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捷視飛通IP視頻通信中的抗丟包技術

更新時間：2012-12-21 9:55:29 　（編輯：溫情）【大中小】

前言: 在多媒體通信領域，各廠家在推出各種IP視頻通信產品的同時，對影響產品傳輸的網絡丟包技術都在進行深入的研究，捷視飛通推出了具有自主產品的抗丟包技術—V-link。

　　【音響網資訊】
　　由于Internet在全球的飛速發展，IP應用已成為發展趨勢。國家的通信網建設發展越來越快，利用中國已建成的公眾多媒體通信網，建設基于IP的跨省份會議電視系統已經得到很普遍的應用。這種應用目前最大的問題就是IP網絡的Qos問題。數據傳輸量每年都呈幾何級增長，大量網民喜歡在線觀看電影或大量下載影片，這樣直接導致網絡擁塞、網絡抖動，造成了傳輸數據包的丟失，甚至出現聲音無法聽清楚、視頻大面積馬賽克等現象，嚴重地影響了遠程視頻會議的視聽體驗。

　　在多媒體通信領域，各廠家在推出各種IP視頻通信產品的同時，對影響產品傳輸的網絡丟包技術都在進行深入的研究，捷視飛通推出了具有自主產品的抗丟包技術—V-link。

　　捷視飛通科技有限公司（iFreecomm）是領先的多媒體通信融合解決方案提供商，公司總部和研發中心位于深圳高新園，營銷網絡遍及全國。公司產品重點投入在高清視頻會議、綜合數字視頻監控、多媒體指揮調度、數字音頻處理系統等領域，經過多年的積累，研發出完整產品系列。

　　捷視飛通秉承科技創新的精神，自主研發了“IP視頻通信中的抗丟包技術（V-Link）”，并具有全部知識產權。V-Link主要解決IP視頻通信中，由于網絡擁塞導致數據包丟失，從而造成視頻卡頓、音頻中斷、PPT內容模糊變形等問題。基于自主研發的算法，V-Link全面覆蓋IP通信中的所有重要信息，可以有效保護包括視頻會議通話的視頻、語音及數據內容。

　　V-Link技術目前已經在捷視飛通的MCV8000多點控制單元、MCV2000視頻會議終端、MCV2000 Mini、MCV2000Mini Box等產品以及基于上述產品的解決方案中應用。這些方案包括FreeMeeting睿視高清會議解決方案和FreeMeeting瓏視高清會議解決方案。

　　一、IP視頻通信中丟包造成的影響
　　在IP視頻通信中，一旦傳輸網絡中出現丟包的情況，就會對聲音、視頻的傳輸造成較為明顯的影響，最終影響用戶體驗和使用。

　　對視頻質量的影響主要有：馬賽克現象、局部變形(圖像的某些區域不清晰)、圖像模糊、屏幕頻繁刷新或閃爍、視音頻不同步、幀率下降、圖像靜止等等。

　　對音頻質量的影響包括：總體音頻失真、間斷或間歇性噪音、音頻中斷等。

　　對內容和演示數據質量的影響包括：幻燈片模糊變形、翻頁速度減慢或屏幕頻繁刷新和圖像靜止等等。

　　另外，丟包還會引起過度延遲，甚至是通話中斷。

　　IP視頻通話中網絡丟包造成的影響程度主要由丟包率、丟包隨時間變化情況以及視頻通話中各個終端和設備的能力所決定。正如我們通常認為的那樣，丟包率越高，對視頻通話的影響也更為明顯。

　　二、造成網絡丟包的常見原因

　　1、網絡設備故障引起網絡丟包
　　設備故障主要是指硬件方面的故障，不包含軟件配置不當造成的丟包。如網卡損壞、交換機端口出現物理故障、光纖收發器電端口與網絡設備的接口的雙工模式不匹配。

　　近日在某銀行的專網環境中測試視頻會議設備，發現核心交換機某個端口故障造成丟包現象，嘗試更換到交換機空余的端口后，網絡恢復正常，不再出現丟包現象。

　　交換機端口出現故障，究其原因是因為交換機自身的性能發生老化，導致硬件性能下降，因此出現上網數據丟包嚴重的現象。

　　2、物理線路故障
　　網管員發現廣域網線路時通時斷，發生這種情況時，有可能是線路出現故障，通過檢查交換機與光纖收發器之間的連接網線，發現網線老化，更換新網線，網絡恢復正常。由物理線路引起的丟包現象還有很多，如光纖收發器連接問題，跳線沒有對準設備接口、RJ-45接頭有問題等。

　　3、網絡擁塞
　　網絡擁塞造成丟包率上升的原因很多，主要是路由器資源被大量占用造成的，應用中遇到的造成網絡擁塞的情況還有很多，如大量的UDP流量、大量的組播流、廣播包穿越路由器，路由器配置了IP NAT并且有很多DNS包穿越路由器等。

　　4、路由錯誤
　　網絡路由錯誤也會導致數據包不能到達目的主機，如主機的默認路由配置錯誤，主機發出的訪問其他網絡的數據包會被網關丟棄。

　　三、V-Link抗丟包原理
　　V-Link主要解決了音視頻傳輸過程中，由于基礎網絡設備的限制導致的數據包丟失，從而引起視頻卡頓、音頻中斷、內容花屏等問題。

　　V-Link通過對“信源編解碼”來達到信道傳輸保障的目的, 借鑒了通信系統中通過信道編解碼來校驗和保證數據完整性的原理：由發送方系統引入一定量的數據冗余，使接收方系統可以偵測并糾正錯誤，而無需請求發送方系統重新傳送丟失的信息。V-Link使用特定的算法從有效數據計算出校驗位數據（信道編碼），在接收端發現數據包丟失之后可以通過相應的算法從成功接收的數據中恢復出傳輸過程中丟失的數據包。

　　V-Link還采用了優化的數據包重傳技術，兼顧數據傳輸效率、糾錯能力、媒體流時延三個方面，作為“冗余糾錯”的輔助手段，進一步加強多媒體傳輸在丟包率高的網絡環境中的質量保障。

　　V-Link同時考慮了由于數據擁塞導致網絡丟包的因素，設計了在網絡丟包率高的情況下，反饋發送端降低編碼（信源編碼）發送碼率的機制，以此來避免加重網絡擁塞。并且當網絡丟包率降低之后，能夠自動檢測并反饋發送端重新提高編碼發送碼率的機制，以恢復到較好的媒體質量。

　　V-Link 的理論依據是：以數據包恢復的“信道編解碼”算法提供穩定的音視頻通信質量，遠比試圖隱藏丟包造成的影響（差錯隱消）所產生各種問題（馬賽克、畫面靜止、聲音中斷等）困擾的視頻通信要好得多。
綜上，V-Link使用了數據包重傳和冗余糾錯技術的同時，還使用了智能流控技術作為輔助，三種手段同時使用可以更有效的降低網絡丟包對音視頻質量的影響。

　　四、V-Link在真實網絡環境中的實測表現
　　目前V-Link在真實網絡環境中的實測表現如下：視頻在10%~15%丟包率網絡環境下，仍能保持流暢，聲音在丟包率達到20%的網絡環境下，仍舊表現得非常出色，該表現在中國泰爾實驗室的已有過驗證并已出具相應的報告。

　　V-Link抗丟包技術在IP視頻通信中具有如下功能：

　　1)丟包保護
　　V-Link使用在誤碼率較高的IP網絡上進行高質量的視頻通話，從而提高了視頻體驗。

　　2)網絡適應性強
　　由較好的網絡轉向較差的網絡及從較差的網絡中恢復到較好的網絡，V-Link自動調整發碼率機制，以此避免由于網絡擁塞丟包給視頻帶來的不良影響。

　　3)降低延遲
　　通過允許接收方系統實時重建和恢復丟失的數據，V-Link排除了接收方系統需要等待可能丟失的、延遲的或混亂信息的需求。反過來，也減少了動態抖動緩沖區空間以及相關的延時。

　　4)實時重建與恢復丟失的數據
　　接收端具有對數據包自動糾錯能力，一旦檢測到數據包丟失，馬上從冗余數據中實時重建數據，如果冗余數據中沒有所丟失的數據，那么能夠反饋發送端，要求發送端重新發送所丟掉的數據包。

　　5)對媒體全面保護
　　V-Link算法全面考慮了視頻中通話中的所有信息，使得通話中的視頻、語音、數據內容免受到網絡丟包的影響。

　　五、V-Link抗丟包技術的優點

　　總結以上幾點，V-link抗丟包技術有以下幾個優點：

　　· V-Link不占用網絡帶寬，能夠自動調整發碼率機制。

　　· V-Link不會降低編碼率，采用調整發碼率機制來適應網絡傳輸，保障音視頻的質量。

　　· 捷視飛通MCU不需要手動啟用V-link功能，自適應終端的能力集。

　　· V-Link不會修改編碼率來解決網絡丟包影響視頻質量的問題，而通過實時重建與恢復丟失的數據，保障視頻的清晰度。

　　· 視頻在10%~15%丟包率網絡環境下，仍能保持流暢，聲音在丟包率達到20%的網絡環境下，仍舊表現得非常出色。


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