CN103414956A - 基于传输控制协议的实时数据传输方法及其*** - Google Patents

Abstract

本发明提供一种基于传输控制协议的实时数据传输方法及其***，包括：S1、将被点播的媒体文件封装成多个数据包，数据包内具有记录该数据包发送时间的时间戳，通过传输控制协议发送数据包；S2、记录第一个数据包的接收时间，并结合第一个数据包内时间戳记录的发送时间，得出初始时间差；S3、记录下一个数据包的接收时间，并结合接收到的该数据包内时间戳记录的发送时间，得出当前时间差，用当前时间差减去初始时间差得到时间差值；S4、比较该时间差值与预先设置的时间差限值的大小来确定是否调整数据传输的码流。本发明实现网络的自适应，解决了采用传输控制协议进行实时数据传输时画面延时的问题。

Description

基于传输控制协议的实时数据传输方法及其***

技术领域

本发明涉及数据传输领域，尤其涉及一种基于传输控制协议的实时数据传输方法及其***。

背景技术

目前实时数据的网络传输方式有TCP（Transmission Control Protocol,传输控制协议）和UDP（User Datagram Protocol,用户数据报协议)两种，UDP从问世至今已经被使用了很多年，虽然UDP不提供数据包的封装和排序，也就是说，无法得知数据是否安全完整到达，但是由于其具备低开销、不重复请求、低处理时间等特点，所以即使是在今天，UDP仍然不失为一项非常实用和可行的网络传输层。

TCP的工作主要是建立连接，然后接收数据并进行传输。TCP采用虚电路连接方式进行工作，在发送数据前它需要在发送方和接收方建立一个连接，数据在发送出去后，发送方会等待接收方给出一个确认性的应答，否则发送方将认为此数据丢失，并重新发送此数据。可见TCP有助于越过防火墙，且能保证数据的完整性，所以在一些环境下，比如跨网关传输实时视频，或要求实时视频不会出现花屏现象等条件下，仍然需要采用TCP方式来传输实时视频。

TCP中包含了专门的传递保证机制，当数据接收方收到发送方传来的信息时，会自动向发送方发出确认消息；发送方只有在接收到该确认消息之后才继续传送其它信息，否则将一直等待直到收到确认信息为止。这种机制虽然能保证数据的完整性，但在网络状况不好的情况下，TCP可能会出现反复重发数据包的情况；在网络带宽不够的情况，TCP也会来不及发送数据包。这两种情况都会有大量的数据包在发送端的TCP缓冲排队等待发送，等到接收端接收到数据包时，离发送端发送数据包已经过去了很长的时间，造成了画面延时严重的情况，而且如果网络状况不改善，延时会越来越大。

目前采用TCP传输实时数据的技术中，没有很好的办法可以判断网络带宽的占用情况，无法判断数据能否被及时传输，因而无法实现码流的自动调整，只能依据用户观察画面的延时来判断网络是否拥堵，手动进行调整。

发明内容

本发明的特征和优点在下文的描述中部分地陈述，或者可从该描述显而易见，或者可通过实践本发明而学习。

为克服现有技术的问题，本发明提供一种基于传输控制协议的实时数据传输方法及其***，利用数据包的接收时间和发送时间计算出当前时间差，并结合初始时间差以及预先设置的时间差限值，决定是否调整数据传输的码流，从而实现网络的自适应，解决画面延时的问题。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案如下：

根据本发明的一个方面，提供一种基于传输控制协议的实时数据传输方法，包括：S1、将被点播的媒体文件封装成多个数据包，该数据包内具有记录该数据包发送时间的时间戳，通过传输控制协议发送该数据包；S2、记录第一个该数据包的接收时间，并结合第一个该数据包内时间戳记录的发送时间，得出初始时间差；S3、记录下一个该数据包的接收时间，并结合接收到的该数据包内时间戳记录的发送时间，得出当前时间差，用该当前时间差减去该初始时间差得到时间差值；S4、比较该时间差值与预先设置的时间差限值的大小，若该时间差值比预先设置的时间差限值大，则调整数据传输的码流，若该时间差限值比预先设置的时间差限值小，则重复步骤S3。

根据本发明的一个实施例，在该步骤S1中采用RTP将该媒体文件封装成RTP数据包；或先采用除该RTP外的协议将该媒体文件封装，再采用该传输控制协议封装成带有时间戳的TCP数据包。

根据本发明的一个实施例，在该步骤S4中，通过占有不同带宽的子码流连接来调整该数据传输的码流；或通过改变该媒体文件封装成多个数据包时的压缩比、分辨率以及帧率中的至少一项参数来调整该数据传输的码流。

根据本发明的一个实施例，当通过占有不同带宽的子码流连接来调整该数据传输的码流时，包括步骤：关闭当前默认的RTSP地址；开启占有更低带宽的RTSP地址；当通过改变该媒体文件封装成多个数据包时的压缩比、分辨率以及帧率中的至少一项参数来调整该数据传输的码流时，包括步骤：通过http接口发出请求，请求改变该媒体文件封装成多个数据包时的压缩比、分辨率以及帧率中的至少一项参数来调整该数据传输的码流；依据该请求调整该参数，并按调整后的参数进行该数据包的封装。

根据本发明的一个实施例，在该步骤S1之前，还包括步骤：获取可供点播的媒体文件；在接收到该数据包后，还包括步骤：将该数据包解码成相应的媒体文件。

根据本发明的另一方面，提供一种基于传输控制协议的实时数据传输***，包括：发送端，包括封装单元以及传输单元，该封装单元用于将被点播的媒体文件封装成多个数据包，该数据包内具有记录该数据包发送时间的时间戳，该传输单元用于采用传输控制协议发送该数据包；接收端，用于接收该数据包，包括初始时间差获取单元、时间差值计算单元以及比较调整单元；其中，该初始时间差获取单元，用于记录第一个该数据包的接收时间，并结合第一个该数据包内时间戳记录的发送时间，得出初始时间差；该时间差值计算单元，用于记录下一个该数据包的接收时间，并结合接收到的该数据包内时间戳记录的发送时间，得出当前时间差，用该当前时间差减去该初始时间差得到时间差值；该比较调整单元，用于比较该时间差值与预先设置的时间差限值的大小，若该时间差值比预先设置的时间差限值大，则调整数据传输的码流。

根据本发明的一个实施例，该数据包为RTP数据包，或带有该时间戳的TCP数据包。

根据本发明的一个实施例，该发送端具有占有不同带宽的多个RTSP地址，该比较调整单元用于在调整该数据传输的码流时，关闭当前默认的RTSP地址并开启占有更低带宽的RTSP地址。

根据本发明的一个实施例，该发送端具有http接口；该比较调整单元用于在调整该数据传输的码流时，通过该http接口发出请求，请求改变该媒体文件封装成多个数据包时的压缩比、分辨率以及帧率中的至少一项参数来调整该数据传输的码流。

根据本发明的一个实施例，该发送端还包括媒体文件获取单元，用于获取供点播的媒体文件；该接收端还包括解码单元，用于将该数据包解码成相应的媒体文件。

根据本发明的一个实施例，该发送端还用于接收并依据该请求进行该数据包的封装。

本发明提供了一种基于传输控制协议的实时数据传输方法及其***，利用数据包的接收时间和发送时间计算出当前时间差，并结合初始时间差以及预先设置的时间差限值，决定是否调整数据传输的码流，从而实现网络的自适应，解决画面延时的问题。

通过阅读说明书，本领域普通技术人员将更好地了解这些技术方案的特征和内容。

附图说明

下面通过参考附图并结合实例具体地描述本发明，本发明的优点和实现方式将会更加明显，其中附图所示内容仅用于对本发明的解释说明，而不构成对本发明的任何意义上的限制，在附图中：

图1为本发明第一实施例的基于传输控制协议的实时数据传输***的结构示意图。

图2为本发明第二实施例的基于传输控制协议的实时数据传输***的结构示意图。

图3为本发明实施例的发送端的结构示意图。

图4为本发明实施例的基于传输控制协议的实时数据传输方法的步骤流程图。

图5为本发明实施例的基于传输控制协议的实时数据传输方法的流程流程图。

具体实施方式

如图1所示，本发明提供一种基于传输控制协议的实时数据传输***，包括发送端10以及接收端20。其中发送端10包括封装单元11以及传输单元12，该封装单元11用于将被点播的媒体文件例如音频或视频封装成多个数据包，每个数据包内都具有记录该数据包发送时间的时间戳；传输单元12用于采用传输控制协议发送数据包。其中封装单元在封装数据包时可以采用实时传输协议（Real-time Transport Protocol简称RTP，实时传输协议）将被点播的媒体文件封装成RTP数据包，由于RTP数据包带有记录该RTP数据包发送时间的时间戳，所以不用在封装时特意加时间戳。且由于RTSP可选择采用TCP传输数据包，所以进行RTP打包后就无需进行TCP数据打包再进行传输。当然也可以采用除RTP以外的协议进行数据包的封装，此时就需要再采用TCP再次封装，得到TCP数据包，且该TCP数据包必须具有记录该数据包发送时间的时间戳。上述时间戳记录了该数据包中数据第一个字节的采样时刻即该数据包发送时间。在一次会话开始时，时间戳初始化成一个初始值，即使在没有信号发送时，时间戳的数值也要随时间而不断地增加。

接收端20，用于接收该数据包，包括初始时间差获取单元21、时间差值计算单元22以及比较调整单元23。其中，初始时间差获取单元21，用于记录第一个数据包的接收时间，并结合第一个数据包内时间戳记录的发送时间，得出初始时间差；即初始时间差等于第一个数据包的接收时间减去第一个数据包的发送时间所得到的时间值。

时间差值计算单元22，用于记录下一个数据包的接收时间，并结合接收到的数据包内时间戳记录的发送时间，得出当前时间差，用当前时间差减去初始时间差得到时间差值，即：时间差值=当前时间差-初始时间差。在具体实施时，上述数据包的接收时间可以记为接收端20接收到该数据包时的接收端20的本地时间。

比较调整单元23，用于比较该时间差值与预先设置的时间差限值的大小，若该时间差值比预先设置的时间差限值大，则调整数据传输的码流。此时可以判定此时网络处于拥堵状态。具体来说，如果网络没有拥堵，那么发送端10的数据包应该会很快被接收端20收到，那么数据包发送时间和接收时间的差值应该没有很大的变化，相反，则可以判定网络来不及将数据包从发送端10传输到接收端20，网络处于拥堵状态。上述预先设置的时间差限值可以直接设置在接收端20的配置文件中，也可以设置在发送端10中，接收端20通过http接口发出请求，获取该时间差限值。

请参照图2，图2为本发明第二实施例的基于传输控制协议的实时数据传输***的结构示意图。在本实施例中，该发送端10具有http接口13，接收端20可调用http接口13以调整压缩比、分辨率、帧率等参数。具体是该比较调整单元23在调整该数据传输的码流时，通过该http接口13发出请求，请求改变该媒体文件封装成多个数据包时的压缩比、分辨率以及帧率中的至少一项参数来调整该数据传输的码流。将压缩比提高、降低分辨率或降低帧率都能有效减小码流。此时该发送端10还用于接收并依据该请求进行该数据包的封装。

此外，该发送端10还具有用来获取例如音频或视频等可供点播的媒体文件的媒体文件获取单元15，该媒体获取单元15可以包括摄像头等直接获取音频、视频的工具，也可以从独立于发送端10的摄像工具中获取媒体文件。而该接收端20中还包括解码单元24用于将该数据包解码为图像或声音进行显示。

请再参照图3，图3为本发明实施例的发送端的结构示意图。在本实施例中，该发送端10具有占有不同带宽的多个RTSP（Real-time StreamingProtocol简称RTSP，实时流送协议）地址14，即上述多个RTSP地址14对应不同分辨率、帧率和压缩比的实时流。在本实施例中，RTSP地址1为默认的RTSP地址，而RTSP地址2占有带宽小于RTSP地址1占有的带宽。此时，若该时间差值大于预先设置的时间差限值，则接收端20的比较调整单元23在调整该数据传输的码流时，主要用于关闭当前默认的RTSP地址即RTSP地址1，同时开启占有更低带宽的RTSP地址即RTSP地址2。虽然在本实施例中，只有3个占有不同带宽的RTSP地址，但是本发明并不对上述RTSP地址的个数做限定。

需要说明的是，RTP数据包和RTSP地址配合使用，能以有效的反馈和最小的开销使传输效率最佳化，因而特别适合传送网上的实时数据。但是TCP数据包同样能与RTSP地址配合使用，RTP数据包也能与http接口13配合使用。

如图4所示，本发明还提供一种基于传输控制协议的实时数据传输方法，包括：S1、将被点播的媒体文件封装成多个数据包，数据包内具有记录该数据包发送时间的时间戳，再用传输控制协议发送数据包；S2、记录第一个数据包的接收时间，并结合第一个数据包内时间戳记录的发送时间，得出初始时间差，也就是说，初始时间差等于第一个数据包的接收时间减去第一个数据包的发送时间所得的时间值；S3、记录下一个数据包的接收时间，并结合接收到的数据包内时间戳记录的发送时间，得出当前时间差，用当前时间差减去初始时间差得到时间差值；此时，当前时间差等于当前数据包的接收时间减去当前数据包的发送时间所得的时间值，而用当前时间差减去初始时间差就可以得出时间差值，即：时间差值=当前时间差-初始时间差；S4、比较时间差值与预先设置的时间差限值的大小，若时间差值比预先设置的时间差限值大，则调整数据传输的码流，若时间差值比预先设置的时间差限值小，则重复步骤S3。直至完成所有数据包的发送。

在本实施例中，在该步骤S1之前，还包括步骤：获取可供点播的媒体文件；在接收到数据包后，还包括步骤：将该数据包解码成相应的媒体文件，显示出相应的音频或图片。

下面结合图5的流程图，进一步详述在具体实施时，本发明的基于传输控制协议的实时数据传输方法。首先，步骤A1，获取预先设置的时间差限值，若该预先设置的时间差限值直接设置在接收端20的配置文件中，此时接收端20只需直接读取该时间差限值即可，若该预先设置的时间差限值设置在发送端10中，则接收端20可以通过http接口发出请求，获取该时间差限值。

接着发送端10就开始发送第一个数据包，即步骤A2，在该步骤中，首先需要封装得到数据包，在封装数据包时可以采用实时传输协议（Real-time Transport Protocol简称RTP，实时传输协议）将被点播的媒体文件封装成RTP数据包，由于RTP数据包带有记录该RTP数据包发送时间的时间戳，所以不用在封装时特意加时间戳。采用RTP将数据打包后，直接用TCP数据包进行传输。当然也可以采用除RTP以外的协议进行数据包的封装，此时就需要在自定义的数据包外添加时间戳，然后再将该数据包和时间戳打包成TCP数据包再进行传输。

然后是步骤A3，通过第一数据包的接收时间和数据包中发送时间的差值得出初始时间差。具体来说，接收端20接收到上述第一个数据包后，记录该数据包的接收时间，并提取该数据包内时间戳记录的时间，即该数据包的发送时间，计算得出初始时间差，初始时间差=第一个数据包的接收时间-第一个数据包的发送时间。

接着是步骤A4，发送下一个数据包，接收端20接收到下一个数据包后，就通过数据包的接收时间和数据包中发送时间的差值得当前始时间差，结合初始时间差得出时间差值，即步骤A5，在该步骤中，当前始时间差=当前数据包的接收时间-当前数据包的发送时间，而时间差值=当前时间差-初始时间差。

然后进行步骤A6，判断时间差值是否超过时间差限值，即比较时间差值与预先设置的时间差限值的大小。若时间差值超过预先设置的时间差限值，即时间差值大于预先设置的时间差限值。则进行步骤A7，调整数据传输的码流；若时间差值没有超过预先设置的时间差限值，即时间差值小于预先设置的时间差限值则重复步骤A4，直至完成与该被点播的媒体文件有关的所有数据包的发送。

在本实施例中，在该步骤A1之前，还包括步骤：获取可供点播的媒体文件；在接收到数据包后，还包括步骤：将该数据包解码成相应的媒体文件，显示出相应的音频或图片。

在本发明中，可以通过占有不同带宽的子码流连接来完成步骤S4或步骤A7中的“调整数据传输的码流”。在具体实施时，可以在发送端设置多个RTSP地址，该些RTSP地址对应不同分辨率、帧率和压缩比的实时流，需要调整码流时，关闭当前默认的RTSP地址；开启占有更低带宽的RTSP地址。

还可以通过改变该媒体文件封装成多个数据包时的压缩比、分辨率以及帧率中的至少一项参数来完成步骤S4或步骤A7中的“调整数据传输的码流”。在具体实施时，可以在发送端设置http端口，接收端通过http接口发出请求，请求改变该媒体文件封装成多个数据包时的压缩比、分辨率以及帧率中的至少一项参数来调整该数据传输的码流；发送端接收到该请求后，依据该请求调整参数，并按调整后的参数进行该数据包的封装。

本发明提供了一种基于传输控制协议的实时数据传输方法及其***，在封装数据包时采用RTP数据包或具有该数据包发送时间的TCP数据包，利用数据包的接收时间和发送时间计算出当前时间差，并结合初始时间差以及预先设置的时间差限值，当时间差值大于预先设置的时间差限值时，通过占有不同带宽的子码流连接来调整该数据传输的码流；或通过改变该媒体文件封装成多个数据包时的压缩比、分辨率以及帧率中的至少一项参数来调整该数据传输的码流，本发明的技术方案不需要人工干预，自动在网络出现拥堵时调整码流以解决画面延时的问题。

以上参照附图说明了本发明的优选实施例，本领域技术人员不脱离本发明的范围和实质，可以有多种变型方案实现本发明。举例而言，作为一个实施例的部分示出或描述的特征可用于另一实施例以得到又一实施例。以上仅为本发明较佳可行的实施例而已，并非因此局限本发明的权利范围，凡运用本发明说明书及附图内容所作的等效变化，均包含于本发明的权利范围之内。

Claims (10)

1.一种基于传输控制协议的实时数据传输方法，其特征在于，包括：

S1、将被点播的媒体文件封装成多个数据包，所述数据包内具有记录所述数据包发送时间的时间戳，通过传输控制协议发送所述数据包；

S2、记录第一个所述数据包的接收时间，并结合第一个所述数据包内时间戳记录的发送时间，得出初始时间差；

S3、记录下一个所述数据包的接收时间，并结合接收到的所述数据包内时间戳记录的发送时间，得出当前时间差，用所述当前时间差减去所述初始时间差得到时间差值；

S4、比较所述时间差值与预先设置的时间差限值的大小，若所述时间差值比所述预先设置的时间差限值大，则调整数据传输的码流，若所述时间差值比所述预先设置的时间差限值小，则重复步骤S3。

2.根据权利要求1所述的基于传输控制协议的实时数据传输方法，其特征在于，在所述步骤S1中采用RTP将所述媒体文件封装成RTP数据包；或先采用除所述RTP外的协议将所述媒体文件封装，再采用所述传输控制协议封装成带有时间戳的TCP数据包。

3.根据权利要求1所述的基于传输控制协议的实时数据传输方法，其特征在于，在所述步骤S4中，通过占有不同带宽的子码流连接来调整所述数据传输的码流；或通过改变所述媒体文件封装成多个数据包时的压缩比、分辨率以及帧率中的至少一项参数来调整所述数据传输的码流。

4.根据权利要求3所述的基于传输控制协议的实时数据传输方法，其特征在于，

当通过占有不同带宽的子码流连接来调整所述数据传输的码流时，包括步骤：关闭当前默认的RTSP地址；开启占有更低带宽的RTSP地址；

当通过改变所述媒体文件封装成多个数据包时的压缩比、分辨率以及帧率中的至少一项参数来调整所述数据传输的码流时，包括步骤：通过http接口发出请求，请求改变所述媒体文件封装成多个数据包时的压缩比、分辨率以及帧率中的至少一项参数来调整所述数据传输的码流；依据所述请求调整所述参数，并按调整后的参数进行所述数据包的封装。

5.根据权利要求1所述的基于传输控制协议的实时数据传输方法，其特征在于，在所述步骤S1之前，还包括步骤：获取可供点播的媒体文件；在接收到所述数据包后，还包括步骤：将所述数据包解码成相应的媒体文件。

6.一种基于传输控制协议的实时数据传输***，其特征在于，包括：

发送端，包括封装单元以及传输单元，所述封装单元用于将被点播的媒体文件封装成多个数据包，所述数据包内具有记录所述数据包发送时间的时间戳，所述传输单元用于采用传输控制协议发送所述数据包；

接收端，用于接收所述数据包，包括初始时间差获取单元、时间差值计算单元以及比较调整单元；其中：

所述初始时间差获取单元，用于记录第一个所述数据包的接收时间，并结合第一个所述数据包内时间戳记录的发送时间，得出初始时间差；

所述时间差值计算单元，用于记录下一个所述数据包的接收时间，并结合接收到的所述数据包内时间戳记录的发送时间，得出当前时间差，用所述当前时间差减去所述初始时间差得到时间差值；

所述比较调整单元，用于比较所述时间差值与预先设置的时间差限值的大小，若所述时间差值比所述预先设置的时间差限值大，则调整数据传输的码流。

7.根据权利要求6所述的基于传输控制协议的实时数据传输***，其特征在于，所述数据包为RTP数据包，或带有所述时间戳的TCP数据包。

8.根据权利要求6所述的基于传输控制协议的实时数据传输***，其特征在于，所述发送端具有占有不同带宽的多个RTSP地址，所述比较调整单元用于在调整所述数据传输的码流时，关闭当前默认的RTSP地址并开启占有更低带宽的RTSP地址。

9.根据权利要求6所述的基于传输控制协议的实时数据传输***，其特征在于，

所述发送端具有http接口；

所述比较调整单元用于在调整所述数据传输的码流时，通过所述http接口发出请求，请求改变所述媒体文件封装成多个数据包时的压缩比、分辨率以及帧率中的至少一项参数来调整所述数据传输的码流。

10.根据权利要求6所述的基于传输控制协议的实时数据传输***，其特征在于，所述发送端还包括媒体文件获取单元，用于获取供点播的媒体文件；所述接收端还包括解码单元，用于将所述数据包解码成相应的媒体文件。

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