專利名稱：一種基于公共數(shù)字移動通信網(wǎng)絡進行視頻傳輸?shù)目刂扑惴ǖ闹谱鞣椒?br> 技術領域：
本發(fā)明涉及一種移動視頻傳輸?shù)目刂扑惴ǎ绕渖婕耙环N基于公共數(shù)字移動 通信網(wǎng)絡進行視頻傳輸?shù)目刂扑惴?；具體地說，涉及一種利用緩存與丟包技術來 提高利用移動通信網(wǎng)絡傳輸視頻的質量。
背景技術：
因視頻產(chǎn)生的碼流大，其傳輸主要采用有線進行傳輸，如光纖、雙絞線、銅 軸電纜等；也有局部地方采用無線專網(wǎng)傳輸視頻，如無線局域網(wǎng)(WLAN),但其 覆蓋范圍有限，造價昂貴。
在通常情況下，當視頻源與視頻監(jiān)控中心相距較遠，而且位置較分散時，利 用傳統(tǒng)有線方式成本會非常高，而且對于視頻源不固定或是移動的視頻源時，有 線網(wǎng)絡更是無法處理。
利用公共數(shù)字移動通信網(wǎng)絡進行視頻傳輸，就可以將上述情況的多個難于連 線的視頻源與視頻監(jiān)控中心連接起來，達到視頻監(jiān)控的目的。
目前，基于公共數(shù)字移動通信網(wǎng)絡的視頻傳輸設備面臨如下難題
首先是因移動通信網(wǎng)絡環(huán)境復雜，常有掉包現(xiàn)象，因此會導致視頻有馬賽克 現(xiàn)象。
其次因視頻產(chǎn)生的碼流大，而移動網(wǎng)絡帶寬變化大，導致傳輸時延不一致， 甚至會達到無法忍受的地步。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的就在于克服現(xiàn)有技術存在的問題和不足，提供一種基于公共數(shù) 字移動通信網(wǎng)絡進行視頻傳輸?shù)目刂扑惴?簡稱算法)，使視頻數(shù)據(jù)包傳輸?shù)奖O(jiān) 控中心時，可以控制時延，無馬賽克效果，提高視頻傳輸質量。本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的
視頻源經(jīng)模數(shù)處理后生成視頻數(shù)據(jù)流，視頻數(shù)據(jù)流經(jīng)視頻處理DSP(數(shù)字信
號處理)將其按H. 264算法進行壓縮處理后，生成的壓縮視頻流傳送到視頻傳輸
處理端，經(jīng)公共數(shù)字移動通信網(wǎng)絡傳送到視頻監(jiān)控中心。
本算法主要用在視頻傳輸處理端。視頻傳輸處理端首先啟動處理線程，然后
接收來自視頻處理DSP對視頻數(shù)據(jù)進行H. 264壓縮處理后的視頻包；收到視頻包 后，判斷當前是否處于丟包狀態(tài)，如果是丟包狀態(tài)，則看當前的視頻包是否是I 幀，如果是I幀則直接丟棄，如果不是I幀則置于緩存；如果當前狀態(tài)未處于丟 包狀態(tài)，則査看發(fā)送緩存是否有足夠的空間，如果有足夠的空間則直接放入發(fā)送 緩存中；如果沒有足夠的空間，則進行發(fā)送緩存丟包。
發(fā)送緩存丟包策略如下首先找到發(fā)送緩存區(qū)中包序號最小和最大的包；丟 棄最小的包，依照序號從小到大開始丟包，直到遇著一個I幀時則不再丟包。
本發(fā)明具有以下優(yōu)點與積極效果-
1 、視頻處理DSP產(chǎn)生的視頻流是可控的
視頻傳輸處理端將發(fā)送視頻數(shù)據(jù)信息反饋給視頻處理DSP，視頻處理DSP根 據(jù)反饋信息來設置相應的視頻流幀率，達到視頻流的產(chǎn)生與視頻流的發(fā)送相一 致；
2、 視頻傳輸過程中不會產(chǎn)生馬賽克
首先傳輸過程采用TCP進行傳輸，數(shù)據(jù)流不會在傳輸過程中丟失。另外在移 動通信傳輸能力滿足不了產(chǎn)生的視頻流發(fā)送時進行丟包處理，丟包的關鍵在于丟 棄某一個I幀及其后續(xù)所有的P幀，直到下一個I幀到來。這樣就不會產(chǎn)生馬賽 克。
3、 可以控制時延
目前公共數(shù)字移動通信網(wǎng)絡很難滿足視頻流的傳送，如果沒有反饋，延時會 越來越長。本算法中的緩存空間可以根據(jù)需要設定， 一旦緩存空間滿，則進行丟 包處理，這樣就能將視頻延時控制在指定的范圍內。
4、 本發(fā)明主要用于基于GPRS、 CDMA IX、 EDGE、 TD-SCDMA、 WCDMA、 CDMA2000 等公共數(shù)字移動通信網(wǎng)絡來傳輸視頻。


圖1是本發(fā)明的工作系統(tǒng)結構框圖2是本發(fā)明的工作流程圖3是數(shù)據(jù)包寫緩沖區(qū)的工作流程圖4是發(fā)送緩存丟包處理的工作流程圖。
其中
l-0—視頻源； l-l一視頻傳輸終端，
1-1. l一視頻處理DSP， 1-1. 2—視頻傳輸處理；
1-2_公共數(shù)字移動通信網(wǎng)絡； l-3—視頻監(jiān)控中心。
英譯漢
WLAN—無線局域網(wǎng)，是Wireless Local Area Network的縮寫。它指應用 無線通信技術將計算機設備互聯(lián)起來，構成可以互相通信和實現(xiàn)資源共享的網(wǎng)絡 體系。
DSP—數(shù)字信號處理，是Digital Signal Processing的縮寫。它是利用計 算機或專用處理設備，以數(shù)字形式對信號進行采集、變換、濾波、估值、增強、 壓縮、識別等處理，以得到符合人們需要的信號形式。
TCP—傳輸控制協(xié)議，是Transmission Control Protocol的縮寫。它為兩 臺主機提供高可靠性的數(shù)據(jù)通信。它所做的工作包括把應用程序交給它的數(shù)據(jù)分 成合適的小塊交給下面的網(wǎng)絡層，確認接收到的分組，設置發(fā)送最后確認分組的 超時時鐘等。
GPRS—通用無線分組業(yè)務，是General Packet Radio Service的縮寫。它 是一種基于GSM系統(tǒng)的無線分組交換技術，提供端到端的、廣域的無線IP連接。 通俗地講，GPRS是一項高速數(shù)據(jù)處理的技術，方法是以"分組"的形式傳送資料 到用戶手上。
CDMA—碼分多址，是Code Division Multiple Access的縮寫。它是在數(shù) 字技術的分支一擴頻通信技術上發(fā)展起來的一種嶄新的無線通信技術。CDMA IX——cdma2000的第一階段(速率高于IS-95,低于2Mbps)，前向鏈 路數(shù)據(jù)速率可達到144Kbps、網(wǎng)絡部分引入分組交換，可支持移動IP業(yè)務。
CDMA2000—第三代CDMA的名稱。CDMA2000是由窄帶CDMA (CDMA IS95)技 術發(fā)展而來的寬帶CDMA技術。
EDGE—增強型數(shù)據(jù)速率GSM演進技術，是Enhanced Data rate for GSM Evolution的縮寫。它是一種基于GSM/GPRS網(wǎng)絡的數(shù)據(jù)增強型移動通信技術， 通常又被人們稱為2. 75代技術。
TD-SCDMA—時分同步碼分多址接入，是Time Division-Synchronous Code Division Multiple Access的縮寫。它是國際電信聯(lián)盟正式發(fā)布的第三代移動 通信空間接口技術規(guī)范之一，是中國電信百年來第一個完整的通信技術標準時分 同步碼分多址接入。
WCD藍一寬帶碼分多址，是Wideband Code Division Multiple Access的 縮寫。它是一種每三代無線通信蜂窩網(wǎng)絡。
具體實施例方式
下面結合附圖和實施例詳細說明
一、 一種基于公共數(shù)字移動通信網(wǎng)絡進行視頻傳輸?shù)目刂葡到y(tǒng)(簡稱系統(tǒng))
如圖1，本系統(tǒng)包括依次連接的視頻源i-o、視頻傳輸終端1-1、公共數(shù)字
移動通信網(wǎng)絡1-2和視頻監(jiān)控中心1-3;
所述的視頻傳輸終端1-1包括前后連接的視頻處理DSP1-1. 1和視頻傳輸處 理1-1.2。
本系統(tǒng)的工作原理
視頻傳輸處理1-1. 2從視頻處理DSP1-1. 1獲得視頻數(shù)據(jù)后，進入緩存區(qū)，
針對當前移動通信網(wǎng)絡傳輸狀況自適應控制傳輸，同時將移動通信傳輸狀態(tài)反饋
到視頻處理DSP1-1.1，視頻處理DSP1-1. 1通過調整幀率和碼流來控制視頻產(chǎn)生 的碼流。當傳輸狀況差的時候，采取丟包策略來保證視頻質量，丟包關鍵在于丟 棄某一個I幀及其后續(xù)所有的P幀，直到下一個I幀到來。
所述的視頻處理DSPl-l.l主要芯片是raiLIPS viper II套片，完成將視頻 源1-0傳來的模擬視頻轉成數(shù)字視頻，再將數(shù)字視頻按H. 264算法生成視頻流，傳給視頻傳輸處理1-1.2。
所述的視頻傳輸處理I-I. 2完成本發(fā)明的算法處理。
二、 一種基于公共數(shù)字移動通信網(wǎng)絡進行視頻傳輸?shù)目刂扑惴?簡稱算法)
本算法包括如下步驟
① 視頻傳輸處理卜1.2開始2-1、啟動處理線程2-2;
② 視頻傳輸處理1-1. 2啟動TCP連接2-3;
③ 視頻處理DSP對視頻流按H. 264協(xié)議進行壓縮2-4，然后將流發(fā)送到視頻 傳輸處理端2-5;
④ 視頻傳輸處理1-1.2判斷當前發(fā)送的碼流是否與產(chǎn)生的視頻流速率相匹 配2-6、 2-7，如果不匹配，則通知視頻處理DSP修改幀率2-8;如果匹配則轉到 步驟⑤；
⑤ 根據(jù)發(fā)送反饋的信息判斷是否需要丟包2-9、 2-10，如果是則轉到步驟⑥， 否則轉到步驟⑦；
⑥ 丟棄該視頻數(shù)據(jù)包，啟動丟包處理2-13;
⑦ 判斷發(fā)送緩存是否有空間2-11、 2-12，如果有則轉到步驟⑧，否則轉到 步驟⑥；
⑧ 將視頻數(shù)據(jù)流置入緩存2-14，等待發(fā)送，轉到步驟③，循環(huán)執(zhí)行算法；
⑨ 結束2-15。
三、 本算法中的有關功能塊
1、 定義一個結構體buffer—type表示緩沖區(qū)的單個元素 typedef struct
unsigned int nN0; 〃包序號 unsigned int化ength; 〃包數(shù)據(jù)長度 BOOL bUsed; 〃是否占用 unsigned char abyData[MAX_REC—BUF]; 〃包數(shù)據(jù) } buffer—type; 〃緩沖區(qū)類型定義
2、 數(shù)據(jù)包放入緩沖區(qū)
如圖3，數(shù)據(jù)包放入緩沖區(qū)包括如下步驟① 從視頻處理DSP 1-1. l獲得一個視頻數(shù)據(jù)包時，開始査看目前無線傳輸狀 況3-l;
② 看是否處理丟包狀態(tài)3-2，如果是處于丟包狀態(tài)，再看是否I幀3-4，如視
頻數(shù)據(jù)包不是I幀，則直接丟棄3-6;如果是I幀則轉到步驟③；
③ 則計算存放位置3-3，并對序號進行哈希計算； 判斷存放位置是否占用3-5，是則轉到步驟⑤，否則轉到步驟⑦；
⑤ 判斷緩存區(qū)是否有空位置3-7，有則轉到步驟⑦，否則轉到步驟⑥；
⑥ 丟包處理3-9;
⑦ 存放視頻數(shù)據(jù)3-8;
⑧ 結束3-10。
以上步驟是對本發(fā)明的工作流程2中的置入緩存2-14的細化。
3、 丟包處理
如圖4，丟包處理包括如下步驟
① 寫入緩沖區(qū)時，如緩沖區(qū)滿了則作丟包處理開始4-1;
② 先找到緩沖區(qū)中的最小包序號與最大包序號4-2;
③ 丟棄緩沖區(qū)中最小序號的數(shù)據(jù)包4-3;
從緩存中按序號從小到大進行査找數(shù)據(jù)包4-4，判斷該數(shù)據(jù)包是否是I幀 4-5，如果該數(shù)據(jù)包不是I幀則轉到步驟⑤，否則轉到步驟⑥；
⑤ 丟棄數(shù)據(jù)包4-6，判斷緩存中是否還有數(shù)據(jù)包，如果緩存中還有數(shù)據(jù)包則 跳轉步驟④，沒有則轉到步驟⑥；
⑥ 結束4-7。
以上步驟是對本發(fā)明的工作流程2中的丟包處理2-13的細化。 void drop_packets0
找到緩沖區(qū)中最小的包序號及最大的包序號
首先找到第一個I幀，然后丟棄此I幀及后續(xù)的所有P幀，直到第二個I幀到來。
}
4、 讀取數(shù)據(jù)包從緩沖區(qū)中讀取數(shù)據(jù)包，然后發(fā)送給客戶端。 int read_buf(buffer—type承bt—type)
緩沖區(qū)加鎖操作。
査找緩沖區(qū)中的最小包序號的數(shù)據(jù)包。
讀取該數(shù)據(jù)包。
緩沖區(qū)解除鎖操作。
5、傳輸方式的選擇
選擇TCP的方式傳輸視頻數(shù)據(jù)包，相比UDP方式，數(shù)據(jù)包不會丟失，傳輸效 果好。
權利要求
1、一種基于公共數(shù)字移動通信網(wǎng)絡進行視頻傳輸?shù)目刂葡到y(tǒng)，其特征在于包括依次連接的視頻源(1-0)、視頻傳輸終端(1-1)、公共數(shù)字移動通信網(wǎng)絡(1-2)和視頻監(jiān)控中心(1-3)；所述的視頻傳輸終端(1-1)包括前后連接的視頻處理DSP(1-1.1)和視頻傳輸處理(1-1.2)。
2、 按權利要求1所述的控制系統(tǒng)，其特征在于所述的視頻處理DSP (1-1.1)主要芯片是PHILIPS viper II套片，完成將 視頻源(1-0)傳來的模擬視頻轉成數(shù)字視頻，再將數(shù)字視頻按H. 264算法生成 視頻流，傳給視頻傳輸處理(1-1.2)。
3、 按權利要求1所述的控制系統(tǒng)，其特征在于 所述的視頻傳輸處理(1-1.2)完成本發(fā)明的算法處理。
4、 按權利要求1所述系統(tǒng)的控制算法，其特征在于包括下列步驟① 視頻傳輸處理(1-1.2)開始(2-1)、啟動處理線程(2-2);② 視頻傳輸處理(1-1.2)啟動TCP連接(2-3);(D視頻處理DSP對視頻流按H. 264協(xié)議進行壓縮(2-4)，然后將流發(fā)送到視 頻傳輸處理端(2-5);④ 視頻傳輸處理(1-1.2)判斷當前發(fā)送的碼流是否與產(chǎn)生的視頻流速率相 匹配(2-6、 2-7)，如果不匹配，則通知視頻處理DSP修改幀率(2-8);如果匹 配則轉到步驟⑤；⑤ 根據(jù)發(fā)送反饋的信息判斷是否需要丟包(2-9、 2-10)，如果是則轉到步驟 ⑥，否則轉到步驟⑦；⑥ 丟棄該視頻數(shù)據(jù)包，啟動丟包策略(2-13);⑦ 判斷發(fā)送緩存是否有空間(2-11、 2-12)，如果有則轉到步驟⑧，否則轉 到步驟⑥；⑧ 將視頻數(shù)據(jù)流置入緩存(2-14)，等待發(fā)送，轉到步驟③，循環(huán)執(zhí)行算法;⑨ 結束(2-15)。
5、 按權利要求4所述的控制算法，其特征在于數(shù)據(jù)包放入緩沖區(qū)包括如下步驟① 從視頻處理DSP (1-1.1)獲得一個視頻數(shù)據(jù)包時，開始查看目前無線傳輸 狀況(3-1);② 看是否處理丟包狀態(tài)(3-2)，如果是處于丟包狀態(tài)，再看是否I幀(3-4)， 如視頻數(shù)據(jù)包不是I幀，則直接丟棄(3-6);如果是I幀則轉到步驟③；③ 計算存放位置(3-3)，并對序號進行哈希計算；④ 判斷存放位置是否占用(3-5)，是則轉到步驟⑤，否則轉到步驟⑦；⑤ 判斷緩存區(qū)是否有空位置(3-7)，有則轉到步驟⑦，否則轉到步驟⑥；⑥ 丟包處理(3-9);⑦ 存放視頻數(shù)據(jù)(3-8);⑧ 結束(3-10)。
6、 按權利要求4所述的控制算法，其特征在于丟包處理包括如下步驟① 寫入緩沖區(qū)時，如緩沖區(qū)滿了則作丟包處理開始(4-1);② 先找到緩沖區(qū)中的最小包序號與最大包序號(4-2);③ 丟棄緩沖區(qū)中最小序號的數(shù)據(jù)包(4-3);④ 從緩存中按序號從小到大進行查找數(shù)據(jù)包(4-4)，判斷該數(shù)據(jù)包是否是I 幀(4-5)，如果該數(shù)據(jù)包不是I幀則轉到步驟⑤，否則轉到步驟⑥；⑤ 丟棄數(shù)據(jù)包(4-6)，判斷緩存中是否還有數(shù)據(jù)包，如果緩存中還有數(shù)據(jù)包 則跳轉步驟④，沒有則轉到步驟⑥；⑥ 結束(4-7)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于公共數(shù)字移動通信網(wǎng)絡進行視頻傳輸?shù)目刂扑惴ǎ婕耙环N移動視頻傳輸?shù)目刂扑惴?；具體地說，涉及一種利用緩存與丟包技術來提高利用移動通信網(wǎng)絡傳輸視頻的質量。本控制系統(tǒng)包括依次連接的視頻源(1-0)、視頻傳輸終端(1-1)、公共數(shù)字移動通信網(wǎng)絡(1-2)和視頻監(jiān)控中心(1-3)；所述的視頻傳輸終端(1-1)包括前后連接的視頻處理DSP(1-1.1)和視頻傳輸處理(1-1.2)。本發(fā)明具有以下優(yōu)點與積極效果1.視頻處理DSP產(chǎn)生的視頻流是可控的；2.視頻傳輸過程中不會產(chǎn)生馬賽克；3.可以控制時延；4.本發(fā)明主要用于基于GPRS、CDMA 1X、EDGE、TD-SCDMA、WCDMA、CDMA2000等公共數(shù)字移動通信網(wǎng)絡來傳輸視頻。
文檔編號H04N7/24GK101420605SQ20081023660
公開日2009年4月29日 申請日期2008年11月28日 優(yōu)先權日2008年11月28日
發(fā)明者葉光明, 吳復林, 李少軍, 楊裕歡, 俊 沈, 峰 王 申請人:武漢虹信通信技術有限責任公司