[发明专利]基于可穿戴的现场运维自适应视频流传输速率控制方法

摘要

本发明的基于可穿戴的现场运维自适应视频流传输速率控制方法，所述接收端传输速率控制包括S1、对到达时间滤波S2、计算自适应阈值S3、进行过载检测S4、远程速率控制S5、REMB处理；所述发送端传输速率控制具体为，首先根据RTCP数据包包含视频流的丢包率计算发送速率，然后进一步优化调整发送速率，最后根据计算后的发送速率采用视频编解码等速率控制方法控制当前数据包的发送速率，实现视频数据流速率对网络状况的有效适应和匹配。本发明之目的在于通过视频流传输速率随网络链路质量变化自适应动态调整，较大程度的提高网络带宽利用率，提高视频流的发送速率，提升视频播放的流畅性和稳定传输速率。

主权项

1.基于可穿戴的现场运维自适应视频流传输速率控制方法，包括接收端传输速率控制、发送端传输速率控制，其特征在于，所述接收端传输速率控制实现步骤如下，S1、对到达时间滤波，使用卡尔曼滤波器计算单向时延梯度的估计，定义d(t_i)为：d(t_i)＝(t_i‑t_i‑1)‑(t^s_i‑t^s_i‑1)其中，t_i^s,t_i‑1^s分别为第i,i‑1帧视频数据发送的起始时间，t_i,t_i‑1分别为第i,i‑1帧视频数据全部接收到的截止时间；S2、计算自适应阈值，基于RRTCC算法，动态调整阈值初始值γ(t₀)和阈值γ(t_i)，以达到合理延时容忍的需求；S3、进行过载检测，每接收一个视频流，过载检测会根据单向时延梯度的估计值d(t_i)和阈值γ(t_i)相对大小，以及当前状态保持时间T_keep触发状态驱动信号S，信号S有三种状态：overuse(表示当前网络发生拥塞，导致视频流时延较大，丢包率较高),underuse(表示当前网络等待传输队列较少，可用带宽资源丰富),normal(介于两者之间的一种状态)；过载检测流程：当d(t_i)>γ(t_i)，且T_keep>T_s，触发overuse信号，T_s表示当前状态保持时间的下限，如果T_keep<T_s，则不会触发过载检测信号S；当d(t_i)<0，且T_keep>T_s，触发underuse信号；当0<d(t_i)<γ(t_i)，且T_keep>T_s，触发normal信号；为达到合理延时容忍的需求，应该自适应当前网络链路状态，如下所示：是RRTCC算法触发信号时间阈值，b是动态调整因子，随d(t_i)动态改变；S4、远程速率控制，根据状态驱动信号S计算接收端的接收速率R_r(t_i)，如下式所示，当S为overuse时，降低接收速率以平衡时延；当S为underuse时，增加接收速率以提升带宽利用率，其中是最近500ms内平均接收速率，λ₁和λ₂分别为接收速率降低因子和增长因子；此外，依据带宽主动探测方法，对信号S为normal状态时的接收速率R_r(t_i)进行调整，根据其速率变化趋势进行相应增量探测，根据排队时延d(t_i)，分为三种情况调整接收速率R_r(t_i)，如下式所示，其中：当排队时延取值偏下限时，接收速率增长，增长因子随排队时延的增长而减小；当排队时延取值偏上限时，接收速率降低，降低因子随排队时延的增长而加大；当排队时延取值为中间区域时，接收速率与t_i‑1时刻的接收速率R_r(t_i‑1)一致；S5、REMB处理，接收速率R_r(t_i)通过REMB消息随RTCP包发送至视频发送端，正常情况下，REMB消息每隔1s发送一次，一旦速率R_r(t_i)<0.97R_r(t_i‑1)，即接收速率R_r(t_i)衰减3％以上，REMB会立即发送；所述发送端传输速率控制具体为，根据RTCP数据包包含视频流的丢包率PLR(t_i)计算发送速率R_r(t_i)，如下式所示：其中b_u,b_l分别为R_r(t_i)分阶段优化过程中PLR(t_i)的取值门限，本专利取b_u＝0.1，b_l＝0.02，可根据业务需求具体调整，b_m＝(b_u+b_l)/2，ω₁,ω₂分别为发送速率的降低因子和增长因子，ω₁∈[0.1,1]，ω₂∈[0.01,0.1]，根据业务需求动态设置，R₀为常量发送速率探测带宽，当丢包率大于b_u时，发送速率增加，当丢包率小于b_l时，发送速率减小，当丢包率位于b_u和b_l之间时，进一步优化调整发送速率，公式如下所示：当b_m<PLR(t_i)≤b_u时，根据丢包率PLR(t_i)的值，以R₀的一半为基准降低量进行降速探测，降低量随丢包率的增加而增加。当b_l≤PLR(t_i)≤b_m时，根据丢包率PLR(t_i)的值，以R₀的一半为基准降低量进行增速探测，增加量随丢包率的增加而减小；结合上述基于时延的速率控制策略计算得出的R_r(t_i)和基于丢包率的速率控制方法计算得出发送端数据速率后，计算当前的发送端实际视频数据流发送速率R，公式如下所示：