CN101584188A - 在复合与非复合rtcp分组之间划分rtcp带宽 - Google Patents
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Abstract
描述了一种用于为复合和非复合RTCP分组控制RTCP带宽的利用的设备。此设备包括确定可用RTCP带宽的带宽检测器(10)和确定信道质量的信道质量检测器(12)。连接到带宽检测器和信道质量检测器的带宽划分器(14)基于确定的信道质量在复合和非复合RTCP分组之间划分可用RTCP带宽。
Description
技术领域
本发明涉及为复合和非复合RTCP(实时控制协议)分组控制RTCP带宽的利用。
背景技术
通过因特网传输媒体帧的实时应用程序几乎始终使用实时协议(RTP)[1]。媒体帧封装到RTP分组中并传输到其它用户。RTP协议也定义控制协议，实时控制协议(RTCP)。RTCP提供与媒体流有关的功能性，例如：
·质量反馈，例如，分组丢失率和到达间抖动(inter-arrivaljitter)。反馈可用于使媒体的传输适合。
·不同媒体之间同步所需的信息，例如为实现和保持语音与视频之间的唇形同步。
·识别媒体发送方的源描述(SDES)。
·应用特定的信令(APP)，这能够是任何种类的信令，并且无需标准化。RTCP以某种方式构造，此类方式使不理解RTCP-APP分组的接收方能丢弃它，并继续解析RTCP分组的剩余部分。
发送RTCP分组需要一定的带宽。由于这些分组是在媒体分组之外发送，因此，此带宽被视为“开销”。为确保该开销相对于媒体带宽保持足够小，通常在会话建立时定义RTCP带宽的限制。通常的定义是允许2.5％到5％的带宽用于RTCP。
传统的RTCP分组，即所谓的复合RTCP分组相当大，这是因为要求RTCP分组必须包含发送方报告或接收方报告及SDES，即使目的只是发送APP分组。这意味着此类分组只能极少地传输，通常每秒少于一次。然而，在IETF(因特网工程任务组)中正在讨论一种解决方案，参阅[2]，其中允许在所谓的非复合RTCP分组中仅发送APP分组。借助于非复合RTCP分组，分组大小得以大大降低。
对于多媒体电话，已决定RTCP-APP分组将用于发送话音的自适应信令。自适应信令可建议：更改编解码器模式；将更多或更少的帧封装到一个分组中；或者可能利用偏移(offset)添加或删除应用层冗余。
RTCP分组通常是很大，比普通话音分组要大得多。例如，带有AMR122(AMR＝自适应多速率)编码的媒体的一个VoIP(IP上的话音(Voice over IP))分组在无报头压缩时大约为72字节，并且在应用报头压缩时一般为大约35字节。复合RTCP分组一般情况下在无报头压缩时大约为100-140字节，在带报头压缩时为80-120字节。非复合RTCP分组要小得多。只带有APP的非复合RTCP分组在无报头压缩时大约为50字节，并且在带报头压缩时为大约30字节。
发明内容
对于一些***，例如，HSPA(高速分组接入)，更小的非复合RTCP分组的大小意味着即使对于坏的信道条件分组能正确接收的可能性也增大。这对于传输自适应请求特别有用，这是因为自适应在信道降级时变得越来越重要。RTCP分组的大小因此确定自适应将表现得如何。使用小分组的另一优点在于假设用于RTCP的允许带宽是恒定的，自适应信令能更频繁地传输，这进一步增强了自适应性能。因此，希望发送尽可能多的非复合RTCP分组。
另一方面，复合RTCP分组需要用于例如媒体之间的同步和当新参与者进入会话时识别媒体传输器。发送很少复合RTCP分组意味着同步会更少地执行，这意味着在同步信息传输前，相应媒体的播出次数可能有相当大的分歧。这降低了感知的质量，并造成了例如唇形同步问题。发送很少的复合RTCP分组也意味着在新参与者进入会话时识别媒体传输器前将要花费很长的时间。为增强这些功能性，希望发送尽可能多的复合RTCP分组。然而，复合RTCP分组的较大大小导致了几个问题：
·每个传输块将与RLC(无线电链路协议)协议允许的一样大，这至少在报头压缩用于媒体分组时比VoIP分组大得多。这意味着复合RTCP分组将使用更弱的信道码和/或调制，而这意味着块错误的可能性增大。
·对于像HSPA的***，分组将在几个RLC传输块上分段。由于在能重新构造RTCP分组前必须正确接收几个传输块，
因此，这意味着分组丢失率甚至进一步增大。
因此，在发送尽可能多的非复合RTCP分组与发送尽可能多的复合RTCP分组之间存在冲突。此外，由于有限的可用RTCP带宽要由两种分组类型使用，因此，为复合或非复合RTCP分组类型任意之一进行优化隐式意味着另一RTCP分组类型得不到满足。
本发明的目的是更好地为复合和非复合RTCP分组利用可用RTCP带宽。
此目的根据所附权利要求而得以实现。
简要地说，本发明通过确定可用RTCP带宽，确定信道质量并基于确定的信道质量在复合与非复合RTCP分组之间划分可用RTCP带宽，实现了上述目的。
附图说明
通过结合附图，参照以下说明，可最好地理解本发明及其其它目的和优点，其中：
图1是给出网络的***概观的简单框图；
图2是总结根据本发明的方法的简单流程图；
图3是示出根据本发明的设备的简单框图；
图4是用于在复合与非复合RTCP分组之间划分可用RTCP带宽的策略的图；
图5是用于在复合与非复合RTCP分组之间划分可用RTCP带宽的另一策略的图；
图6是本发明的一个实施例的示意概观；
图7是示出根据本发明的方法的一个实施例的原理的图的序列；
图8是示出根据本发明的方法的一个实施例的流程图；
图9是示出根据本发明的设备的一个实施例的框图；
图10是本发明的另一个实施例的示意概观；
图11是示出根据本发明的方法的另一个实施例的流程图；以及
图12是示出根据本发明的设备的另一个实施例的框图。
具体实施方式
在下面的描述中，相同的参考标号将用于执行相同或类似功能的要素。
图1是提供网络的***概观的简单框图。媒体从客户端A传输到客户端B。媒体封装到RTP分组中。媒体可具有不同形式，如语音、音频、视频、文本或其它形式。客户端B使用RTCP向客户端A发送反馈。大多数现有客户端发送的一般反馈是由分组丢失率(PLR)和到达间抖动(以下简称为“抖动”)组成的质量反馈。也可能定义应用特定的反馈信息。PLR和抖动与(普通)RTCP接收方报告(RTCP RR)一起传输。应用特定的反馈与APP分组一起传输。
反馈信息由客户端A使用以便选择如何使传输的媒体的速率适合，使得能为不同的信道条件(不同的网络拥塞程度)优化质量。例如，如果分组丢失率高，这是网络拥塞的指示，则客户端A可选择降低比特率。其它自适应可能性是通过在每个RTP分组中发送几个帧来降低传输的分组速率，或者将差错恢复添加到传输的媒体。
反馈信息可以是测量，如PLR和抖动，或者是直接自适应请求，例如，“转换到更低编解码器速率”。对于MTSI(IMS[IP多媒体子***]多媒体电话服务)，参阅[3]，在媒体是语音时，已决定发送自适应请求而不是量度(然而，仍允许发送PLR和抖动量度。这些量度一般情况下只用于性能监视，但将此信息用于自适应也不存在任何限制。然而，通常应使用自适应请求来使媒体适合。)
复合RTCP分组(也称为复合RTCP消息)一般情况下包括几个“RTCP分组”。
·至少一个发送方报告(SR)或接收方报告(RR)：
-发送方报告包括来自是活动发送方的客户端的接收反馈。
-接收方报告包括来自不是活动发送方的客户端的接收反馈。
·识别媒体发送方的SDES分组(名称、电子邮件地址、电话号码等)。
·包括RTP规范中未定义的应用特定的信息的APP分组。RTCP的构造使得RTCP分组的接收方如果不理解APP分组则能忽略它。
RTP规范中的规则规定复合RTCP分组必须包括：SR或RR；以及SDES。APP分组是可选的。
非复合RTCP分组可只包含APP分组。
有关RTCP的更完整描述，请参阅[1]。
图2是总结根据本发明的方法的简单流程图。方法步骤M1确定可用RTCP带宽，步骤M2确定当前信道质量，以及步骤M3基于确定的信道质量在复合与非复合RTCP分组之间划分可用RTCP带宽。
图3是示出根据本发明的设备的简单框图。检测器10检测可用RTCP带宽。检测器12检测信道质量。这两个参数由RTCP带宽划分器(divider)14用于在复合与非复合RTCP分组之间划分可用RTCP带宽。如下将进一步详细所述，此划分将取决于信道质量。
所述方法和设备可通过以下方式使用：
·在信道条件良好时，更多带宽分配到普通的复合RTCP分组，更少带宽分配到非复合RTCP分组。这将例如保持媒体之间的同步，并降低在识别媒体发送方之前的延迟。然而，RTCP分组更大的大小减少了能发送的分组数量，因为分组更大，这意味着传输自适应能更少地进行。另一方面，在信道条件良好时，自适应不太重要。
·在信道质量降低时，更多带宽分配到非复合RTCP分组，因而增大这些分组被正确接收的可能性。这也允许发送更多的自适应请求。这可能将例如损害同步。然而，在此情况下，为保持良好的媒体质量，传输自适应被认为比其它性能属性更重要。
图4是用于在复合与非复合RTCP分组之间划分可用RTCP带宽的策略的图形。在此示例中，对于差的信道条件，用于非复合RTCP分组的允许带宽是高的，并且用于复合RTCP分组的是低的。随着信道质量升高，此情况持续反转。两个区域之间的边界线BL是从差的信道质量到良好的信道质量改变(在示例中是减小)的函数。注意，用于两种类型的分组的允许带宽的和是恒定的(虚线)。该函数可表示为涉及信道质量的数学表达式或查询表。
图5是用于在复合与非复合RTCP分组之间划分可用RTCP带宽的另一策略的图形。在此示例中，两个区域之间的边界线BL是从差的信道质量到良好的信道质量减小的分段常值函数。一般情况下，此类分段常值函数表示为查询表。
信道条件或信道质量能以几种方式测量。适合的测量示例有：C/I(信道干扰比)、C/N(信道噪声比)、CQI(信道质量指示符，在HSPA中使用)、PLR(分组丢失率)和抖动。将这些测量中的几个测量组合成合成测量也是可行的。
在复合与非复合RTCP分组之间划分可用RTCP带宽的策略是通过分析对于不同信道条件有关两种分组类型的吞吐量的统计而确定的。这能在真实的或模拟的***上进行。一旦此策略(对应于图4和5中的曲线)已确定，作为信道质量的函数的用于两种分组类型的允许带宽也已确定。
上面概述的原理在作为客户端的一部分的RTCP传输器中实现。该构想能以几种方式实现，下面将更详细地描述其中的一些方式。
在一个实施例中，事先确定分别用于复合与非复合RTCP分组的传输间隔，即，在会话建立时或在会话修改时确定。通常，此实施例遵循下面概述的步骤：
1 RTCP传输器接收有关总可用RTCP带宽的信息。
2 给定总可用RTCP带宽已知和给定带宽应在复合与非复合RTCP分组之间如何划分(由信道质量确定)，RTCP传输器确定分别用于复合和非复合RTCP分组的传输间隔函数。传输间隔函数取决于信道质量。一个示例是：
a.如果信道质量优于X，则：用于复合RTCP分组的传输间隔设为1秒，用于非复合RTCP分组的传输间隔设为0.333秒。
b.如果信道质量比X差，则：用于复合RTCP分组的传输间隔设为2秒，用于非复合RTCP分组的传输间隔设为0.1秒。
3 RTCP传输器接收有关当前信道质量的信息。
4 RTCP传输器根据如上面步骤中给出的已确定的间隔函数和当前信道质量，生成复合和非复合RTCP分组。给定如上所述的相同示例，传输器将发送：
a.当信道质量优于X时，则它每秒发送一个复合RTCP分组，在其中间发送2个非复合RTCP分组。
b.当信道质量比X差时，则它每隔一秒发送一个复合RTCP分组，在其中间发送19个非复合RTCP分组。
图6中给出了此变型的示意概观。
注意，复合RTCP分组也可包括在非复合RTCP分组中包括的信息(APP分组)，这意味着在给出的示例中复合RTCP分组将替代非复合RTCP分组。这是以下事实的结果，即复合RTCP分组之间的传输间隔恰好是非复合RTCP分组之间的传输间隔的倍数。然而，这不是必需的特性。
图7是示出根据本发明的方法的此实施例的原理的图形序列。图7(a)示出对于具有单个转变点X的信道质量的简单分段常值函数的在复合与非复合RTCP分组之间的可用RTCP带宽的划分。此划分产生了如图7(b)和7(c)所示的两个(信道质量的)带宽函数。图7(d)和7(e)示出对应的传输间隔函数(这些函数基本上是反转的带宽函数)。在图7中，BW＝带宽，并且TI＝传输间隔。
图8是示出根据本发明的方法的基于传输间隔函数的实施例的流程图。步骤S1确定总可用RTCP带宽。这用于在步骤S2中确定作为信道质量的函数的复合和非复合RTCP分组的允许带宽。允许的带宽之间的比例一般情况下与总可用RTCP带宽无关。然而，在一些应用中，可能希望让这些比例取决于总可用RTCP带宽。例如，与低的总可用RTCP带宽相比，可能希望对于高的总可用RTCP带宽增大用于复合分组的允许带宽的百分比(并减小用于非复合RTCP分组的允许带宽的百分比)。步骤S3确定作为信道质量的函数的用于复合和非复合RTCP分组的传输间隔函数。步骤S4确定当前信道质量，该质量在步骤S5中用于从传输间隔函数确定当前传输间隔。步骤S6(使用当前传输间隔)测试自从最后的RTCP分组发送后是否经过了足够的时间以允许另一RTCP分组的发送。首先，它测试是否经过了足够的时间以允许复合RTCP分组的发送。如果是，则在步骤S7中生成和传输复合RTCP分组。否则，它测试是否经过了足够的时间以允许非复合RTCP分组的发送。如果是，则在步骤S8中生成和传输非复合RTCP分组。如果任一测试均不成功，则延迟分组的传输并且在步骤S9中不生成RTCP分组。在执行步骤S7、S8和S9之一后，过程返回到步骤S4。
由于传输间隔函数是此实施例中关注的函数，因此，步骤S2和S3可实现为直接从信道质量和总可用RTCP带宽获得传输间隔函数的单个步骤。
在图8中，有返回确定当前信道质量的步骤S4的循环。这假设总可用RTCP带宽保持恒定，一般情况下在会话期间确实如此(在会话建立期间确定)。然而，在一些情况下，总可用RTCP带宽可能在会话期间更改。一些示例如下：
·如果执行从一种无线电技术到具有更严重***限制的另一无线电技术的切换，则总可用RTCP带宽可能降低。例如，在从HSPA到EDGE(GSM演进增强型数据率)或GPRS(通用分组无线电服务)的切换中，能发生这种情况。
·如果用户更改服务。例如，只要使用的服务只是话音，一些运营商便可能为RTCP分配很少的带宽。如果在同一会话期间用户转换到视频电话，则希望同步语音和视频(以获得唇形同步)。所需的信息在RTCP消息中发送，并且为视频流和话音流分配RTCP带宽将是必需的。
如果***要应付此类情况，则图8中的过程至少有时必须特地循环回到步骤S1以说明新操作边界，这可更改总可用RTCP带宽。
图9是示出根据本发明的设备的实施例的框图。该图更详细地示出图3中RTCP带宽划分器14的实施例。来自检测器10的可用RTCP带宽和来自检测器12的当前信道质量转发到RTCP传输间隔计算器16，该计算器基于预定的传输间隔函数，计算用于复合和非复合RTCP分组的当前传输间隔。这些传输间隔转发到RTCP传输时序单元18，该单元生成控制信号，控制信号确定何时传输下一RTCP分组及它应是复合还是非复合RTCP分组。此控制信号控制连接到缓冲器22的转换开关20，缓冲器22保存要在反馈信道上发送的反馈信息。在一个转换开关位置，缓冲器连接到复合RTCP分组生成器24，并且在另一转换开关位置，它连接到非复合RTCP分组生成器26。生成器24、26的输出分组在RTCP流形成器28中连结。
另一个实施例确定用于相应RTCP分组类型的带宽限制，监视使用多少带宽，并随后决定下一RTCP分组应是复合还是非复合RTCP分组。通常，此实施例遵循下面概述的步骤：
1 RTCP传输器接收有关总可用RTCP带宽的信息并为相应RTCP分组类型确定作为信道质量的函数的带宽限制。
2 RTCP传输器接收有关当前信道质量的信息。
3 RTCP传输器监视传输的复合和非复合RTCP分组的大小。
4 RTCP传输器存储有关以前传输的RTCP分组的信息以便允许计算多少带宽用于相应RTCP分组类型。
5 给定当前信道质量，RTCP传输器确定多少带宽能分别用于复合和非复合RTCP分组。
6 RTCP传输器生成：
a.复合RTCP分组，如果用于复合RTCP分组的使用的带宽小于用于这些分组的当前允许带宽；或者：
b.非复合RTCP分组，如果用于非复合RTCP分组使用的带宽小于用于这些分组的当前允许带宽；或者：
c.既没有复合也没有非复合RTCP分组，如果使用的带宽超过相应允许的带宽。
图10中给出了此变型的示意图。
图11是示出根据本发明的方法的基于传输带宽函数的实施例的流程图。步骤P1确定总可用RTCP带宽。这用于在步骤P2中确定作为信道质量的函数的复合和非复合RTCP分组的允许带宽。允许的带宽之间的比例一般情况下与总可用RTCP带宽无关。然而，在一些应用中，可能希望让这些比例取决于总可用RTCP带宽。例如，与低的总可用RTCP带宽相比，可能希望对于高的总可用RTCP带宽增大用于复合分组的允许带宽的百分比(并减小用于非复合RTCP分组的允许带宽的百分比)。步骤P3确定当前信道质量，该质量在步骤P4中用于通过使用存储的有关每个类型的以前发送的RTCP分组的信息，计算用于每个RTCP分组类型的剩余带宽。步骤P5(使用用于每个类型的当前剩余传输带宽)测试任何剩余带宽是否足以传输相应类型的RTCP分组。首先，它测试是否有足够的可用带宽以允许复合RTCP分组的发送。如果是，则在步骤P6中生成和传输复合RTCP分组，这也更新用于复合分组的对应存储的已用带宽。否则，它测试是否有足够的可用带宽以允许非复合RTCP分组的发送。如果是，则在步骤P7中生成和传输非复合RTCP分组，这也更新用于非复合分组的对应存储的已用带宽。如果任一测试均不成功，则延迟分组的传输并且在步骤P8中不生成RTCP分组。在执行步骤P6、P7和P8之一后，过程返回到步骤P3。
如果图11中的循环由外部时钟驱动，该时钟具有保证始终有足够的带宽用于传输RTCP分组的足够长的时钟周期，则可省略步骤P8。
如果预期总可用RTCP带宽在会话期间更改，则图11中的过程将至少有时必须循环回到步骤P1。参阅上面有关此主题对图5的评论。
图12是示出根据本发明的设备的另一个实施例的框图。来自检测器10的可用RTCP带宽和来自检测器12的当前信道质量转发到RTCP传输带宽计算器30，该计算器基于预定的传输带宽函数，计算用于复合和非复合RTCP分组的当前允许的传输带宽。这些允许的传输带宽转发到RTCP分组类型选择器32，该选择器决定随后应传输的分组类型。选择器32也从已用带宽计算器34接收有关用于每个分组类型的已经使用的RTCP带宽的信息，已用带宽计算器34存储和更新有关已经传输的RTCP分组的信息。通过跟踪在指定时间期内分配到某个分组类型的比特数量，能计算用于该分组类型的已用带宽。通过使用用于每个分组类型的允许与已用带宽之间的差别，选择器32选择要传输的下一分组类型，并相应地控制转换开关20。如果两种分组类型具有足够的剩余带宽以允许另一分组的发送，则可给予它们之一更高的优先级。例如，可先消耗用于复合RTCP分组的带宽。
上述实施例可以不同的方式修改，例如：
·不是确定用于复合和非复合两种RTCP分组的传输间隔，而是可能确定它们(复合或非复合)的任一个，并将其余的用于另一分组类型(相应地为非复合和复合)。当然，必须监视已用带宽，以便不违反在会话建立时定义的带宽限制。
·不是监视复合和非复合两种RTCP分组的已用带宽，而是可能监视用于它们(复合或非复合)之一的已用带宽，并将其余的允许带宽用于另一RTCP分组类型(相应地为非复合和复合)。
所述实施例中各种框的功能性一般情况下通过一个或多个微处理器或微/信号处理器组合与对应的软件获得。
本发明具有几个优点，其中的一些如下所述：
·信道条件良好时，在媒体之间保持良好的同步。信道条件良好时，在识别媒体发送方之前保持短的延迟。
·对于降级的信道条件，即当最重要的问题是保持良好的媒体质量时，改进自适应性能。
·为不同的信道条件优化性能是可能的。
本领域的技术人员将理解，在不脱离所附权利要求定义的本发明范围的情况下，可对本发明进行各种修改和改变。
缩写
AMR 自适应多速率
APP 应用特定的RTCP分组
C/I 信道干扰比
C/N 信道噪声比
CQI 信道质量指示符
EDGE GSM演进增强型数据率
GPRS 通用分组无线电服务
HSPA 高速分组接入
IP 因特网协议
IETF 因特网工程任务组
IMS IP多媒体子***
MTSI IMS多媒体电话服务
PLR 分组丢失率
RLC 无线电链路协议
RR 接收方报告
RTCP 实时控制协议
RTP 实时协议
SDES 源描述
SR 发送方报告
VoIP IP上的话音
参考文献
[1]RFC 3550，Schulzrinne，et.al.，RTP：A Transport Protocol for Real-Time Applications，http://www.ietf.org/rfc/rfc3550.txt？number＝3550
[2]Johansson，Westerlund，Support for non-compound RTCP in RTCPAVPF profile，opportunities and consequences，http://tools.ietf.org/id/draft-johansson-avt-rtcp-avpf-non-compound-00.txt
[3]3GPP TS 26.114.IP Multimedia Subsystem (IMS)；Multimcdia Teleph-ony；Media handling and interaction，http://www.3gpp.org/ftp/Specs/html-info/26114.htm
Claims (10)
1.一种为复合和非复合RTCP分组控制RTCP带宽的利用的方法，包括以下步骤：
确定可用RTCP带宽；
确定信道质量；
基于所确定的信道质量在复合与非复合RTCP分组之间划分所述可用RTCP带宽。
2.如权利要求1所述的方法，包括随着改进的信道质量分配增加的允许带宽给复合RTCP分组的步骤。
3.如权利要求1所述的方法，包括随着改进的信道质量分配减少的允许带宽给非复合RTCP分组的步骤。
4.如权利要求2或3所述的方法，包括以第一传输间隔生成复合RTCP分组和以第二传输间隔生成非复合RTCP分组的步骤，所述第一和第二传输间隔取决于所确定的可用RTCP带宽和所确定的信道质量。
5.如权利要求2或3所述的方法，包括以第一速率生成复合RTCP分组和以第二速率生成非复合RTCP分组的步骤，所述第一和第二速率取决于所确定的可用RTCP带宽和所确定的信道质量。
6.一种用于为复合和非复合RTCP分组控制RTCP的利用的设备，所述设备包括：
带宽检测器(10)，适用于确定可用RTCP带宽；
信道质量检测器(12)，适用于确定信道质量；
带宽划分器(14)，连接到所述带宽检测器和所述信道质量检测器，所述带宽划分器适用于基于所确定的信道质量在复合与非复合RTCP分组之间划分所述可用RTCP带宽。
7.如权利要求6所述的设备，其中所述带宽检测器(14)适用于随着改进的信道条件增加分配给复合RTCP分组的带宽。
8.如权利要求6所述的设备，其中所述带宽检测器(14)适用于随着改进的信道条件减少分配给非复合RTCP分组的带宽。
9.如权利要求7或8所述的设备，包括用于以第一传输间隔生成复合RTCP分组和以第二传输间隔生成非复合RTCP分组的部件(16，18，20，22，24，26)，所述第一和第二传输间隔取决于所确定的可用RTCP带宽和所确定的信道质量。
10.如权利要求7或8所述的设备，包括用于以第一速率生成复合RTCP分组和以第二速率生成非复合RTCP分组的部件(20，22，24，26，30，32，34)，所述第一和第二速率取决于所确定的可用RTCP带宽和所确定的信道质量。
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