CN102595252A - 流媒体前向纠错实现方法及*** - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种流媒体前向纠错实现方法及***，该方法包括：发送端采用与媒体码流相同的传输方式发送前向纠错(FEC)相关信息，所述FEC相关信息包括FEC编码方案标识；接收端接收并配置所述FEC相关信息；所述接收端按照缓存的FEC相关信息接收FEC码流并解析出FEC数据，当检测到媒体码流丢包时，利用所述FEC数据进行FEC解码修复。本发明流媒体前向纠错实现方法及***可以便于实现流媒体前向纠错。

Description

流媒体前向纠错实现方法及***
技术领域
本发明涉及流媒体技术领域，更具体地，涉及一种流媒体前向纠错实现方法及***。
背景技术
随着宽带网的普及和多媒体技术的发展，流媒体技术的应用也越来越广泛。目前的流媒体服务，多是将码流数据按一定规则打包后，通过基于分组的通信网络，进行数据的分发。例如IPTV(交互式网络电视)应用中，多使用TS over RTP(Transport Stream over Real-time Transport Protocol，传输流承载在实时传输协议上)或者TS over UDP(Transport Stream over User DatagramProtocol，传输流承载在用户数据报协议上)方式，通过IP网络进行分发。由于IP网络尽力转发的特性，将不可避免的存在分组丢失的情况。为解决这种情况，多采用了FEC(Forward Error Correction，前向纠错)方式对码流进行保护，尤其是直播的时候。即对传输的媒体数据包，进行FEC编码，得到FEC冗余数据包，并同样通过IP网络进行分发。这样终端只要收到足够数量的媒体数据包及FEC冗余包，就可以通过一定的算法，恢复出丢失的媒体数据包。
为了确保能正确的接收并识别出FEC码流，并正确的进行FEC解码恢复的工作，终端必须获得FEC的相关信息，例如FEC码流的传送方式、接收端口、FEC编码方案、冗余度、组大小、FEC包格式等。IETF和3GPP的相关规范中定义了通过SDP传递相关FEC信息的方法。
但是在某些情况下，终端可能缺少这种通过SDP等带外方式获取FEC信息的手段。例如目前很多IPTV应用中，对于直播频道，终端通常只能获取到对应于频道码流的一个组播地址和端口。没有RTSP链接，没有SDP，则上述的FEC信息，终端都无从获取。此时，终端通常只能根据约定的规则来做。例如某个局点的IPTV***，事先约定对于某个频道的码流，其相应的FEC码流使用与频道码流同样的组播地址，但是端口号采用码流端口号加2的方式。这样，终端就可以在获取码流的同时，在约定的端口上，接收相应的FEC码流。
这种方式是非常不方便的。规则一旦确定就不能轻易发生变动，否则就需要修改所有终端的配置信息，工作量十分巨大，且非常麻烦。另外，属于一个局点的终端，拿到其他局点后，由于约定的规则可能不一样，该终端可能将无法在新的局点使用。此外，FEC信息中的相关参数也不能动态更新，否则也会给终端带来问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种流媒体前向纠错实现方法及***，以便于实现流媒体前向纠错。
为解决以上技术问题，本发明提供了一种流媒体前向纠错实现方法，该方法包括：
发送端采用与媒体码流相同的传输方式发送前向纠错(FEC)相关信息，所述FEC相关信息包括FEC编码方案标识和FEC数据封装格式标识；
接收端接收并配置所述FEC相关信息；
所述接收端按照缓存的FEC相关信息接收FEC码流并解析出FEC数据，当检测到媒体码流丢包时，利用所述FEC数据进行FEC解码修复。
进一步地，所述FEC相关信息还包括组大小、通道信息、FEC码流标识、FEC运算单元的大小，或媒体码流与FEC码流的对应关系。
进一步地，发送端周期性发送所述FEC相关信息。
进一步地，所述FEC相关信息有修改时，所述发送端发送的FEC相关信息是修改后的FEC相关信息，所述接收端接收所述修改后的FEC相关信息后更新本地保存的信息。
进一步地，所述FEC相关信息基于扩展的运动图像专家组(MPEG)协议或扩展的实时传输协议(RTP)发送。
进一步地，发送端将所述媒体码流和FEC码流分别打包传输。
为解决以上技术问题，本发明还提供了一种流媒体前向纠错实现***，该***包括发送端和接收端，其中：
所述发送端，用于采用与媒体码流相同的传输方式发送前向纠错(FEC)相关信息，所述FEC相关信息包括FEC编码方案标识和FEC数据封装格式标识；
所述接收端包括：
接收配置模块，用于接收并配置所述FEC相关信息；
FEC码流处理模块，用于按照缓存的FEC相关信息接收FEC码流并解析出FEC数据，当检测到媒体码流丢包时，利用所述FEC数据进行FEC解码修复。
进一步地，所述FEC相关信息还包括组大小、通道信息、FEC码流标识、FEC运算单元的大小，或媒体码流与FEC码流的对应关系。
本发明流媒体前向纠错实现方法和***通过带内方式传递FEC编码和传输的相关信息，这样只要终端能够收到媒体码流，就可以获取到相应的FEC信息，并可以方便的实现FEC信息的动态更新。
附图说明
图1是本发明流媒体前向纠错实现方法的示意图；
图2是在TS流内传输FEC相关信息和FEC包的示意图；
图3是利用RTP通道传输FEC信息的码流示意图；
图4是用于传递FEC信息的RTP扩展头结构；
图5是用于在RTP包中传递FEC信息参数的数据结构；
图6是本发明流媒体前向纠错实现***的示意图。
具体实施方式
本发明流媒体前向纠错实现方法和***的基本思想，是通过带内方式传递FEC相关信息，这样只要终端能够收到媒体码流，就可以获取到相应的FEC信息，并可以方便的实现FEC信息的动态更新。
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，本发明流媒体前向纠错实现方法，该方法包括：
步骤101：发送端采用与媒体码流相同的传输方式发送前向纠错(FEC)相关信息，所述FEC相关信息包括FEC编码方案标识和FEC数据封装格式标识；
其中FEC编码方案标识表明了所采用的FEC纠错码算法，FEC数据封装格式标识则表明了所采用的FEC数据打包格式，不同的FEC编码方案标识对应不同的FEC算法。不同的FEC数据封装格式标识对应不同的FEC数据封装格式。这两个参数是必须的，以便终端识别FEC数据的封装格式，所采用的FEC编码算法等；
除FEC编码方案标识和FEC数据封装格式标识外，优选地，所述FEC相关信息还包括FEC编码方案相关的参数和FEC数据传输相关的参数。例如组大小、通道信息、FEC码流标识、FEC运算单元的大小，或媒体码流与FEC码流的对应关系。具体地，该参数含义如下：
组大小——对于某些FEC编码方案，组大小可能是固定的，或者终端可以从FEC数据包中解析到相应的参数，所以该参数对某些FEC编码方案和FEC封装格式，是可选项；
通道信息——例如FEC码流所用的传输通道端口号、通道是单通道还是双通道等，该参数是可选项。当FEC信息中不包含该参数时，终端需要默认是单通道方式，即FEC码流是复用了媒体码流的传输通道；
相应的FEC流的标识——如果缺少了该参数，终端可以通过排除所有可以识别的码流，来识别出FEC流，但是存在干扰码流的时候，可能会导致误判。所以推荐在FEC信息中始终包含该参数，以便终端能够明确识别出FEC流；
FEC运算单元(symbol)的大小——对于某些FEC编码方案，该参数是可选项。例如当FEC编码是针对TS over RTP的数据包时，一般默认所采用的symbol大小，就是1336字节，即7个TS包的长度，再加上RTP头的长度；
媒体码流与FEC码流的对应关系——推荐在FEC信息中始终包含该参数，以便终端明确FEC流所保护的媒体码流。当只有一路媒体码流，或者一路FEC流保护所有的媒体码流时，也可以省略该参数。
发送端根据所采用的媒体传输协议，将上述的FEC相关信息进行封装，然后采用与媒体码流相同的传输方式发送。FEC相关信息可以通过在媒体数据包中增加相关字段携带，也可以通过定义新的数据包格式，然后复用媒体码流的传输通道的方式，随媒体码流发送。本方案对此不作限制。
对于直播码流的情况，该FEC相关信息可以周期性的发送，以保证新接入的接收端(如终端)可以及时获取到相关信息。
当该FEC相关信息有修改更新时，则按照新的参数构造相关信息，然后按上述方式发送更新后的信息。
步骤102：接收端接收并配置所述FEC相关信息；
接收端接收媒体码流的同时，也会接收到与媒体码流采用相同方式传送的FEC相关信息，接收端解析相关的FEC信息，并据此进行配置，具体指终端在本地记录这些信息，可以保存在内存中，例如直接修改程序中相关对象实例的参数，也可以是记录在存储设备上，例如文件中。具体配置方式由接收端的具体实现决定。只要保证接收端后续能按照这里获取到的信息处理FEC码流即可。
所述FEC相关信息有修改时，所述发送端发送的FEC相关信息是修改后的FEC相关信息，所述接收端接收所述修改后的FEC相关信息后更新本地保存的信息。
步骤103：所述接收端按照缓存的FEC相关信息接收FEC码流并解析出FEC数据，当检测到媒体码流丢包时，利用FEC数据进行FEC解码修复，恢复丢失的媒体数据包。
所述FEC相关信息可以基于扩展的运动图像专家组(MPEG)协议或扩展的实时传输协议(RTP)发送。
以下就这两种协议的扩展分别给出具体实施例：
实施例1
本实施例在MPEG-2TS基础上，实现带内方式传递FEC相关信息。即当码流直接通过MPEG-2TS流传输时，可以将相关的FEC信息封装在TS流的PMT中。FEC冗余数据可以作为一路ES(Elementary Stream，基本码流)流，复用在TS码流中进行传输。传输示意如图2所示：
发送端将视频PES(Packetized Elementary Stream，打包的基本码流)、音频PES、其他ES及FEC ES流、FEC相关信息复用后发送，接收端接收并解复用后，得到视频、音频、FEC及FEC相关信息，若检测到丢包，则利用FEC相关信息和FEC数据进行前向纠错。
对MPEG-2TS进行如下扩展：
在PMT中增加一个节目级别的fec_signal_descriptor，定义如下：
Figure BDA0000043470630000061
注：表中的uimsbf表示无符号整数(Unsigned integer，most significant bitfirst，具体参见ISO/IEC13818-1标准中的相关定义)，表中的bslbf表示比特串(Bit string，left bit first，具体参见ISO/IEC13818-1标准中的相关定义)，以下同。
1、descriptor_tag＝127，表明该descriptor为fec_signal_descriptor。其他各字段的含义如下：
descriptor_length——表明该arq_signal_descriptor的长度，参见ISO/IEC13818-1标准中的相关定义；
encoding_id——表明所采用的FEC编码方案，不同的取值代表了不同的FEC纠错码算法；
packaging_id——表明所采用的FEC数据封装格式，不同的取值代表了不同的FEC数据打包格式；
group_count_flag——该字段的值为1时，表明后面有group_count字段，为零则没有group_count字段；
symbol_size_flag——该字段的值为1时，表明后面有symbol_size字段，为零则没有symbol_size字段；
reserved——保留字段，应全置为0；
group_count——表示组大小，没有的时候，终端需要根据FEC编码方案等参数自行适配；
symbol_size——表示FEC运算时的symbol大小，没有的时候，终端需要根据FEC编码方案等参数自行适配；
2、增加一个stream_type类型，用于标识FEC流，例如stream_type值为0xFF时，表示相应的PID流为FEC流；
3、在PMT中增加ES级别的fec_label_descriptor，用于给ES流添加一个FEC标签。标签值相同的媒体流对应于同一个FEC流。这样可以标识媒体码流与FEC码流的对应关系。定义如下：
其中descriptor_tag＝128，表明该descriptor为fec_label_descriptor。其他各字段的含义如下：
label——标签值，具有同样标签值的非FEC流，被具有同样标签值的FEC流保护。
对于支持上述MPEG-2TS扩展的流媒体***来说，其发送端和接收端的处理流程如下：
发送端：
(1)根据上述对MPEG-2TS的扩展，在PMT中增加FEC相关/信息；按FEC相关信息中指定的FEC编码方案，完成FEC数据的生成，并封装成相应格式的FEC流，复用到TS流中；
(2)发送添加了FEC相关信息和数据的TS码流；
PMT发送的相关规定，例如发送频率、更新等，可以遵循MPEG-2 TS的相关规定。由于FEC信息会随着PMT一起周期发送，从而可以保证新接入终端可以及时获取FEC信息。同样也可以保证FEC信息发生变化时的更新；
接收端
(1)接收TS码流，解析其中的PMT，从中获取媒体码流的相关信息，和FEC的相关信息；
(2)根据PMT中得到的信息，对TS流进行解复用，得到其中的媒体码流和FEC流；
(3)当检测到媒体码流发生丢包时，则利用已收到的媒体包和FEC包，进行FEC修复。
不能识别相关FEC信息和FEC流的终端，可以根据PID，丢弃相应的FEC流。
实施例2
本实施例通过RTP/RTCP传递FEC相关信令，实现FEC相关信息的带内传递。
当码流通过RTP流传输时(例如TS over RTP)，可以将相关的FEC信息封装在RTP/RTCP包中，通过RTP/RTCP通道进行传输。图3给出了利用RTP通道传送FEC信息的示意。FEC冗余数据可以作为一路RTP流，复用媒体码流的RTP通道，或者使用新的RTP通道进行传输。
对RTP进行如下扩展：
1、分配一个专门的PT(Payload Type，RTP包头中的PT字段，用于标识负载类型)值，例如125，用于标识相应的RTP流是用于传递FEC信息的。这样用于传递FEC信息的RTP包，就可以有自己独立的序号空间，避免对正常的RTP码流造成干扰；
2、定义一个RTP扩展头，用于标识传递FEC信息的RTP包格式遵循哪个规范。仅在PT值等于125时有效。扩展头定义如图4所示，遵循RFC3550的相关定义。可以设定defined by profile字段为一个特殊值，例如ASCII字符“FE”，以标明相应的RTP负载，是用于传递FEC信息的。扩展头中的Identifier字段的不同取值，表明相应的规范，不同的规范可能对应不同的RTP包格式定义。例如Identifier取值为ASCII字符“ZFEC”时，则表明后面跟的RTP负载中，所携带的FEC信息参数的格式遵循本实施例中的相关规定；
3、定义FEC信息相关参数在RTP包中的格式。由于FEC信息中的部分参数属于可选项，为便于构造消息，可以对信令中的参数采用Type-Length-Value(TLV)的结构。即基本结构如图5所示。首先通过Type字段标明不同的参数类型，然后通过Length字段标明该参数值的长度，然后在Value字段携带具体的参数值。如果有多个参数，则RTP负载中就是相应的多个TLV结构。需要支持的FEC参数如下所示：
Figure BDA0000043470630000091
Figure BDA0000043470630000101
对于支持上述RTP扩展的流媒体***来说，其发送端和接收端的处理流程如下：
发送端
(1)根据上述对RTP的扩展，将FEC相关信息封装到RTP包中；
(2)使用媒体包的RTP通道，发送携带了FEC相关信息的RTP包；
这种携带了FEC相关信息的RTP包可以周期发送，当FEC相关信息发生变化时，则根据变化后的FEC相关信息，构造RTP格式的消息包，然后按上述规则发送。
接收端
(1)接收RTP包，解复用出其中携带FEC相关信息的RTP包；
(2)根据所获取的FEC相关信息，接收FEC数据包；
(3)当检测到媒体RTP流发生丢包时，利用FEC相关信息和FEC包，对媒体包进行FEC修复。
对应于以上方法，本发明还提供了一种流媒体前向纠错实现***，如图6所示，该***包括发送端和接收端，其中，
发送端，用于采用与媒体码流相同的传输方式发送前向纠错(FEC)相关信息，所述FEC相关信息包括FEC编码方案标识和FEC数据封装格式标识；
进一步地，所述FEC相关信息还包括组大小、通道信息、FEC码流标识、FEC运算单元的大小，或媒体码流与FEC码流的对应关系。
接收端包括：
接收配置模块，用于接收并配置所述FEC相关信息；
FEC码流处理模块，用于按照缓存的FEC相关信息接收FEC码流并解析出FEC数据，当检测到媒体码流丢包时，利用所述FEC数据进行FEC解码修复。
进一步地，所述发送端周期性发送所述FEC相关信息。
进一步地，所述FEC相关信息有修改时，所述发送端发送的FEC相关信息是修改后的FEC相关信息，所述接收端的接收配置模块接收所述修改后的FEC相关信息后更新本地保存的信息。
进一步地，所述FEC相关信息基于扩展的运动图像专家组(MPEG)协议或扩展的实时传输协议(RTP)发送。
可理解的，以上***中所提及的功能模块是本发明区别于现有技术的相关内容，本技术方案中，发送端和接收端并不排除有新的或现有的功能模块。
采用本发明的技术方案，可以使用户在接收媒体码流的同时，方便地获取到相关的FEC相关信息，从而顺利地实现FEC码流的接收和修复。同时，当FEC相关信息有所更改时，也可以及时地通知用户，作出相应的调整。
本发明中，媒体码流和FEC码流可以分别打包，分别传输，也可以将FEC数据和媒体码流合并在一起打包传输。通过带内方式传递FEC编码和传输的相关信息，这样只要终端能够收到媒体码流，就可以获取到相应的FEC信息，并可以方便的实现FEC信息的动态更新。当媒体码流和FEC码流分别打包传输时，终端可以根据自己的资源情况，确定是否需要接收FEC码流。需要时，就可以根据所获取的FEC传输相关信息接收FEC码流，并根据所获取的FEC数据封装信息从中解析出FEC数据，然后按照所获取的FEC编码相关信息，作FEC解码运算，修复码流。
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 (11)

1.一种流媒体前向纠错实现方法，其特征在于，该方法包括：
发送端采用与媒体码流相同的传输方式发送前向纠错(FEC)相关信息，所述FEC相关信息包括FEC编码方案标识和FEC数据封装格式标识；
接收端接收并配置所述FEC相关信息；
所述接收端按照缓存的FEC相关信息接收FEC码流并解析出FEC数据，当检测到媒体码流丢包时，利用所述FEC数据进行FEC解码修复。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述FEC相关信息还包括组大小、通道信息、FEC码流标识、FEC运算单元的大小，或媒体码流与FEC码流的对应关系。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于：发送端周期性发送所述FEC相关信息。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述FEC相关信息有修改时，所述发送端发送的FEC相关信息是修改后的FEC相关信息，所述接收端接收所述修改后的FEC相关信息后更新本地保存的信息。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述FEC相关信息基于扩展的运动图像专家组(MPEG)协议或扩展的实时传输协议(RTP)发送。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述发送端将所述媒体码流和FEC码流分别打包传输。
7.一种流媒体前向纠错实现***，其特征在于，该***包括发送端和接收端，其中：
所述发送端，用于采用与媒体码流相同的传输方式发送前向纠错(FEC)相关信息，所述FEC相关信息包括FEC编码方案标识和FEC数据封装格式标识；
所述接收端包括：
接收配置模块，用于接收并配置所述FEC相关信息；
FEC码流处理模块，用于按照缓存的FEC相关信息接收FEC码流并解析出FEC数据，当检测到媒体码流丢包时，利用所述FEC数据进行FEC解码修复。
8.如权利要求7所述的***，其特征在于：所述FEC相关信息还包括组大小、通道信息、FEC码流标识、FEC运算单元的大小，或媒体码流与FEC码流的对应关系。
9.如权利要求7所述的***，其特征在于：发送端周期性发送所述FEC相关信息。
10.如权利要求7所述的***，其特征在于：所述FEC相关信息有修改时，所述发送端发送的FEC相关信息是修改后的FEC相关信息，所述接收端的接收配置模块接收所述修改后的FEC相关信息后更新本地保存的信息。
11.如权利要求7所述的***，其特征在于：所述FEC相关信息基于扩展的运动图像专家组(MPEG)协议或扩展的实时传输协议(RTP)发送。
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