[發明專利]一種實時視頻傳輸方法

有效

• 申請號: 201010221338.1
• 申請日: 2010-06-29
• 公開（公告）號: CN102316315A
• 公開（公告）日: 2012-01-11
• 發明（設計）人: 孫利民;李志;周新運;劉燕
• 申請（專利權）人: 中國科學院軟件研究所
• 主分類號: H04N7/26
• 分類號: H04N7/26;H04L29/06
• 代理公司: 北京君尚知識產權代理事務所(普通合伙) 11200
• 代理人: 邵可聲

技術領域

本發明涉及實時視頻傳輸，尤其涉及一種面向Ad?Hoc網絡中基于優先級線性編碼和機會路由的實時視頻傳輸的方法，屬于Ad?Hoc網絡技術領域。

背景技術

隨著帶有短距離無線通信設備的普及，以及802.11無線通信技術的發展，使得在基于WIFI的Ad?Hoc網絡中傳輸實時視頻成為可能。但是，無線鏈路的高且多變的丟包率嚴重影響了視頻的質量，這使得在Ad?Hoc網絡中傳輸高質量的視頻變得具有挑戰性。另外，由于無線鏈路的帶寬有限，在設計視頻傳輸系統時需要考慮系統的帶寬利用率。

目前，大多數流行的視頻壓縮算法(如：H.264和MPEG4)都采用移動補償預測(Motion-Compensated?Prediction，MCP)機制。雖然MCP機制具有很高的壓縮性能，但是它使得視頻流的容錯能力嚴重下降。一個MCP流包含兩種視頻幀：內部幀(intra-frame，如：I幀)和外部幀(inter-frame，如：P幀和B幀)。內部幀的編碼是通過去除該幀中的空間冗余。而外部幀的編碼是通過去除連續幀中的時間冗余。其中，I幀只去除了幀內的空間冗余；P幀以它前面的I幀和P幀為參考幀，去除了時間冗余；而B幀的編碼是通過以前后的I幀和P幀為參考幀，去除了時間冗余。去除連續幀中的時間冗余雖然可以大大減少視頻幀的字節數。但是它引入了一個嚴重的問題：錯誤傳播現象。如果參考幀的數據包在傳輸過程中丟失，它會使得所有依賴它編碼的幀在解碼時出錯。這嚴重損傷了視頻流的質量。MCP視頻流中的幀有不同的視覺值，即它們對視頻流質量的影響不同。I幀的視覺值大于P幀和B幀，而靠近I幀的P幀的視覺值要大于其他P幀。B幀的視覺值最小。

針對上述的錯誤傳播現象，人們提出了不均等的錯誤保護機制(Unequal?Error?Protection，簡稱UEP)，給予視覺值高的幀更多的錯誤保護。已知的UEP機制包括：1)根據視頻數據包中視頻幀的視覺值的大小使用不同的優先級的MAC層重傳機制；2)根據視頻數據包中視頻幀的視覺值的大小使用不同強度的前向糾錯機制(Forward?Error?Correction，簡稱FEC)；3)根據視頻數據包中視頻幀的視覺值的大小使用不同數量的冗余路徑傳輸數據包。已有的UEP機制依靠發送更多的數據包或者使用更多的傳輸路徑，它們的無線鏈路利用率低。雖然在鏈路資源充足時，它們可以提高視頻流的質量。但是當鏈路帶寬幾乎不能滿足視頻傳輸需要時，它們的性能會嚴重下降。

機會路由可以提高網絡帶寬的利用率。它與傳統路由不同之處在于：傳統的路由機制只選擇單一的下一跳節點，而機會路由允許所有監聽到數據包且更靠近目標節點的節點參與數據包的轉發。早先的機會路由機制由于要求所有節點按照一定的順序接入無線媒體。這使得他們的無線鏈路的空間利用率很低。后來人們提出使用網絡編碼(Network?Coding，簡稱NC)結合機會路由來使得節點可以隨機地接入無線媒體，進而避免了之前的機會路由機制的空間利用率低的缺點。但是這些基于NC的機會路由算法都是針對文件傳輸。當被應用于視頻流傳輸環境中，它們要求源節點在發送數據包之前必須緩存具有一定量的原始數據，而且要求目標節點在解碼前也必須接收一定量的數據包。這將引進數秒的延遲，不適合實時視頻的傳輸。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術中存在的問題，提出一種實時視頻傳輸方法，取名為OR-PLC，該方法特別適用于Ad?Hoc網絡中實時視頻傳輸。

概括地說，本發明方法包括：基于優先級線性編碼由源節點按設定的冗余度漸進地產生視頻流，基于機會路由所述視頻流經轉發節點被發送到目標節點；

該方法還包括：

所述視頻流將被多個所述轉發節點監聽到。轉發節點根據計算所得的轉發概率將已接收到的數據包使用優先級編碼算法重編碼成新的數據包并發向目標節點；

所述轉發節點根據與周圍鄰居的丟包率計算接收到的每個數據包的所述轉發概率；所述目標節點不斷的接收到所述數據包，并使用優先級線性編碼方法解碼數據包，生成原始的視頻流。

在本發明方法所針對實時視頻傳輸系統中，存在多條視頻流。每條視頻流有唯一的源節點和目標節點，以及多個轉發節點。視頻流由源節點產生并通過轉發節點機會地接收和概率地轉發，最終傳輸到目標節點。本發明的目標在于維持視頻質量的同時提高網絡帶寬的利用率。

本發明的技術方案為：

一種實時視頻傳輸方法，其步驟為：

1)源節點采用優先級線性編碼方法對視頻流進行編碼；