一种在无线网络中均匀分发视频的方法和设备

摘要

本发明提供一种在无线网络中均匀分发视频的方法和设备，该方法包括步骤一：对无线网络的带宽制定分配策略，确定可以连接的最大智能终端数量以及每个智能终端可以获得的最大限制带宽；步骤二：检测选择安装的视频流码率类型，并根据每个智能终端可以获得的最大限制带宽设定该应用场景的设定码率值；步骤三：建立无线局域网络，使得智能终端可以访问视频多媒体数据；步骤四：根据智能终端的访问请求，向智能终端发送视频流。由此可实现本发明保证具有不同性能的智能终端都可以获得均匀的无线带宽，平滑地播放视频节目和获取各种多媒体数据。

说明书

技术领域

本发明涉及无线数据传输和在IP网络中分发视频流的多媒体数据分析 技术领域。

背景技术

目前无线通讯标准各种各样，例如3G、4G、5G、WiFi、WiMax、Bluetooth 等等。无线通讯的技术随着IC技术的发展也不断地在民用产品中得到广泛的 应用。虽然无线通讯的技术在飞速发展，无线带宽也不断提高，但仍然在实 际应用中出现诸如无线网络拥挤、带宽不够使用的情况。这种不佳体验已经 广泛存在于各种公众场所提供的WiFi连接使用环境中。很明显地，仅仅依 靠提高无线通讯技术水平仍然难以满足带宽需求的增长，因为用户对带宽的 需求增长速度远远超过通讯技术的研究发展速度。那么，为了解决这一问题， 我们需要从另一个角度去找解决办法，即结合应用场景去寻求新的方法。本 发明就是从无线网络的应用场景出发，设计一种在无线网络中均匀分发视频 流的方法和系统，在各种智能终端中平衡带宽的使用，做到每个终端均可得 到同样的带宽，以保证用户体验不受到干扰，提高无线带宽的使用效率。本 发明的最大特点是无线数据传输与数据本身的数据量对应起来，对无线带宽 进行合理的分配。

发明内容

本发明的目的在于提供一种在无线网络中均匀分发视频流多媒体数据 的方法和设备，以保证具有不同性能的智能终端都可以获得均匀的无线带宽， 平滑地播放视频节目和获取各种多媒体数据，例如图片、音乐。

为实现上述发明目的，本发明提供了一种在无线网络中均匀分发视频的 方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤一：对无线网络的带宽制定分配策略，确定可以连接的最大智能终端 数量以及每个智能终端可以获得的最大限制带宽；

步骤二：检测选择安装的视频流码率类型，并根据每个智能终端可以获得 的最大限制带宽设定该应用场景的设定码率值，如果选择安装的视频流的 码率高于应用场景中的设定码率值，则需要对视频流进行降低码率的调整；

步骤三：建立无线局域网络，使得智能终端可以访问视频多媒体数据；

步骤四：根据智能终端的访问请求，向智能终端发送视频流。

作为本发明的进一步改进，还包括步骤五：对每个智能终端的带宽进行实 时监控并调整，以保证每个智能终端的连接带宽不超过所述的最大限制带宽。

作为本发明的进一步改进，在步骤五中，在设定的时间段内，对连接的智 能终端的带宽进行平均值计算，当平均值高于所述的最大限制带宽时则在下个 设定时间段内减少数据传输量，即降低传输速率。

作为本发明的进一步改进，在步骤五中，根据所述的最大限制带宽来计算 单位时间内每个智能终端连接所占用的预定传输时间，并控制连接的每个智能 终端的连接使用时间不超过该预定传输时间。

作为本发明的进一步改进，在步骤一中，根据WiFi接口的标准所对应的最 大数据传输率以及最大智能终端数量，确定所述的最大限制带宽。

作为本发明的进一步改进，在步骤一中，根据WiFi接口的标准所对应的最 大数据传输率以及视频码率类型，确定所述的最大智能终端数量。

作为本发明的进一步改进，所述视频流码率类型包括恒定码率、动态码率、 平均码率等。

为实现上述发明目的，本发明还提供了一种实施在无线网络中均匀分发视 频的方法的设备，包括中央处理器单元、内存单元、存储单元、至少一个WiFi 无线接口和至少一个外界存储设备接口单元以及数据服务单元，其特征在于： 还包括视频流码率管理单元和带宽分配单元，当视频流被装入设备时，该视频 流码率管理单元记录每个视频流的码率、码率类型和与码率类型相对应的传输 有效系数，该带宽分配单元会按照预先设定的带宽分配策略对所连接的智能终 端进行带宽分配并进行实时监控。

作为本发明的进一步改进，预先设定的带宽分配策略为固定连接数量策 略，即预先设定一个最多连接智能终端的数量，然后用WiFi无线接口的最大无 线带宽值除以该最多终端数量，得到一个基本带宽值，这个基本带宽值将用于 设定每个连接的智能终端可以获取的最大限制带宽。

作为本发明的进一步改进，预先设定的带宽分配策略为视频码率优先策略， 即根据视频码率类型，将视频流的码率乘以一个大于1的系数，从而得到每个 连接的智能终端可以分配到的最大限制带宽。

本发明的有益效果是当多个智能终端连接到无线视频分发设备时，无论智 能终端的性能好坏，每个终端均可以获得相应分配的带宽，这个带宽符合应用 的数据大小，保证了获取数据的流畅性。避免了性能好的智能终端或早先连上 的智能终端过度占有无线带宽资源，影响用户体验。

附图说明

图1是本发明设备的示意图。

图2是固定连接数量策略下的视频均匀分发流程图。

图3是视频码率优先策略下的视频均匀分发流程图。

具体实施方式

以下将结合附图所示的各实施方式对本发明进行详细描述。但这些实施 方式并不限制本发明，本领域的普通技术人员根据这些实施方式所做出的结 构、方法、或功能上的变换均包含在本发明的保护范围内。

本发明涉及提供一种针对无线网络环境中均匀分配带宽以保证数据量 大的视频流的分发的流畅性的设备和系统，它包括以下部分：

步骤一：对无线网络的带宽制定分配策略。

分配的方法有两种，第一种是按照设定的连接数量进行带宽分配；第二 种是按照视频流的码率大小进行分配。

为了进一步理解第一种方法，参照图2，固定连接数量的分配流程里， 首先确定在应用环境中，设备可以连接的最大终端数量N。然后根据设备装 有的WiFi接口的标准所对应的最大的数据传输率，计算每个终端连接可以 获得的最大有效带宽数值。以下通过列举一个实际例子进一步理解按照终端 连接数量进行带宽分配的方法。

一台设备装有的WiFi接口标准是802.11n。根据802.11n的标准，无线 最大的传输速率可以达到每秒300M比特，300Mbps(bits per second)。如果 应用场景要求无线网络视频分发设备所需要支持的连接终端数量为50台，同 时，设定无线网络有效带宽系数为0.5，那么每个终端连接可以

获得的最大带宽或传输速率为

300x 0.5/50＝3Mbps

即每个智能终端可以获得最大不超过3M的带宽。

为了进一步理解第二种方法，参照图3，视频码率优先的均匀分发流程 图。首先确定在应用环境中安装的视频流的码率。码率越高，视频的画面质 量越好。在确定视频流的码率后，记录设备中安装的视频流的码率数值、视 频码率类型。根据一下公式计算分发视频流的所需要的带宽，即

视频流传输所需要的最大带宽＝视频流码率x视频流码率类型对应 的有效系数。

根据设备的WiFi接口标准所对应的最大传输速率，乘以一个有效带宽 系数，在除以上述公式中计算出来的视频流传输所有需要的最大带宽，即可 得到无线设备可以连接的最大终端数量。

为了进一步加深理解本步骤，以下通过列举一个实际例子进一步理解按 照终端连接数量进行带宽分配的方法。

一台设备装有的WiFi接口标准是802.11n。根据802.11n的标准，无线 最大的传输速率可以达到每秒300M比特，300Mbps(bits per second)。如果 应用场景要求的视频流的码率是每秒1M比特，即1Mbps(bits per second)， 视频流的码率类型为VBR，即动态码率类型，它的类型系数设定为2，那么

视频流传输所需要的最大带宽＝1Mbps x 2＝2Mbps

这台设备可以连接的最大终端数量

300x 0.5/2＝75台

在进一步说明中，所采用的各种系数是可以根据实际应用环境进行调整 的。

步骤二：在完成带宽分配后，需要对安装的视频流的码率进行检测。如 果选择安装的视频流的码率高于应用场景中的设定值，那么需要对视频流进 行一次降低码率的调整。

为了进一步加深本步骤的理解，以下通过举例进一步说明。

还是采用步骤一中例子继续解释。在步骤一中的固定连接终端数量的例 子中，已经计算出在802.11n的300M速率的情况下，支持50个终端，每个 终端可以获得的最大带宽值为3Mbps。

如果决定采用VBR，动态码率类型的视频流，那么视频流的码率为 1.5Mbps，因为动态类型的码率的有效带宽系数为2，即1.5Mbps＝3Mbps/2。 对选择的视频流码率大于1.5Mbps的VBR类型的视频流在安装前需要将它 的码率转换为1.5Mbps或以下。

如果决定采用ABR，平均码率类型的视频流，那么视频流的码率为 2Mbps，因为平均类型的码率的有效带宽系数为1.5，即2Mbps＝3Mbps/1.5。 对选择的视频流码率大于2Mbps的ABR类型的视频流在安装前需要将它的 码率转换为2Mbps或以下。

如果决定采用CBR，恒定码率类型的视频流，那么视频流的码率为 3Mbps，因为恒定类型的码率的有效带宽系数为1，即3Mbps＝3Mbps/1。对 选择的视频流码率大于3Mbps的CBR类型的视频流在安装前需要将它的码 率转换为3Mbps或以下。

在进一步说明中，所采用的各种系数是可以根据实际应用环境进行调整 的。

步骤三：在完成带宽分配和准备步骤后，设备运行数据服务，在WiFi 接口上建立无线局域网络。在接收到智能终端的连接请求时，通过DHCP功 能，向智能终端分配网络的IP地址，保证智能终端可以访问设备中的视频多 媒体数据。

步骤四：在与智能终端建立网络连接后，收到访问选择的视频多媒体数 据的请求时，数据服务程序向智能终端按照设定的码率策略中制定的码率发 送视频流。为了保证每个终端的连接带宽使用量不会超过设定的数值，带宽 分配单元会对每个连接的传输速率进行实时的监控。监控的方法有两种，第 一种是以带宽保证优先，第二种是以每个连接传输占用的时间为基准控制带 宽使用。下面对两种方法进行进一步的解释。

第一种方法是比较直接简单的方法，即在设定的时间段内，对每个连接 传输的数据进行平均值计算。对于平均值高于设定的最大限制带宽的连接， 在下一个时间段内减少数据传输量，即降低传输速率。以此反复在后续的时 间段内，对每个连接的进行同样的操作，以保证带宽的均匀分配。这种方法 适用于各个智能终端的性能差异不大，无线环境没有太多干扰的情况下使用。

第二种方法是以传输时间为基准进行监控。即根据设备带有的WiFi标 准的传输速率和步骤二中计算出的需要设定的每个连接的最大带宽值，将设 定的最大带宽值转换成传输时间实施带宽监测。这种方法的特点是平均分配 传输时间，不计算单位时间内的传输数据量，即速率。这样可以保证性能差 异较大的智能终端之间的带宽合理分配。为了进一步加深对第二种方法的理 解，以下通过举例进一步说明。

还是采用步骤一中例子继续解释。在步骤一中的固定连接终端数量的例 子中，已经计算出在802.11n的300M速率的情况下，为了支持50个终端， 每个终端可以获得的最大带宽值为3Mbps。

那么单位时间内每个连接所占用的传输时间＝1秒/50，即20ms。即控 制每个连接使用传输的时间在20ms以内。

第二种方法的特点是由于平均分配数据传输时间，避免了性能不好的智 能终端因为速度较慢而影响性能好的终端的数据接收；同样，也会阻止性能 好的智能终端因为性能好占用更多的带宽。

综上所述，本发明的方法可以归纳为包括步骤一：对无线网络的带宽制 定分配策略，确定可以连接的最大智能终端数量以及每个智能终端可以获得 的最大限制带宽；步骤二：检测选择安装的视频流码率类型，并根据每个智 能终端可以获得的最大限制带宽设定该应用场景的设定码率值；步骤三：建 立无线局域网络，使得智能终端可以访问视频多媒体数据；步骤四：根据智 能终端的访问请求，向智能终端发送视频流。

应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式 仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本 领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施方式中的技术方案也可以 经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施方式 的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精 神所作的等效实施方式或变更均应包含在本发明的保护范围之内。