本發(fā)明涉及流媒體傳輸領(lǐng)域，涉及一種流媒體傳輸?shù)木W(wǎng)絡(luò)擁塞控制方法。
背景技術(shù)：
在流媒體系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)的傳輸需要傳輸協(xié)議的支持。流媒體技術(shù)作為網(wǎng)絡(luò)中重要的組成部分，拓寬了流媒體業(yè)務(wù)的應(yīng)用領(lǐng)域。流媒體視頻流是現(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)中的主要業(yè)務(wù)量，在流媒體傳輸中，經(jīng)常出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)擁塞的現(xiàn)象，當擁塞發(fā)生時，最直觀的表現(xiàn)是流媒體視頻質(zhì)量變差，而網(wǎng)絡(luò)中的直接體現(xiàn)是數(shù)據(jù)丟包率增加，因此，需要對流媒體傳輸進行控制，從而減少網(wǎng)絡(luò)擁塞。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
有鑒于此，本發(fā)明提供一種解決或部分解決上述問題的流媒體傳輸?shù)木W(wǎng)絡(luò)擁塞控制方法。
為達到上述技術(shù)方案的效果，本發(fā)明的技術(shù)方案為：一種流媒體傳輸?shù)木W(wǎng)絡(luò)擁塞控制方法，其特征在于，包含以下步驟：
設(shè)定傳輸?shù)闹芷?，通過統(tǒng)計在一個傳輸?shù)闹芷趦?nèi)傳輸?shù)慕邮辗绞盏綌?shù)據(jù)包的數(shù)量以及傳輸?shù)陌l(fā)送方發(fā)送數(shù)據(jù)包的數(shù)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(jīng)過經(jīng)過平滑處理后的丟包率，根據(jù)傳輸?shù)慕邮辗绞盏綌?shù)據(jù)包的時間與傳輸?shù)慕邮瞻l(fā)送數(shù)據(jù)包的時間，兩者相減得到數(shù)據(jù)包的單向延時，將一個傳輸?shù)闹芷趦?nèi)傳輸?shù)慕邮辗绞盏綌?shù)據(jù)包的數(shù)量n帶入，用以下公式定義延時變化函數(shù)來計算延時變化：
其中，i＝1,…，n為數(shù)據(jù)包的序號，Ti表示數(shù)據(jù)包i的單向延時，Ti-1表示數(shù)據(jù)包i-1的單向延時，函數(shù)P()表示計算括號內(nèi)的式子為假時為1，否則為0；
2)根據(jù)經(jīng)過平滑處理后的丟包率和延時變化對網(wǎng)絡(luò)的擁塞狀況將網(wǎng)絡(luò)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(jīng)過平滑處理后的丟包率小于等于2.5％時，網(wǎng)絡(luò)的擁塞情況為空閑，當經(jīng)過平滑處理后的丟包率在2.5％與3.2％之間時，網(wǎng)絡(luò)的擁塞情況為輕負載，當經(jīng)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(wǎng)絡(luò)的擁塞情況為適中負載，經(jīng)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(jīng)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(wǎng)絡(luò)的擁塞情況為滿負載，經(jīng)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(wǎng)絡(luò)的擁塞情況為堵塞；
3)根據(jù)網(wǎng)絡(luò)的擁塞情況，對傳輸?shù)陌l(fā)送方的發(fā)送速率以及傳輸?shù)闹芷谶M行調(diào)整，調(diào)整的規(guī)則為：網(wǎng)絡(luò)的擁塞情況為空閑，新的傳輸?shù)陌l(fā)送方的發(fā)送速率為傳輸?shù)陌l(fā)送方的發(fā)送速率的2倍，同時新的傳輸?shù)闹芷跒閭鬏數(shù)闹芷诘?.5倍；網(wǎng)絡(luò)的擁塞情況為輕負載，新的傳輸?shù)陌l(fā)送方的發(fā)送速率為在傳輸?shù)闹芷趦?nèi)最大傳輸?shù)陌l(fā)送方的發(fā)送速率與最小傳輸?shù)陌l(fā)送方的發(fā)送速率的差的二分之一加上傳輸?shù)陌l(fā)送方的發(fā)送速率；網(wǎng)絡(luò)的擁塞情況為適中負載，維持傳輸?shù)陌l(fā)送方的發(fā)送速率以及傳輸?shù)闹芷诓蛔?；網(wǎng)絡(luò)的擁塞情況為滿負載，新的傳輸?shù)陌l(fā)送方的發(fā)送速率為傳輸?shù)陌l(fā)送方的發(fā)送速率減去在傳輸?shù)闹芷趦?nèi)最大傳輸?shù)陌l(fā)送方的發(fā)送速率與最小傳輸?shù)陌l(fā)送方的發(fā)送速率的差的二分之一；網(wǎng)絡(luò)的擁塞情況為堵塞，新的傳輸?shù)陌l(fā)送方的發(fā)送速率為傳輸?shù)陌l(fā)送方的發(fā)送速率減去在傳輸?shù)闹芷趦?nèi)最大傳輸?shù)陌l(fā)送方的發(fā)送速率與最小傳輸?shù)陌l(fā)送方的發(fā)送速率的差，同時新的傳輸?shù)闹芷跒閭鬏數(shù)闹芷诘亩种弧?/p>
本發(fā)明的有益成果是：本發(fā)明根據(jù)丟包率和延時變化來劃分網(wǎng)絡(luò)的擁塞狀況，從而動態(tài)地調(diào)整流媒體的傳輸以避免擁塞，使網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的傳輸能充分利用網(wǎng)絡(luò)帶寬，減小傳輸時延，降低網(wǎng)絡(luò)丟包率。
具體實施方式
為了使本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題、技術(shù)方案及有益效果更加清楚明白，以下結(jié)合實施例，對本發(fā)明進行詳細的說明。應(yīng)當說明的是，此處所描述的具體實施例僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明，能實現(xiàn)同樣功能的產(chǎn)品屬于等同替換和改進，均包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。具體方法如下：
實施例1：當擁塞發(fā)生時，最直觀的表現(xiàn)是流媒體視頻質(zhì)量變差，而網(wǎng)絡(luò)中的直接體現(xiàn)是數(shù)據(jù)丟包率增加。因此，很多擁塞控制算法都是丟包率作為網(wǎng)絡(luò)擁塞發(fā)生的標準。丟包率作為網(wǎng)絡(luò)擁塞發(fā)生的標志有一定的缺陷：當丟包率很大時說明網(wǎng)絡(luò)擁塞已經(jīng)發(fā)生，且可能正進一步加劇。當網(wǎng)絡(luò)中的丟包率很大時，才進行傳輸速率的調(diào)整，會有一定的滯后性。然而，當網(wǎng)絡(luò)中擁塞要發(fā)生時，網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)包數(shù)量己經(jīng)超過其承載能為，數(shù)據(jù)包在網(wǎng)絡(luò)中的排隊時延增加，所以到達接收端的數(shù)據(jù)包的延時也増加。而傳輸延時能更早反映網(wǎng)絡(luò)的狀況，在丟包發(fā)生前網(wǎng)絡(luò)延時己經(jīng)大大增加。因此使用傳輸延時判斷網(wǎng)絡(luò)是否發(fā)生擁塞，能更早的反饋網(wǎng)絡(luò)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(yīng)網(wǎng)絡(luò)狀況，又因為流媒體并不對每個數(shù)據(jù)包進行確認，所測量往返延時需要發(fā)送探測包，這增加了網(wǎng)絡(luò)傳輸數(shù)據(jù)量，降低網(wǎng)絡(luò)利用率。因此，使用單向延時測量網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)。同時考慮丟包率因素，本發(fā)明提出了使用丟包率與單向時延相結(jié)合的方式作為擁塞是否發(fā)生的判斷標準。
本發(fā)明擁塞控制的基本思想是：根據(jù)丟包率和時延變化趨勢設(shè)定兩個主口限值，網(wǎng)絡(luò)的擁塞情況分為空閑、輕負載、適中負載、滿負載、堵塞五種。發(fā)送端從而可根據(jù)網(wǎng)絡(luò)所處的狀態(tài)調(diào)節(jié)傳輸?shù)闹芷?、?shù)據(jù)發(fā)送速率。在實際應(yīng)用中，還可以對網(wǎng)絡(luò)的擁塞情況的劃分動態(tài)地調(diào)整，即動態(tài)地調(diào)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(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)帶寬不能充分利用，若選取的太高，網(wǎng)絡(luò)長時間處于接近擁塞狀態(tài)，則會對負載敏感，會出現(xiàn)振蕩調(diào)節(jié)的現(xiàn)象。所以，可以對界限值適當?shù)卣{(diào)整。首先，設(shè)定初始的界限值，界限值根據(jù)發(fā)送端速率的調(diào)整而動態(tài)更新。當網(wǎng)絡(luò)的擁塞情況是處于空閑或輕負載狀態(tài)，此時網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)包數(shù)量應(yīng)該相對少，且鏈路帶寬未被充分利用。但數(shù)據(jù)包的延時卻有不斷增加的現(xiàn)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(wǎng)絡(luò)處于擁塞狀態(tài)時，如果進行了多次次速率調(diào)整，但擁塞并未改善，則可能在擁塞非常嚴重時才進行調(diào)節(jié)，擁塞上限值設(shè)置的過大。此時，需要下調(diào)丟包率界限值的上限值。如果同一界限值剛進行上調(diào)接著又進行下調(diào)時，則恢復界限值為變化前的數(shù)值。
實施例2：本發(fā)明設(shè)定了傳輸?shù)闹芷?，通過統(tǒng)計在一個傳輸?shù)闹芷趦?nèi)傳輸?shù)慕邮辗绞盏綌?shù)據(jù)包的數(shù)量以及傳輸?shù)陌l(fā)送方發(fā)送數(shù)據(jù)包的數(shù)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(jīng)過經(jīng)過平滑處理后的丟包率。接收端統(tǒng)計一個傳輸?shù)闹芷趖內(nèi)接收到的數(shù)據(jù)包數(shù)量為C，根據(jù)發(fā)送端發(fā)送的數(shù)據(jù)包數(shù)量為M，則接收端統(tǒng)計這周期內(nèi)的數(shù)據(jù)包丟失率D(t)為C/M。單一的網(wǎng)絡(luò)丟包不能判斷是使用協(xié)議引起的丟包還是因網(wǎng)絡(luò)擁塞引起的丟包，丟包率作為判斷網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)的重要標準，若一發(fā)生丟包就對網(wǎng)絡(luò)速率進行調(diào)整會使視頻播放速率更新過于頻繁，視頻質(zhì)量不穩(wěn)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(shù)據(jù)的波動性。使用低通濾波器平滑后的數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)包丟失率。λ值越大越能顯示網(wǎng)絡(luò)的變化情況，小的λ值卻能更好地起到平滑網(wǎng)絡(luò)的作用，所以λ的取值對網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)的判斷影響很大，根據(jù)相關(guān)研究，λ取值0.7較合適。
為了使發(fā)送端能更好地了解網(wǎng)絡(luò)狀況，更快地接收到接收端的反饋信息，更快地更新網(wǎng)絡(luò)發(fā)送端發(fā)送速率來適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)的變化，所以，當網(wǎng)絡(luò)中的傳輸時延增加時，為了更好的反應(yīng)網(wǎng)絡(luò)的狀態(tài)，應(yīng)適當增加傳輸?shù)闹芷?，使發(fā)送端的發(fā)送速率快速減小，從而減少網(wǎng)絡(luò)處于擁塞的時間。當網(wǎng)絡(luò)處于空閑狀態(tài)時，可適當?shù)販p小反饋周期。過短的周期會增加網(wǎng)絡(luò)的負載，極限情況會增加了網(wǎng)絡(luò)中無用信息包的數(shù)量，且當網(wǎng)絡(luò)處于擁塞狀態(tài)時，過多的信息包更加劇了網(wǎng)絡(luò)的擁塞。而過長的周期會使發(fā)送速率的更新跟不上網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)的變化，所以周期不能無限制增加或減小。
以上所述僅為本發(fā)明之較佳實施例，并非用以限定本發(fā)明的權(quán)利要求保護范圍。同時以上說明，對于相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)可以理解及實施，因此其他基于本發(fā)明所揭示內(nèi)容所完成的等同改變，均應(yīng)包含在本權(quán)利要求書的涵蓋范圍內(nèi)。
本發(fā)明的有益成果是：本發(fā)明根據(jù)丟包率和延時變化來劃分網(wǎng)絡(luò)的擁塞狀況，從而動態(tài)地調(diào)整流媒體的傳輸以避免擁塞，使網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的傳輸能充分利用網(wǎng)絡(luò)帶寬，減小傳輸時延，降低網(wǎng)絡(luò)丟包率。