[發明專利]多跳網絡中的實時流媒體傳輸協議棧

有效

• 申請號: 201210469778.8
• 申請日: 2012-11-20
• 公開（公告）號: CN102984232A
• 公開（公告）日: 2013-03-20
• 發明（設計）人: 肖嵩;權磊;邱永玖;杜建超;孫志剛;扈鵬;龔志勇
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學;中國電子科技集團公司第五十四研究所
• 主分類號: H04L29/08
• 分類號: H04L29/08;H04L1/00;H04W28/06
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及網絡技術領域，尤其涉及的是一種多跳網絡中的實時流媒體傳輸協議棧。

背景技術

隨著視頻編碼技術的發展，網絡體系的完善以及計算技術的增強，數字多媒體業務尤其是視頻業務已經逐漸走進了人們的日常生活，例如可視電話，網絡聊天，移動視頻會議，無線及Internet視頻流高清電視廣播等。其中，無線網絡已經在視頻應用領域中占據了越來越重要的地位，并且出現了對無線多跳網絡的應用需求，與傳統的視頻傳輸系統(如地面，海底電纜，衛星電視等)相比，無線網絡視頻通信的主要特點是帶寬實時變化以及相對較高(與點對點通信相比)的丟包率。由于無線網路帶寬的實時變化會造成接收端質量變化，并且無線網絡視頻通信允許各接入點根據自身的能力以不同的“Qos”(Quality?of?Service)要求接收(從分辨率低，功率受限的移動電話，到具有高清晰度顯示的PC)，使得將來的多媒體業務的發展趨勢成為要求相同的信源內容能夠編碼出具有不同分辨率、幀率以及碼率的多個碼流來滿足不同的需求。同時，無線網絡中存在的相對較高的丟包率，會對視頻碼流的解碼和重建造成很大的影響。如果丟包發生在視頻流的重要信息位置(如視頻頭，參數描述部分等)，甚至會導致接收端無法解碼。由于無線多跳網路存在錯誤累積、時延敏感的特點，上述情況帶來的不良影響在無線多跳網絡中體現更為明顯。因此，需要設計出有效、魯棒的無線多跳流媒體傳輸系統，解決或改善上述無線網絡視頻通信的特點帶來的問題。

對于無線網絡中由于信道不可靠傳輸造成的丟包或誤碼，一般采用的差錯控制方法主要有三類，分別是自動請求重發(ARQ)，前向糾錯(FEC)和混合ARQ(HARQ)，其中HARQ是ARQ和FEC方法的綜合。在ARQ方式中，接收端發現差錯就設法通知發送端重發，直到收到正確的碼字為止。而在FEC方式中，接收端不但能發現差錯，而且能確定碼元發生錯誤的位置，從而加以糾正。由于FEC能自動實現糾錯，不要求檢錯重發，因而延時小、實時性好，在高速及超高速系統中得到應用。在網絡糾錯中，傳統的TCP/IP協議采用了反饋重傳的差錯控制機制，其中的消息延遲和消息的傳輸速率都會隨重傳頻度的變化而變化。在高誤碼率的情況下，數據重傳頻率提升明顯，不但限制了數據傳輸效率，而且網絡時延會明顯加大。另一方面，基于幀的數據傳輸常常采用CRC校驗方式進行檢錯，發生錯誤時請求重傳整個數據幀，為了避免由于個別錯誤導致整個數據幀重傳，Sunil?Shukla和Neil?W.Bergmann提出了適用于高速數據傳輸的可以糾正單個比特錯誤的基于FPGA的CRC-16的實現方案[1]。Shahram?Babaie等人在此基礎上提出了可糾正雙比特錯誤的CRC糾錯方案[2]。

對于無線網絡通信中鏈路的突發誤碼和隨機誤碼并存的混合錯誤的差錯控制，近年來研究較多的性能較好的糾錯碼是Turbo碼和LDPC碼。在能夠得到信號軟信息的條件下(如在物理層)，這兩種碼字都具有接近香農(Shannon)限的糾錯能力。Chungz在文獻[3]中構造的不規則LDPC碼，采用置信度傳播軟譯碼算法可以達到距離香農限僅0.0045dB的誤碼性能。然而在二元對稱信道上(如物理層以上)，由于無法得到信號的軟信息，Turbo碼和LDPC糾錯性能下降很大[4]。在數字糾錯中，已經被證明具有良好糾錯能力的Goppa碼類中的BCH碼及RS碼等仍然是工程應用中最常采用的碼字，如DVD的中糾錯方案就在行方向上采用了RS(182，172)碼，列方向上采用了RS(208，192)碼進行差錯控制。

二元對稱信道上另一種正在廣泛應用的數字差錯控制方法是采用網絡糾刪碼，接收端下層譯碼后檢測并丟棄含有錯誤的數據塊，在上層采用前向糾刪碼進行刪除差錯控制。上層信道模型可以等價為二元刪除信道，由于刪除信道下認為接收到的數據是完全正確的，并且已知刪除的位置，因此糾刪碼的編碼效率比較高。Raptor糾刪碼是2004年由ShokroHahi提出的迄今為止最有效的一類數字噴泉碼[5]，但是當數據包數目較大(約幾千)時，Raptor碼才具有良好的性能。Nonnenmacher等人研究了基于RS碼的糾刪碼，并且這種碼具有最大距離可分(MDS)特性。