基于3G网络的移动视频监控流媒体传输自适应调整算法

【技术领域】

本发明涉及一种基于3G网络的移动视频监控流媒体传输自适应调整算法。 

【背景技术】

随着各类互联网络的迅速兴起和广泛应用，从网络数据服务上传和下载数据信息的业务日益增加。移动监控设备通常采用3G网络传输数据，而随着移动监控产品的普及，3G网络的带宽瓶颈问题日益凸显，终端设备流媒体传输属于上传动作，虽然3G网络下载速度日益攀升，但是由于上传下载的不对称性，上传速度勉强支持分辨率CIF、码率256Kps的实时流媒体传输。视频监控对网络的实时性和稳定性要求很高，而3G网络容易受到外部环境影响，产生波动，影响实时流媒体数据传输。 

【发明内容】

本发明的目的在于有效克服上述技术的不足，提供一种基于3G网络的移动视频监控流媒体传输自适应调整算法，本发明依据3G网络实时状态，对移动监控设备的实时编码方式进行调整，来保证网络的畅通和用户监控画面的流畅。 

本发明的技术方案是这样实现的：其改进之处在于，它包括以下步骤： 

a)设置网络监听参数，利用套接口选项SO_SNDBUF设置套接口发送缓冲区大小为buf，利用套接口选项SO_SNDLOWAT设置套接口发送低潮为buf/2，另外设置网络良好等级值GOOD_CONDITION与网络恶劣等级值BAD_CONDITION； 

b)获取3G网络状态，poll套接口是否可写即可判断3G网络状态，如果套接口不可写，则表示套接字缓冲区数据的消费速度跟不上生产速度，即网络状态堵塞，则进入步骤c；如果套接口可写，表示网络状态良好，则进入步骤e；标准流媒体的帧率为25帧，即平均40ms发送一次数据，考虑到发送动作消耗的时间，设置超时时间长为5-20ms，来避免多余的循环，节省CPU资源； 

c)验证数据是否为关键帧，若该数据为关键帧，则进入步骤e，若该数据非关键帧，则直接进入步骤d； 

d)丢弃步骤c中的非关键帧数据； 

e)记录网络状态，如果套接口可写，即网络状态良好，则将网络良好计数nGood加1，将网络拥堵计数nBad置0；如果套接口不可写，即网络状态拥堵，则将网络良好计数nGood置0，将网络拥堵计数nBad加1； 

f)判断网络状态是否达到调整编码参数条件： 

将将网络良好计数nGood与网络良好等级值GOOD_CONDITION进行对比，如果nGood＞＝GOOD_CONDITION，则提高编码参数等级； 

将网络拥堵计数nBad与网络恶劣等级值BAD_CONDITION进行对比，如果nBad＞＝BAD_CONDITION，则降低编码参数等级； 

g)调整编码参数，当网络环境良好时，采用慢恢复，提高编码参数等级，每次提升额度为码率等级加1；当网络环境拥塞时，需大幅降低码率，降低编码参数等级，故每次降低额度为码率等级减半； 

h)重置网络状态记录，将网络良好计数nGood清零，将网络拥堵计数nBad清零，重复步骤b至步骤h。 

所述步骤b中，设置的超时时间长为10ms。 

所述步骤f中，码率参数等级总共分为8种，其对应的码率及帧率满足下表： 

所述步骤g中，调整编码参数暂存在内存中，不直接写入设备flash。本发明的有益效果在于：其一、本发明可以允许3G网络的速度在较大范围内波动，而不会造成网络拥堵，用户监控画面出现花屏和卡住的现象；当网络环境变差时，降低编码参数等级，保证监控视频流畅性，当网络环境恢复时，提高编码参数等级，保证画面清晰度，甚至在非常恶劣的网络环境下，使用最低的编码方式来保证用户监控画面不会卡住；其二、本发明通过统计数据来判断、来动态调整设备的编码参数，使得设备对当前的网络能力作出一个及时反应，减轻网络的负载，然后根据数据的重要性选择是否丢弃该数据，以达到改善当前网络环境，消除拥塞的效果。 

【附图说明】

图1为本发明流程图。 

【具体实施方式】

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的描述。 

参照图1所示，本发明揭示的基于3G网络的移动视频监控流媒体传输自适 应调整算法，它包括以下步骤： 

a)设置网络监听参数，利用套接口选项SO_SNDBUF设置套接口发送缓冲区大小为buf，利用套接口选项SO_SNDLOWAT设置套接口发送低潮为buf/2；缓冲区越大越好，大的缓冲区能够抵消到小幅的网络波动，另外设置网络良好等级值GOOD_CONDITION与网络恶劣等级值BAD_CONDITION； 

b)获取3G网络状态，poll套接口是否可写即可判断3G网络状态，如果套接口不可写，则表示套接字缓冲区数据的消费速度跟不上生产速度，即网络状态堵塞，则进入步骤c；如果套接口可写，表示网络状态良好，则进入步骤e；标准流媒体的帧率为25帧，即平均40ms发送一次数据，考虑到发送动作消耗的时间，设置超时时间长为10ms，来避免多余的循环，节省CPU资源； 

c)验证数据是否为关键帧，若该数据为关键帧，则进入步骤e，若该数据非关键帧，则直接进入步骤d； 

d)丢弃步骤c中的非关键帧数据；H264中的关键帧可以单独解码出一张图片，而非关键帧需要依赖它之前的关键帧进行解码，所以关键帧不能丢弃，非关键帧可以丢弃； 

e)记录网络状态，如果套接口可写，即网络状态良好，则将网络良好计数nGood加1，将网络拥堵计数nBad置0；如果套接口不可写，即网络状态拥堵，则将网络良好计数nGood置0，将网络拥堵计数nBad加1； 

f)判断网络状态是否达到调整编码参数条件： 

将将网络良好计数nGood与网络良好等级值GOOD_CONDITION进行对比，如果nGood＞＝GOOD_CONDITION，则提高编码参数等级； 

将网络拥堵计数nBad与网络恶劣等级值BAD_CONDITION进行对比，如果nBad＞＝BAD_CONDITION，则降低编码参数等级； 

g)调整编码参数，当网络环境良好时，采用慢恢复，提高编码参数等级，每次提升额度为码率等级加1；当网络环境拥塞时，需大幅降低码率，降低编码参数等级，故每次降低额度为码率等级减半；码率参数等级总共分为8种，每种等级的帧率与码率见下表： 

并且，因为在此算法中的调整编码码率动作调用相当频繁，所以调整编码参数不应直接写入设备flash，只暂存在内存中；

h)重置网络状态记录，将网络良好计数nGood清零，将网络拥堵计数nBad清零，重复步骤b至步骤h。 

移动监控设备在采用3G网络传输数据时，若受到外部影响，会产生波动，从而影响了实时流媒体数据的传输，通过上述步骤，当网络拥堵即网络环境变差时，则降低码率参数等级，如上表所示，码率等级降低，那么帧率与码率则相应降低，从而保证监控视频的流畅性，当网络良好即网络环境恢复时，则提高码率参数等级，从而保证画面的清晰度。在非常恶劣的网络环境下时，使用最低的编码方式来保证用户监控画面不会卡住。 

以上所描述的仅为本发明的较佳实施例，上述具体实施例不是对本发明的限制。在本发明的技术思想范畴内，可以出现各种变形及修改，凡本领域的普通技术人员根据以上描述所做的润饰、修改或等同替换，均属于本发明所保护的范围。