[發明專利]一種平滑IP媒體流突發幀率的方法

無效

• 申請號: 200610089056.4
• 申請日: 2006-08-01
• 公開（公告）號: CN101119175A
• 公開（公告）日: 2008-02-06
• 發明（設計）人: 單明輝;陳君;陳國平
• 申請（專利權）人: 中國科學院聲學研究所
• 主分類號: H04L1/00
• 分類號: H04L1/00;H04L12/56
• 代理公司: 北京泛華偉業知識產權代理有限公司
• 代理人: 高存秀

技術領域

本發明涉及IP網絡流媒體服務質量的保障，特別涉及在分時多任務操作系統下，對路由器的網卡在IP路由任務過程中可能出現的間歇突發性的幀率進行平滑的方法。

背景技術

在當今流媒體服務日益成為IP網絡增值業務重心的形勢下，增強流媒體服務質量成為該業務能否正常運營的關鍵所在，因此服務的質量(QOS，Quality?Of?Service)是下一代互聯網建設中需要考慮的核心問題之一。對于流式傳輸媒體而言，其質量主要通過帶寬、抖動、時延和分組丟失率來衡量。同一業務流中不同分組所呈現的時延不同稱為時延變化，高頻率的時延變化即稱為抖動。抖動如果限制在一定范圍內，不會對業務質量造成影響，但當抖動現象較為嚴重時則可能引起圖像停頓、聲音斷續等問題。

典型的IP報文路由處理過程是：當一個流媒體IP報文到達路由器的一個網卡時，首先由網卡控制芯片從鏈路上接收該幀至網卡物理緩存，而后網卡通過中斷通知操作系統，操作系統在中斷處理中進行DMA控制，DMA過程完成IP報文從網卡緩存至系統內存的拷貝過程。該過程完成后將再次發出中斷，通知操作系統已收到一個IP報文，以便操作系統作進一步處理。操作系統通過將該IP報文與路由規則集相比較，若匹配某一條規則，該報文將按照規則指定的方向被送往另一塊網卡，即通過DMA將該幀從系統內存傳送至網卡物理緩存，然后在網卡芯片的控制下將該幀傳送到物理鏈路上從而完成路由過程。

由上可以看出，在理想情況下，輸出的碼率將與輸入的碼率在宏觀時間和微觀時間尺度上都將保持一致。但由于該路由過程中，IP報文在系統內存中的操作需要由系統CPU進行處理，而對于一個分時多任務系統(常見的如windows，linux均不是實時操作系統)而言，當網卡上的流量比較大并且系統中同時運行多個任務時，系統并不能保證每次的路由過程都能夠及時地得到響應，這將會導致流式IP包在系統緩存中堆積。一旦路由任務獲得CPU時間片，在該時間片內將會對堆積的多個IP報文進行轉發，在較短時間內以網卡的最大碼率發送多個IP報文，直至系統緩存中堆積的IP報文均被處理為止。在微觀上，該過程會導致包輸入速率為勻速的碼流在路由輸出后成為間歇有一個較大峰值速率(類似于毛刺)的非勻速碼流，從而降低了碼流的質量。當該現象較為嚴重時，其主要不良影響有：當下級路由器遇到多個上級路由器的峰值同時出現時，可能會導致下級路由器丟包的行為發生；當接收端為性能較低的嵌入式終端時，以網卡的全速率發送也會導致終端因不及處理而導致的丟包現象。此二種現象都會對流媒體的播放質量造成嚴重影響，從而導致畫面停頓等現象的發生。

發明內容

本發明的目的在于克服分時多任務系統作為流媒體的路由傳輸設備時，由于操作系統的多任務分時性導致幀輸出速率在微觀上出現大的波動，影響流媒體服務質量的缺陷，從而提供一種平滑流媒體幀輸出速率的方法。

為了實現上述目的，本發明提供了一種平滑IP媒體流突發幀率的方法，包含以下步驟：

1)、從計算機的系統內存中取出一IP媒體幀，準備發送；

2)、計算當前幀的預計發送時間與上一幀的實際發送時間的時間間隔，將該時間間隔記為發送時間間隔，將計算得到的發送時間間隔與用戶設定的兩幀間最小時間間隔進行比較，若發送時間間隔大于或等于兩幀間最小時間間隔，則當前幀的幀發送速率沒有超出限制，執行步驟4)，若發送時間間隔小于兩幀間最小時間間隔，則當前幀的幀發送速率超出限制，執行下一步；

3)、將當前幀送入發送緩存隊列的尾部延遲發送，跳轉到步驟8)；

4)、判斷發送緩存隊列是否為空，若該隊列不為空，則執行下一步，否則，執行步驟7)；

5)、在發送緩存隊列中有歷史遺留幀，將當前幀送入發送緩存隊列的尾部；

6)、在每個CPU時間片，從發送緩存隊列的隊列頭中取出M個幀發送到物理鏈路上，然后跳轉到步驟8)；

7)、將當前幀直接發送到物理鏈路上，然后執行下一步；

8)、通知系統當前幀已被處理，退出處理過程。

上述技術方案中，在所述的步驟2)中，所述的當前幀的預計發送時間為發送當前幀前的時間。

上述技術方案中，在所述的步驟6)中，所述的M是一個用戶設定的正整數，可根據需要調整大小，以適應不同的幀率限制需求。

本發明的優點在于：

1、本發明不僅可以將因分時多任務系統流媒體路由器本身原因引起的突發幀速率限制在指定的速率之下，而且對上級路由器輸入的媒體流中已有的突發幀率也有同樣的平滑作用。