[发明专利]一种基于LTE网络与Ad Hoc网络的视频传输方法

摘要

本发明涉及一种基于LTE网络与Ad Hoc网络的视频传输方法。在现有方法中，当进入LTE网络覆盖盲区或边缘地区，视频无法正常传输。本发明方法利用Ad Hoc网络技术与多路径传输控制协议进行多台设备协作传输。本发明首先建立视频传输的系统模型，使多台无线视频传输设备之间通过WiFi接口组成Ad Hoc网络。当某无线视频传输设备的LTE网络带宽无法满足传输速率要求时，该设备通过相应的选择算法选择Ad Hoc网络中其它LTE网络链路具有剩余带宽的设备作为中继，利用多路传输控制协议进行视频传输。本发明方法适用于多台无线视频设备共同工作的大型直播活动场景，可以提供更稳定可靠的视频传输。

主权项

1.一种基于LTE网络与Ad Hoc网络的视频传输方法，其特征在于该方法的具体步骤是：步骤1.设无线视频传输设备集合为D＝{d1,...,di,...,dn}，其中di表示第i个设备；每个设备以速率R＝{r1,...,ri,...,rn}传输视频，其中ri表示di所需要的传输速率，n为无线视频传输设备总数；di所需要的传输速率ri包含两部分，一部分是传输设备自身采集视频数据的速率ridirect，另一部分是作为中继转发其它设备视频数据的总速率risum‑relay，即ri＝ridirect+risum‑relay；如果设备di不传输视频数据，则ri＝0；记使用设备d_i作为中继转发数据的设备集合为则d_i用于中继转发总速率其中r_i^relay(d_j)表示d_i作为中继用于传输来自设备d_j数据的速率；初始化时，r_i^sum‑relay＝0；设置d_i的一个标记变量source_i表示设备d_i是否作为中继源使用其它设备作为中继转发视频数据；如果d_i是中继源，source_i＝1；如果d_i不是中继源，source_i＝0，即初始化时，source_i＝0；假设每台设备d_i的一个标记变量wait_i用来表示当前Ad Hoc网络中是否有某台设备作为中继源正向其它设备申请中继转发请求：如果存在，wait_i＝1；如果不存在，wait_i＝0，即初始化时，wait_i＝0；当di需要中继转发时，先检查标记变量waiti；如果waiti＝1，则需等待一段时间，待接收到广播通知其它设备申请中继转发过程结束，设置waiti＝0后，该设备才能申请中继转发；如果waiti＝0，则可无需等待，直接申请中继转发；步骤2.无线视频传输设备之间通过WiFi接口组成Ad Hoc网络，每台设备各自通过4G网卡和商用LTE网络与导播中心处服务器建立连接；步骤3.对于无线视频传输设备d_i，定义为d_i的LTE网络链路可用带宽，rtt_i为d_i通过LTE网络到导播中心处服务器的往返时间；设备d_i采用带宽测量方法PathChirp测量LTE网络链路可用带宽采用TCP协议的SRTT机制获取往返时间rtt_i；步骤4.对于无线视频传输设备d_i，判断其LTE网络链路可用带宽与设备所需传输速率需求的关系：若LTE网络链路可用带宽大于等于设备所需传输速率需求，即表明d_i不需要申请中继转发，跳至步骤5；若LTE网络链路可用带宽小于设备所需传输速率需求，即表明d_i的LTE无线链路带宽不足于发送所采集视频数据，需要选择其它合适的设备中继转发才能达到速率需求，跳至步骤6；步骤5.对于无线视频传输设备di，进一步判断设备di是否作为中继源使用其它设备转发数据：若sourcei＝1，执行步骤5.1；若sourcei＝0，执行步骤5.2；5.1.设备d_i通过MPTCP协议的路径管理模块，将发送数据到其它中继设备的中继子流删除，只使用LTE网络直接链路传输视频数据，然后置source_i＝0，并通知相应的中继设备d_j更新其中继转发设备集合相应的中继设备d_j更新中继转发设备集合将d_i从集合中删除，更新相应的中继转发总速率即更新完成后跳至步骤7；5.2.无线视频传输设备di没有使用中继设备转发数据，不做任何传输调整，跳至步骤7；步骤6.无线视频传输设备di需要向Ad Hoc网络中其它设备申请中继转发；6.1.无线视频传输设备di判断标记变量waiti状态：若waiti＝1，执行步骤6.2；若waiti＝0，执行步骤6.3；6.2.Ad Hoc网络中有其它设备正在进行中继转发请求，无线视频传输设备di等待T1时间后，跳至步骤6.1；6.3.无线视频传输设备di向Ad Hoc网络广播中继传输请求；6.4.对于Ad Hoc网络中其它设备d_j，凡是接收到中继传输请求后，都将wait_j置1；定义为设备d_j的LTE网络链路剩余可用带宽，若设备d_j将信息反馈给中继请求设备d_i；若则不反馈；6.5.定义中继请求设备d_i收到反馈设备集合为当d_i收到设备d_j的反馈信息时，把d_j添加到集合中，并记录设备d_j反馈的即计算中继请求设备d_i所需中继带宽在中寻找设备子集使其满足子集中的所有设备的剩余可用带宽之和大于设备d_i的所需中继带宽，即若中存在满足条件的设备子集，则执行步骤6.6；若不存在满足条件的设备子集，则执行步骤6.11；6.6.假设有K个满足条件的设备子集，记中继请求设备d_i所有满足条件的备选中继设备集合为：确定最终的中继设备集合，记为6.7.中继请求设备d_i通知集合中的所有设备，要求其准备接收数据进行中继转发；6.8.假设设备d_j收到通知后进行相应的中继转发准备，完成后反馈给中继请求设备d_i；6.9.中继请求设备di收到被选中的中继设备dj的反馈信息后，执行MPTCP协议，与被选中的中继设备dj建立MPTCP子流连接，然后按照各个中继设备剩余带宽的比例分配速率，发送视频数据；6.10.假设设备则设备d_j将设备d_i添加集合中，更新设备d_j的中继转发总速率6.11.中继请求设备di广播通知网络中的其它设备中继转发处理过程结束，其它设备dj的标志变量waitj置为0；至此，中继转发处理过程完成；步骤7.无线视频传输设备di进行视频传输，执行设定的时间T2后，返回步骤3。