CN105227896A - 一种在透明模式下视频会议优化技术方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种在透明模式下视频会议优化技术方法。本发明在视频会议各参与方的局域网出口基于透明模式部署视频传输优化设备，把需要传输的视频流从L2层传递到L3层进行处理，并使用VPN隧道技术把视频流的UDP封装为TCP报文，再通过TCP加速技术对VPN隧道进行传输加速，有效解决了视频画面出现马赛克、卡顿、抖动问题。同时，视频传输优化设备103还能够对视频会议的视频传输链路进行保障，当视频会议的传输链路出现故障时，可以把视频会议切换到其它可用的备用链路上，以保障视频会议不会中断。本发明不需要改变局域网原有的网络结构和路由配置，并且能够实现TCP协议下的加速优化传输，最大限度利用TCP加速优化技术，并且提高了对视频传输链路的保障。
Description
技术领域
本发明涉及视频会议相关的通信技术领域，尤其涉及一种基于透明模式的视频会议优化方法及***。
背景技术
随着多媒体技术和数字通信技术的不断发展，视频会议***已经成为实现多方实时远程交流的重要手段，是工作沟通中不可缺少的形式之一，例如，很多企事业单位在总部和分部之间架设了视频会议***。视频会议不仅提高了沟通效率,同时也可以降低沟通成本。
由于视频会议是基于网络通信技术实现的实时多媒体应用,其在网络带宽、传输时延、丢包率等方面的要求都很高。实际应用中，考虑到成本因素，绝大多数视频会议***利用广域网作为视频传输的承载网络，但是广域网的可用带宽不能得到保障，丢包和延迟现象经常发生，还存在突发性的网络恶化现象。由于视频通信的实时性和可靠性达不到要求，视频会议往往出现画面马赛克、卡顿、抖动等问题,甚至会出现由于视频链路中断而导致会议中途停止的情况。
传输优化技术是为了提升广域网条件下数据流传输的效率和质量而开发的技术，包括：为某些应用的数据流传输分配稳定的固定带宽，限制其它办公软件或者P2P软件对带宽的占用；对特定数据流设置较高的传输优先级，降低延时；建立采用丢包检测和重传机制，降低丢包率；IP包的重复控制，纠正丢包重传带来的大量重复数据包；通过缓存消除因传输延时的不均匀造成的抖动，等等。
为了解决视频会议数据传输中的上述问题，目前比较通行的技术是在视频会议各参与方的局域网出口部署内嵌了传输优化技术的传输优化设备。但是，现有的传输优化设备需要基于路由模式进行部署。在路由模式下，需要为该传输优化设备配置IP地址以及路由，同时，还要改变视频会议各参与方的局域网内部其它网络设备的路由配置，这样就会改变局域网原有的网络拓扑结构。这种部署方式由于需要改变其它网络设备的路由配置，操作起来比较复杂，增加了部署的难度和复杂度。
另一方面，视频会议中产生的视频数据流采用UDP协议传输，因而传输优化设备也只能在UDP协议的基础上对视频数据流执行补偿优化；这就使得基于IP包的传输优化技术，例如上面提到的丢包检测重传、IP包重复控制等，不能很好的适用于采用UDP协议的视频流的优化，因而也就不能有效解决由于丢包造成的视频画面出现马赛克、卡顿和中止的情况。
可见，现有技术中需要一种能够简化部署方式并且更大程度优化视频流传输的视频会议优化解决方案。
发明内容
针对现有技术中的上述问题，本发明提供了一种基于透明模式的视频会议优化方法及***。本发明在视频会议各参与方的局域网出口基于透明模式部署视频传输优化设备，不需要改变局域网原有的网络结构和路由配置，并且能够实现TCP协议下的加速优化传输，最大限度利用TCP加速优化技术，并且提高了对视频传输链路的保障。
本发明提供了一种基于透明模式的视频会议优化方法，其特征在于，包括以下步骤：
基于透明模式的部署方式在视频会议各参与方的局域网出口通过桥接口将视频会议的视频流从L2层传递到L3层；
利用VPN隧道技术将视频流中的UDP封装为TCP报文，并通过TCP加速技术对VPN隧道的数据传输进行加速处理；
基于心跳探测技术检测视频传输链路的连通性，并且在视频传输链路不通的情况下进行链路切换。
优选的是，所述透明模式的部署方式下，只为所述桥接口配置IP地址，不改变视频会议各参与方的局域网的网络配置。
优选的是，所述桥接口在Linux***下采用ebtables配置桥接口名称与视频流的IP地址，从而实现将L2层数据流传递到L3层。
优选的是，所述基于心跳探测技术检测视频传输链路的连通性包括：判断是否能够接收到视频传输链路的对端发送的心跳信息，并且根据能否接收到所述心跳信息以及视频传输链路的在线状态决定是否进行链路切换。
更进一步优选的是，如果能够从视频传输链路接收到所述心跳信息且视频传输链路的在线状态为连通，则保持应用该视频传输链路；或者，如果不能够从视频传输链路接收到所述心跳信息且视频传输链路的在线状态为连通，则查找并切换到备用视频传输链路；或者，如果不能够从视频传输链路接收到所述心跳信息且视频传输链路的在线状态为不通，则保持应用备用视频传输链路；或者，如果能够从视频传输链路接收到所述心跳信息且视频传输链路的在线状态为不通，则由备用视频传输链路切换到该视频传输链路。
本发明还提供了一种基于透明模式的视频会议优化***，其特征在于，包括基于透明模式的部署方式在视频会议各参与方的局域网出口部署的视频传输优化设备，所述视频传输优化设备包括：
桥接口，用于将视频会议的视频流从L2层传递到L3层；
VPN加速模块，用于利用VPN隧道技术将视频流中的UDP封装为TCP报文，并通过TCP加速技术对VPN隧道的数据传输进行加速处理；
链路连通检测模块，基于心跳探测技术检测视频传输链路的连通性，并且在视频传输链路不通的情况下进行链路切换。
优选的是，所述视频传输优化设备在透明模式的部署方式下只为所述桥接口配置IP地址，不改变视频会议各参与方的局域网的网络配置。
优选的是，所述桥接口在Linux***下采用ebtables配置桥接口名称与视频流的IP地址，从而实现将L2层数据流传递到L3层。
优选的是，所述链路连通检测模块判断是否能够接收到视频传输链路的对端发送的心跳信息，并且根据能否接收到所述心跳信息以及视频传输链路的在线状态决定是否进行链路切换。
更进一步优选的是，链路连通检测模块判断如果能够从视频传输链路接收到所述心跳信息且视频传输链路的在线状态为连通，则保持应用该视频传输链路；或者，链路连通检测模块判断如果不能够从视频传输链路接收到所述心跳信息且视频传输链路的在线状态为连通，则查找并切换到备用视频传输链路；或者，链路连通检测模块判断如果不能够从视频传输链路接收到所述心跳信息且视频传输链路的在线状态为不通，则保持应用备用视频传输链路；或者，链路连通检测模块判断如果能够从视频传输链路接收到所述心跳信息且视频传输链路的在线状态为不通，则由备用视频传输链路切换到该视频传输链路。
从而，本发明的技术优点包括：突破了以往只能在路由模式下对视频会议进行优化的方法，采用桥接口过滤技术实现了透明模式下视频会议的优化，简化了网络部署，提高了网络稳定性；打破了传统的在UDP基础上对视频进行补偿优化的思路，创新性地使用了采用VPN隧道技术将UDP视频流转换为TCP视频流，从而将UDP补偿优化问题转换为TCP加速优化问题，能够最大限度利用已有的TCP加速优化技术；采用心跳技术实现了对视频链路的连通保障，减少了视频故障率；结合TCP加速技术对隧道接口的加速，保证了视频会议优化的效果。
附图说明
图1为本发明优选实施例的***部署结构图；
图2为本发明优选实施例的视频传输优化设备结构示意图；
图3为本发明优选实施例的视频传输链路连通性检测示意图。
具体实施方式
下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案做进一步具体的说明。
图1为本发明优选实施例的视频会议优化***部署结构图。由图1可见，在视频会议的参会方总部A和分部B之间架构视频会议优化***。在总部A和分部B各自的局域网101内布置视频会议终端102，由视频会议终端生成并传输采用UDP协议的视频数据流。在总部A和分部B的局域网101出口处，基于透明模式的部署方式分别部署了内嵌视频传输优化技术的视频传输优化设备103。
视频传输优化设备103内部集成了视频传输优化的功能，并且支持桥接配置与路由配置，在透明模式下，只需要给该设备的桥接口配置1个IP地址即可，不需要改变局域网101原先的网络结构和路由配置。视频传输优化设备103把需要传输的视频流从L2层传递到L3层进行处理，并使用VPN隧道技术把视频流的UDP封装为TCP报文，再通过TCP加速技术对VPN隧道进行传输加速，有效解决了视频画面出现马赛克、卡顿、抖动问题。同时，视频传输优化设备103还能够对视频会议的视频传输链路进行保障，当视频会议的传输链路出现故障时，可以把视频会议切换到其它可用的备用链路上，以保障视频会议不会中断。
透明模式又称桥接模式。所谓透明，就是该模式下的网络设备对用户是透明的，用户感知不到这台网络设备的存在。采用透明模式的部署方式时，一般情况下，不需要对所部署的网络设备配置IP和路由，也不需要改变其它网络设备的路由配置，直接将部署的网络设备放置到网络中即可，这样就无须改变原有的网络拓扑结构。相对于路由模式部署，透明模式的部署方式简单很多。但是，在透明模式下，由于不使用IP和路由，数据流是基于MAC在L2层进行转发的，不会到达L3层。
本发明的视频传输优化设备103是按照透明模式的部署方式在局域网101的出口处进行部署的，因此相比于现有的传输优化设备必须按照路由模式进行部署来说实现了简化。在透明模式下，只需要对视频传输优化设备103的桥接口配置IP地址，不需要改变局域网101原有网络设备的任何配置，因而也就不会改变网络拓扑结构。在透明模式下，数据流只能在L2进行转发，因此需要在所述桥接口通过桥接口过滤技术将L2层的数据传递至L3层进行处理和传输。在Linux***下，可以通过ebtables命令进行桥接口的过滤配置，ebtables命令可以配置桥接口执行包过滤以及L2/L3层之间数据的转发，因而，本发明利用ebtables命令，通过配置桥接口名称与视频流的IP地址，实现将透明模式下的L2层数据流传递到L3层。本发明ebtables命令的配置方式如下：
ebtables-tbroute-ABROUTING-pIPv4--logical-inbrInter--ip-dstdstIp-jredirect--redirect-targetACCEPT。其中，brInter是桥接口名称，dstIp是需要处理的视频流IP。
对于利用桥接口从L2层传递到L3层的视频流，由于已经解决了透明模式下数据流无法到达L3层的问题，因而本发明所述视频传输优化设备103可以进一步使用VPN隧道技术执行TCP加速，以及使用心跳探测保证视频传输链路的连通性。如图2所示的视频传输优化设备结构示意图，视频传输优化设备103包括上面介绍的桥接口1031，还进一步包括VPN加速模块1032以及链路连通检测模块1033。
VPN加速模块1032用于利用VPN隧道技术将视频流中的UDP封装为TCP报文，并通过TCP加速技术对VPN隧道的数据传输进行加速处理。封装为TCP报文能够使VPN隧道的收发双方实现对该数据的可靠传输。TCP加速技术是广域网环境下提高数据传输速度的热点技术，可以采用的手段包括TCP处理机制优化及TCP结构改善等方面，例如校验计算优化、首部预测处理、拥塞控制改进、报文过滤、延时隐藏等，在此不再赘述。VPN隧道技术以及对隧道的TCP加速处理有效解决了马赛克、卡顿、抖动等画面质量问题。
链路连通检测模块1033对视频传输链路进行有效保障，在传输链路出现故障后实现快速链路切换至备用链路，保证会议不会中断。链路连通检测模块1033基于心跳探测技术检测视频传输链路的连通性，具体流程如图3所示。开始后，链路连通检测模块1033在图3的“检测”状态下，保持检测能否接收到视频传输链路的对端发送的心跳信息。根据能否接收到所述心跳信息以及视频传输链路的在线状态，有以下两种情况：
(I)如果“检测”状态下，能够从当前正在被检测的视频传输链路接收到对端发送的心跳信息，表明此时该视频传输链路是连通的，此时要根据该视频传输链路在接收该心跳信息之前的链路在线状态分别进行处理：
如果接收到此心跳信息之前，此视频传输链路的在线状态是连通，则保持应用该视频传输链路进行视频会议的数据传输，并且返回图3中的“检测”状态，继续执行此视频传输链路的心跳信息检测；
如果接收到此心跳信息之前，此视频传输链路的在线状态是不通，则说明由于此视频传输链路之前不通，视频传输正在利用备用视频传输链路进行；既然此时该视频传输链路已经恢复，则由备用视频传输链路切换回该视频传输链路。
(II)如果图3所示的“检测”状态下，没有接收到被检测的视频传输链路的对端所发送的心跳信息，说明此时该视频传输链路是不通的；此时要根据该视频传输链路在接收该心跳信息之前的链路在线状态分别进行处理：
如果本次心跳信息检测之前，此视频传输链路的在线状态也是不通，说明视频传输链路在此之前就已经中断，视频传输正在依靠备用视频传输链路执行，则继续保持应用备用视频传输链路，并返回“检测”状态，进行下一次的心跳信息接收检测。
如果本次心跳信息检测之前，此视频传输链路的在线状态是连通的，说明此前该视频传输链路是连通的，中断发生在上次心跳检测至本次心跳检测之间，此时，就立即查找其它可用的备用链路，然后把视频会议的数据传输切换至查找到的备用视频传输链路上。
从而，本发明的技术优点包括：突破了以往只能在路由模式下对视频会议进行优化的方法，采用桥接口过滤技术实现了透明模式下视频会议的优化，简化了网络部署，提高了网络稳定性；打破了传统的在UDP基础上对视频进行补偿优化的思路，创新性地使用了采用VPN隧道技术将UDP视频流转换为TCP视频流，从而将UDP补偿优化问题转换为TCP加速优化问题，能够最大限度利用已有的TCP加速优化技术；采用心跳技术实现了对视频链路的连通保障，减少了视频故障率；结合TCP加速技术对隧道接口的加速，保证了视频会议优化的效果。
以上实施例仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本发明的范畴，本发明的专利保护范围应由权利要求限定。
Claims (10)
1.一种基于透明模式的视频会议优化方法，其特征在于，包括以下步骤：
基于透明模式的部署方式在视频会议各参与方的局域网出口通过桥接口将视频会议的视频流从L2层传递到L3层；
利用VPN隧道技术将视频流中的UDP封装为TCP报文，并通过TCP加速技术对VPN隧道的数据传输进行加速处理；
基于心跳探测技术检测视频传输链路的连通性，并且在视频传输链路不通的情况下进行链路切换。
2.根据权利要求1所述的基于透明模式的视频会议优化方法，其特征在于，所述透明模式的部署方式下，只为所述桥接口配置IP地址，不改变视频会议各参与方的局域网的网络配置。
3.根据权利要求2所述的基于透明模式的视频会议优化方法，其特征在于，所述桥接口在Linux***下采用ebtables配置桥接口名称与视频流的IP地址，从而实现将L2层数据流传递到L3层。
4.根据权利要求1所述的基于透明模式的视频会议优化方法，其特征在于，所述基于心跳探测技术检测视频传输链路的连通性包括：判断是否能够接收到视频传输链路的对端发送的心跳信息，并且根据能否接收到所述心跳信息以及视频传输链路的在线状态决定是否进行链路切换。
5.根据权利要求4所述的基于透明模式的视频会议优化方法，其特征在于，如果能够从视频传输链路接收到所述心跳信息且视频传输链路的在线状态为连通，则保持应用该视频传输链路；或者，如果不能够从视频传输链路接收到所述心跳信息且视频传输链路的在线状态为连通，则查找并切换到备用视频传输链路；或者，如果不能够从视频传输链路接收到所述心跳信息且视频传输链路的在线状态为不通，则保持应用备用视频传输链路；或者，如果能够从视频传输链路接收到所述心跳信息且视频传输链路的在线状态为不通，则由备用视频传输链路切换到该视频传输链路。
6.一种基于透明模式的视频会议优化***，其特征在于，包括基于透明模式的部署方式在视频会议各参与方的局域网出口部署的视频传输优化设备，所述视频传输优化设备包括：
桥接口，用于将视频会议的视频流从L2层传递到L3层；
VPN加速模块，用于利用VPN隧道技术将视频流中的UDP封装为TCP报文，并通过TCP加速技术对VPN隧道的数据传输进行加速处理；
链路连通检测模块，基于心跳探测技术检测视频传输链路的连通性，并且在视频传输链路不通的情况下进行链路切换。
7.根据权利要求6所述的基于透明模式的视频会议优化***，其特征在于，所述视频传输优化设备在透明模式的部署方式下只为所述桥接口配置IP地址，不改变视频会议各参与方的局域网的网络配置。
8.根据权利要求7所述的基于透明模式的视频会议优化***，其特征在于，所述桥接口在Linux***下采用ebtables配置桥接口名称与视频流的IP地址，从而实现将L2层数据流传递到L3层。
9.根据权利要求6所述的基于透明模式的视频会议优化***，其特征在于，所述链路连通检测模块判断是否能够接收到视频传输链路的对端发送的心跳信息，并且根据能否接收到所述心跳信息以及视频传输链路的在线状态决定是否进行链路切换。
10.根据权利要求9所述的基于透明模式的视频会议优化***，其特征在于，链路连通检测模块判断如果能够从视频传输链路接收到所述心跳信息且视频传输链路的在线状态为连通，则保持应用该视频传输链路；或者，链路连通检测模块判断如果不能够从视频传输链路接收到所述心跳信息且视频传输链路的在线状态为连通，则查找并切换到备用视频传输链路；或者，链路连通检测模块判断如果不能够从视频传输链路接收到所述心跳信息且视频传输链路的在线状态为不通，则保持应用备用视频传输链路；或者，链路连通检测模块判断如果能够从视频传输链路接收到所述心跳信息且视频传输链路的在线状态为不通，则由备用视频传输链路切换到该视频传输链路。
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