[發明專利]一種基于媒體內容的自適應FEC方法及系統

在審

• 申請號: 202110149708.3
• 申請日: 2016-08-23
• 公開（公告）號: CN112769523A
• 公開（公告）日: 2021-05-07
• 發明（設計）人: 柳寧;徐異凌;張文軍;姜志乾;陳浩;孫軍;管云峰
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: H04L1/00
• 分類號: H04L1/00;H04L12/851
• 代理公司: 上海漢聲知識產權代理有限公司 31236
• 代理人: 胡晶

本發明提供一種基于媒體內容的自適應FEC方法及系統，包括：S1：將媒體數據流進行分級，并賦予數據不同重要程度；S2：根據媒體數據流中數據包的不同重要程度，對媒體數據流的數據包劃分FEC保護的不同優先級；S3：按照所述優先級對媒體數據流的數據包進行排序，再對排序后的媒體數據流進行不等差錯的FEC保護，本發明編碼更加靈活，降低了復雜度，同時，通過指示字段指示數據包不同優先級，在不分流的情況下將源數據流中的數據進行重新排序，對重新排序的數據流進行不等差錯的FEC保護，解決了采用不等差錯保護的FEC編碼時，接收端無法正確恢復源數據流的問題。

本申請是申請日為2016年8月23日，申請號為CN201610712260.0的發明專利申請“一種基于媒體內容的自適應FEC機制及系統”的分案申請。

技術領域

本發明涉及多媒體傳輸技術領域，更具體地，涉及一種基于媒體內容的自適應FEC(前向糾錯)機制及系統。

背景技術

在異構網絡媒體服務系統中，內容通過因特網協議或廣播協議分發到終端，因特網中使用IP/TCP或UDP報文來傳輸媒體數據，廣播通過MPEG2-TS來傳輸內容。UDP報文在經過多個網絡設備后可能會出現丟失，廣播TS流可能因為傳輸環境的影響，產生誤碼，從而造成終端側的畫面破損或者聲音停頓。

FEC(Forward Error Correction，前向糾錯)技術是一種廣泛應用于通信系統中的編碼技術。通過服務器側對媒體數據進行糾錯編碼，加入冗余信息一并發送，終端側進行反向FEC解碼，對丟失的報文進行恢復。以典型的分組碼為例，其基本原理是：在發送端，通過將kbit信息作為一個分組進行編碼，加入(n-k)bit的冗余校驗信息，組成長度為n bit的碼字。碼字經過信道到達接收端之后，如果錯誤在可糾錯范圍之內，通過譯碼即可檢查并糾正錯誤bit，從而抵抗信道帶來的干擾，有效降低系統的誤碼率，提高通信系統的可靠性。

但是FEC處理，是以冗余開銷代價來降低系統的誤碼率,過度FEC編碼對系統實時性和網絡狀態也會造成壓力。

傳統的FEC結構對于所有信息統一進行編碼，對于用戶信息沒有區分度。對于混合內容或者混合網絡下分發不適合，因此他們提出了兩層結構。兩層結構，如附圖1所示。第一層將source packet block分為較多的小塊分別做FEC保護，第二層是一個整塊做FEC保護。第一層劃分較細致可以提供較小的時延，第二層保證了恢復性能和較小的冗余。

對于混合內容傳輸，其內容可能分為timed和non-timed，因此可以采用這種兩層結構。時序內容用方式1，保證了時延，非時序內容同時借助方式1和方式2，保證了準確性。對于用戶處于不同性能信道，信道性能好的用戶只需要FEC1保證時延和功耗，對于信道性能差的用戶同時做FEC1和FEC2保證了準確性。

不等差錯保護(Unequal Error Protection，UEP)是聯合信源信道編碼的一種。其核心思想是，依據碼流的各部分數據的重要性不同，對各部分數據采用不同的信道保護機制，即對重要碼流進行重點保護。盡管UEP降低了非重要碼流的抗噪聲性能，但有利于系統抗誤碼總體性能的提升。

作為一種前向糾錯編碼技術，數字噴泉碼(Digital Fountain Code)在傳輸過程中，不需要反饋及自動重發機制，避免了信號往返的延時以及廣播應用中的反饋爆炸問題。數字噴泉的基本思想是：發端將原始數據分割成k個數據符號，對這些數據符號進行編碼，輸出一個任意長度的編碼符號碼流，接收端只需正確地接收n(n稍大于k)個編碼符號就可以很大的概率恢復出所有的k個數據符號。

數字噴泉碼本身就具有UEP性能，可以實現對不同重要性的數據的保護。相比與傳統的固定碼率的信道編碼方法，數字噴泉碼具有以下明顯的優勢：

1、理想的可擴展性。由于單向廣播沒有反饋，發送方不受用戶數量增長的任何影響。使得發送方能夠為任意數量的用戶提供服務。