[发明专利]用于动态控制数据分组传输的技术

说明书

技术领域

本发明涉及数据通信，更具体而言，涉及一种用于控制流数据分组传输的技术。

背景技术

通过诸如基于分组的因特网协议(IP)网络之类的通信基础设施，从服务器向客户端传输的数据量日益增长。一种日益流行的特定应用是多媒体流。然而，在广泛采用这样的服务之前，在提供可靠的数据流方面必须进行改进。例如，由于IP网络与用户的客户端设备之间的数据传输链路速率易于波动，所以在对用户的数据传送中的任何干扰都可能会导致向最终用户的播放的严重恶化，即用户观看到的媒体的质量的恶化。特别地，重要的是在客户端设备处存在数据分组的充足供应以便由多媒体应用取得来进行播放(即多媒体应用或播放器对多媒体文件的显示)。

在许多情况下，分组传输速率不能被改变，这是因为该速率取决于通信链路的带宽(或者说改变分组传输速率至少是不切实际的)。然而，常常必须改变向用户的输出设备馈送数据的速率。通常，对于流应用而言，使用“流切换”来实现这种调整。利用流切换，相同的媒体内容(例如特定的视频序列)以不同的比特率进行预编码并被存储在服务器上。因此，可以得到相同流的不同版本。在传输期间，基于网络中的当前可用带宽，并基于客户端缓冲器的状态，服务器选择具有最适当的数据比特率的特定版本。服务器所使用的切换逻辑判定是否以及何时切换到该流的另一版本。在所谓的“下切换”的情况下，将流切换到具有更低编码比特率的版本。在“上切换”的情况下，切换到具有更高编码比特率的版本。在许多实施方式中，用于切换的标准使用关于客户端缓冲器状态所定义的预定义阈值。在一个例子中，阈值基于缓冲器填充水平，所述缓冲器填充水平表示客户端缓冲器内以字节为单位的数据量。在另一例子中，阈值基于在客户端缓冲器内所存储媒体的播放长度(PT)，所述播放长度表示要向用户播放已经在客户端缓冲器内的数据将花费的以秒为单位的时间量。在此对涉及播放长度的例子进行描述，尽管也可以替代地使用缓冲器填充水平或其他适当的参数。

用于确定客户端缓冲器的状态的一些常规技术使用在实时传输控制协议(RTCP)接收机报告(RR)内的信息。在RR中包含关于下一序列号(NSN)或客户端缓冲器内最早缓冲的序列号(OBSN)和客户端缓冲器内所接收的最高序列号(HRSN)的信息，并且该信息被用来确定所消耗的缓冲器空间，因为在从HRSN到NSN/OBSN的范围内每个分组的大小是已知的。如果客户端缓冲器内的自由空间低于优选的客户端缓冲器填充水平，那么选择该流的不同版本。例如，如果缓冲器播放长度(PT)降到预定最小阈值(PT_DOWN)以下，则会出现缓冲器耗尽的风险，即客户端缓冲器变空，以致于没有用于流向用户的数据。这造成播放冻结，其中向用户显示的最后的图像通常是冻结的，直到可以向客户端缓冲器添加充足数量的附加数据以便重新启动向用户所用的输出设备的流，即要求客户端缓冲器的“重新缓冲”。从用户的观点来看重新缓冲可能是非常令人烦恼的。

为了避免由于客户端缓冲器耗尽而可能带来的重新缓冲，服务器检测客户端缓冲器内的播放长度(PT)何时降到阈值PT_DOWN以下，从而调整比特率(即选择具有不同比特率的流版本)以试图防止客户端缓冲器变得完全耗尽。更具体而言，服务器执行下切换，即向更低的比特率流的切换。执行下切换而不是上切换的原因在于，客户端缓冲器被耗尽最可能的原因是服务器和客户端缓冲器之间的链路速率低于预期，即有效带宽低于当前所使用比特率的需要。因此，客户端缓冲器不能以客户端缓冲器向用户的输出设备馈送数据的相同速率来接收数据。因而，应当将数据填充保持得很好的客户端缓冲器变得耗尽。通过切换到更低比特率，客户端缓冲器以更低速率向显示单元馈送数据，由此允许更多时间来从服务器接收数据，并由此防止客户端缓冲器变得完全耗尽。从用户的观点来看，媒体流的质量由于下切换而降级，例如视频流所显示图像的尺寸变得更小，图像的分辨率变得更低，或者在图像中看到更高的失真。然而，这与在重新缓冲期间发生的前述播放冻结相比是优选的。