framecount1不等於50，則認為自上一秒結束，還未完成1秒鐘(50幀)數據的發送，執行步驟209。
步驟205，將發送幀數計數值framecount1置為0，準備開始下一輪計數。
步驟206，判斷發送時間計數值second1是否等於15。若second1等於15，則執行步驟207；若secound1不等於15，則執行步驟208。
步驟207，將發送時間計數值second1置為1，準備開始下一輪計數。
步驟208，發送時間計數值second1加1。
步驟209，將s econd1的當前值轉化成二進位碼，並添加到當前AMR數據幀頭的高4位，作為該數據幀的識別信息。
步驟210，完成對一幀數據的處理，發送幀數計數值framecount1加1；返回步驟202。
如果發送端以發送時間計數值作為數據幀的識別信息，接收端將預先根據發送幀數最大計數值，確定接收幀數最大計數值；並根據發送時間最大計數值，確定接收時間最大值。圖3是以網絡傳輸數據為AMR數據為例，以所述時間段為1秒為例，接收端接收並解析AMR數據幀，根據從AMR數據幀空閒位獲取的識別信息，對丟失數據幀進行統計的具體實施例示意圖。
在本實施例中，發送端以發送時間計數值作為數據幀的識別信息，接收端將預先根據發送幀數最大計數值，確定接收幀數最大計數值；並根據發送時間最大計數值，確定接收時間最大計數值；可以得出，接收幀數最大計數值為15，接收時間最大計數值為50。
所述發送端接收並解析AMR數據幀，根據從AMR數據幀空閒位獲取的識別信息，對丟失數據幀進行統計的具體步驟如下
步驟300，初始化各變量值。包括初始化接收時間計數值second2＝1，接收幀數計數值framecount2＝0，實際接收幀數Tfnumber＝0，丟失數據幀數所對應秒數temp1＝0，丟失數據幀數lost＝0，丟失數據統計概率err＝0，接收數據幀的識別信息的十進位數值fcount＝0。
步驟301，將從網絡中接收到的AMR數據放入接收緩衝區。
步驟302，判斷接收緩衝區中的AMR數據幀數Fn2是否等於0。若Fn2等於0，則認為接收緩衝區中沒有AMR數據，返回步驟301；若Fn2不等於0，則認為接收緩衝區中有AMR數據，執行步驟303。
步驟303，從接收緩衝區中獲得一個AMR數據幀，接收幀數計數值Fn2減1，實際接收數據幀數Tfnumber加1。
步驟304，判斷接收幀數計數值framecount2是否等於50。若framecount2等於50，則認為自上一秒結束，已經接收到了1秒鐘的AMR數據，即50幀數據，執行步驟306；若framecount2不等於50，則認為自上一秒結束，還未完成1秒鐘(50幀)數據的接收，執行步驟305。
步驟305，接收幀數計數值framecount2加1，並執行步驟310。
步驟306，將接收幀數計數值framecount2置為0，準備下一輪計數。
步驟307，判斷接收時間計數值second2是否等於15。若second2等於15，則執行步驟308；若secound2不等於15，則執行步驟309。
步驟308，將接收時間計數值secound2置為1。
步驟309，時間計數值secound2加1。
步驟310，從當前接收到的AMR數據幀中提取識別信息，並將識別信息的值轉化為十進位數賦給表示數據幀識別信息值的變量fcount。
步驟311，判斷當前接收數據幀的識別信息值fcount是否與當前接收時間計數值second2相等。若fcount等於second2，則執行步驟316；若fcount不等於second2，則認為在網絡傳輸中出現了數據丟失現象，執行步驟312。
步驟312，判斷當前接收數據幀的識別信息值fcount是否大於當前接收時間計數值second2。如果是，則執行步驟313，否則執行步驟314。
步驟313，計算丟失數據對應秒數temp1＝fconut-second2。
步驟314，計算丟失數據對應秒數temp1＝15-second2+fcount。步驟315，計算丟失數據幀數lost＝(50-framecount+1)+(temp1-1)*50。
步驟316，計算數據丟失率err＝lost/(TFNumber+lost)，並返回步驟302。
由上述的實施例可見，採用本發明提供的方法，即使在硬體配置較低、網絡帶寬較低的情況下，並且不需要在網絡中傳輸額外的數據，就能根據數據格式的特性，通過發送端向數據幀的空閒位添加識別信息，接收端比較接收數據幀識別信息與當前接收時間計數值，並結合比較結果實現對網絡傳輸數據的丟失率進行較為準確統計。
總之，以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，並非用於限定本發明的保護範圍。本領域的技術人員可以根據本發明的實施例進行相應的改變，如將本實施例的方法用於有固定格式特點的其他音頻數據或視頻數據或其他數據，根據其格式的特點在數據中添加識別信息，以實現對數據丟失進行統計。因此凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。
權利要求
1.一種統計在網絡傳輸中丟失數據的方法，其特徵在於所述方法包括以下步驟1)發送端為所需傳輸的數據幀確定識別信息，並將所確定的識別信息加入所述數據幀的空閒位；2)發送端將所述數據幀通過網絡向接收端發送；3)接收端接收並解析所述數據幀，自所述數據幀的空閒位獲取所述識別信息，並根據所獲取的識別信息，統計數據丟失率。
2.如權利要求1所述的方法，其特徵在於所述步驟1)中，發送端根據數據幀的發送時間長度，將數據幀的發送時間計數值作為該數據幀的識別信息。
3.如權利要求2所述的方法，其特徵在於所述步驟1)中，發送端根據數據幀的發送時間長度，確定時間段，並為所述時間段內所需發送的所有數據幀取相同的發送時間計數值，且使相鄰的兩個時間段內所需發送的數據幀的發送時間計數值不相同。
4.如權利要求3所述的方法，其特徵在於所述步驟3)中，接收端根據所接收到的數據幀，獲得當前接收到的數據幀所對應的接收時間計數值，並比較所述接收時間計數值和當前接收到的數據幀中的識別信息，根據比較結果計算丟失數據幀數，從而統計數據丟失率。
5.如權利要求4所述的方法，其特徵在於所述接收端根據所接收到的數據幀，獲得當前接收時間計數值具體為接收端根據一個時間段內接收到的數據幀所對應的接收時間計數值相等，相鄰的兩個時間段內接收到的數據幀所對應的接收時間計數值不等的原則，獲得當前接收到的數據幀所對應的接收時間計數值。
6.如權利要求2-5中之一所述的方法，其特徵在於所述步驟1)中，發送端預先根據數據幀的發送時間長度，確定所述時間段內所需發送的數據幀的發送幀數最大計數值；並根據所述空閒位的位數，確定發送時間最大計數值；所述步驟1)還包括以下步驟100)獲取一幀數據幀作為當前需發送的數據幀；101)判斷當前的發送幀數計數值是否達到所述發送幀數最大計數值，如果是，則執行步驟102)，否則執行步驟106)；102)將發送幀數計數值置為0；103)判斷當前的發送時間計數值是否達到所述發送時間最大計數值，如果是，則執行步驟104)，否則執行步驟105)；104)將發送時間計數值置為1，並跳轉至步驟106)；105)發送時間計數值加1；106)將當前的發送時間計數值作為識別信息添加到當前數據幀的空閒位中；107)發送幀數計數值加1，並回到所述步驟100)。
7.如權利要求6所述的方法，其特徵在於所述步驟3)中，接收端預先根據發送幀數最大計數值，確定接收幀數最大計數值；並根據發送時間最大計數值，確定接收時間最大計數值；所述步驟3)還包括以下步驟300)接收一幀數據幀；301)判斷當前的接收幀數計數值是否達到所述接收幀數最大計數值，如果是，則執行步驟302)，否則執行步驟305)；302)將接收幀數計數值置為0；303)判斷當前的接收時間計數值是否達到所述接收時間最大計數值，如果是，則執行步驟304，否則執行步驟305)；304)將接收時間計數值置為1；305)接收時間計數值加1；306)從當前的數據幀提取識別信息，並與當前接收時間計數值比較，如果相等，則執行步驟309)，否則則執行步驟307)；307)計算丟失的數據幀數；308)將當前數據幀的識別信息賦給當前接收時間計數值，並將接收幀數計數值置為0；309)計算在網絡傳輸中的數據幀丟失率，並返回所述步驟300)。
8.如權利要求7所述的方法，其特徵在於所述步驟307)中的計算丟失數據幀數的公式為丟失數據幀數＝1個時間段內丟失數據幀數+丟失的整個時間段的數據幀數。
9.如權利要求8所述的方法，其特徵在於所述1個時間段內丟失數據幀數的計算公式為1個時間段內丟失數據幀數＝接收幀數最大計數值-當前已接收的1個時間段內的數據幀數+1。
10.如權利要求9所述的方法，其特徵在於當所述當前數據幀的識別信息值大於所述當前接收時間計數值時，丟失的整個時間段的數據幀數的計算公式為丟失的整個時間段的數據幀數＝(當前數據幀的識別信息值-當前接收時間計數值-1)*接收幀數最大計數值；當所述當前數據幀的識別信息值小於所述當前接收時間計數值時，丟失的整個時間段的數據幀數的計算公式為丟失的整個時間段的數據幀數＝(接收時間最大計數值-當前接收時間計數值+當前數據幀的識別信息值-1)*接收幀數最大計數值。
11.如權利要求7所述的方法，其特徵在於所述步驟308)中的計算網絡傳輸中數據丟失概率的公式為數據丟失概率＝丟失數據幀數/(丟失數據幀數+實際接收的數據幀數)。
12.如權利要求1-11之一所述的方法，其特徵在於所述在網絡中傳輸的數據為AMR音頻數據，所述步驟1)和步驟3)中的識別信息是一個四位的二進位數，其被添加到AMR數據幀頭的高四位。
13.如權利要求12所述的方法，其特徵在於所述發送幀數最大計數值和所述接收幀數最大計數值均為50；所述發送時間最大計數值和所述接收時間最大計數值均為15。
全文摘要
本發明提供的統計網絡傳輸中丟失數據的方法，通過發送端在發送數據前，向數據幀空閒位添加識別信息，經網絡傳輸後，接收端獲取當前接收數據幀的識別信息，並比較當前接收數據幀的識別信息與當前接收時間計數值，然後，根據比較結果，得出數據丟失幀數，從而統計網絡傳輸數據的丟失率。這樣，即使在硬體配置較低、網絡帶寬較低的情況下，就能根據數據格式的特性，通過在數據中添加識別信息來實現對網絡傳輸數據的丟失率進行較為準確統計，而且不需要在網絡中傳輸額外的數據，減少了資源佔用。
文檔編號H04L1/24GK101056221SQ200710064920
公開日2007年10月17日 申請日期2007年3月29日 優先權日2007年3月29日
發明者唐勉 申請人:北京中星微電子有限公司