CN102594775A

CN102594775A - 流媒体传输方法与***

Info

Publication number: CN102594775A
Application number: CN2011100046800A
Authority: CN
Inventors: 李竹平; 陈光亮; 王芳; 刘继年; 孙健
Original assignee: ZTE Corp
Current assignee: ZTE Corp
Priority date: 2011-01-11
Filing date: 2011-01-11
Publication date: 2012-07-18
Also published as: WO2012094980A1

Abstract

本发明涉及一种流媒体传输方法和***，该方法包括：流媒体服务器发送媒体流，其中携带媒体分组大小适配信息；媒体转发服务器接收所述媒体流，根据接收的媒体流中的媒体分组大小适配信息对所述媒体流进行分组大小适配处理；所述媒体转发服务器转发所述分组大小适配处理后的媒体流。本发明流媒体传输方法和***，可以提高网络传输效率。

Description

流媒体传输方法与***

技术领域

本发明涉及多媒体数据传输技术领域，具体涉及一种在多媒体实时传输过程进行分组大小适配的多媒体数据传输方法与***。

背景技术

随着网络技术的普及和多媒体技术的广泛应用，对音频、视频、字幕或动画等多媒体内容进行实时传送的流媒体传输技术应运而生。

流媒体服务器把音频、视频、字幕或动画等媒体内容打包为媒体流，媒体流以分组的形式在网络上进行实时连续传输，客户端不必等待媒体内容全部下载完毕，只需延迟几秒或十几秒就可以开始播放，媒体流边传输边播放直到媒体内容播放完毕或客户端中止操作。应用流媒体传输技术，可以显著缩短媒体播放等待时间、降低客户端缓存要求。

流媒体正面临跨网络或异构网络的新应用场景，相同媒体流要支持在不同网络提供服务。为了提升最终用户体验就需要提升媒体流的传输质量，在媒体流传输过程中进行传输适配，分组大小(PacketSize)适配就是一种传输适配措施。当分组大小适配底层传输链路状况时可取得最佳传输效率，把丢包率控制在中低程度，同时能提高带宽使用率不浪费有限的带宽资源，以此提供更好的服务质量，

目前IP(Internet Protocal，因特网协议)协议为实现分组大小适配使用分段与组装的方法，给每个IP数据分组也就是IP数据包分配一个惟一的标志符，包头部分还有与分段与组装相关的分段标记和位移。IP数据包在分段时，每一段需包含原有的标志符。但是为了提高效率并减轻路由器的负担，分段和重组通常由IP源端与目的端提供，路由器不进行IP层分段和重组。

IPv6(Internet Protocol Version 6，因特网协议Version6)协议通过分段扩展包头包含一个分段偏移值、一个“更多段”标志和一个标识字段，用于源节点对长度超出源端和目的端间路径MTU(Maximum Transmission Unit，最大传输单元)的包进行分段。IPv6只允许源节点对包进行分段，简化了中间节点对包的处理。

综上所述，媒体流从源端输出时分组大小已经确定，在跨网络传输或者在异构网络传输时，路由器不能进行分组大小适配，所以无法取得最优传输效率。

本专利正是针对上述流媒体传输需求与问题而提出的。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种流媒体传输方法和***，以提高网络传输效率。

为解决以上技术问题，本发明提供了一种流媒体传输方法，该方法包括：

流媒体服务器发送媒体流，其中携带媒体分组大小适配信息；

媒体转发服务器接收所述媒体流，根据接收的媒体流中的媒体分组大小适配信息对所述媒体流进行分组大小适配处理；

所述媒体转发服务器转发所述分组大小适配处理后的媒体流。

进一步地，所述媒体分组大小适配信息包括适配范围信息、负载布局信息及适配负载信息；所述适配范围信息包括可供选择的分组大小对应的最大传输单元(MTU)；所述负载布局信息包括每种分组大小对应的负载分组个数，以及每个负载分组的负载包头和负载数据定位信息；所述适配负载信息包括负载包头数据及数据长度。

进一步地，所述媒体流是加扰数据时，所述媒体分组大小适配信息还包括加解扰信息，用于为经过分组大小适配后的加扰数据提供解扰所需信息。

进一步地，所述媒体分组大小适配信息利用传输包头或数据部分携带。

进一步地，根据所述媒体分组大小适配信息进行分组大小适配处理包括：根据所述媒体分组大小适配信息同时结合底层传输链路状态，对要转发的媒体流进行分段或重组，完成适配处理。

进一步地，所述媒体转发服务器转发的媒体流中携带原媒体分组大小适配信息或更新的媒体分组大小适配信息；或所述媒体流中已过滤掉所述媒体分组大小适配信息。

为解决以上技术问题，本发明还提供了一种流媒体传输***，该***包括流媒体服务器及媒体转发服务器，其中：

流媒体服务器，用于发送媒体流，其中携带媒体分组大小适配信息；

媒体转发服务器包括：

接收模块，用于接收所述媒体流；

适配处理模块，用于根据接收的媒体流中的媒体分组大小适配信息对所述媒体流进行分组大小适配处理；

转发模块，用于转发分组大小适配处理后的媒体流。

本发明流媒体传输方法与***中流媒体服务器发送的媒体流携带媒体分组大小适配信息；在媒体流的网络传输过程中，媒体转发服务器根据媒体流中的媒体分组大小适配信息和链路状况提供分组大小适配，从而取得最佳网络传输效率。

附图说明

图1是本发明流媒体传输方法的示意图；

图2是本发明流媒体传输***的示意图；

图3是一个通信***的具体实例示意图；

图4描述本发明媒体分组大小适配信息放在单独流中进行传输的示例；

图5描述本发明媒体分组放在单独流中进行传输的媒体分组大小适配信息示例；

图6描述本发明媒体分组大小适配信息放在媒体传输包头进行传输的示例；

图7描述分组大小适配施例中媒体转发服务器的处理流程；

图8描述分组大小适配实施例中媒体客户端点播流程。

具体实施方式

本发明中，把媒体流传输过程中提供媒体传输层转发功能的逻辑或者物理设备称为媒体转发服务器。通过媒体转发服务器对媒体流进行实时分段或组装是实现媒体分组大小适配的应用层解决思路。不过现有的媒体传输协议中，MPEG(Moving Pictures Experts Group，运动图像专家组)TS(TransportStream，传输流)分组长度固定188字节；RTP(Real-time Transport protocol，实时传输协议)支持变长分组并且规定各种负载格式，媒体转发服务器需要解析RTP负载并按照负载格式进行实时分段或者组装。一方面媒体转发服务器需要支持各种编码格式复杂度高；另一方面实时分段和组装会影响媒体转发服务器的效率。

在媒体流经过加扰的情况下，媒体转发服务器不能对媒体流进行任意的分段或组装，否则可能影响码流在终端的解扰。

鉴于此，本发明提供一种流媒体传输方法与***，流媒体服务器发送媒体流，其中携带媒体分组大小适配信息；在媒体流的网络传输过程中，媒体转发服务器根据媒体流中的媒体分组大小适配信息和链路状况提供分组大小适配，从而取得最佳网络传输效率。

下文中将结合附图对本发明的实施例进行详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

如图1所示，本发明流媒体传输方法包括：

步骤101：流媒体服务器发送媒体流，其中携带媒体分组大小适配信息；

本发明所述媒体分组大小适配信息包括但不限于适配范围信息、负载布局信息及适配负载信息；所述媒体流是加扰数据时，所述媒体分组大小适配信息还包括加解扰信息。

所述媒体分组大小适配信息包括但不限于以下四类信息：

一、适配范围信息

适配范围信息提供分组大小适配范围描述，可供分组大小适配的总选择数，每种选择的MTU。

二、负载布局信息

负载布局信息按照每种分组大小选择，提供负载分组个数，以及每个负载分组的负载包头与负载数据定位信息。

按照对齐点提供分组大小信息，支持多种对齐(align)方式，比如按照帧对齐，按照视频GOP对齐，或者其他方式。

按照帧对齐时，一个媒体帧可能被拆分到多个分组进行传输，负载布局信息指示媒体帧被拆分为多少个负载分组、各负载包头及对应的负载数据起始位置。按照视频GOP对齐时，负载布局信息指示GOP被拆分为多少个负载分组、各负载包头及对应的负载数据起始位置。起始位置是以对齐点为基准的字节偏移，具体描述与媒体分组大小信息具体传输格式相对应，此处不限。

三、适配负载信息

提供预制的负载包头数据及数据长度。负载包头采用约定的负载传输格式，比如标准组织IETF定义的RTP系列传输标准定义的负载格式，或其他不限。

四、加解扰信息

只应用于对媒体负载加解扰的场景。传递加解扰信息，为经过分组大小适配后的分组数据提供解扰所需信息。

根据现有流媒体传输协议，承载于底层网络之上的流媒体分组通常由传输包头、负载包头和数据三部分构成。

可以把所述媒体分组大小适配信息放置于传输包头中携带。例如针对RTP和MPEG-TS进行扩展。现有标准媒体传输协议RTP和MPEG-TS分别代表两种不同的传输思路。RTP是支持变长的，MPEG-2TS由于提出较早受早期传输网技术影响被定义为188的固定字节，随着网络技术的发展正在向变长方向演进。后文为了便于阐述本发明，把基于MPEG-2TS的变长的传输方式记为TS’。通过对RTP包头(根据RTP扩展标准RTP包头扩展(RTPHeader Extension)定义)和TS’包头(根据TS包头扩展标准传输专用数据(transport private data)定义)进行字段扩展，在扩展字段中就可以携带媒体分组大小适配信息，如后续图5所示。

还可以把所述媒体分组大小适配信息放置于数据部分携带，例如，对TS’传输方式，在PMT(Program Map Table，节目映射表)增加一个PID(ProgramIdentification，节目标识)传输媒体分组大小适配信息流，通过自定义格式传递媒体分组大小适配信息，如后续图4所示。还可以把所述媒体分组大小适配信息中的冗余内容比如适配范围，携带于PMT中对传输大小适配信息流进行描述的用户自定义描述符(Private descriptors)中。

上面列举几种具体的带内携带媒体分组大小适配信息的方式，也可以采用其他方式不作限制。

步骤102：媒体转发服务器接收所述媒体流，根据接收的媒体流中的媒体分组大小适配信息对所述媒体流进行分组大小适配处理；

根据本发明，媒体转发服务器应用媒体分组大小适配信息提供快速的分组和组装适配功能。

步骤103：所述媒体转发服务器转发所述分组大小适配处理后的媒体流。

由传输网络中的媒体转发服务器根据所述媒体流中的媒体分组大小适配信息进行媒体层适配。媒体转发服务器比如位于网络边缘的媒体转发服务器，识别所述分组大小的适配要求。然后结合适配底层传输链路状况，根据媒体流携带媒体分组大小适配信息，对媒体流进行分段或者重组，完成适配处理。

媒体转发服务器在转发过程中可以选择透明转发媒体分组大小适配信息，也可以修改媒体分组大小适配信息然后转发，或者过滤掉媒体分组大小适配信息。

对应于以上方法，本发明还提供了一种流媒体传输***，如图2所示，该***包括流媒体服务器及媒体转发服务器，其中：

媒体转发服务器包括：

接收模块，用于接收所述媒体流；

转发模块，用于转发分组大小适配处理后的媒体流。

所述媒体分组大小适配信息可以但不限于利用传输包头或数据部分携带。

根据所述媒体分组大小适配信息进行分组大小适配处理包括：根据所述媒体分组大小适配信息同时结合底层传输链路状态，对要转发的媒体流进行分段或重组，完成适配处理。

所述媒体转发服务器转发的媒体流中携带原媒体分组大小适配信息或更新的媒体分组大小适配信息；或所述媒体流中已过滤掉所述媒体分组大小适配信息。

下面结合附图及具体实施例对本发明进行详细说明。

图3给出了一个通信***的具体实例，其中网络1中包括流媒体服务器10，路由器11，路由器12a和媒体转发服务器12b，网络2中包括路由器13，网络3中包括路由器14。，该通信***用于音频、视频、字幕、数据等分组数据的网络传输转发。该通信***网络层使用IP协议，数据链路层采用DWDM(Dense Wavelength Division Multiplexing，密集型光波复用)或者ATM(Asynchronous Transfer Mode，异步传输模式)等不限。

媒体流在该通信***的转发步骤如下：

步骤A、在网络1中，流媒体服务器10实时输出各种媒体流。流媒体服务器10的链路配置为至少可以传送1500字节长的网络分组。

图4和图5给出一种媒体分组大小适配信息放在单独流中进行传输的示例。示例采用基于MPEG-2TS的变长的TS’媒体传输格式。

图4描述媒体流传输情况：

1、TS’的PAT(Program Association Table，节目关联表)包含节目号(program_number)为0x0001、PID为0x0100的节目。

2、TS’中PID为0x0100的流传输节目0x0001的PMT，PMT包含两个流：

2-1、流类型(stream_type)为0x1B、PID为0x0111的H.264标准视频流；和：

2-2、流类型为0x80、PID为0x0112的用户自定义类型，此处用于媒体分组大小适配信息类型。

3、PID为0x0111的TS’包传输视频流；

4、PID为0x0112的TS’包传输媒体分组大小适配信息流；

5、在PID为0x0111的对齐点前面***对应的PID为0x0112的媒体分组大小适配信息。假如对齐点采用帧边界，则在0x1B类型各视频帧第一个bit传输之***一个或者若干个对应该视频帧的媒体分组大小适配信息。

图5给出适配信息格式示例，具体结构定义如下表1所示：

表1

上述结构定义包含以下信息：

适配范围信息：MTU_num和MTU字段；

负载布局信息：第二个For循环中的字段；

适配负载信息：header_len和header_data_byte字段指向负载包头；payload_start_offset和payload_end_offset之间的字节是负载；

加扰信息：is_conditional_access字段。如果取值1表示媒体经过加扰，不允许进行任意分段或者组合。

附图6给出一种媒体分组大小适配信息放在媒体传输包头进行传输的示例。与附图4的区别在于：

1、TS’的PMT只有流类型为0x1B、PID为0x0111的一个媒体流，媒体分组大小适配信息放在视频流的TS’包头中。

2、在PID为0x0111的对齐点携带媒体分组大小适配信息(这一点图中没有显示，在TS’包头扩展的方法是标准的，且信息字段在图5和表1有体现，这里不再赘述)。假如对齐点是帧边界，在包含每个视频帧第一个bit的TS’包的包头携带媒体分组大小适配信息。附图5给出适配信息格式PacketSizeAdaptation_Private_data同样适用，应用于此处还需要在字节长度方面进行优化。

步骤B、媒体流流经路由器11把媒体流传输给路由器12a，路由器12a接收到媒体流转发给同节点的12b媒体转发服务器；

步骤C、媒体转发服务器12b根据网络2和网络3的MTU或者链路状况对媒体流进行分组大小适配。

假设网络2面向的终端为15a、15b等移动手持设备，MTU配置为500字节；网络3面向15d、15e等PC和电视设备，MTU配置为1000字节；15c为高清电视设备，MTU配置为1500字节。假如媒体分组大小适配信息提供250字节、500字节、1000字节、1500字节四种MTU选择，那么1500字节的原始媒体流经过媒体转发服务器12b适配后的MTU分别为500字节、1000字节。面向15c，媒体转发服务器12b无需进行分组大小适配。

步骤D、适配后的媒体流经过路由器12a分别传输给网络2的路由器13和网络3的路由器14；

步骤E、路由器13把媒体流QoS传输给网络节点15a和15b，路由器14把媒体流QoS传输给网络节点15d和15e，进行媒体播放。

图7描述了流媒体转发服务器的处理流程，过程如下：

步骤701、流媒体服务器10发送上述示例媒体流；

步骤702、媒体转发服务器12b接收媒体流，媒体转发服务器12b识别出媒体分组大小适配信息PacketSizeAdaptation_Private_data；

步骤703、媒体转发服务器12b根据PacketSizeAdaptation_Private_data进行适配，具体地，该步骤包括：

703a，过滤媒体流的节目信息并缓存于本地；

703b，根据链路MTU，从适配范围信息(如表1中的MTU_num和MTU字段)选择适合的MTU；

703c、根据适合的MTU确定负载布局信息(定位到表1中的第二个For循环)；

703d、根据确定的负载布局信息确定适配负载：依次执行已定位的第二个For循环中的第三个For循环。读取header_len和header_data得到负载包头，读取bytepayload_start_offset和payload_end_offset从媒体数据取得负载；

703e：根据负载布局信息对适配负载进行分段或组装成一个个完整的传输包交给底层网络转发；

步骤704、媒体转发服务器12b检测节目信息是否变化，如未发生变化，则执行步骤707，否则执行步骤705；

步骤705：缓存变化的节目信息，发送更新的节目信息；

步骤705、媒体转发服务器12b转发适配后的媒体流，为了提高传输效率转发时过滤掉媒体分组大小适配信息。

附图8描述IPTV组播直播业务场景下客户端点播流程。过程如下：

步骤801、客户端15a选择IPTV组播直播；

步骤802、客户端15c加入组播组；

步骤803、路由器12a通知媒体转发服务器12b；

步骤804、媒体转发服务器12b发送缓存的因分组大小适配发生变化的节目信息；

步骤805、客户端15c根据节目信息初始化解码资源；

步骤806、媒体转发服务器12b把分组大小适配后的码流转发给路由器12a；

步骤807、路由器12a把媒体流转发给15c客户端；

步骤808、客户端15c对接收到的组播媒体流进行解码呈现。

本发明提出的流媒体传输方法与***，借助媒体流带内信息在媒体转发设备上进行媒体层分组大小适配，适用于流媒体跨网络传输和异构网络传输的场景，能够有效的提升传输效率。

这里需要指出的是，本发明中的具体实施例只是列举了本发明的个别实例，使用本发明的设计思想及其任何等效变换实现流媒体传输方法和***，均应属于本发明的保护范围。

本领域普通技术人员可以理解上述方法中的全部或部分步骤可通过程序来指令相关硬件完成，所述程序可以存储于计算机可读存储介质中，如只读存储器、磁盘或光盘等。可选地，上述实施例的全部或部分步骤也可以使用一个或多个集成电路来实现。相应地，上述实施例中的各模块/单元可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。本发明不限制于任何特定形式的硬件和软件的结合。

Claims

1.一种流媒体传输方法，其特征在于，该方法包括：

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述媒体分组大小适配信息包括适配范围信息、负载布局信息及适配负载信息；所述适配范围信息包括可供选择的分组大小对应的最大传输单元(MTU)；所述负载布局信息包括每种分组大小对应的负载分组个数，以及每个负载分组的负载包头和负载数据定位信息；所述适配负载信息包括负载包头数据及数据长度。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述媒体流是加扰数据时，所述媒体分组大小适配信息还包括加解扰信息，用于为经过分组大小适配后的加扰数据提供解扰所需信息。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述媒体分组大小适配信息利用传输包头或数据部分携带。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于：根据所述媒体分组大小适配信息进行分组大小适配处理包括：根据所述媒体分组大小适配信息同时结合底层传输链路状态，对要转发的媒体流进行分段或重组，完成适配处理。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述媒体转发服务器转发的媒体流中携带原媒体分组大小适配信息或更新的媒体分组大小适配信息；或所述媒体流中已过滤掉所述媒体分组大小适配信息。

7.一种流媒体传输***，其特征在于，该***包括流媒体服务器及媒体转发服务器，其中：

媒体转发服务器包括：

接收模块，用于接收所述媒体流；

转发模块，用于转发分组大小适配处理后的媒体流。

8.如权利要求7所述的***，其特征在于：所述媒体分组大小适配信息包括适配范围信息、负载布局信息及适配负载信息；所述适配范围信息包括可供选择的分组大小对应的最大传输单元(MTU)；所述负载布局信息包括每种分组大小对应的负载分组个数，以及每个负载分组的负载包头和负载数据定位信息；所述适配负载信息包括负载包头数据及数据长度。

9.如权利要求7所述的***，其特征在于：所述媒体流是加扰数据时，所述媒体分组大小适配信息还包括加解扰信息，用于为经过分组大小适配后的加扰数据提供解扰所需信息。

10.如权利要求7所述的***，其特征在于：所述媒体分组大小适配信息利用传输包头或数据部分携带。

11.如权利要求7所述的***，其特征在于：根据所述媒体分组大小适配信息进行分组大小适配处理包括：根据所述媒体分组大小适配信息同时结合底层传输链路状态，对要转发的媒体流进行分段或重组，完成适配处理。

12.如权利要求7所述的***，其特征在于，所述媒体转发服务器转发的媒体流中携带原媒体分组大小适配信息或更新的媒体分组大小适配信息；或所述媒体流中已过滤掉所述媒体分组大小适配信息。