CN105657374A - 一种自适应多网络链路实时视频传输控制*** - Google Patents
一种自适应多网络链路实时视频传输控制*** Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开一种自适应多网络链路实时视频传输控制***,所述***包括：流量控制模块、网络链路估算模块、网络链路检测模块、中央处理模块、网络链路控制模块、数据传输模块、视频监控服务器。其中，数据传输模块包括若干无线通信模块，每个无线通信模块通过单独一条网络链路将视频数据发送到视频监控服务器，多条网络链路共同完成视频监控终端到视频监控服务器数据传输的任务。该***可根据***视频采集速度动态增减***无线通信模块接入网络的数量，从而达到多条***网络链路自适应接入无线网络的目的，保证***数据传输速度，保证视频播放呈现流畅的画面，提升用户体验。
Description
技术领域
本发明涉及无线网络实时视频监控***领域，更具体地，涉及一种自适应多网络链路实时视频传输控制***。
背景技术
在无线网络实时视频监控***中，将音视频数据同时上传至视频服务器时，往往会面临网络链路带宽不足的情况，尤其处于无线网络信号较弱的区域（如基站覆盖的边缘）。带宽下降时，就会出现视频画面卡顿或停滞状态，用户体验很差。RTP（实时传输协议）由IETF的AVT小组开发，1996年成为RFC正式文档，用于VOIP、视频等实时媒体传送的协议。RTP协议包括RTP和RTCP两个关系密切的子协议，RTP协议：传输具有实时特性的数据；RTCP协议：监测QOS和传送参与多媒体数据收发者的信息。RTP协议是UDP协议的上层协议，RTP协议从上层接收多媒体信息码流，组装成RTP数据包，发送给下层UDP协议，相当于OSI的会话层，提供同步和排序服务。故RTP协议适用于传送连续性强的数据，如视频,音频等，并对网络引起的时延差错有一定的自适应能力。RTCP为实时控制协议，用于管理控制信息，如监视网络的延时和带宽，丢包情况等，一旦所传输的多媒体信息的带宽发生变化，接收端则通知发送端。
发明内容
本发明为克服上述现有技术所述的至少一种缺陷，提供一种自适应多网络链路实时视频传输控制***，每个无线通信模块单独通过一条网络链路将视频数据，多个网络链路共同完成视频监控终端到视频监控服务器数据传输的任务。该***可根据***视频采集速度动态增减***无线通信模块接入网络的数量，从而达到动态调节***网络链路接入无线网络的目的，保证***数据传输速度，提升用户体验。
但如果在网络链路带宽下降的情况下，通过增加***无线通信模块接入无线网络的数量，达到增加***网络链路的目的，从而保证视频播放呈现流畅的画面，有效的提升用户体验。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：
一种自适应多网络链路实时视频传输控制***,所述***包括：
流量控制模块：实时监控各个无线通信模块流量包剩余情况，输出流量信息到中央处理模块；
网络链路估算模块：接收中央处理模块发送过来的一帧视频数据分包数量，所述视频数据被分包为RTP（Real-timeTransportProtocol，实时传输协议）数据包，估算出***实时传输所需要的网络链路数量，即无线通信模块的数量，输出网络链路数量到中央处理模块；
网络链路检测模块：检测网络链路的连通状态，接收中央处理模块发送过来的网络链路检测命令，输出网络链路状态信息到中央处理模块，所述网络链路状态信息为无线通信模块与视频监控服务器的连接状态信息，检测周期为一小时一次；
中央处理模块：与流量控制模块、网络链路估算模块、网络链路检测模块、网络链路控制模块相连，接收流量控制模块发送过来的流量信息，接收网络链路估算模块发送过来的网络链路数量，接收网络链路检测模块反馈回来的网络链路状态信息，输出网络链路控制信息到网络链路控制模块，对一帧视频数据进行分包并将分包数量输出到网络链路估算模块，输出网络链路检测命令到网络链路检测模块；
网络链路控制模块：与中央处理模块和数据传输模块相连，用于接收中央处理模块发送过来的网络链路控制信息，输出数据传输命令到数据传输模块。
数据传输模块：与网络链路控制模块相连，依据网络链路控制模块发送过来的数据传输命令进行数据传输，数据传输模块包括若干无线通信模块，通过多个无线通信模块分别将已分包的视频数据发送到视频监控服务器；每个无线通信模块单独通过一条网络链路将视频数据从无线通信模块的发送缓冲区中发送到视频监控服务器；
视频监控服务器：接收并存储已分包的视频数据。
在一种优选的方案中，所述流量控制模块采用短信查询的方式监控各个无线通信模块流量使用情况，所述流量信息为各个无线通信模块流量剩余信息，流量控制模块根据***管理员设定的频率查询各个无线通信模块流量剩余量。
在一种优选的方案中，监控各个无线通信模块流量使用情况的具体方法包括以下步骤：
S1.1：流量控制模块每天在特定的时间通过短信发送查询指令到运营商服务器；
S1.2：流量控制模块接收运营商服务器发送回来的查询结果，得到该无线通信模块所使用的卡的流量剩余信息；
S1.3：判断该卡流量剩余量，如果剩余量低于***管理员设定的阀值时，如100M，将该卡所属流量信息标志位置1，同时发送告警短信到***管理员手机，否则将该卡所属流量信息标志位置0；
S1.4：发送流量剩余信息到中央处理模块。
在一种优选的方案中，网络链路检测模块检测网络链路状态的具体方法包括以下步骤：
S2.1：网络链路检测模块接收中央处理模块发送过来的网络链路检测命令；
S2.2：构建ICMP（网络控制消息协议）回送请求报文；
S2.3：逐一通过每一条网络链路发送ICMP回送请求报文到视频监控服务器；
S2.4：接收视频监控服务器发送回来的ICMP回答报文；
S2.5：对回答报文剥去ICMP报头并进行处理后，比较回答报文是否为已发送的ICMP回送请求报文的回应，若是，则说明网络链路是连通的，将该网络链路所属状态信息标志位置0，同时将该网路链路断连信息标志置0；否则，该网络链路处于断连状态，将该网络链路所属连通信息标志位置1，同时将该网路链路断连信息标志加1；
S2.6：判断各网络链路断连信息标志的和是否大于5，若是，发送告警短信到***管理员手机。
在一种优选的方案中，所述网络链路控制模块包括：
数据分发模块：用于将视频数据以包为单位分发到各个无线通信模块的发送缓冲区中，所述视频数据封装成RTP数据包；
第一信息交互模块：用于与视频监控服务器进行信息交互；
无线通信模块控制模块：用于控制各无线通信模块到视频监控服务器的通断状态。
在一种优选的方案中，数据分发模块将视频数据分发到各个无线通信模块的发送缓冲区的具体方法包括以下步骤：
S3.1：分配一个足够大小的数据分发队列；
S3.2：视频数据分包后的RTP数据包依次进入数据分发队列；
S3.3：分配N个数据发送缓冲队列并按序编号，第一个缓冲队列的编号为1，N为***实时传输所需要的网络链路数量；
S3.4：设计两个个计数变量x和y，其中x为一帧视频数据在数据分发队列中RTP数据包的剩余量，初始值为一帧视频数据分包数量；y为当前缓冲队列编号，初始值为1；
S3.5：从数据分发队列中取出一个RTP数据包，存入编号为y的数据发送缓冲队列中，并且执行y加1，x减1；
S3.6：判断x值的大小，若x的值为0，则一帧视频数据分发完毕，分发过程结束；
S3.7：判断y的值的大小，若y的值大于N，则y重置为1，返回步骤5，否则不做任何处理，返回步骤5。
在一种优选的方案中，所述视频监控服务器包括：
第二信息交互模块：用于接收网络链路控制模块发送过来的网络链路接入信息，输出网络链路控制信息到数据接收模块，所述网络链路控制信息为接入视频监控服务器的无线通信模块数量；
数据接收模块：用于接收无线通信模块接入视频监控服务器的数量信息，以及无线通信模块发送过来的视频数据的RTP数据包，输出视频数据的RTP数据包到数据重组模块；
数据重组模块：用于重组视频数据的RTP数据包，其通过RTP数据包的时间戳与序列号将视频数据的RTP数据包重组。
在一种优选的方案中，数据重组模块重组RTP数据包采用如下重组方法：
S4.1：分配两个足够大小的队列，分别为重组队列1和重组队列2；
S4.2：从数据接收缓冲区中取出RTP数据包存入重组队列1，按RTP数据包时间戳的大小进行排序，其中，时间戳最小的RTP数据包置于队列头；
S4.3：从重组队列1头中取出时间戳相同的RTP数据包存入重组队列2中，按RTP数据包序列号进行排序，重组对列2中的数据即为一帧视频数据分包后的RTP数据包；
S4.4：从重组队列2中取出所有RTP数据包，存入媒体数据缓冲区中，同时清空重组队列2中的数据。
在一种优选的方案中，所述无线通信模块采用3G模块。
与现有技术相比，本发明技术方案的有益效果是：本发明公开一种自适应多网络链路实时视频传输控制***,所述***包括：流量控制模块、网络链路估算模块、网络链路检测模块、中央处理模块、网络链路控制模块、数据传输模块、视频监控服务器，数据传输模块包括若干无线通信模块，每个无线通信模块通过单独一条网络链路将视频数据，多个网络链路共同完成视频监控终端到视频监控服务器数据传输的任务。该***可根据***视频采集速度动态增减***无线通信模块接入网络的数量，从而达到动态调节***网络链路接入无线网络的目的，保证***数据传输速度，保证视频播放呈现流畅的画面，提升用户体验。
附图说明
图1是本发明的自适应多网络链路实时视频传输控制***的结构框图；
图2是本发明的网络链路控制模块的结构框图；
图3是本发明的视频监控服务器的结构框图；
图4是将视频数据分发到各个无线通信模块的发送缓冲区的流程图。
图5是RTP数据包重组的流程图。
具体实施方式
附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；
对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。
下面结合附图和实施例对本发明的技术方案做进一步的说明。
实施例1
如图1所示，一种自适应多网络链路实时视频传输控制***,所述***包括：
流量控制模块：实时监控各个无线通信模块流量包剩余情况，输出流量信息到中央处理模块；
网络链路估算模块：接收中央处理模块发送过来的一帧视频数据分包数量，所述视频数据被分包为RTP数据包，估算出***实时传输所需要的网络链路数量，即无线通信模块的数量，输出网络链路数量到中央处理模块；
经过H.264视频编码标准压缩编码后的数据，在传输或者存储之前会先被封装到NALU（NetworkAbstractLayerUnit，网络抽象层单元）单元中,当NALU单元的长度超过MTU（MaximumTransmissionUnit，最大传输单元）时，须对其进行分片封包，封包后的数据即为RTP数据包。当传输的一帧视频数据长度超过MTU时，中央处理模块就会对其分片封包；当NALU单元的长度不超过MTU时，中央处理模块就不会对其分片封包，这一帧视频数据就对应一个RTP数据包。
网络链路检测模块：检测网络链路的连通状态，接收中央处理模块发送过来的网络链路检测命令，输出网络链路状态信息到中央处理模块，所述网络链路状态信息为无线通信模块与视频监控服务器的连接状态信息，检测频率为***管理员设定的频率，本实施例设检测周期为一小时一次；
中央处理模块：与流量控制模块、网络链路估算模块、网络链路检测模块、网络链路控制模块相连，接收流量控制模块发送过来的流量信息，接收网络链路估算模块发送过来的网络链路数量，接收网络链路检测模块反馈回来的网络链路状态信息，输出网络链路控制信息到网络链路控制模块，对一帧视频数据进行分包并将分包数量输出到网络链路估算模块，输出网络链路检测命令到网络链路检测模块；
网络链路控制模块：与中央处理模块和数据传输模块相连，用于接收中央处理模块发送过来的网络链路控制信息，输出数据传输命令到数据传输模块。
数据传输模块：与网络链路控制模块相连，依据网络链路控制模块发送过来的数据传输命令进行数据传输，数据传输模块包括若干无线通信模块，通过多个无线通信模块分别将已分包的视频数据发送到视频监控服务器；本实施例中，所述无线通信模块采用3G模块，每个无线通信模块单独通过一条网络链路将视频数据从无线通信模块的发送缓冲区中发送到视频监控服务器；
视频监控服务器：接收并存储已分包的视频数据。
在具体实施过程中，所述流量控制模块采用短信查询的方式监控各个无线通信模块流量使用情况，所述流量信息为各个无线通信模块流量剩余信息，流量控制模块根据***管理员设定的频率查询各个无线通信模块流量剩余量，保证各个无线通信模块的流量使用量不超标。本实施例中，流量控制模块每隔一天查询各个无线通信模块流量剩余量。
在具体实施过程中，监控各个无线通信模块流量使用情况的具体方法包括以下步骤：
S1.1：流量控制模块每天在特定的时间通过短信发送查询指令到运营商服务器；
S1.2：流量控制模块接收运营商服务器发送回来的查询结果，得到该无线通信模块所使用的卡的流量剩余信息；
S1.3：判断该卡流量剩余量，如果剩余量低于***管理员设定的阀值时，本实施例中设该阀值为100M，将该卡所属流量信息标志位置1，同时发送告警短信到***管理员手机，否则将该卡所属流量信息标志位置0；
S1.4：发送流量剩余信息到中央处理模块。
在具体实施过程中，网络链路检测模块检测网络链路状态的具体方法包括以下步骤：
S2.1：网络链路检测模块接收中央处理模块发送过来的网络链路检测命令；
S2.2：构建ICMP回送请求报文；
S2.3：逐一通过每一条网络链路发送ICMP回送请求报文到视频监控服务器；
S2.4：接收视频监控服务器发送回来的ICMP回答报文；
S2.5：对回答报文剥去ICMP报头并进行处理后，比较回答报文是否为已发送的ICMP回送请求报文的回应，若是，则说明网络链路是连通的，将该网络链路所属状态信息标志位置0，同时将该网路链路断连信息标志置0；否则，该网络链路处于断连状态，将该网络链路所属连通信息标志位置1，同时将该网路链路断连信息标志加1；
S2.6：判断各网络链路断连信息标志的和是否大于***管理员设定的阀值，本实施例中设为5，若是，发送告警短信到***管理员手机。
如图2所示，在具体实施过程中，所述网络链路控制模块包括：
数据分发模块：用于将视频数据以包为单位分发到各个无线通信模块的发送缓冲区中，所述视频数据封装成RTP数据包；
第一信息交互模块：用于与视频监控服务器进行信息交互；
无线通信模块控制模块：用于控制各无线通信模块到视频监控服务器的通断状态。
如图4所示，在具体实施过程中，数据分发模块将视频数据分发到各个无线通信模块的发送缓冲区的具体方法包括以下步骤：
S3.1：分配一个足够大小的数据分发队列；
S3.2：视频数据分包后的RTP数据包依次进入数据分发队列；
S3.3：分配N个数据发送缓冲队列并按序编号，第一个缓冲队列的编号为1，N为***实时传输所需要的网络链路数量；
S3.4：设计两个个计数变量x和y，其中x为一帧视频数据在数据分发队列中RTP数据包的剩余量，初始值为一帧视频数据分包数量；y为当前缓冲队列编号，初始值为1；
S3.5：从数据分发队列中取出一个RTP数据包，存入编号为y的数据发送缓冲队列中，并且执行y加1，x减1；
S3.6：判断x值的大小，若x的值为0，则一帧视频数据分发完毕，分发过程结束；
S3.7：判断y的值的大小，若y的值大于N，则y重置为1，返回步骤5，否则不做任何处理，返回步骤5。
如图3所示，在具体实施过程中，所述视频监控服务器包括：
第二信息交互模块：用于接收网络链路控制模块发送过来的网络链路接入信息，输出网络链路控制信息到数据接收模块，所述网络链路控制信息为接入视频监控服务器的无线通信模块数量；
数据接收模块：用于接收无线通信模块接入视频监控服务器的数量信息，以及无线通信模块发送过来的视频数据的RTP数据包，输出视频数据的RTP数据包到数据重组模块；
数据重组模块：用于重组视频数据的RTP数据包，其通过RTP数据包的时间戳与序列号将视频数据的RTP数据包重组。
如图5所示，在具体实施过程中，数据重组模块重组RTP数据包采用如下重组方法：
S4.1：申请两个重组队列，分别为重组队列1和重组队列2；
S4.2：从数据接收缓冲区中取出RTP数据包存入重组队列1，按RTP数据包时间戳的大小进行排序，其中，时间戳最小的RTP数据包置于队列头；
S4.3：从重组队列1头中取出时间戳相同的RTP数据包存入重组队列2中，按RTP数据包序列号进行排序，重组对列2中的数据即为一帧视频数据分包后的RTP数据包；
S4.4：从重组队列2中取出所有RTP数据包，存入媒体数据缓冲区中，同时清空重组队列2中的数据。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种自适应多网络链路实时视频传输控制***,其特征在于，所述***包括：
流量控制模块：实时监控各个无线通信模块流量包剩余情况，输出流量信息到中央处理模块；
网络链路估算模块：接收中央处理模块发送过来的一帧视频数据分包数量，所述视频数据被分包为RTP数据包，估算出***实时传输所需要的网络链路数量，即无线通信模块的数量，输出网络链路数量到中央处理模块；
网络链路检测模块：检测网络链路的连通状态，接收中央处理模块发送过来的网络链路检测命令，输出网络链路状态信息到中央处理模块，所述网络链路状态信息为无线通信模块与视频监控服务器的连接状态信息；
中央处理模块：与流量控制模块、网络链路估算模块、网络链路检测模块、网络链路控制模块相连，接收流量控制模块发送过来的流量信息，接收网络链路估算模块发送过来的网络链路数量，接收网络链路检测模块反馈回来的网络链路状态信息，输出网络链路控制信息到网络链路控制模块，对一帧视频数据进行分包并将分包数量输出到网络链路估算模块，输出网络链路检测命令到网络链路检测模块；
网络链路控制模块：与中央处理模块和数据传输模块相连，用于接收中央处理模块发送过来的网络链路控制信息，输出数据传输命令到数据传输模块；
数据传输模块：与网络链路控制模块相连，依据网络链路控制模块发送过来的数据传输命令进行数据传输，数据传输模块包括若干无线通信模块，通过多个无线通信模块分别将已分包的视频数据发送到视频监控服务器；每个无线通信模块通过单独一条网络链路将视频数据从无线通信模块的发送缓冲区中发送到视频监控服务器；
视频监控服务器：接收并存储已分包的视频数据。
2.根据权利要求1所述的自适应多网络链路实时视频传输控制***,其特征在于，所述流量控制模块采用短信查询的方式监控各个无线通信模块流量使用情况，所述流量信息为各个无线通信模块流量剩余信息，流量控制模块根据***管理员设定的频率查询各个无线通信模块流量剩余量。
3.根据权利要求2所述的自适应多网络链路实时视频传输控制***,其特征在于，监控各个无线通信模块流量使用情况的具体方法包括以下步骤：
S1.1：流量控制模块每天在特定的时间通过短信发送查询指令到运营商服务器；
S1.2：流量控制模块接收运营商服务器发送回来的查询结果，得到该无线通信模块所使用的卡的流量剩余信息；
S1.3：判断该卡流量剩余量，如果剩余量低于***管理员设定的阀值时，将该卡所属流量信息标志位置1，同时发送告警短信到***管理员手机，否则将该卡所属流量信息标志位置0；
S1.4：发送流量剩余信息到中央处理模块。
4.根据权利要求1所述的自适应多网络链路实时视频传输控制***,其特征在于，网络链路检测模块检测网络链路状态的具体方法包括以下步骤：
S2.1：网络链路检测模块接收中央处理模块发送过来的网络链路检测命令；
S2.2：构建ICMP回送请求报文；
S2.3：逐一通过每一条网络链路发送ICMP回送请求报文到视频监控服务器；
S2.4：接收视频监控服务器发送回来的ICMP回答报文；
S2.5：对回答报文剥去ICMP报头并进行处理后，比较回答报文是否为已发送的ICMP回送请求报文的回应，若是，则说明网络链路是连通的，将该网络链路所属状态信息标志位置0，同时将该网路链路断连信息标志置0；否则，该网络链路处于断连状态，将该网络链路所属连通信息标志位置1，同时将该网路链路断连信息标志加1；
S2.6：判断各网络链路断连信息标志的和是否大于5，若是，发送告警短信到***管理员手机。
5.根据权利要求1所述的自适应多网络链路实时视频传输控制***,其特征在于，所述网络链路控制模块包括：
数据分发模块：用于将视频数据以包为单位分发到各个无线通信模块的发送缓冲区中，所述视频数据封装成RTP数据包；
第一信息交互模块：用于与视频监控服务器进行信息交互；
无线通信模块控制模块：用于控制各无线通信模块到视频监控服务器的通断状态。
6.根据权利要求5所述的自适应多网络链路实时视频传输控制***,其特征在于，数据分发模块将视频数据分发到各个无线通信模块的发送缓冲区的具体方法包括以下步骤：
S3.1：分配一个足够大小的数据分发队列；
S3.2：视频数据分包后的RTP数据包依次进入数据分发队列；
S3.3：分配N个数据发送缓冲队列并按序编号，第一个缓冲队列的编号为1，N为***实时传输所需要的网络链路数量；
S3.4：设计两个个计数变量x和y，其中x为一帧视频数据在数据分发队列中RTP数据包的剩余量，初始值为一帧视频数据分包数量；y为当前缓冲队列编号，初始值为1；
S3.5：从数据分发队列中取出一个RTP数据包，存入编号为y的数据发送缓冲队列中，并且执行y加1，x减1；
S3.6：判断x值的大小，若x的值为0，则一帧视频数据分发完毕，分发过程结束；
S3.7：判断y的值的大小，若y的值大于N，则y重置为1，返回步骤5，否则不做任何处理，返回步骤5。
7.根据权利要求5所述的自适应多网络链路实时视频传输控制***,其特征在于，所述视频监控服务器包括：
第二信息交互模块：用于接收网络链路控制模块发送过来的网络链路接入信息，输出网络链路控制信息到数据接收模块，所述网络链路控制信息为接入视频监控服务器的无线通信模块数量；
数据接收模块：用于接收无线通信模块接入视频监控服务器的数量信息，以及无线通信模块发送过来的视频数据的RTP数据包，输出视频数据的RTP数据包到数据重组模块；
数据重组模块：用于重组视频数据的RTP数据包，其通过RTP数据包的时间戳与序列号将视频数据的RTP数据包重组。
8.根据权利要求7所述的自适应多网络链路实时视频传输控制***,其特征在于，数据重组模块重组RTP数据包采用如下重组方法：
S4.1：分配两个足够大小的队列，分别为重组队列1和重组队列2；
S4.2：从数据接收缓冲区中取出RTP数据包存入重组队列1，按RTP数据包时间戳的大小进行排序，其中，时间戳最小的RTP数据包置于队列头；
S4.3：从重组队列1头中取出时间戳相同的RTP数据包存入重组队列2中，按RTP数据包序列号进行排序，重组对列2中的数据即为一帧视频数据分包后的RTP数据包；
S4.4：从重组队列2中取出所有RTP数据包，存入媒体数据缓冲区中，同时清空重组队列2中的数据。
9.根据权利要求1-8任一项所述的自适应多网络链路实时视频传输控制***，其特征在于，所述无线通信模块采用3G模块。
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