[发明专利]流媒体在网络上高效传输的方法

摘要

本发明公开了一种流媒体在网络上高效传输的方法，包括以下步骤：获取流媒体在网络上传输所需的参数；通过组播源注册方式向网络中的汇聚路由器进行注册；通过路由器组播协议携带并扩散参数，动态分配组播地址，生成从流媒体数据源到汇聚路由器之间的保证带宽路径；建立约束参数为保证带宽和传输开始、结束时间的组播树，并根据带宽和流媒体数据的突发情况，对保证带宽和传输时间进行自适应调整；流媒体传输结束后，删除组播树，释放使用的组播组地址。本发明结合IP组播和应用层组播技术，并将参数发送至网络中的路由器或者交换机，实现网络中组播传输保证服务，使得互联网提供保证时延和带宽的实时服务成为可能。

主权项

1.流媒体在网络上高效传输的方法，其特征在于，包括以下步骤：获取流媒体在网络上传输所需的参数，所述参数包括带宽需求以及传输开始时间和结束时间；流媒体数据源通过组播源注册方式，向网络中的汇聚路由器进行注册；通过路由器组播协议携带并扩散所述参数的方式，汇聚路由器动态分配组播地址，并生成从流媒体数据源到汇聚路由器之间的保证带宽路径；建立约束参数为保证带宽、传输开始时间和传输结束时间的组播树，并在流媒体数据传输过程中，组播树的各传输节点根据带宽和流媒体数据的突发情况，对保证带宽和传输时间进行自适应调整；流媒体传输结束后，删除组播树，释放使用的组播组地址；其中，基于视频质量评估模型计算获得流媒体在网络上传输所需的传输带宽，视频质量评估模型如下：Score＝Sq×(1‑0.092×(1+2e‑St)×(5‑St)‑0.018×(1+2e‑Ss)×(5‑Ss))；其中，Score表示视频质量量化数值；Sq表述视频源量化数值，Qm表示当前清晰度下的视频源质量评分的最大值，对于清晰度为4K、2K、1080P、720P、480P和360P的视频，Qm值分别为4.9、4.8、4.5、4.0、3.6和2.8；Vr表示视频带宽数值，其单位为Kbps，数值为视频大小除以视频时长；Vc表示视频编码算法对应的数值，H.264、H.265和VP9三种编码算法对应的数值分别为0、1和2；Cp为视频编码等级对应的数值，Base、Main和High对应的数值分别为0、1和2；Vb为视频清晰度对应的数值，360p、480p、720p、1080p、2k和4k对应的数值分别0、1、2、3、4和5；St表示初始缓冲时长量化数值，其数值由传输带宽计算获得；Ss表示卡顿时长量化数值，其数值由视频带宽和传输带宽计算获得；对保证带宽和传输时间进行自适应调整的方法如下：流媒体传输过程中，在各路由器上根据所配置的约束条件，配置基于时间的ACL，该ACL的开始时间为流媒体开始传输时间，结束时间为流媒体传输结束时间，匹配的数据流规则为流媒体组播地址，保证速率为该流媒体传输所需要的最小带宽，保证突发缓存长度为视频初始缓存长度一半，超额信息速率和峰值信息速率均为保证速率的2倍，超额突发长度和峰值突发长度均为保证突发缓存长度的2倍；开始时间到达时，各路由器将相应的ACL下发到转发表项中，使其能够实现保证带宽；结束时间到达时，各路由器会删除相应的ACL转发表项；传输过程中，如果路由器节点出现拥塞的重载条件，组播组带宽予以保证，但采用共享的模式，如果流媒体数据带宽小于保证带宽，多余带宽可用于传输其他数据；如果流媒体数据带宽超过了保证带宽，则多余部分流媒体数据的优先级设为最高，与其他数据一起进行基于优先级的调度；组播组的缓存队列中等待转发的数据包数量达到保证突发缓存长度值的一半时，将保证带宽、突发带宽扩大至2倍；如果缓存队列中等待转发的流媒体数据包继续增长，达到四分之三的保证突发缓存长度值时，将保证带宽、突发带宽扩大至4倍。