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xiaoloya
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在IP视频通话中,即使是在丢包率很小的情况下也会对使用效果造成较为明显的影响。正是由于这个原因,自从上世纪九十年代中后期IP视频会议技术出现以来,在“有损耗”的IP网络上成功召开视频会议的能力一直是一项挑战。近年来,随着低成本,共享式的网络线路的普遍采用(如DSL,有线,卫星,LAN和WAN,公共互联网等)以及使用更高通话带宽(通常需要支持更高的视频分辨率)则使这一问题显得更为突出。
造成丢包的原因
丢包可以由内部(企业LAN范围内)或外部(企业WAN或网络提供商的核心网)原因引起。丢包的主要原因包括:网络拥塞、高优先级流量阻塞低优先级流量、网络设备问题(交换机,路由器故障等)、设置/配置问题(10/1 00M不匹配,IP地址重复使用等)、视频设备问题、电缆问题(线路问题,连接问题)等等。
在IP视频会议应用上丢包造成的影响
在IP视频通话中丢包造成的影响多种多样。其中对视频质量的影响主要有:马赛克现象、局部变形(图像的某些区域不清晰)、图像模糊、屏幕频繁刷新或闪烁、视音频不同步、帧率下降、图像静止等等。对音频质量的影响包括:总体音频失真、间断或间歇性噪音、音频中断等。而对内容和演示数据质量的影响则包括:幻灯片模糊变形、翻页速度减慢或屏幕频繁刷新和图像静止等等。另外,丢包还会引起过度延迟,甚至是通话中断。
IP视频通话中丢包造成的影响程度主要由丢包率、丢包随时间变化情况和视频通话中各个终端和设备的能力所决定。正如我们通常认为的那样,丢包率越高,对视频通话的影响也更为明显。
什么是丢包恢复技术LPR
LPR (或称丢包恢复)是宝利通最新开发的一种算法,其目的是保护IP视频通话免受网络丢包的影响。LPR采用前向纠错(FEC)方法,这是一种差错恢复方法,由发送方系统为发出的数据流添加冗余数据,使接收方系统可以侦测并纠正错误,而无需请求发送方系统重新传送丢失的信息。这种无需等待网络传送就可进行纠错的能力,使得FEC非常适合于实时通信,如电视广播,IP电话以及IP视频会议。LPR的理论依据是:以相对低一些的通话速率提供稳定的视频通话质量,远比受到各种视音频问题(马赛克、画面静止、断续等)困扰的视频通话要好得多。
LPR如何发挥作用
宝利通视频终端对所有正在进行的通话进行呼入丢包信息监控。一旦检测到丢包,终端就会采用三种手段来保证通话质量:丢包恢复(LPR),动态带宽分配(DBA),以及在不支持LPR的情况下,采用宝利通视频差错隐消(PVEC)技术。
丢包恢复(LPR)
不同于大多数差错隐消/规避算法(包括宝利通自有的PVEC)只介入接收丢包信息的系统(以下简称“接收系统”),LPR会介入到视频通话中的各方系统中。
LPR通过临时将一部分通话带宽分配给一个数据通道(本文中我们将其简称为FEC通道),从而用于发送FEC数据给接收系统来发挥作用。通过一个循环处理,LPR会增加或减少FEC数据通道的大小,直到找到必须分配给FEC数据通道的最小带宽,从而使得接收系统能够恢复所有丢失的数据包。
当FEC发挥作用时(意思是FEC数据通道的大小超过0kbps),系统反复检测是否可以减少FEC数据通道的大小,从而为音频、视频和内容数据提供更多可用的通话带宽。因此,LPR只在检测到丢包时才会占用带宽。这一特点,使得LPR非常适合随机的或突发性的丢包环境(如互联网)。
宝利通动态带宽分配(DBA)
针对丢包率相对固定的环境,宝利通的动态带宽分配(DBA)功能可以与LPR相配合。DBA也是一种算法,可以在视频通话过程中自动且动态地调整视频码率,以消除或避免丢包。
例如,在一个384 kbps的视频通话中(320 kbps用于视频,64kbps用于音频)检测到一个稳定在10%的丢包率,DBA就会降低约10%视频码率,由320kbps降到288kbps左右。然后重新采样信号,观察是否还存在丢包现象。如果有必要,DBA可以进一步降低视频码率,直到在数秒内不再出现丢包为止。
在降低码率后,如果DBA测定丢包只是暂时的(持续时间不到几秒钟),DBA将逐步增加视频码率。然而,如果DBA持续检测到丢包现象,它就不再调整视频码率,并将通话继续进行下去。这一方法,使得DBA非常适合于由网络过度使用或因吞吐量问题引起的丢包现象。
宝利通视频差错隐消(PVEC)
在参与通话的各方系统都不支持LPR的情况下,可以使用宝利通视频差错隐消 (PVEC) 功能。PVEC是一种用于IP视频服务质量(QoS)的算法。它可以对由丢包所造成的影响进行补偿。它通过利用相邻的宏块、前帧和后帧来估算出当前视频帧的内容。与LPR的恢复丢失的数据包和DBA的避免丢包技术不同,PVEC的作用是掩盖丢包造成的影响。
LPR与其它丢包隐消算法的区别
1) 包恢复与丢包掩盖
其它解决方案大多是要么试图隐藏丢包造成的影响(差错隐消),要么通过降低视频码率(降速)避免丢包。而LPR则是通过真正恢复丢失的数据包将这些技术又推进了一步。
2) 自复原功能
许多类似方案也能通过降低码率,避免或减少丢包的影响,但大多数方案在丢包现象好转后却不会提高码率。而LPR则能够在丢包现象消失后,将通话速率恢复到初始状态。
3) 全面覆盖
大多数类似系统的差错隐消方案只保护视频通道,而LPR则实现了覆盖视频通话的全部三个部分(语音,视频及内容)。
丢包恢复(LPR)所带来的好处
LPR带来五项突出的优势:
1) 丢包保护
LPR使用户可以在误码率较高的IP网络上(DSL、有线、卫星、高冲突LAN/WAN等)进行高质量的视频通话,而无需忍受丢包带来的影响。
2) 临时性网络问题补偿
通过对正在进行通话的码率进行临时调整,LPR可以保护视频通话免受短时网络问题的影响。一旦网络问题解决,LPR会自动将码率回调到最高水平(根据发起通话速率或当前的带宽可用性)。
3) 降低延迟
通过允许接收方系统实时重建和恢复丢失的数据,LPR排除了接收方系统需要等待可能丢失的、延迟的或混乱信息的需求。反过来,也减少了动态抖动缓冲区空间以及相关的延时。
4) 提高资源效率
LPR使企业或组织可以将所有可用带宽用于视频通话。用户可以在理想的呼叫速率下方便的通话,并且LPR可以自动调整码率,以利用全部可用带宽。这对于在容量不断变化的网络链路上(共享链路,高度拥堵链路)通话具有特殊的价值。
5) 对媒体的全面保护
LPR保护包括视频会议通话的所有元素:语音、视频及内容。
目前支持LPR的视频系统
宝利通的HDX视频系统和基于HDX的解决方案现已具备LPR功能。这些方案包括宝利通RealPresence Experience (RPX)和Telepresence Experience (TPX)极致远真解决方案。宝利通预计在2008年第二季度为其VSX产品线的全部产品以及宝利通RSS 2000视频捕捉系统添加LPR功能。之后会在RMX 2000上提供LPR支持。一旦计划完成,LPR还将可以保护不同的但都具有LPR功能的系统之间的通话 (如HDX和VSX)。
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suzhouxiaoniu
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感谢分享:handshake
siyzhang
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好文章,学习了
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