[发明专利]一种基于组播和单播混合策略的PIS补帧算法

说明书

本发明公开了一种基于组播和单播混合策略的PIS补帧算法，使用UDP单播和组播混合策略实现了数据的补帧，对于地面播控和车载播控，网络环境有差别(地面网络环境相对更宽，限制小；车载网络带宽严格受限)，播控数目不一样(地面播控数目巨大，车载相对很有限)，采用UDP单播和组播的混合补帧策略，面向地面播控走组播补帧，面向车载走单播补帧，总体有效地节省了补帧用的网络带宽，降低了流媒体服务端的开销。本发明中原始音视频帧传输与补帧是两个独立行为，原始音视频帧的封装格式保持不变，从而具备更强的应用场景适应性：比如某些客户端(比如播放控制器)不支持补帧协议，在丢包不明显的情况下系统也是可以正常工作的。

技术领域

本发明涉及信息化技术领域，具体是一种基于组播和单播混合策略的PIS补帧算法。

背景技术

在城市轨交行业中，乘客信息系统(PIS)是信息化建设的必要部分，它一般由中心子系统、车站子系统、车载子系统和网络子系统等组成。中心子系统(作为服务端)通过网络技术将列车信息、直播视频流、广告信息等推送到车站的播放控制器(作为客户端)，其中推送网络数据的过程则会涉及TCP(传输控制协议)或UDP(用户数据报协议)的使用。

地面网络一般是比较稳定的，丢包率很低；而使用车地无线网络把视频流传送到行驶的列车时，因为频繁地进行基站切换，可能造成较高的丢包率，从而导致车载播放画面出现声音卡顿、视频花屏等现象。如何消除该现象，就需要在应用层以及网络层想办法，消除或者降低因网络丢包造成音视频丢帧的概率，在异常时进行补帧或者针对特定数据包的补包功能。

补帧或者补包，一般是基于点对点UDP单播来完成的。在PIS系统中，流媒体服务器一般通过UDP组播向各个播放控制器发送视频流，播放控制器相应地通过UDP组播来接收流媒体服务器的输出。在播放控制器应用层检测发现视频流存在丢帧或者丢包时，播放控制器通过UDP协议向流媒体服务器发送请求，要求流媒体服务器重发播放控制器侧没有收到的音视频帧或者数据包。流媒体服务器响应其该请求，通过UDP单播向提出请求的播放控制器重发对应的音视频帧或者数据包。

在应用层，基于点对点UDP单播进行补帧或补包存在以下缺点：

网络带宽要求可能很高：在大量播放控制器组网应用的情况下，如果丢帧或者丢包严重，很多播放控制器都会提出补发请求，流媒体服务器随之响应，其带宽需要消耗多少具有不确定性，有可能会对带宽提出很高的要求，这样的话从带宽的规划设计到实际应用供给都带来困难；

流媒体服务端开销高：由于所有的播放控制器的重发请求都需要流媒体服务端点对点地进行响应，从而造成在播放控制器数目多、丢帧或丢包率高的情况下服务端的压力非常大，甚至要考虑设置专门的补帧或补包服务器来进行响应。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于组播和单播混合策略的PIS补帧算法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种基于组播和单播混合策略的PIS补帧算法的单播补帧算法，包含以下步骤：

A、服务端间隔发送原始的音视频数据帧；

B、客户端接收到数据帧后会计算出该数据帧的特征码，并将包含特征码的包头发给服务端；

C、服务端如果收到包头消息，就会从数据缓冲区中查找该数据包是否存在，不存在就丢掉该消息，存在就会验证包头是否相同；

D、客户端只接收到之前发送给服务端的包头，则说明数据帧传输成功，不需要补包；如果接收到新包头以及各个数据小包的特征码，则表示数据帧有丢失，需要请求补包；

E、客户端向服务端申请小包补包；

F、服务端如果收到申请单播补小包的消息，就会从数据缓冲区中查找该数据小包是否存在；