RU46397U1

RU46397U1 - Система передачи информации

Info

Publication number: RU46397U1
Application number: RU2005106116/22U
Authority: RU
Inventors: В.С. Еремеев; С.Б. Калашников; С.И. Буняев; Г.Н. Мацаков
Original assignee: Еремеев Владимир Сергеевич; Калашников Сергей Борисович; Буняев Святослав Иванович; Мацаков Геннадий Николаевич
Priority date: 2005-03-05
Filing date: 2005-03-05
Publication date: 2005-06-27

Abstract

Заявленная полезная модель позволяет создавать системы цифрового вещательного телевидения на мобильные телефоны и системы интерактивного видеонаблюдения за объектами с мобильного телефона в сетях с нефиксированной пропускной способностью канала связи. Это достигается за счет того, что ее передающая часть дополнительно содержит буферный блок, подключенный ко входам блока мультиплексирования, выход которого соединен со входом блока передачи, а приемная часть дополнительно содержит блок анализа, осуществляющий анализ текущей пропускной способности канала связи и прогнозирующий ее изменение, вход которого соединен с выходом блока приема, а выход через канал обратной связи - с управляющим входом блока мультиплексирования, при этом выходы блока сжатия, формирующего несколько выходных потоков с различной степенью сжатия, подключены ко входам буферного блока. 1 н.п. ф-лы, 1 фиг.

Description

Полезная модель относится к области электросвязи, а именно к передаче аудио/видео информации по сотовым каналам связи с отображением на экране мобильного телефона синхронизированного непрерывного аудио/видео потока. Данная полезная модель может найти широкое применение для цифрового вещательного телевидения на мобильные телефоны и интерактивного наблюдения за объектами с мобильного телефона.

Известны системы передачи информации, характеризующиеся тем, что видео/аудио информация, получаемая от источника оцифровывается, сжимается (компрессируется), затем осуществляется помехоустойчивое кодирование для передачи в канал связи, далее передаваемая информация декодируется с восстановлением от помех, затем осуществляется декомпрессия и отображение аудио/видео информации на приемной части (1).

Известна система передачи информации, используемая для передачи аудио/видео информации в сетях сотовой связи (2). Система содержит последовательно соединенные блок оцифровки, блок сжатия,

блок передачи, образующие в совокупности передающую часть, связанную через канал связи с приемной частью, которую образую последовательно соединенные блок приема и блок декодирования.

Работа системы заключается в том, что передающая часть формирует сжатый видео/аудио поток с фиксированной выходной битовой скоростью (выходная битовая скорость потока - параметр, задающий режим информации, получаемой в единицу времени на выходе блока сжатия). Затем через Интернет и сотовый канал связи передает его на мобильный телефон. Мобильный телефон проводит буферизацию входного видео/аудио потока, затем декомпрессирует его и отображает. При этом накладываются жесткие требования на соответствие пропускной способности канала связи и выходной битовой скорости формируемого видео/аудио потока на передающей стороне.

Для непрерывного отображения аудио/видео потока на приемной части системы (экране мобильного телефона) необходимо жесткое соответствие выходного видео/аудио потока и пропускной способности канала связи, что существенно ограничивает реализацию системы на сотовых сетях с нефиксированной пропускной способностью канала. Колебания пропускной способности канала передачи данных приводят к потере непрерывности и синхронности отображения аудио/видео потока. Значительна задержка отображения аудио/видео потока за счет буферизации на мобильном телефоне. Сложен процесс коммутации канала

- процедура включения определенного канала занимает в лучшем случае около 2-3 минут.

Технический результат, получаемый при осуществлении заявленной полезной модели, выражается в пониженных требованиях к каналу связи, в частности к колебаниям пропускной способности, а также в возможности самонастройки на различные выходные потоки видео/аудио в зависимости от пропускной способности канала, что существенно улучшает пользовательские характеристики и позволяет работать в широком диапазоне скоростей передачи данных.

Указанный технический результат достигается тем, что система передачи информации, содержащая передающую и приемную части, соединенные каналом связи, причем передающая часть содержит блок оцифровки, выход которого подключен к блоку сжатия, а также блок передачи, выход которого является выходом передающей части системы, приемная часть которой содержит блок приема, соединенный со входом блока декодирования, преобразующий информацию в формат выходного сигнала, подключенный ко входу блока отображения, отличающаяся тем, что передающая часть дополнительно содержит буферный блок, подключенный ко входам блока мультиплексирования, выход которого соединен со входом блока передачи, а приемная часть дополнительно содержит блок анализа, осуществляющий анализ текущей пропускной способности канала связи и прогнозирующий ее изменение, вход которого соединен с выходом блока приема, а выход через канал обратной связи - с

управляющим входом блока мультиплексирования, при этом выходы блока сжатия, формирующего несколько выходных потоков с различной степенью сжатия, подключены ко входам буферного блока.

На чертеже показана блок-схема системы передачи информации.

Указанная система содержит блок 1 оцифровки, блок 2 сжатия, буферный блок 3 (содержащий отдельные узлы 3.1, 3.2, ..., 3.N для буферизации различных выходных потоков), блок 4 мультиплексирования, блок 5 передачи, канал 6 связи, блок 7 приема, блок 8 анализа, блок 9 декодирования, блок 10 отображения, канал 11 обратной связи. Блоки 1, 2, 3, 4, 5 образуют передающую часть 12 системы, а блоки 7, 8, 9, 10 - приемную часть 13.

Передающая часть 12 предназначена для формирования потоков с заданной выходной битовой скоростью и передачи их в канал связи 6. Приемная часть 13 предназначена для приема, декодирования и отображения информации.

Блок 1 обеспечивает преобразование аналогового сигнала в цифровой код, осуществляя покадровый ввод и преобразование.

Блок 2 обрабатывая оцифрованную видеоинформацию формирует ряд потоков одного и того же контента (видео/аудио) с различной выходной битовой скоростью (например 10 Кбит/с, 15 Кбит/с, 20 Кбит/с и т.д., нижнее ограничение - минимальная пропускная способность канала 6, верхнее ограничение - максимальная пропускная способность канала 6, дискретность ряда должна быть минимальна и определяется

незначительными изменениями в восприятии изображения при переходе с потока на поток и техническими возможностями сервера по формированию нескольких потоков). Реализация алгоритма сжатия видеоинформации при формировании выходного потока такова, что поддерживается постоянно заданная выходная битовая скорость за счет изменения степени сжатия входного видеосигнала. Колебания выходной битовой скорости потока незначительны (не более 10%).

Блок 4 осуществляет переключение между выходными потоками и приемной частью 13 в соответствии с информацией, получаемой от блока 8.

Блок 5 осуществляет помехоустойчивое кодирование и пакетную передачу выходного потока на блок 7. Он формирует из выходного потока пакеты заданного объема и отправляет их с частотой, которая обеспечивает при приеме и декодировании непрерывность воспроизведения видео/аудио информации. Например, при потоке с выходной битовой скоростью 20 Кбит/с и длиной пакета 256 байт в секунду будет отправляться 10 пакетов. При такой же пропускной способности канала блок 7 эти 10 пакетов получит в течение 1 секунды. При этом канал связи 6 успевает пропустить в единицу времени заданный объем информации, запас dT=0 (где dT=dT1-dT2, dT1 - временная длина пакета при заданной выходной битовой скорости потока, dT2 - реальный интервал времени, за который блок 7 получил пакет данных). В случае, если пропускная способность канала 6

выше (40 Кбит/с), реальное время передачи пакета в единицу времени меньше, чем временная длина пакета при заданной выходной битовой скорости потока, при этом dT>0, то есть канал 6 успевает пропустить в единицу времени заданный объем информации с запасом dT. В случае, если пропускная способность канала 6 ниже (10 Кбит/с), реальное время передачи пакета в единицу времени больше, чем временная длина пакета при заданной выходной битовой скорости потока, при этом dT<0, то есть канал 6 не успевает пропустить в единицу времени заданный объем информации.

Таким образом, параметр dT напрямую зависит от пропускной способности канала 6 при заданной выходной битовой скорости потока. Его анализ блоком 8 в процессе передачи пакетов позволяет оценивать текущую пропускную способность канала и прогнозировать последующую на основании ряда предшествующих значений. При этом параметр изменения пропускной способности канала 6 рассчитывается как K=T1/(T1-dT). Прогнозируемая величина оценивается, как линейная аппроксимация (в простейшем случае) изменений данного параметра на основе предшествующих значений. Затем осуществляется сравнение текущей выходной битовой скорости передаваемого потока и возможной прогнозируемой пропускной способности канала 6. При этом величина новой выходной битовой скорости потока должна быть ниже прогнозируемой пропускной способности канала 6. Далее происходит

выбор одного из мультиплексированных выходных потоков, обеспечивающего необходимую выходную битовую скорость.

Непрерывность отображения на приемной части 13 в процессе перехода между различными выходными потоками передающей части 12 поддерживается за счет внутреннего буфера блока 7.

Входной аудио/видео сигнал оцифровывается в блоке 1, и поступает на вход блока 2, который на основе кодера MPEG4 (MPEG4 -стандарт сжатия (кодирования) аудио/видео информации) формирует несколько выходных потоков с различной степенью сжатия и/или кадровой частотой и, соответственно, с различной выходной битовой скоростью, которые поступают на входы блока 3. Блок 4 (вещательный мультиплексор) обеспечивает доступ со стороны приемной части 13 системы к необходимому потоку. В начальный момент времени доступ осуществляется к потоку с минимальной битовой скоростью, затем в зависимости от сигнала с блока 8, несущего информацию о пропускной способности канала 6, осуществляется выбор потока с битовой скоростью, соответствующей прогнозируемой пропускной способности канала 6. Блок 5 формирует информационные пакеты и осуществляет передачу видео/аудио потока в канал 6. Каналом 6 связи является GPRS (EDGE) канал оператора сотовой связи (GPRS - Сети с пакетной передачей данных - технология, представляющая собой реализацию пакетной коммутации в сетях стандарта GSM, ранее использовавших только технологию коммутации каналов. Вместо передачи непрерывного потока данных через

постоянное соединение при пакетной коммутации сеть используется только в случае наличия данных для передачи). Блок 7 осуществляет прием информационных пакетов и их канальное декодирование. Блок 9 преобразует видео/аудио поток из формата MPEG4 в формат для отображения на блоке 10 (на экране смартфона). Одновременно с этим информация с блока 7 поступает на блок 8, который осуществляет анализ текущей пропускной способности канала 6 и прогнозирует ее изменение, формируя команду блоку 4 на переход к потоку, выходная битовая скорость которого соответствует прогнозируемой.

Заявленная полезная модель позволяет создавать системы цифрового вещательного телевидения на мобильные телефоны и системы интерактивного видеонаблюдения за объектами с мобильного телефона в сетях с нефиксированной пропускной способностью канала связи.

Источники информации, принятые во внимание:

1. Р.Е.Быков, К.В.Иванов, А.А.Манцветов «Цифровое преобразование изображений», Москва, 1992, стр.147-150;

2. Джеймс Ф. Куроуз, Кит В. Росс, Компьютерные сети, Москва, 1996, стр.536-547 (прототип).

Claims

Система передачи информации, содержащая передающую и приемную части, соединенные каналом связи, причем передающая часть содержит блок оцифровки, выход которого подключен к блоку сжатия, а также блок передачи, выход которого является выходом передающей части системы, приемная часть которой содержит блок приема, соединенный со входом блока декодирования, преобразующий информацию в формат выходного сигнала, подключенный ко входу блока отображения, отличающаяся тем, что передающая часть дополнительно содержит буферный блок, подключенный ко входам блока мультиплексирования, выход которого соединен со входом блока передачи, а приемная часть дополнительно содержит блок анализа, осуществляющий анализ текущей пропускной способности канала связи и прогнозирующий ее изменение, вход которого соединен с выходом блока приема, а выход через канал обратной связи - с управляющим входом блока мультиплексирования, при этом выходы блока сжатия, формирующего несколько выходных потоков с различной степенью сжатия, подключены ко входам буферного блока.