IP视频通信中的丢包恢复技术

    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。

    如下面流程图所示，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。