CN103327416A - 一种无线局域网中svc视频的组播方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种无线局域网中SVC视频的组播方法，其包括步骤为（1）先令n=1；（2）发送端首先计算传输第n层的可用时间，并得出传输第n层数据的用户集合；（3）如果该集合不为空集则该集合内的用户为第n个组播组内的用户，并得出该组播组的传输速率，n自增1。如果该集合为空集就结束分组过程并且令J=n-1；（4）如果n=N+1就结束分组过程并且令J=n-1，否则循环以上步骤；（5）以速率G₁向第1个组播组传输第1层视频子流，再以速率G₂向第2个组播组传输第2层视频子流，直至传完第J层视频子流。解决了现有无线局域网中SVC视频组播吞吐量较低且低速率用户影响高速率用户的组播速率的问题。

Description

一种无线局域网中SVC视频的组播方法

技术领域

本发明涉及多媒体数字网络传输技术领域，具体涉及一种无线局域网中SVC视频的组播方法，可用于无线局域网中SVC视频业务的组播。

背景技术

无线局域网（WLAN）是指利用射频技术，在某一区域内由多台网络设备通过无线的方式互联所组成的通信网络。基于802.11标准的无线局域网允许使用ISM频段进行无线连接，这方便了WLAN的使用。与有线局域网相比，无线局域网有许多优点：比如组网简单、网络灵活性高、设备的可移动性强、成本低廉、便于网络扩展、易于进行网络规划和调整等。这也使得无线局域网得到了广泛的应用。

可伸缩视频编码（SVC）可以将视频流拆分成一个基本层和多个增强层，基本层可以保障基本的视频质量，用户接收到基本层之后就可以观看视频，而增强层是视频的精细成分，可提高视频的质量，对视频做进一步的完善，用户接收到的增强层数越多，视频的质量就越好。这种分层方式可以较大程度的降低链路传输速率对视频流畅程度的影响，即较小的链路传输速率依然能够体验到流程的视频服务，而且对带宽没有很高的要求。SVC已经成为当前国际上在视频编码领域的研究热点。

组播是在发送端和组内所有接收端之间实现一点对多点的数据传输。组播技术尽最大努力传输数据报到所有组内用户，用户可以随时加入或退出组播组，与单播相比较，组播可以节省网络的资源，减轻网络的负载。因为对于一个组播组而言，即使用户增多，一份数据也只在网络中只传输一次。然而数据在无线局域网传输时，用的就是广播的方式，因此，将组播技术运用在无线局域网中，是节省无线局域网宝贵资源的一种很好的解决方案。

现有的无线局域网中，对SVC业务进行组播时，并没有利用到SVC的可伸缩性，对于一个新到达的SVC视频流，AP将其所有的数据包发送给组播组内所有的用户，数据传输时，所用的传输速率是组内用户最低的传输速率，这样高速率用户会受到低速率用户的限制，使得网络无法获得较高的吞吐量。采用现有的技术进行组播SVC视频业务，通常是无法保障用户的服务质量的。

发明内容

鉴于现有技术的不足，本发明旨在于提供一种无线局域网中SVC视频的组播方法，从而改进现有局域网SVC视频组播中吞吐量较低且信道条件好的用户无法获得高速率的问题。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种无线局域网中SVC视频的组播方法，具有发送端，多个接收所述SVC视频的用户及其播放器，所述方法包括以下步骤：

（1）在一次组播的过程中，所述发送端向所述多个用户发送基于SVC编码的视频的一帧数据；

（2）定义t_avi(n)为传输第n层的可用时间，定义集合Q(n)为传输第n层数据的用户集合，定义G_n为第n个组播组的传输速率，定义J为组播组的个数，其中，分组方式如下：

（2a）令n=1，转至步骤（2b）；

（2b）计算t_avi(n)，从而得出Q(n)，转自步骤（2c）；

（2c）如果

，则转至步骤（2f），否则Q(n)内的用户为第n个组播组内的用户，并计算G_n，转至步骤（2d）；

（2d）n自增1，转至（2e）；

（2e）如果n=N+1则转至步骤（2f），否则转至步骤（2b）；

（2f）J=n-1，结束分组过程；

（3）以速率G₁向第1个组播组传输第1层视频子流，再以速率G₂向第2个组播组传输第2层视频子流，直至传完第J层视频子流。

需要说明的是，所述帧分为N层视频子流，其中，每层视频子流数据量的大小分别为c_n，n的取值范围为1到N。

需要说明的是，所述发送端与第m个用户之间的链路传输速率为v_m。

需要说明的是，所述播放器的播放帧间隔为t_f，其中，所述播放帧间隔是指播放器播放一帧需要的时间。

需要进一步说明的是，所述传输第n层的可用时间t_avi(n)为：

$t_{\mathrm{avi}}\left(n\right)=\left\{\begin{array}{c}{t}_f,n=1\\ t_f-\underset{i=1}{\overset{n-1}{\mathrm{\Σ}}}(\frac{c_i}{G_i}+\mathrm{SIFS}),n=2......N\end{array}\right.;$

其中，SIFS是无线局域网中最短的帧间间隔。

需要进一步说明的是，所述传输第n层数据的用户集合Q(n)为：

$Q\left(n\right)=\left\{m\right|v_m>\frac{c_n}{t_{\mathrm{avi}}\left(n\right)},m\∈Q(n-1),m=1,......M\};$

其中，Q(0)={1,……M}。

需要进一步说明的是，所述第n个组播组的传输速率G_n为：

G_n=min{v_m|m∈Q(n)}。

本发明有益效果在于：

1、本发明限定了一次组播所用的时间为播放器的帧间隔，这样在用户方面，只要传输速率大于第一层的视频码率，用户将会一直看到流畅的视频，而不会出现停顿的现象；

2、本发明用传输第n层的可用时间来确定哪些用户加入第n个组播组，这样的分组方式保证了速率较低的用户不会加入到传输SVC较高增强层的组播组，有效的减少了低速率用户对高速率用户的限制，也尽可能的提高了高速率用户的吞吐量。

附图说明

图1为本发明的总流程示意图；

图2为现有技术中SVC的分层结构示意图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明作进一步的描述。

如图1所示，本发明为一种无线局域网中SVC视频的组播方法，具有发送端，多个接收所述SVC视频的用户及其播放器，所述方法包括以下步骤：

（1）在一次组播的过程中，所述发送端向所述多个用户发送基于SVC编码的视频的一帧数据；

（2）定义t_avi(n)为传输第n层的可用时间，定义集合Q(n)为传输第n层数据的用户集合，定义G_n为第n个组播组的传输速率，定义J为组播组的个数，其中，分组方式如下：

（2a）令n=1，转至步骤（2b）；

（2b）计算t_avi(n)，从而得出Q(n)，转自步骤（2c）；

（2c）如果，则转至步骤（2f），否则Q(n)内的用户为第n个组播组内的用户，并计算G_n，转至步骤（2d）；

（2d）n自增1，转至（2e）；

（2e）如果n=N+1则转至步骤（2f），否则转至步骤（2b）；

（2f）J=n-1，结束分组过程；

（3）以速率G₁向第1个组播组传输第1层视频子流，再以速率G₂向第2个组播组传输第2层视频子流，直至传完第J层视频子流。

需要说明的是，所述帧分为N层视频子流，其中，每层视频子流数据量的大小分别为c_n，n的取值范围为1到N。

需要说明的是，所述发送端与第m个用户之间的链路传输速率为v_m。

需要说明的是，所述播放器的播放帧间隔为t_f，其中，所述播放帧间隔是指播放器播放一帧需要的时间。

需要进一步说明的是，所述传输第n层的可用时间t_avi(n)为：

$t_{\mathrm{avi}}\left(n\right)=\left\{\begin{array}{c}{t}_f,n=1\\ t_f-\underset{i=1}{\overset{n-1}{\mathrm{\Σ}}}(\frac{c_i}{G_i}+\mathrm{SIFS}),n=2......N\end{array}\right.;$

其中，SIFS是无线局域网中最短的帧间间隔。

需要进一步说明的是，所述传输第n层数据的用户集合Q(n)为：

$Q\left(n\right)=\left\{m\right|v_m>\frac{c_n}{t_{\mathrm{avi}}\left(n\right)},m\∈Q(n-1),m=1,......M\};$

其中，Q(0)={1,……M}。

需要进一步说明的是，所述第n个组播组的传输速率G_n为：

G_n=min{v_m|m∈Q(n)}。

为了更好的理解本发明，下面将结合具体实施例作进一步的描述。

实施例

这一次组播过程中，发送端待发送的业务为基于SVC编码的视频业务的一帧数据，如图2所示为SVC编码的分层结构，需要说明的是，在本实施例中，该帧分为N=3层视频子流，已知每层视频子流数据量的大小分别为c₁=0.01Mb，c₂=0.04Mb，c₃=0.16Mb，现有四个用户（定义为1、2、3、4），待接收该业务，用户的链路传输速率为v₁=1Mb/s，v₂=2Mb/s，v₃=5.5Mb/s，v₄=11Mb/s，播放器的播放帧间隔为t_f=50ms。

分组过程如下：

（1）n=1,t_avi(1)=t_f=50ms，从而可以得出Q(1)={1,2,3,4}。因此用户1、2、3、4为第1个组播组内的用户，并且可以得出G₁=v₁=1Mb/s。

（2）n=2,n≠N+1，不满足结束分组的条件，计算

从而可以得出Q(2)={2,3,4}。因为

所以用户2、3、4为第二个组播组内的用户，并且可以得出G₂=v₂=2Mb/s。

（3）n=3,n≠N+1，不满足结束分组的条件，计算 $t_{\mathrm{avi}}\left(3\right)=t_f-\frac{c_1}{G_1}-\mathrm{SIFS}-\frac{c_2}{G_2}-\mathrm{SIFS}\≈20\mathrm{ms},$ 从而可以得出Q(3)={4}。因为

所以用户4为第三个组播组内的用户，并且可以得出G₃=v₄=11Mb/s。

（4）n=4,n=N+1，满足结束分组的条件J=4-1=3，结束分组过程。

进一步地说，按照以下顺序进行传输：以速率G₁=1Mb/s向第1个组播组内的用户{1,2,3,4}传输第1层视频子流，再以速率G₂=2Mb/s向第2个组播组内的用户{2,3,4}传输第2层视频子流，以速率G₃=11Mb/s向第3个组播组内的用户{4}传输第3层视频子流。结束这一轮组播。

需要说明的是，通过以上分组传输的过程可以直观的看到用户1得到了一层数据，用户2、3得到了两层数据，用户4得到了全部三层数据，并且在保障视频流畅播放的前提下，用户2、3、4使用2Mb/s的速率传输了第二层，用户4使用了11Mb/s的速率传输第三层，有效的减小了用户1对其速率的影响。而现有的方法则是以1Mb/s的速率传完所有数据，这样用户2、3、4则无法得到高速率传输，并无法保障视频的流畅性。

对于本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其它各种相应的改变以及变形，而所有的这些改变以及变形都应该属于本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种无线局域网中SVC视频的组播方法，具有发送端，多个接收所述SVC视频的用户及其播放器，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

（1）在一次组播的过程中，所述发送端向所述多个用户发送基于SVC编码的视频的一帧数据；

（2）定义t_avi(n)为传输第n层的可用时间，定义集合Q(n)为传输第n层数据的用户集合，定义G_n为第n个组播组的传输速率，定义J为组播组的个数，其中，分组方式如下：

（2a）令n=1，转至步骤（2b）；

（2b）计算t_avi(n)，从而得出Q(n)，转自步骤（2c）；

（2c）如果

，则转至步骤（2f），否则Q(n)内的用户为第n个组播组内的用户，并计算G_n，转至步骤（2d）；

（2d）n自增1，转至（2e）；

（2e）如果n=N+1则转至步骤（2f），否则转至步骤（2b）；

（2f）J=n-1，结束分组过程；

（3）以速率G₁向第1个组播组传输第1层视频子流，再以速率G₂向第2个组播组传输第2层视频子流，直至传完第J层视频子流。

2.根据权利要求1所述的组播方法，其特征在于，所述帧分为N层视频子流，其中，每层视频子流数据量的大小分别为c_n，n的取值范围为1到N。

3.根据权利要求1所述的组播方法，其特征在于，所述发送端与第m个用户之间的链路传输速率为v_m。

4.根据权利要求1所述的组播方法，其特征在于，所述播放器的播放帧间隔为t_f，其中，所述播放帧间隔是指播放器播放一帧需要的时间。

5.根据权利要求1所述的组播方法，其特征在于，所述传输第n层的可用时间t_avi(n)为：

$t_{\mathrm{avi}}\left(n\right)=\left\{\begin{array}{c}{t}_f,n=1\\ t_f-\underset{i=1}{\overset{n-1}{\mathrm{\Σ}}}(\frac{c_i}{G_i}+\mathrm{SIFS}),n=2......N\end{array}\right.;$

其中SIFS是无线局域网中最短的帧间间隔。

6.根据权利要求1所述的组播方法，其特征在于，所述传输第n层数据的用户集合Q(n)为：

$Q\left(n\right)=\left\{m\right|v_m>\frac{c_n}{t_{\mathrm{avi}}\left(n\right)},m\∈Q(n-1),m=1,......M\};$

其中，Q(0)={1,……M}。

7.根据权利要求1所述的组播方法，其特征在于，所述第n个组播组的传输速率G_n为：

G_n=min{v_m|m∈Q(n)}。

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