網絡會議中視頻傳輸的實時性控制策略

摘 要:在網絡環境下的遠程視頻頻會議過程中，視頻數據傳輸的實時性非常重要，而日益擁擠的網絡使其實時性越來越難以保障。本文構建了視頻傳輸模型，提出了隨網絡狀態的變化而適時變化視頻數據的采集速率，從而保證視頻數據傳輸實時性的控制策略。

關鍵詞:網絡會議實時性丟包率

中圖分類號:TP393文獻標識碼:A文章編號:1674-098X(2011)01(a)-0027-01

隨著網絡技術的發展和通信技術的日益成熟，企業、政府之間借助網絡通訊日趨頻繁，基于網絡的視頻會議系統已成為國內外應用的一個熱點。雖然設備的性能、網絡帶寬、技術等已經取得了很大的發展，但由于流媒體對各種資源的要求較高，在現有的網絡環境下，容易發生擁堵，其實時性不能得到保障。本文以此為出發點，通過計算和分析視頻流在傳輸過程中的丟包率和延時，給出了針對網絡實時狀況來調整采集速率，保證遠程會議中視頻傳輸的實時性控制策略。

1 實時傳輸協議

實時傳輸協議(real-time transport protocol，RTP)[1]由IETF RFC3550定義，它為數據提供具有實時性特征的傳輸服務，可以與其它適合的底層網絡傳輸協議一起使用，例如UDP或TCP協議，其本身并沒有提供服務質量保證。在RFC3550中同時定義了RTP控制協議(RTPcontrol protocol，RTCP)，RTCP作為RTP的組成部分，可對所傳輸的數據流服務質量進行監控，并傳送正在進行的會話參與者的相關信息，RTCP采用與數據包傳輸相同的分發機制，將控制包周期性傳輸給會話參與者，通過RTC報文可獲得數據傳輸的質量反饋信息，如丟包率和延遲。

2 實時性控制策略框架

在遠程視頻傳輸系統中，通過加入自適應模塊引入自適應機制。自適應模塊分為檢測、反饋和決策3個子模塊[2]。這些子模塊在視頻傳輸系統中的位置如圖1所示。

該控制策略按以下步驟傳輸視頻圖像:①發送端的攝像機獲取視頻數據并壓縮，封裝成數據包，通過RTP發送到網絡;②控制決策模塊自動記錄與這些數據包發送有關的信息;③接收端將接收到的數據包進行拆包、組合、解壓并播放;④反饋模塊自動記錄與數據包接收有關的信息并反饋給控制決策模塊，后者根據相關信息計算當前網狀態;⑤控制模塊根據網絡狀態，調整視頻采集頻率和視頻壓縮參數。

3 實時控制策略關鍵技

3.1 丟包率的計算

m_nDropRate保存實時的丟包率，計算方法如下:數據包中的數據項ID表示視頻包的代碼，其值在數據打包時依次遞增。變量m_nCurVid記錄的當前視頻包的ID，每當有視頻包到達并成功解壓后該變量就被刷新，變量m_nLastVid記錄上一次計算丟包率時的m_nCurVid，二者之差為一個計時單位內(1000ms)實際發送的視頻幀數。

delt= m_nCurVid-m_nLastVid;//發送的幀數

m_nDropRate=100.0*((delt-m_nFps) /delt);//丟包率

m_nLastVid=m_nCurVid;

3.2 網絡帶寬的實時檢測

自適應決策模塊和自適應反饋模塊通過信息反饋實時檢測網絡帶寬[3]。接收端每接收到一個有效的RTP數據包，就運行自適應反饋模塊中的相關程序，使其用UDP向自適應決策模塊發送一個確認信息RTP-ACK。自適應檢測模塊包含一個表狀數據結構BWTable，用來維護與RTP數據包發送和確認有關的信息。BWTable包含4個字段，序列號字段為RTP包的序列號，負載大小字段為RTP數據包的負載數據量，發送時刻字段為RTP數據包發送的時刻，接收時刻字段為接收到相應數據包的時刻。

3.3 壓縮質量的調整

壓縮之前，通過函數ICSeqCompressFrameStart(PCOMPVARS pc，LPBITMAPINFO lpbiIn)為視壓縮函數進行參數設置。其中pc的成員lQ為壓縮質量參數，取值在1-10000之間，其值越大，壓縮質量越好，數據量越大，圖像越清晰。壓縮質量與丟包率關系表達式如下:

lQ=

其中:lQ為壓縮質量參數，R為丟包率

3.4 采集速率的調整

視頻傳輸前，必須通過函數capCaptureSetSetup(hwnd，psCapParms，wSize)設置相關參數，其中psCapParms成員dwRequestMicroSecPerFrame存放了捕捉圖像的速率值，默認為66667，相當于15Fps(1.0e6/66667)，在視頻傳輸過程中，可以根據丟包率實時調整該值來控制捕捉圖像的速率。

捕捉圖像速率與丟包率之關系表達式如下:

V＝

其中:R為丟包率，V為捕捉速率(F/S)

4 結語

本文從IP網絡的實際情況出發，提出了一種實時視頻傳輸的自適應調節方法，該方法可根據當前網絡狀況進行端到端的視頻流參數調節，從而在一定的網絡環境中給用戶提供最優的主觀視頻質量保證。在具體網絡應用中，可根據實際情況選用適當的反饋方法和調節手段，對調節策略和調節手段進行進一步研究，以確定網絡資源狀況與可用調節手段的對應關系，從而使自適應調節機制能夠對網絡狀況和調節行為進行更準確的判斷，具有更強的適應性。

參考文獻

[1]IETF RFC 3550 RTP:A transport protocol for real-time applications[S].2003.

[2]徐剛.實時視頻傳輸的自適應調節方法及其應用[J].計算機工程與設計，2008，(5):2151～2155.

[3]周健，戴梅萼.遠程實時視頻傳輸的自適應技術[J].清華大學學報，2004(7):966～968.