專利名稱：速率整形方法和設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種進(jìn)行將通過網(wǎng)絡(luò)傳送的多個(gè)數(shù)據(jù)流的速率整形的方法和設(shè)備。
背景技術(shù)：
隨著因特網(wǎng)視頻通信快速進(jìn)入商用領(lǐng)域，預(yù)期視頻應(yīng)用將在移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)中變得普及。盡管移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)不斷改進(jìn)，具有更高的帶寬和更低的傳輸延遲，不過由于視頻通信的需求極大，因此，移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)仍然有限。于是，優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)資源分配和調(diào)整網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用數(shù)據(jù)速率成為網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商優(yōu)先考慮的事。調(diào)整網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用數(shù)據(jù)速率的現(xiàn)有方法有幾種，一種是所謂的“譯碼”，一種是“分組丟棄”，另一種是稱為“層丟棄”的方法。例如，在美國專利申請(qǐng)2008/0205389A1中公開了一種基于譯碼的方法。該專利申請(qǐng)公開一種策略引擎，所述策略引擎管理媒體處理單元的處理約束，以確定譯碼處理的最佳組合，從而提供最高質(zhì)量的傳輸，而不使主計(jì)算機(jī)的處理能力過載。例如，在美國專利申請(qǐng)2008/0259799A1中公開一種基于分組丟棄的方法，在美國專利申請(qǐng)2008/012^78Α1中公開一種基于層丟棄的方法。不過，迄今為止一直沒有試圖開發(fā)一種考慮了不止一種的不同速率整形方案，以提高視頻質(zhì)量的集成速率整形機(jī)制。

發(fā)明內(nèi)容
按照一個(gè)實(shí)施例，提供一種進(jìn)行將通過網(wǎng)絡(luò)傳送的多個(gè)數(shù)據(jù)流的速率整形的方法，所述網(wǎng)絡(luò)具有利用第一速率整形方案和除所述第一速率整形方案外的至少一種其他速率整形方案，進(jìn)行速率整形的能力，其中所述第一速率整形方案是譯碼方案，與所述至少一種其他速率整形方案相比，對(duì)數(shù)據(jù)流的質(zhì)量影響較小，不過與所述至少一種其他速率整形方案相比，需要更多的計(jì)算資源，所述方法包括根據(jù)網(wǎng)絡(luò)的可用計(jì)算資源，確定可對(duì)其應(yīng)用所述第一速率整形方案，作為速率整形方案的數(shù)據(jù)流的最大數(shù)目η;選擇要傳送的多個(gè)數(shù)據(jù)流中的η個(gè)數(shù)據(jù)流，并對(duì)所述η個(gè)數(shù)據(jù)流進(jìn)行譯碼，以完成速率整形；利用除所述第一速率整形方案外的一種不同速率整形方案，對(duì)其他數(shù)據(jù)流進(jìn)行速率整形。通過按照以不同速率整形方案對(duì)質(zhì)量的相應(yīng)影響為基礎(chǔ)的不同速率整形方案的選擇，進(jìn)行速率整形，本發(fā)明使得不僅能夠適應(yīng)于可用的計(jì)算資源，而且同時(shí)借助所進(jìn)行的選擇，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)質(zhì)量的影響的優(yōu)化。按照一個(gè)實(shí)施例，所述方法還包括對(duì)于所述多個(gè)數(shù)據(jù)流中的每個(gè)數(shù)據(jù)流，確定指示當(dāng)根據(jù)所述至少一種其他速率整形方案，改變比特率時(shí)，質(zhì)量會(huì)退化多少的度量；選擇所述度量指示最大質(zhì)量退化的η個(gè)數(shù)據(jù)流，作為將對(duì)其應(yīng)用第一速率整形方案的η個(gè)數(shù)據(jù)流，和對(duì)所述多個(gè)數(shù)據(jù)流中的其余數(shù)據(jù)流，應(yīng)用所述至少一種其他速率整形方案。按照這種方式，可更聰明地選擇對(duì)其應(yīng)用“最佳的”速率整形方案的各個(gè)數(shù)據(jù)流， 即，選擇對(duì)其來說，所述其他速率整形方案會(huì)導(dǎo)致特別差的結(jié)果的各個(gè)數(shù)據(jù)流。這樣，能夠?qū)崿F(xiàn)高效的質(zhì)量優(yōu)化。按照一個(gè)實(shí)施例，在通過所述網(wǎng)絡(luò)發(fā)送數(shù)據(jù)流之前，預(yù)先確定指示所述質(zhì)量退化的所述度量，和指示所述質(zhì)量退化的所述度量和所述數(shù)據(jù)流一起被發(fā)給所述網(wǎng)絡(luò)，從而使所述網(wǎng)絡(luò)能夠根據(jù)所述度量，為各個(gè)數(shù)據(jù)流選擇適當(dāng)?shù)乃俾收畏桨?。這樣，選擇機(jī)制能夠依靠關(guān)于質(zhì)量影響的可用參數(shù)，快速且有效地完成所述選擇。按照一個(gè)實(shí)施例，如果在所述網(wǎng)絡(luò)中，可以利用除所述第一速率整形方案外的不止一種速率整形方案，那么所述方法包括對(duì)于所述多個(gè)數(shù)據(jù)流中的每個(gè)數(shù)據(jù)流，確定指示當(dāng)根據(jù)所述不止一種其他速率整形方案中的每種速率整形方案，分別改變比特率時(shí)，質(zhì)量會(huì)退化多少的度量；和對(duì)于未被選擇將被應(yīng)用第一速率整形方案的那些數(shù)據(jù)流，根據(jù)所述不止一種其他速率整形方案對(duì)數(shù)據(jù)流的質(zhì)量的對(duì)應(yīng)影響，在所述不止一種其他速率整形方案中選擇速率整形方案，以使所述影響降至最小。這樣，能夠應(yīng)付其中除了最佳的一種速率整形方案之外，還存在不止一種“其他” 速率整形方案的情況，同時(shí)仍然獲得總體質(zhì)量方面的最佳結(jié)果。按照一個(gè)實(shí)施例，所述其他速率整形方案包括下述中的一個(gè)或多個(gè)分組丟棄；層丟棄，和/或其中所述數(shù)據(jù)流是視頻數(shù)據(jù)流。這樣，所述機(jī)制可適用于具有已確立的速率整形方案的現(xiàn)有環(huán)境。按照一個(gè)實(shí)施例，所述質(zhì)量退化的所述度量是質(zhì)量度量相對(duì)于比特率，或者相對(duì)于資源分配的百分率的梯度。這提供一種特別好，并且方便的指示選擇某種速率整形方案對(duì)質(zhì)量造成的影響的度量。按照一個(gè)實(shí)施例，所述網(wǎng)絡(luò)保存質(zhì)量模型，所述質(zhì)量模型指示如果應(yīng)用某種速率整形方案，那么某個(gè)數(shù)據(jù)流的質(zhì)量會(huì)退化多少，和用于某個(gè)數(shù)據(jù)流的速率整形方案的選擇以保存在所述網(wǎng)絡(luò)中的所述質(zhì)量模型為 ■石出。這樣，現(xiàn)有的(核心)網(wǎng)絡(luò)能夠適合于按照本發(fā)明的實(shí)施例執(zhí)行速率整形方案。按照一個(gè)實(shí)施例，提供一種進(jìn)行將通過網(wǎng)絡(luò)傳送的多個(gè)數(shù)據(jù)流的速率整形的設(shè)備，所述網(wǎng)絡(luò)具有利用第一速率整形方案和除所述第一速率整形方案外的至少一種其他速率整形方案，進(jìn)行速率整形的能力，其中所述第一速率整形方案是譯碼方案，與所述至少一種其他速率整形方案相比，對(duì)數(shù)據(jù)流的質(zhì)量影響較小，不過與所述至少一種其他速率整形方案相比，需要更多的計(jì)算資源，所述設(shè)備包括根據(jù)網(wǎng)絡(luò)的可用計(jì)算資源，確定可對(duì)其應(yīng)用所述第一速率整形方案，作為速率整形方案的數(shù)據(jù)流的最大數(shù)目η的模塊；選擇要傳送的多個(gè)數(shù)據(jù)流中的η個(gè)數(shù)據(jù)流，并對(duì)所述η個(gè)數(shù)據(jù)流進(jìn)行譯碼，以完成速率整形的模塊；利用除所述第一速率整形方案外的一種不同速率整形方案，對(duì)其他數(shù)據(jù)流進(jìn)行速率整形的模塊。按照一個(gè)實(shí)施例，所述設(shè)備還包括對(duì)于所述多個(gè)數(shù)據(jù)流中的每個(gè)數(shù)據(jù)流，確定指示當(dāng)根據(jù)所述至少一種其他速率整形方案，改變比特率時(shí)，質(zhì)量會(huì)退化多少的度量的模塊；選擇所述度量指示最大質(zhì)量退化的η個(gè)數(shù)據(jù)流，作為將對(duì)其應(yīng)用第一速率整形方案的η個(gè)數(shù)據(jù)流的模塊，和對(duì)所述多個(gè)數(shù)據(jù)流中的剩余數(shù)據(jù)流，應(yīng)用所述至少一種其他速率整形方案的模塊。按照一個(gè)實(shí)施例，所述設(shè)備包括如果在所述網(wǎng)絡(luò)中，可以利用除所述第一速率整形方案外的不止一種速率整形方案，那么對(duì)于所述多個(gè)數(shù)據(jù)流中的每個(gè)數(shù)據(jù)流，確定指示當(dāng)根據(jù)所述不止一種其他速率整形方案中的每種速率整形方案，分別改變比特率時(shí)，質(zhì)量會(huì)退化多少的度量的模塊；和對(duì)于未被選擇將被應(yīng)用第一速率整形方案的那些數(shù)據(jù)流，根據(jù)所述不止一種其他速率整形方案對(duì)數(shù)據(jù)流的質(zhì)量的對(duì)應(yīng)影響，在所述不止一種其他速率整形方案中選擇速率整形方案，以使所述影響降至最小。按照一個(gè)實(shí)施例，提供一種包含計(jì)算機(jī)程序代碼的計(jì)算機(jī)程序，當(dāng)在計(jì)算機(jī)上執(zhí)行時(shí)，所述計(jì)算機(jī)程序代碼使所述計(jì)算機(jī)執(zhí)行按照本發(fā)明的實(shí)施例之一的方法。


圖1示意地圖解說明不同的速率整形方案所必需的計(jì)算時(shí)間。圖2和3示意地圖解說明對(duì)不同的速率整形方案的質(zhì)量的影響。圖4表示本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的模擬結(jié)果。圖5表示圖解說明按照本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的速率整形機(jī)制的流程圖。圖6圖解說明按照本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的速率整形機(jī)制使用的質(zhì)量影響度量。圖7示意地圖解說明按照本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的機(jī)制。圖8示意地圖解說明按照本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例的機(jī)制。
具體實(shí)施例方式現(xiàn)在借助例證實(shí)施例，說明本發(fā)明。按照一個(gè)實(shí)施例，被執(zhí)行從而在網(wǎng)絡(luò)中應(yīng)用數(shù)據(jù)速率調(diào)整的速率整形利用不止一種的速率整形方案，并進(jìn)行實(shí)際應(yīng)用于不同的視頻流的速率整形方案的選擇，以致速率整形對(duì)總體質(zhì)量的負(fù)面影響被降至最小。在一個(gè)實(shí)施例中，實(shí)際應(yīng)用和選擇的速率整形以不同的可用速率整形方案對(duì)人所感知質(zhì)量的影響的比較為基礎(chǔ)，該信息隨后被用于選擇適當(dāng)?shù)姆桨?，以提高網(wǎng)絡(luò)所服務(wù)的用戶感知的總體視頻質(zhì)量。按照一個(gè)實(shí)施例，例如，譯碼可用作第一速率整形方案，除了譯碼之外，一種或多種不同于譯碼的其他速率整形方案(例如，分組丟棄或?qū)觼G棄)也可用于速率整形。此外， 與其他的一種或多種速率整形方案相比，第一速率整形方案(例如，譯碼)需要更高的計(jì)算工作量，同時(shí)，與其他的速率整形方案相比，第一速率整形方案對(duì)質(zhì)量的影響較小。隨后，根據(jù)所述影響，決定這些速率整形方案中的哪種速率整形方案用于將通過網(wǎng)絡(luò)傳送的視頻流中的哪個(gè)視頻流，使得整體質(zhì)量被優(yōu)化。按照一個(gè)實(shí)施例，第一速率整形方案可以是譯碼， 而第二(或另一種)速率整形方案是不同于譯碼的方案。例如，這種不同于譯碼的另一種速率整形方案可以是分組丟棄或?qū)觼G棄。這里，應(yīng)注意如果提到“不同的速率整形方案”，那么這要被理解成并非指的是相同的一種速率整形方案(比如譯碼)的參數(shù)的修改，而是指的是在其關(guān)于將如何進(jìn)行速率整形的技術(shù)方法或算法方面不同的速率整形方案，例如就基本算法而論，譯碼不同于層丟棄或分組丟棄。下面稍微更詳細(xì)地說明多種不同的速率整形方案的不同影響。如上所述，不同的速率整形方案還需要不同的計(jì)算資源(例如，CPU時(shí)間)。例如，圖1中圖解說明了這一點(diǎn)， 圖1表明與分組丟棄方法和層丟棄方法相比，把例證視頻譯碼成不同的數(shù)據(jù)速率需要更多的計(jì)算資源(用時(shí)間消耗量度量)。在圖1中，用于對(duì)數(shù)據(jù)流譯碼的計(jì)算時(shí)間被表示成起始于約0. 46秒(對(duì)約41ibpS的比特率來說)，并升高到約0. 73秒的計(jì)算時(shí)間(對(duì)約4001cbpS 的比特率來說)的曲線圖。另一方面，從圖1中可看出，對(duì)從約701cbpS到約6401ibpS的比特率來說，分組丟棄方案的計(jì)算時(shí)間幾乎保持相同(約0.03秒)。類似地，對(duì)從約1401ApS 到約4401ApS的比特率來，層丟棄方案的計(jì)算時(shí)間差不多保持恒定于約0. 025秒。由于譯碼必需較長的計(jì)算時(shí)間，因此網(wǎng)絡(luò)不能進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)所服務(wù)的所有視頻數(shù)據(jù)流的譯碼。于是，按照一個(gè)實(shí)施例，通過對(duì)一些視頻流選擇其他的速率整形方案，可以使用對(duì) (一種或多種)其他速率整形方案(比如分組丟棄或?qū)觼G棄)來說較低的計(jì)算要求。按照本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，進(jìn)行將對(duì)其應(yīng)用“第一速率整形方案”的視頻流的選擇，所述“第一速率整形方案”是對(duì)質(zhì)量影響最小的速率整形方案。進(jìn)行所述選擇，以致根據(jù)可用的計(jì)算資源，確定可對(duì)多少視頻流應(yīng)用第一速率整形方案，隨后選擇對(duì)應(yīng)數(shù)目的視頻流，以應(yīng)用第一速率整形方案(例如，譯碼)。隨后對(duì)于剩余的視頻流，選擇應(yīng)用所述一種或多種其他的速率整形方案。這樣，可以應(yīng)用選擇，以致通過選擇盡可能多的視頻流(在可用資源的條件下)，以應(yīng)用對(duì)質(zhì)量影響最小的第一速率整形方案，可根據(jù)可用資源以及根據(jù)對(duì)質(zhì)量的影響，優(yōu)化質(zhì)量。按照一個(gè)實(shí)施例，當(dāng)選擇將對(duì)其應(yīng)用第一速率整形方案的數(shù)據(jù)流時(shí)，通過考慮到對(duì)質(zhì)量的影響，能夠進(jìn)一步改進(jìn)這種選擇。為此，將考慮除“良好的”第一速率整形方案之外的其他速率整形方案對(duì)不同視頻流的質(zhì)量的影響。可以使用一些指標(biāo)，所述指標(biāo)指示某種速率整形方案會(huì)對(duì)每個(gè)單獨(dú)的視頻流的質(zhì)量的影響。隨后可以這樣利用這種質(zhì)量影響信息，以致選擇如果對(duì)其選擇另一種速率整形方案，那么會(huì)具有特別壞的質(zhì)量影響的那些視頻流，以應(yīng)用第一(“最佳的”)速率整形方案。換句話說，選擇如果對(duì)其應(yīng)用除第一速率整形方案之外的另一種速率整形方案，那么質(zhì)量退化會(huì)最嚴(yán)重的那些視頻流，以應(yīng)用所述第一速率整形方案。于是，按照一個(gè)實(shí)施例，進(jìn)行關(guān)于將應(yīng)用哪種速率整形方案的“優(yōu)化選擇”，這種選擇不僅基于可用計(jì)算資源，而且基于不同速率整形方案對(duì)視頻流的質(zhì)量的影響。在可用計(jì)算資源的約束下，并且考慮到對(duì)質(zhì)量的影響，為視頻流選擇將應(yīng)用的速率整形方案。例如， 如果網(wǎng)絡(luò)可以提供同時(shí)對(duì)最多3個(gè)視頻流譯碼的資源，那么會(huì)選擇對(duì)當(dāng)進(jìn)行另外的可用速率整形方案(比如分組丟棄)時(shí)，視頻質(zhì)量受影響最大的三個(gè)視頻流進(jìn)行譯碼。更詳細(xì)地說，例如，(對(duì)于要傳送的每個(gè)視頻流，)算法計(jì)算當(dāng)用“另一種”速率整形方案(這里，分組丟棄)進(jìn)行速率整形時(shí)，相對(duì)于數(shù)據(jù)速率的梯度視頻質(zhì)量。較高的梯度意味視頻對(duì)分組丟棄更敏感，于是，進(jìn)行優(yōu)化選擇，以致對(duì)具有最高梯度的視頻，進(jìn)行譯碼(第一速率整形方案)，而不是分組丟棄。這樣，選擇具有最高梯度的三個(gè)視頻流進(jìn)行譯碼，對(duì)于剩余的視頻流，隨后進(jìn)行分組丟棄，從而和如果選擇梯度最高的所述三個(gè)視頻流之一進(jìn)行分組丟棄相比，這對(duì)總體質(zhì)量的影響較小。例如，在網(wǎng)絡(luò)因視頻數(shù)據(jù)流的需求極大，并且網(wǎng)絡(luò)具有的同時(shí)對(duì)一定數(shù)目的視頻流譯碼的計(jì)算資源有限而擁塞的情況下，可以應(yīng)用本發(fā)明的實(shí)施例。為了高效地分配網(wǎng)絡(luò)資源和減小網(wǎng)絡(luò)負(fù)載，同地使總的用戶滿意度達(dá)到最大，按照一個(gè)實(shí)施例，于是通過既考慮到物理/鏈路信息(例如，信道質(zhì)量，可能的數(shù)據(jù)速率，分組丟失率)，又考慮到應(yīng)用知識(shí) (例如，用戶感知的視頻質(zhì)量)，進(jìn)行基于體驗(yàn)質(zhì)量(QoE)的優(yōu)化。在這方面，參見S.Khan， S.Duhovnikov, Ε.Steinbach 禾口 W. Kellerer, "MOS-based multiuser multiapplication cross-layeroptimization for mobile multimedia communication，，，Advances inMultimedia，2007，article ID 94918。按照一個(gè)實(shí)施例，在網(wǎng)絡(luò)中使用三種速率整形方案譯碼，分組丟棄和層丟棄。 研究了不同方案對(duì)用戶感知的視頻質(zhì)量的影響，以便得出一些指示不同的速率整形方案的質(zhì)量退化量的指標(biāo)。研究中使用視頻結(jié)構(gòu)相似度(vSSIM)指標(biāo)(例如，參見Z.Wang， L. Lu 禾口 A. C. Bovik,，，Video Quality Assessment Based on StructuralDistortion Measurement，，，IEEE Signal Processing ImageCommuni cat ion, vol. 19, no. 1, PP. 121-132，2004年2月)度量視頻質(zhì)量，而不是利用基于像素的失真(例如，計(jì)算PSNR)。 vSSIM是優(yōu)于PSNR的度量，因?yàn)槿搜鄯浅＿m應(yīng)于結(jié)構(gòu)信息。不過，應(yīng)注意原則上不僅可以使用vSSIM，而且可以使用視頻質(zhì)量的其他客觀度量 (例如，VQM)。例如，圖2描述當(dāng)應(yīng)用不同的速率整形方案時(shí)，對(duì)例證視頻(這里，足球視頻)的質(zhì)量的影響。從圖2中可看出，到相同編解碼器的譯碼(例如，從H. 264編解碼器到 H. 264編解碼器，不過編碼量化不同)是一種與到另一種編解碼器的譯碼相比，對(duì)視頻質(zhì)量造成最小(幾乎沒有)影響的方案。曲線圖實(shí)質(zhì)上與沒有應(yīng)用任何速率整形的原始視頻相同。另一方面，從圖2中可看出，當(dāng)進(jìn)行到另一種編解碼器的譯碼(例如，從H. 264編解碼器到MPEG4編解碼器)時(shí)，存在質(zhì)量退化。最顯著的質(zhì)量退化起因于應(yīng)用分組丟棄，另一方面，層丟棄對(duì)質(zhì)量的影響較小，不過與譯碼相比，對(duì)質(zhì)量的影響仍然較大。不同的速率整形方案對(duì)質(zhì)量的影響實(shí)際上還取決于視頻的內(nèi)容。圖3表示對(duì)于兩種不同的視頻內(nèi)容“新聞”和“體育”，譯碼和分組丟棄之間的視頻質(zhì)量退化的比較。這里， Encl是當(dāng)以不同的速率編碼初始視頻時(shí)，初始視頻的源失真(未應(yīng)用速率整形方案)，除此之外，圖3還表示當(dāng)應(yīng)用譯碼CTransffi64)和分組丟棄(HitDrop)時(shí)的質(zhì)量影響。根據(jù)所述比較，可以斷定視頻內(nèi)容是當(dāng)進(jìn)行速率調(diào)整時(shí)，要考慮的一個(gè)重要因素。 從圖3中可看出，譯碼對(duì)這兩個(gè)視頻流的影響都很小，實(shí)際上，對(duì)新聞視頻流來說，影響幾乎為零，在圖3中，實(shí)際上不能區(qū)分初始視頻和譯碼視頻的兩個(gè)曲線圖(都起始于約3. 5的M0S，隨后升高到約4. 5)。對(duì)足球視頻流來說，從起始于約2. 3的M0S，并升高到約3. 8 的曲線圖可看出，存在一些(較小的)質(zhì)量退化，而對(duì)于相同的比特率，初始視頻具有高約 0. 2-0. 4的M0S。不過，分組丟棄方案對(duì)兩個(gè)視頻流，尤其是在100-200kbps比特率范圍中的新聞視頻，和對(duì)除超過4001ApS的極高比特率之外的幾乎所有比特率的足球視頻都有明顯的影響，在4001ibpS以上，初始視頻和分組丟棄視頻的MOS相差0. 5以下的M0S。如按照本發(fā)明的實(shí)施例，在圖2和3中圖解說明的和對(duì)質(zhì)量的影響有關(guān)的知識(shí)隨后可被用于選擇哪些視頻流應(yīng)被譯碼，被分組丟棄或者被層丟棄，以致使由基站服務(wù)的所有用戶感知的總體質(zhì)量達(dá)到最高。通過應(yīng)用上面說明的選擇算法，網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商能夠有效地分配有限的計(jì)算資源，同時(shí)使客戶滿意度(或者QoE)保持盡可能地高。模擬結(jié)果表明當(dāng)對(duì)包括QoE視頻構(gòu)架的 HSDPA系統(tǒng)應(yīng)用所提出的算法時(shí)，確實(shí)能夠提高總體質(zhì)量。圖4中例證地表示了這樣的模擬結(jié)果。在這個(gè)例子中，有6位視頻流式傳輸用戶和5個(gè)不同的視頻內(nèi)容，網(wǎng)絡(luò)最多能夠同時(shí)對(duì)3個(gè)視頻流進(jìn)行譯碼，另一種速率整形方案是分組丟棄。圖4的左手部分表示選擇分組丟棄對(duì)其質(zhì)量的退化影響最小的3個(gè)視頻流進(jìn)行譯碼，并選擇其他視頻進(jìn)行分組丟棄的情況?？梢钥闯?，在開始所述選擇之后，質(zhì)量波動(dòng)劇烈，不穩(wěn)定。另一方面，圖4的右手部分表示選擇分組丟棄對(duì)其的退化影響最嚴(yán)重的視頻流進(jìn)行譯碼的情況。從圖4可以看出，避免對(duì)所述3個(gè)視頻流的分組丟棄對(duì)總體質(zhì)量有明顯的改善效果，質(zhì)量更高，并且更穩(wěn)定。于是，應(yīng)用所提出的算法導(dǎo)致所有用戶感知的視頻質(zhì)量的提高。下面將參考圖5，更詳細(xì)地說明按照一個(gè)實(shí)施例的算法。首先，算法檢查視頻流的總數(shù)是否小于最大譯碼能力(Max. Trans. Cap.)。如果是，那么不需要進(jìn)行“智能”選擇，相反可以干脆對(duì)所有視頻流應(yīng)用譯碼。否則，算法必須計(jì)算分組丟棄對(duì)視頻質(zhì)量的影響，例如，計(jì)算用戶感知的質(zhì)量(MOS)相對(duì)于數(shù)據(jù)速率的梯度(例如，如圖6中圖解所示)。算法隨后選擇對(duì)具有最大梯度的視頻進(jìn)行譯碼(因?yàn)樵撘曨l是除譯碼外的非最佳速率整形方案會(huì)對(duì)其具有最嚴(yán)重影響的視頻)，并繼續(xù)選擇循環(huán)，直到所選視頻的數(shù)目與最大譯碼能力相同為止。在最后一步中，算法隨后對(duì)所有選擇的視頻應(yīng)用譯碼。預(yù)先測(cè)量不同速率整形方案的質(zhì)量相對(duì)于比特率的梯度。還可對(duì)不同的內(nèi)容進(jìn)行這樣的測(cè)量，另一方面，可獨(dú)立于內(nèi)容進(jìn)行所述測(cè)量。所述梯度隨后被看作指示如果選擇對(duì)應(yīng)速率整形方案，那么所述速率整形方案對(duì)質(zhì)量的影響的指標(biāo)。例如，關(guān)于這種影響的信息(梯度信息)可被包括在視頻流本身中，隨后，當(dāng)進(jìn)行速率調(diào)整時(shí)，網(wǎng)絡(luò)可利用該信息，以完成所述選擇。另一方面，視頻可以僅僅攜帶關(guān)于其內(nèi)容的一些信息，指示對(duì)質(zhì)量的影響的梯度信息可被預(yù)先保存在網(wǎng)絡(luò)中的某一位置(所述某一位置可以是進(jìn)行速率調(diào)整的實(shí)體，或者獨(dú)立的服務(wù)器或數(shù)據(jù)庫)，隨后根據(jù)內(nèi)容信息，網(wǎng)絡(luò)(或者進(jìn)行速率整形選擇的實(shí)體)可根據(jù)內(nèi)容，查找所述梯度，從而隨后根據(jù)該梯度執(zhí)行選擇算法。按照一個(gè)實(shí)施例，實(shí)踐中可在需要速率調(diào)整的網(wǎng)絡(luò)中實(shí)現(xiàn)所提出的算法。在圖7 中例證表示了這種情形，圖7表示其中以3001ApS的速率開始會(huì)話(圖7中的步驟1)，并且所述會(huì)話必須被轉(zhuǎn)換成2001ApS的速率的情況。例如，這樣的決定由圖7中所示的QoE優(yōu)化模塊做出(圖7中的步驟2)。隨后，速率整形模塊必須在可用方案中，選擇要應(yīng)用的速率整形方案，在圖7中，表示了譯碼、分組丟棄和層丟棄(圖7中的步驟3)。圖8中表示了按照一個(gè)實(shí)施例的更具體例子，在圖8中，服務(wù)器#1、#2和#3分別以300、200和3001ibpS的速率傳送三個(gè)視頻流。在核心網(wǎng)絡(luò)中，進(jìn)行按照一個(gè)實(shí)施例的速率整形，所述速率整形把這三個(gè)視頻流分別轉(zhuǎn)換成200、150和1501ibpS的速率。圖8圖解說明體驗(yàn)質(zhì)量(QoE)模型，所述QoE模型關(guān)于不同的視頻流，指出不同的速率整形方案對(duì)視頻質(zhì)量的影響。QoE模型可被預(yù)先保存在核心網(wǎng)絡(luò)(CN)中，或者可在視頻流中用信號(hào)通知所述QoE模型。根據(jù)該信息，QoE優(yōu)化器隨后指示速率整形器應(yīng)選擇哪些視頻流進(jìn)行譯碼，假定計(jì)算資源只足以對(duì)兩個(gè)視頻流進(jìn)行譯碼。從而在本實(shí)施例中，對(duì)第三個(gè)視頻流，使用分組丟棄或?qū)觼G棄作為速率整形方案。應(yīng)提及的是，按照至此說明的實(shí)施例，質(zhì)量的梯度(它充當(dāng)速率整形方案選擇對(duì)視頻質(zhì)量的影響的度量)被用作比特率的函數(shù)。不過，代替相對(duì)于比特率的質(zhì)量度量，也可以使用相對(duì)于“資源分配的百分率”的質(zhì)量度量。為此，可以使用表示相對(duì)于資源分配的百分率的質(zhì)量退化的質(zhì)量模型OioE模型)。資源分配的百分率實(shí)際上是數(shù)據(jù)速率和無線信道質(zhì)量的函數(shù)。于是，如果知道信道質(zhì)量(例如，由信道質(zhì)量指標(biāo)CQI給出)和保證一定水平的視頻質(zhì)量的數(shù)據(jù)速率(質(zhì)量模型圖中的每個(gè)點(diǎn))，那么能夠容易地把數(shù)據(jù)速率(例如如圖2或3中所示的質(zhì)量模型圖中的χ 軸)轉(zhuǎn)變成資源分配的百分率。借助QoE模型的這種替換物，隨后根據(jù)每個(gè)移動(dòng)終端的平均信道質(zhì)量，更新曲線。例如，移動(dòng)終端把CQI反饋給網(wǎng)絡(luò)，該信息隨后可被用于更新質(zhì)量 (QoE)模型。就這種實(shí)施例來說，與基于QoE模型的選擇有關(guān)的決定不僅基于比特率，而且還基于由資源分配的百分率指示的網(wǎng)絡(luò)使用的實(shí)際狀況，這是有利的，并且有助于完成資源分配的優(yōu)化問題。本領(lǐng)域的技術(shù)人員會(huì)明白，這里描述的實(shí)施例可用硬件、軟件、或者軟件和硬件的組合實(shí)現(xiàn)。結(jié)合本發(fā)明的實(shí)施例說明的模塊和功能可以整體或部分由微處理器或計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)，所述微處理器或計(jì)算機(jī)被適當(dāng)編程，并且具有適當(dāng)?shù)慕涌诤屯庠O(shè)，以便按照結(jié)合本發(fā)明的實(shí)施例說明的方法或模塊起作用。按照本發(fā)明的實(shí)施例，提供一種保存在數(shù)據(jù)載體中，或者用諸如記錄介質(zhì)或傳輸鏈路之類的某種物理裝置，以某種其他方式具體體現(xiàn)的計(jì)算機(jī)程序，當(dāng)所述計(jì)算機(jī)程序在計(jì)算機(jī)上被執(zhí)行時(shí)，使計(jì)算機(jī)能夠按照上面說明的本發(fā)明的實(shí)施例工作。
權(quán)利要求
1.一種對(duì)要通過網(wǎng)絡(luò)傳送的多個(gè)數(shù)據(jù)流進(jìn)行速率整形的方法，所述網(wǎng)絡(luò)具有利用第一速率整形方案和除所述第一速率整形方案外的至少一種其他速率整形方案進(jìn)行速率整形的能力，其中所述第一速率整形方案是譯碼方案，與所述至少一種其他速率整形方案相比， 對(duì)數(shù)據(jù)流的質(zhì)量影響較小，不過與所述至少一種其他速率整形方案相比，需要更多的計(jì)算資源，所述方法包括根據(jù)網(wǎng)絡(luò)的可用計(jì)算資源，確定可對(duì)其應(yīng)用所述第一速率整形方案作為速率整形方案的數(shù)據(jù)流的最大數(shù)目η;選擇要傳送的多個(gè)數(shù)據(jù)流中的η個(gè)數(shù)據(jù)流，并對(duì)所述η個(gè)數(shù)據(jù)流進(jìn)行譯碼，以進(jìn)行速率整形；利用除所述第一速率整形方案外的一種不同速率整形方案，對(duì)其他數(shù)據(jù)流進(jìn)行速率整形。
2.按照權(quán)利要求1所述的方法，還包括對(duì)于所述多個(gè)數(shù)據(jù)流中的每個(gè)數(shù)據(jù)流，確定指示當(dāng)根據(jù)所述至少一種其他速率整形方案改變比特率時(shí)質(zhì)量會(huì)退化多少的度量；選擇所述度量指示最大質(zhì)量退化的η個(gè)數(shù)據(jù)流，作為將對(duì)其應(yīng)用第一速率整形方案的 η個(gè)數(shù)據(jù)流，和對(duì)所述多個(gè)數(shù)據(jù)流中的其余數(shù)據(jù)流，應(yīng)用所述至少一種其他速率整形方案。
3.按照權(quán)利要求2所述的方法，其中在通過所述網(wǎng)絡(luò)發(fā)送數(shù)據(jù)流之前，預(yù)先確定指示所述質(zhì)量退化的所述度量，和指示所述質(zhì)量退化的所述度量和所述數(shù)據(jù)流一起被發(fā)給所述網(wǎng)絡(luò)，從而使所述網(wǎng)絡(luò)能夠根據(jù)所述度量，為各個(gè)數(shù)據(jù)流選擇適當(dāng)?shù)乃俾收畏桨浮?br> 4.按照權(quán)利要求1所述的方法，其中如果在所述網(wǎng)絡(luò)中，能夠利用除所述第一速率整形方案外的不止一種速率整形方案，那么所述方法包括對(duì)于所述多個(gè)數(shù)據(jù)流中的每個(gè)數(shù)據(jù)流，確定指示當(dāng)根據(jù)所述不止一種其他速率整形方案中的每種速率整形方案分別改變比特率時(shí)質(zhì)量會(huì)退化多少的度量；和對(duì)于未被選擇將被應(yīng)用第一速率整形方案的那些數(shù)據(jù)流，根據(jù)所述不止一種其他速率整形方案對(duì)數(shù)據(jù)流的質(zhì)量的對(duì)應(yīng)影響，在所述不止一種其他速率整形方案中選擇速率整形方案，以使所述影響降至最小。
5.按照權(quán)利要求1所述的方法，其中所述其他速率整形方案包括下述中的一個(gè)或多個(gè) 分組丟棄； 層丟棄，和/或其中所述數(shù)據(jù)流是視頻數(shù)據(jù)流。
6.按照權(quán)利要求2所述的方法，其中 所述質(zhì)量退化的所述度量是質(zhì)量度量相對(duì)于比特率或者相對(duì)于資源分配的比率的梯度。
7.按照權(quán)利要求1所述的方法，其中所述網(wǎng)絡(luò)保存質(zhì)量模型，所述質(zhì)量模型指示如果應(yīng)用某種速率整形方案，那么某個(gè)數(shù)據(jù)流的質(zhì)量會(huì)退化多少，和用于某個(gè)數(shù)據(jù)流的速率整形方案的選擇以保存在所述網(wǎng)絡(luò)中的所述質(zhì)量模型為基礎(chǔ)。
8.一種對(duì)將通過網(wǎng)絡(luò)傳送的多個(gè)數(shù)據(jù)流進(jìn)行速率整形的設(shè)備，所述網(wǎng)絡(luò)具有利用第一速率整形方案和除所述第一速率整形方案外的至少一種其他速率整形方案進(jìn)行速率整形的能力，其中所述第一速率整形方案是譯碼方案，與所述至少一種其他速率整形方案相比， 對(duì)數(shù)據(jù)流的質(zhì)量影響較小，不過與所述至少一種其他速率整形方案相比，需要更多的計(jì)算資源，所述設(shè)備包括用于根據(jù)網(wǎng)絡(luò)的可用計(jì)算資源，確定可對(duì)其應(yīng)用所述第一速率整形方案作為速率整形方案的數(shù)據(jù)流的最大數(shù)目η的模塊；用于選擇要傳送的多個(gè)數(shù)據(jù)流中的η個(gè)數(shù)據(jù)流，并對(duì)所述η個(gè)數(shù)據(jù)流進(jìn)行譯碼，以完成速率整形的模塊；用于利用除所述第一速率整形方案外的一種不同速率整形方案，對(duì)其他數(shù)據(jù)流進(jìn)行速率整形的模塊。
9.按照權(quán)利要求8所述的設(shè)備，還包括用于對(duì)于所述多個(gè)數(shù)據(jù)流中的每個(gè)數(shù)據(jù)流，確定指示當(dāng)根據(jù)所述至少一種其他速率整形方案改變比特率時(shí)質(zhì)量會(huì)退化多少的度量的模塊；用于選擇所述度量指示最大質(zhì)量退化的η個(gè)數(shù)據(jù)流，作為將對(duì)其應(yīng)用第一速率整形方案的η個(gè)數(shù)據(jù)流的模塊，和用于對(duì)所述多個(gè)數(shù)據(jù)流中的其余數(shù)據(jù)流應(yīng)用所述至少一種其他速率整形方案的模塊。
10.按照權(quán)利要求9所述的設(shè)備，其中在通過所述網(wǎng)絡(luò)發(fā)送數(shù)據(jù)流之前，預(yù)先確定指示所述質(zhì)量退化的所述度量，和指示所述質(zhì)量退化的所述度量和所述數(shù)據(jù)流一起被發(fā)給所述網(wǎng)絡(luò)，從而使所述網(wǎng)絡(luò)能夠根據(jù)所述度量，為各個(gè)數(shù)據(jù)流選擇適當(dāng)?shù)乃俾收畏桨浮?br> 11.按照權(quán)利要求8所述的設(shè)備，其中所述設(shè)備包括用于如果在所述網(wǎng)絡(luò)中可以利用除所述第一速率整形方案外的不止一種速率整形方案，那么對(duì)于所述多個(gè)數(shù)據(jù)流中的每個(gè)數(shù)據(jù)流，確定指示當(dāng)根據(jù)所述不止一種其他速率整形方案中的每種速率整形方案分別改變比特率時(shí)，質(zhì)量會(huì)退化多少的度量的模塊；和用于對(duì)于未被選擇將被應(yīng)用第一速率整形方案的那些數(shù)據(jù)流，根據(jù)所述不止一種其他速率整形方案對(duì)數(shù)據(jù)流的質(zhì)量的對(duì)應(yīng)影響，在所述不止一種其他速率整形方案中選擇速率整形方案，以使所述影響降至最小的模塊。
12.一種包含計(jì)算機(jī)程序代碼的計(jì)算機(jī)程序，當(dāng)在計(jì)算機(jī)上執(zhí)行時(shí)，所述計(jì)算機(jī)程序代碼使所述計(jì)算機(jī)執(zhí)行按照權(quán)利要求1所述的方法。
全文摘要
本發(fā)明涉及速率整形方法和設(shè)備。一種進(jìn)行將通過網(wǎng)絡(luò)傳送的多個(gè)數(shù)據(jù)流的速率整形的方法，所述網(wǎng)絡(luò)具有利用第一速率整形方案和除所述第一速率整形方案外的至少一種其他速率整形方案，進(jìn)行速率整形的能力，其中所述第一速率整形方案與所述至少一種其他速率整形方案相比，對(duì)數(shù)據(jù)流的質(zhì)量影響較小，不過與所述至少一種其他速率整形方案相比，需要更多的計(jì)算資源，所述方法包括根據(jù)網(wǎng)絡(luò)的資源，確定可對(duì)其應(yīng)用所述第一速率整形方案，作為速率整形方案的數(shù)據(jù)流的最大數(shù)目n；選擇要傳送的多個(gè)數(shù)據(jù)流中的n個(gè)數(shù)據(jù)流，并對(duì)所述n個(gè)數(shù)據(jù)流進(jìn)行譯碼，以完成速率整形；利用除所述第一速率整形方案外的一種不同速率整形方案，對(duì)其他數(shù)據(jù)流進(jìn)行速率整形。
文檔編號(hào)H04L29/06GK102170425SQ201110044650
公開日2011年8月31日 申請(qǐng)日期2011年2月24日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月25日
發(fā)明者E·斯坦貝克, S·塔科爾西, W·克勒雷爾 申請(qǐng)人:株式會(huì)社Ntt都科摩