[发明专利]用于多媒体流的视频包调度方法

说明书

技术领域

本发明总体涉及通过有线和无线网络的多媒体流的技术领域。

背景技术

多媒体应用（如手机电视、视频点播、IPTV、视频会议、数字视频广播（DVB）、音频/视频流、双向视频电话、实时游戏等）一直受到欢迎和认可，尤其是在移动用户中。这种发展主要是由于无线网络，所述无线网络延伸至现有的有线基础设施，为端用户提供移动式和便携式便利。因此，出于无条件采用多媒体应用的目的，高度重视服务质量（QoS）需求满意度。

然而，多媒体数据传输尤其受到严重限制欲提供给端用户的QoS的多重制约。与其他类型的应用相比较，这些制约主要与有关多媒体应用的特定性质的几个关键需求（这几个关键需求需被满足以提供可靠和高效的传输）相关：

-容易适应与对于高数据传输率（带宽消耗应用）的需求有关的带宽变化；

-与多媒体应用对包（packet）延迟（时延和抖动）的敏感性和/或对丢包（packet-loss）的容忍（丢包容忍应用）有关的对于数据丢失的鲁棒性。

此外，除了由于用户数量增加引起的带宽不足之外，到无线接收器的多媒体传送还尤其具有挑战性的是：

-无线信道随时间变化的特性（如错误率和带宽）；以及

-一些多媒体应用（尤其是诸如视频会议、双向视频电话或移动电视的实时多媒体应用）的传送延迟约束。

为了解决这些问题，已经提出基于反馈机制（即从接收器到源的反馈机制）的实施的各种差错控制策略。该反馈机制负责将与路径特性和（在接收器处估计的）接收器行为有关的信息传送到发送器（即源）。为此，接收器向源发送信道质量测量（例如可用带宽、流路径的状态、丢失率）。实现此特征的常用技术是例如使用：

-像RTCP消息这样的应用反馈（即源自应用层的应用反馈）；或者

-媒体访问（MAC）层前向错误校正。

然后，源利用所报告的网络信息来优化多媒体流的传输（在可扩展流的情况中的速率自适应、编码转换、丢包、丢帧或丢层），例如在应用层的基于RTCP的流量编码调整。

在最近的参考书目中会发现利用这些反馈的跨层方法的不同建议。这些方法的目的是通过使层的行为适应所报告的不断变化的反馈来共同地或分别地调整和优化层性能。

但是，另一方面，人们可以提及的是

-如在RFC中所述，应用反馈占据最初计划分配给多媒体内容传输的带宽不可忽略的部分（5％）。因此，反馈消息与多媒体流进行竞争以共享已经稀缺的带宽；

-这些反馈不提供关于流路径状态的即时信息，而且通常以可变延迟被获得。例如，当考虑单播应用时，可以获得来自接收器的各种类型的反馈，例如，在应用层经由RTCP反馈来得到关于在应用层的缓冲器的级别的信息，或者在MAC层经由HARQ ACK/NACK（S.Sesia,I.Toufik,and M.Baker,LTE,The UMTS Long Term Evolution:From Theory to Practice,chapter17,Feb.2009）来得到有关信道条件的信息。这里，主要问题是，利用这样的控制方案，反馈伴随延迟产生。该延迟可以是对于HARQ ACK/NACK消息而言的几十至几百毫秒到对于RTCP包而言的一秒或几秒的级别，这可能导致稳定性问题。显然，该延迟的存在独立于RTCP模式（例如即时反馈模式、早期RTCP模式或定期RTCP模式）。

进一步的问题是关于在多媒体应用的移动接收器与源之间的反馈管理的复杂性。

本发明的一个目的是，在不使用来自接收器的反馈消息的情况下，提高在多媒体应用中的端用户的QoS。

本发明的另一个目的是，利用来自MAC层的反馈来确保多媒体流的可靠传输。

本发明的另一个目的是摆脱应用反馈（例如RTCP）。

本发明的另一个目的是，在没有应用反馈的情况下，估计随时间变化的信道的信道条件。

本发明的另一个目的是，有效使用为在有线和无线网络上传输实时多媒体应用分配的带宽。

本发明的另一个目的是，使得能够在不使用应用反馈的情况下得到所期望的QoS度量。

本发明的另一个目的是，在不使用应用反馈的情况下，提供信道自适应源编码和差错控制方案。

本发明的另一个目的是，提供应付带宽变化和数据损失的信道自适应源编码和差错控制方案。

本发明的另一个目的是，为在各种信道条件的多媒体应用提供改善的QoS。

本发明的另一个目的是，在不使用应用反馈的情况下，控制数据编码率。