专利名称：一种应用于机顶盒的自适应qos多媒体传输方法
技术领域：
本发明涉及数字家庭技术领域，具体涉及一种应用于机顶盒的自适应QOS多媒体 传输方法。
背景技术：
随着数字家庭技术的发展，使用数字电视的用户越来越多，用户已经不再满足于 只观看数字电视，而是欣赏更多的音频、视频，还有更多的多媒体应用服务。当今的机顶盒 集成了操作系统，开发人员可以通过在机顶盒操作系统中嵌入相应的应用程序达到某种效 果。在多媒体传输方面，通过嵌入相应的多媒体应用程序，可以达到优化多媒体传输的效^ ο然而，由于机顶盒多媒体传输的类别要求不同，例如视频会议之类的多媒体传输 需要考虑实时性，时延比较小，但允许一些错误；多媒体文件传输之类的多媒体传输则要考 虑可靠性，允许一定的时延，但不允许有错误。对于目前这种情况，机顶盒操作系统都是对 这种不同的情况采取不同的传输策略，而没有一种比较好的方法能够自动根据不同的多媒 体类别采取不同的传输策略。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种应用于机顶盒的自适应QOS多媒体传输方 法，可以根据不同的类型媒体，结合链路层和应用层的自适应Q0S，估计变化的信道并进行 动态分配资源，达到最佳的端到端质量。本发明提供一种应用于机顶盒的自适应QOS多媒体传输方法，包括多媒体服务器接收音视频数据并进行压缩处理；对进行压缩处理后的音视频数据进行媒体特性分析，根据分析结果选择传输方 式，并选择合适的自动重传ARQ和向前纠错FEC机制；将音视频数据进行优先队列的排序，通过通信信道向机顶盒操作系统发送；机顶盒操作系统接收音视频数据后，进行信道的估计，根据估计结果及信息进行 媒体控制匹配，选择不同的媒体控制方式；将所述音视频数据进行解码，并输出。可选的，所述多媒体服务器接收音视频数据并进行压缩处理，具体包括多媒体服务器接收接收音视频数据后，由压缩视频模块和压缩音频模块分别对 音、视频进行压缩。可选的，所述对进行压缩处理后的音视频数据进行媒体特性分析，根据分析结果 选择传输方式，并选择合适的自动重传ARQ和向前纠错FEC机制，具体包括压缩处理后的音视频数据，进入多媒体服务器的链路层自适应QOS模块，链路层 自适应QOS模块将对音视频数据进行媒体特性分析，然后选择传输模式，并将经过处理的 音视频数据返回到多媒体服务器的压缩音频模块和压缩视频模块；
经过链路层自适应QOS模块处理的压缩音视频数据经过多媒体服务器的应用层自适应QOS模块，由应用层自适应QOS模块进一步进行媒体特性的判断，选择合适的自动重 传ARQ和向前纠错FEC机制。可选的，所述链路层自适应QOS模块包括媒体特性模块、多媒体资源控制模块、链 路层质量自适应模块。可选的，所述将音视频数据进行优先队列的排序，通过通信信道向机顶盒操作系 统发送，具体包括多媒体服务器的队列优先排序模块，对音视频数据进行优先队列的排序，通过通 信信道向机顶盒操作系统发送。可选的，所述机顶盒操作系统接收音视频数据后，进行信道的估计，根据估计结果 及信息进行媒体控制匹配，选择不同的媒体控制方式，具体包括机顶盒操作系统将接收到的音视频数据保存在接收缓冲模块中，由传输协议模块 按照一定的传输协议发送到机顶盒操作系统的应用层自适应QOS模块中； 机顶盒操作系统中的信道估计模块进行信道估计；应用层自适应QOS模块接收音视频数据，并根据信道估计模块的信道估计信息， 进行媒体控制匹配，选择不同的媒体控制方式。可选的，所述应用层自适应QOS模块包括信道自适应&敏感度优先的FEC模块、固 定延时ARQ模块、自适应的交织模块和信道估计模块。可选的，所述将所述音视频数据进行解码，并输出，具体包括机顶盒操作系统中的音频解码模块和视频解码模块分别将所述音视频数据进行 音视频解码，然后由机顶盒操作系统中的固定媒体输出模块进行输出。上述技术方案可以看出，本发明具有以下有益效果本发明实施例采用一种应用于机顶盒的自适应QOS多媒体传输方法，可以根据不 同的类型媒体，结合链路层和应用层的自适应Q0S，估计变化的信道并进行动态分配资源， 达到最佳的端到端质量。
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现 有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本 发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以 根据这些附图获得其它的附图。图1是本发明的方法流程图；图2是本发明端到端跨层自适应QOS多媒体传输结构图；
图3是本发明的链路层自适应QOS结构图；图4是本发明的应用层自适应QOS结构图。
具体实施例方式下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完 整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它 实施例，都属于本发明保护的范围。本发明实施例提供一种应用于机顶盒的自适应QOS多媒体传输方法，可以根据不 同的类型媒体，结合链路层和应用层的自适应Q0S，估计变化的信道并进行动态分配资源， 达到最佳的端到端质量。以下结合附图对本发明分别进行详细说明。图1是本发明的方法流程图。如图1所示，一种应用于机顶盒的自适应QOS多媒体传 输方法，包括步骤101、多媒体服务器接收音视频数据并进行压缩处理；步骤102、对进行压缩处理后的音视频数据进行媒体特性分析，根据分析结果选择 传输方式，并选择合适的自动重传ARQ和向前纠错FEC机制；步骤103、将音视频数据进行优先队列的排序，通过通信信道向机顶盒操作系统发 送；步骤104、机顶盒操作系统接收音视频数据后，进行信道的估计，根据估计结果及 信息进行媒体控制匹配，选择不同的媒体控制方式；步骤105、将所述音视频数据进行解码，并输出。图2为本发明端到端跨层自适应QOS多媒体传输结构图。如图2所示，整个系统架构包括多媒体服务器和机顶盒操作系统两大部分，这两 大部分之间通过通道信道进行数据的通信。(一 )多媒体服务器侧的处理其中，多媒体服务器包括压缩视频模块、压缩音频模块、链路层自适应QOS模块、 应用层自适应QOS模块、资源分配模块、传输协议模块、队列优先排序模块；机顶盒操作系统，包括接收缓冲模块、传输协议模块、信道估计模块、应用层自适 应QOS模块、音频解码模块、视频解码模块和固定媒体输出模块。现结合图2对以上系统的各个部分进行详细的说明。首先多媒体服务器接收原始视频和原始音频，然后多媒体服务器按照规定的音视 频压缩算法，由压缩视频模块和压缩音频模块分别对原始音视频进行压缩。经过压缩的音视频首先会进入链路层自适应QOS模块，链路层自适应QOS模块将 对音视频数据进行媒体特性分析，然后选择合适的传输模式，最后将经过处理的音视频数 据返回到压缩音频模块和压缩视频模块。经过链路层自适应QOS模块处理的压缩音视频数据下一步将经过应用层自适应 QOS模块。音视频数据在这个模块进一步进行媒体特性的判断，选择合适的自动重传(ARQ) 和向前纠错(FEC)机制。应用层自适应QOS模块在对音视频数据进行处理后，将根据不同的媒体特性对传 输协议模块的传输协议做不同的修改，以达到自适应QOS的效果，其中包括自动重传(ARQ) 和向前纠错(FEC)机制的修改。修改传输协议后，队列优先排序模块将对音视频数据包进行优先队列的排序，然 后通过网络发送到通信信道中去。通信信道在传输多媒体信号的时候，将进行流量和拥塞情况的检测，然后将信息反馈给资源分配模块。资源分配模块则根据反馈的信息选择合适的资源分配，然后再将资 源分配的情况发给应用层自适应QOS模块，应用层自适应QOS模块选择合适的流量控制和 拥塞控制算法，然后再修改传输协议模块的传输协议，达到动态修改自适应QOS多媒体传 输的方法的目的。 经过多媒体服务器自适应QOS系统处理的多媒体数据，经由通信信道传送到机顶 盒操作系统中。( 二)机顶盒操作系统侧的处理机顶盒操作系统，将接收到的多媒体数据保存在接收缓冲模块中，接收缓冲模块 中的数据经过传输协议层的传输协议模块，按照一定的传输协议发送到应用层自适应QOS 模块中去。机顶盒操作系统中的传输协议层会进行信道的估计，信道估计模块跟通信信道 之间进行互动反馈，然后信道估计模块将信道信息反馈给传输协议层。应用层自适应QOS模块接收来自传输协议层的多媒体数据，传输协议层携带有信 道估计模块传送过来的信道估计信息，应用层自适应QOS模块根据此信息进行媒体控制匹 配，即根据不同的媒体类型，选择不同的媒体控制方式。经过应用层自适应QOS模块处理的多媒体数据经过音频解码模块和视频解码模 块分别进行音视频解码，然后便可由固定媒体输出模块进行固定媒体的输出。经过上述步骤，多媒体数据便由多媒体服务器传输到机顶盒操作系统中。而在多 媒体传输过程中，根据不同的媒体类型，选择了不同的传输方式，达到了自适应QOS的效果。为具体说明链路层自适应QOS的系统结构，现结合图3本发明的链路层自适应QOS 结构图进行进一步的说明。图3为本发明的链路层自适应QOS结构图，如图3所示，链路层自适应QOS系统主 要包括媒体特性模块、多媒体资源控制模块、链路层质量自适应模块三个部分。首先，多媒体服务器的媒体特性模块接收来自客户端的多媒体请求，其中包括视 频请求、WEB请求等。对于不同的多媒体，具有不同的媒体特性。其中，视频媒体传输流的 质量主要依靠它的流量、最大比特率、传输延迟、容错性、保护级别、传输信道特性等。经过媒体特性模块判别的多媒体数据将进入多媒体资源控制模块，即进行多媒体 接入控制。在本发明的传输结构中，多媒体资源控制模块将与链路层、物理层协商来决定合 理的传输模式。经过多媒体资源控制模块的多媒体数据，传送到链路层质量自适应模块。在此模 块中，系统将进行自适应扩频模式选择、自适应交织长度选择、自适应信道编码模式选择和 媒体延迟限制设定(延迟重传)。在通信信道中，每种业务对应一个独立的传输信道。对即将出现的业务请求，相应 的配置需要根据业务的特性进行处理。物理层上合适的交织长度和RLC上的合适的重传计 数能根据延迟计算出。在物理层根据容错需求选择合适的编码模式。如视频传输选0.5速 率的卷积编码，Web数据用Turbo编码。可以发现，通过上述的各种自适应QOS模式选择，则可以达到链路层自适应QOS的 功能。为具体说明链路层自适应QOS的系统结构，现结合图4本发明的链路层自适应QOS结构图进行进一步的说明。图4为本发明的应用层自适应QOS结构图，如图4所示，应用层自适应QOS系统主 要包括信道自适应&敏感度优先的FEC模块、固定延时ARQ模块、自适应的交织模块和信道 估计模块四个部分。应用层自适应QOS跟链路层自适应QOS不同，链路层自适应QOS主要在多媒体传 输的过程中激活，而应用层自适应QOS主要在多媒体数据发送的过程中产生影响。 如图4所示，媒体流在发送的过程中将先经过应用层自适应QOS系统，包括经过自 适应&敏感度优先的FEC模块、固定延时ARQ模块、自适应的交织模块三个部分。自适应& 敏感度优先的FEC模块根据不同的信道特性选择不同的模式，而信道特性通过信道估计模 块进行判别。多媒体数据经过自适应&敏感度优先的FEC模块后，将进入固定延时ARQ模块和 自适应的交织模块，固定延时ARQ和自适应的交织模块也会根据信道估计得出的不同的信 道特性选择不同的模式。在这个系统中，使用2个基本的错误检测控制机制，即ARQ和FEC (forward error correction)机制。ARQ让接收端请求重传丢失或损坏的数据包。FEC传输原始数据有一些 冗余，允许接收端重建丢失或损坏的数据包。在这2个错误检测控制机制中，FEC通常用在 实时通信的情况，因为它的延时小。然而，即使在没有错误发生的信道FEC，也要引入固定的 传输开销。另外，本发明错误检测控制机制还考虑媒体编码特性和可变的信道环境。根据 各种媒体的重要性和单个媒体发生错误后对整个媒体质量产生的影响来确定的冗余度。通过上述步骤处理，便可达到应用层自适应QOS的方法。上述技术方案可以看出，本发明具有以下有益效果本发明实施例采用一种应用于机顶盒的自适应QOS多媒体传输方法，可以根据不 同的类型媒体，结合链路层和应用层的自适应Q0S，估计变化的信道并进行动态分配资源， 达到最佳的端到端质量。需要说明的是，上述装置和系统内的各单元之间的信息交互、执行过程等内容，由 于与本发明方法实施例基于同一构思，具体内容可参见本发明方法实施例中的叙述，此处 不再赘述。本领域普通技术人员可以理解上述实施例的各种方法中的全部或部分步骤是可 以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序可以存储于一计算机可读存储介质中，存 储介质可以包括只读存储器(ROM，Read Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁盘或光盘等。 以上对本发明实施例所提供的一种应用于机顶盒的自适应QOS多媒体传输方法， 进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实 施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术 人员，依据本发明的思想，在具体实施方式
及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说 明书内容不应理解为对本发明的限制。
权利要求
1.一种应用于机顶盒的自适应QOS多媒体传输方法，其特征在于 多媒体服务器接收音视频数据并进行压缩处理；对进行压缩处理后的音视频数据进行媒体特性分析，根据分析结果选择传输方式，并 选择合适的自动重传ARQ和向前纠错FEC机制；将音视频数据进行优先队列的排序，通过通信信道向机顶盒操作系统发送； 机顶盒操作系统接收音视频数据后，进行信道的估计，根据估计结果及信息进行媒体 控制匹配，选择不同的媒体控制方式； 将所述音视频数据进行解码，并输出。
2.根据权利要求1所述的应用于机顶盒的自适应QOS多媒体传输方法，其特征在于 所述多媒体服务器接收音视频数据并进行压缩处理，具体包括多媒体服务器接收接收音视频数据后，由压缩视频模块和压缩音频模块分别对音、视 频数据进行压缩。
3.根据权利要求1所述的应用于机顶盒的自适应QOS多媒体传输方法，其特征在于 所述对进行压缩处理后的音视频数据进行媒体特性分析，根据分析结果选择传输方式，并选择合适的自动重传ARQ和向前纠错FEC机制，具体包括压缩处理后的音视频数据，进入多媒体服务器的链路层自适应QOS模块，链路层自适 应QOS模块将对音视频数据进行媒体特性分析，然后选择传输模式，并将经过处理的音视 频数据返回到多媒体服务器的压缩音频模块和压缩视频模块；经过链路层自适应QOS模块处理的压缩音视频数据经过多媒体服务器的应用层自适 应QOS模块，由应用层自适应QOS模块进一步进行媒体特性的判断，选择合适的自动重传 ARQ和向前纠错FEC机制。
4.根据权利要求3所述的应用于机顶盒的自适应QOS多媒体传输方法，其特征在于 所述链路层自适应QOS模块包括媒体特性模块、多媒体资源控制模块、链路层质量自适应模块。
5.根据权利要求1所述的应用于机顶盒的自适应QOS多媒体传输方法，其特征在于 所述将音视频数据进行优先队列的排序，通过通信信道向机顶盒操作系统发送，具体包括多媒体服务器的队列优先排序模块，对音视频数据进行优先队列的排序，通过通信信 道向机顶盒操作系统发送。
6.根据权利要求1所述的应用于机顶盒的自适应QOS多媒体传输方法，其特征在于 所述机顶盒操作系统接收音视频数据后，进行信道的估计，根据估计结果及信息进行媒体控制匹配，选择不同的媒体控制方式，具体包括机顶盒操作系统将接收到的音视频数据保存在接收缓冲模块中，由传输协议模块按照 一定的传输协议发送到机顶盒操作系统的应用层自适应QOS模块中； 机顶盒操作系统中的信道估计模块进行信道估计；应用层自适应QOS模块接收音视频数据，并根据信道估计模块的信道估计信息，进行 媒体控制匹配，选择不同的媒体控制方式。
7.根据权利要求6所述的应用于机顶盒的自适应QOS多媒体传输方法，其特征在于 所述应用层自适应QOS模块包括信道自适应&敏感度优先的FEC模块、固定延时ARQ模块、自适应的交织模块和信道估计模块。
8.根据权利要求1所述的应用于机顶盒的自适应QOS多媒体传输方法，其特征在于 所述将所述音视频数据进行解码，并输出，具体包括机顶盒操作系统中的音频解码模块和视频解码模块分别将所述音视频数据进行音视 频解码，然后由机顶盒操作系统中的固定媒体输出模块进行输出。
全文摘要
本发明公开一种应用于机顶盒的自适应QOS多媒体传输方法。该方法包括多媒体服务器接收音视频数据并进行压缩处理；对进行压缩处理后的音视频数据进行媒体特性分析，根据分析结果选择传输方式，并选择合适的自动重传ARQ和向前纠错FEC机制；将音视频数据进行优先队列的排序，通过通信信道向机顶盒操作系统发送；机顶盒操作系统接收音视频数据后，进行信道的估计，根据估计结果及信息进行媒体控制匹配，选择不同的媒体控制方式；将所述音视频数据进行解码，并输出。通过本发明方案，可以根据不同的类型媒体，结合链路层和应用层的自适应QOS，估计变化的信道并进行动态分配资源，达到最佳的端到端的多媒体传输质量。
文档编号H04L25/02GK102035825SQ20101026964
公开日2011年4月27日 申请日期2010年8月31日 优先权日2010年8月31日
发明者罗笑南, 钟浩清 申请人:中山大学