降低流媒體丟包的方法
2023-04-27 08:37:31
專利名稱：降低流媒體丟包的方法
技術領域：
本發明屬涉及計算機領域中數據防丟包的方法，尤其涉及流媒體實時傳輸中數據
防丟包的方法。
背景技術：
Network Coding是2000年提出的概念，它通過在網絡層將信息流進行組合編碼 來達到數據的高速傳輸(即最大流)，而傳統的信息傳輸方式只是將信息進行複製、轉發 (即路由方式)。 在視頻聊天，視頻會議這種實時性要求高的流媒體應用中，往往採用UDP的傳輸 方式來保證傳輸速度，但是往往由於UDP傳輸的不可靠性帶來網絡丟包，從而造成視頻質 量差，影響通信效果。本發明吸取了 NetworkCoding的思想，用數據包異或等多種方式對數 據進行冗餘計算，利用應用層組播來降低網絡開銷，並在每一個組播點上做恢復運算，使得 網絡接收端有較大的容錯能力，允許在一定的丟包比例範圍內不影響流媒體質量，從而能 讓流媒體在較差的網絡中獲得較好的效果。本發明主要包括數據包冗餘編碼、應用層組播、 接收端容錯處理幾部分。 Reliable UDP是目前被廣泛使用的UDP防丟包技術，在出現丟包的情況下，接收 端通過應用層協議到發送端重新請求丟失的包，因此Reliable UDP在實時性上會大打折 扣。本發明和Reliable UDP相比，在保證傳輸可靠性的前提下，更加實時，邏輯處理上更加 簡單。 如圖1所示的是傳統的UDP傳輸方式。UDP是一個不可靠的傳輸協議，由於其傳輸 速度快，目前被廣泛的應用於實時流媒體傳輸。圖1模擬了一個發送端發送10個數據包， 經過一個組播點，到達接收端的過程。假設發送端到組播點有10%的丟包率，組播點到接收 端也有10%的丟包率，那麼，本來的10個包到達接收端只剩下8個包。這時接收端在播放 時，視頻質量就不能保證了。 另一種Reliable UDP的處理方式如圖2所示，組播點在丟失了 P9之後，會主動到 發送端重新請求，發送端會把P9重新送給組播點。同樣接收端在丟失P2的情況下，也是重 新請求。假設每次重新請求的時間消耗是100ms，那麼在保證這10個包不丟的條件下，延時 時間就增加了 200ms。如果考慮經過多個組播點轉發的情況，延時會更加嚴重，當延時超過 ls的時候，視頻通話的質量就不能接受了。 並且，傳統的組播點的作用是對收到的數據做原封不動的分發，也就是只有路由 功能。 異或運算通常用符號〃 ④〃表示，異或算法的特性為，假設C二A④B，那麼A二B④C， B二A C。同理，假設D二A B C，那麼A二D @ B C，B二D @A C，C=D @ A C。
發明內容
本發明所要解決的技術問題是提供一種不增加網絡負擔，且具有容錯和恢復的功能的降低流媒體丟包的方法。 為了解決以上技術問題，本發明提供了一種降低流媒體丟包的方法，包括以下步
驟步驟一、首先用異或的方式做出一個冗餘包，P' 二Ple…Pn， n代表任意正整數；步驟
二、然後把這n個包由發送端傳輸到組播點；步驟三、組播點對丟失的數據包做丟包恢復； 步驟四、組播點把恢復後的包，再用同樣的算法做冗餘；步驟五、組播點傳輸n個包到接收 端；步驟六、接收端做丟包修復。 本發明的有益效果在於，本發明的組播點除了具有路由功能，還具有容錯和恢復 的功能。因此，在應用本發明的組播網絡中，組播點的增加並不是傳輸的負擔，從而讓本發 明可以廣泛用於P2P的實時流媒體應用中。
下面結合附圖和具體實施方式
對本發明作進一步詳細說明。
圖1是現有的UDP傳輸方式示意圖； 圖2是Reliable UDP處理方式的示意圖； 圖3是一個組播點的情況下本發明實施例的示意圖； 圖4是多個組播點的情況下本發明實施例的示意圖。
具體實施例方式
對於數據包處理，假設需要傳輸的數據包為Pl， P2， P3，可以根據異或算法冗餘出 來一個數據包，如下p， = Pl P2 P3 把P1，P2，P3，P'傳輸出去，假設由於傳輸的不可靠性，會有一個數據包丟失，在接 收端能看到這種結果。 如果P1丟失，P1' 二P' 6P2④P3，則P1'就是恢復後的P1，和原來的P1—模一 樣。 如果P2丟失，P2' = P' @P1 P3，P2'就是恢復後的P2。 同樣，如果P3丟失，P3' 二 P， @P1 8P2，P3'就是恢復後的P3。 如果P'丟失，可以不用去理會，因為原來的P1，P2，P3都已經收到了。 從上面可以看出，經過異或冗餘算法，在任何一個數據包丟失的情況下，仍然可以
保證接收端數據的完整性，這樣就大大提高了傳輸的可靠性。 異或算法是可以擴展的，可以對數據包加係數，做到N個數據包，冗餘成N+M個，在 收到任意N個數據包，可以恢復原來的N個包。 傳統的組播點的作用是對收到的數據做原封不動的分發，也就是只有路由功能。 本發明中的組播點將參與數據包恢復計算，這個計算給傳輸的可靠性帶來了很大的意義。 本發明的組播點除了具有路由功能，還具有容錯和恢復的功能。因此，在應用本發明的組播 網絡中，組播點的增加並不是傳輸的負擔，從而讓本發明可以廣泛用於P2P的實時流媒體 應用中。 根據前面背景知識的描述，下文將描述本發明具體的實現方式。 如圖3所示，假設還是10個數據包，需要從發送端，通過組播點的轉發到接收端，每次傳輸的丟包率還在10%左右，則傳輸過程如下 1.首先用異或的方式做出 一個冗餘包，p， 二Pl @P2 P3 P4 P5 P6 P7 P8 P9④P10。 2.然後把這11個包由發送端傳輸到組播點。 3.組播點對丟失的數據包做丟包恢復。 4.組播點把恢復後的包，再用同樣的算法做冗餘 5.組播點傳輸11個包到接收端 6.接收端做丟包修復。 在P2P等複雜的網絡應用中，往往有多個組播點，如果直接用UDP傳輸，那麼每增 加一個組播點，就會降低一點傳輸質量，組播點越多，質量就越差；如果使用Reliable UDP， 增加組播點的代價就是延時變大，點越多，延時就越大。這兩種方式顯然都不適合實時流媒 體的應用。 本發明的多個組播點的情況，如圖4所示，在每個組播點上做丟包修復，並把修復 回來的數據重新做冗餘計算，在往下一個點傳輸的時候，基本上可以保證是完整的數據。因 此，在丟包率在一定範圍內的前提下，由於本發明的應用，組播點增加將不會帶來延時的明 顯增大，也不會造成更多的丟包，相反，會更增加傳輸的可靠性，提高網絡的吞吐量。
權利要求
一種降低流媒體丟包的方法，其特徵在於，包括以下步驟步驟一、首先用異或的方式做出一個冗餘包，n代表任意正整數；步驟二、然後把包括P』在內的n+1個包由發送端傳輸到組播點；步驟三、組播點對丟失的數據包做丟包恢復；步驟四、組播點把恢復後的包，再用同樣的算法做冗餘；步驟五、組播點傳輸n+1個包到接收端；步驟六、接收端做丟包修復。F2008100439564C0000011.tif
全文摘要
本發明公開了一種降低流媒體丟包的方法，包括以下步驟步驟一、首先用異或的方式做出一個冗餘包，n代表任意正整數；步驟二、然後把這n個包由發送端傳輸到組播點；步驟三、組播點對丟失的數據包做丟包恢復；步驟四、組播點把恢復後的包，再用同樣的算法做冗餘；步驟五、組播點傳輸n個包到接收端；步驟六、接收端做丟包修復。本發明提供一種不增加網絡負擔，且具有容錯和恢復的功能的降低流媒體丟包的方法。
文檔編號H04L29/08GK101741584SQ20081004395
公開日2010年6月16日 申請日期2008年11月20日 優先權日2008年11月20日
發明者劉超 申請人:盛樂信息技術(上海)有限公司