CN101426005B - 一种无线广播系统的ip数据包封装、发送及接收方法 - Google Patents
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Abstract
一种无线广播系统的IP数据包封装、发送及接收方法，发送方法包含如下步骤：所述无线广播系统的发送端从待发送的IP数据包中获取编码系统信息，根据该编码系统信息生成IP复用头，将所述待发送的IP数据包在所述IP复用头之后通过无线广播系统的信道发送。采用本发明的IP数据包封装、发送及接收方法，可提高IP数据包在无线广播系统中传输的可靠性和容错性能。
Description
技术领域
本发明涉及一种IP(Internet Protocol，互联网协议)数据包的封装、发送及接收方法，尤其涉及一种具有单向数据传输信道的无线广播系统的IP数据包封装、发送及接收方法。
背景技术
近年来，数字无线移动多媒体广播技术和标准发展迅速，例如欧洲的DVB-H(Digital Video Broadcast Handheld，数字视频广播手持式接收)、美国的MediaFLO(Media Forward Link Only，媒体单一前向链路)和中国的CMMB(China Mobile Multimedia Broadcasting，移动多媒体广播)等。
移动多媒体广播系统可以为移动终端用户提供视频和音频服务，同时也可以提供多种数据广播业务，如基于文件下载模式的视频片段文件，MP3(MPEG Audio Layer 3，运动图像专家组音频层3)歌曲，基于实时数据流的业务，如交通信息，以及各种基于IP(Internet Protocol，互联网协议)的业务。
CMMB移动多媒体广播采用时分方式发送多媒体广播服务，其广播信道帧的持续时间为1秒，由40个25毫秒时隙组成。服务数据通过复用的方式承载在一个或者多个时隙上。
图1为各种业务数据在移动多媒体广播前端系统中被复用后传输的示意图。如图1所示，视频编码、音频编码、数据、电子业务指南、用户管理信息、控制信息等各种业务数据要经过复用和调制等信道处理操作后才能承载在时隙化的信道上进行发送。
在CMMB终端开发中，为了充分利用现有移动终端的操作系统资源以及加快终端业务的开发，需要采用将IP数据包直接复用到时隙上的方法，这样可以最有效利用CMMB物理层信道带宽资源。
但是，将IP数据包直接复用到时隙在信道上进行传输会有两方面的问题：一方面，IP数据包不是定长的，而且没有与数据部分存在明显区别的包头标识；另一方面，由于CMMB广播信道是单向无线传输信道，无线信道条件比较复杂，有可能存在较高误码率。由于存在上述两方面的问题，如果在IP数据包的传输过程中，一个IP数据包的包头部分出现错误，尤其是其中的长度字段出现错误，将会导致终端接收到的后续所有复用数据的混乱，可能无法解析出后续的IP数据包。也就是说，现有的IP数据包封装和复用方法在无线广播信道上进行直接传输时存在容错性能低，可靠性差的问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，克服现有技术的不足，提供一种应用于无线广播系统，容错性能和可靠性高的IP数据包封装、发送及接收方法。
为了解决上述问题，本发明提供一种无线广播系统的IP数据包封装方法，其特征在于，该方法包含如下步骤：
A：将IP复用包标识符封装在IP复用头的起始位置；
B：根据待发送的IP数据包生成编码系统信息，将编码系统信息封装在IP复用头中；
C：将所述待发送的IP数据包封装在所述IP复用头之后生成IP复用包；
所述编码系统信息包含所述待发送的IP数据包的IP数据包长度。
此外，所述编码系统信息还包含所述待发送的IP数据包中包含的UDP数据包的长度。
此外，所述编码系统信息还包含：所述待发送的IP数据包中包含的UDP数据包的UDP目标端口号，标识所述待发送的IP数据包中是否封装了RTP数据包的RTP包标志。
此外，在所述步骤B和C之间还包含如下步骤：采用Turbo编码或LDPC编码或卷积码算法对所述编码系统信息进行编码生成编码校验信息；将该编码校验信息封装在所述IP复用头中。
本发明还提供一种无线广播系统的IP数据包发送方法，其特征在于，所述无线广播系统的发送端从待发送的IP数据包中获取编码系统信息，根据该编码系统信息生成IP复用头，将所述待发送的IP数据包在所述IP复用头之后通过无线广播系统的信道发送；
所述IP复用头包含：用于标识所述IP复用包起始位置的IP复用包标识符，编码系统信息；所述编码系统信息在所述IP复用包标识符之后发送；所述编码系统信息包含所述待发送的IP数据包的IP数据包长度。
此外，所述编码系统信息还包含：所述待发送IP数据包中包含的UDP数据包的长度，所述待发送IP数据包中包含的UDP数据包的UDP目标端口号，标识所述待发送IP数据包中是否封装了RTP数据包的RTP包标志。
此外，从所述待发送的IP数据包中获取编码系统信息之后，采用Turbo编码或LDPC编码或卷积码算法对所述编码系统信息进行编码生成编码校验信息，将所述编码校验信息包含在所述IP复用头中发送。
本发明还提供一种无线广播系统的IP数据包接收方法，其特征在于，所述无线广播系统的接收端根据IP复用头中包含的IP复用包标识符识别并接收到IP复用头后，获取IP复用头中包含的编码系统信息；从编码系统信息中获取IP数据包长度；根据IP数据包长度接收IP数据包，并根据编码系统信息对IP数据包的正确性进行校验及恢复。
此外，所述编码系统信息还包含：所述IP数据包中包含的UDP数据包的长度，所述IP数据包中包含的UDP数据包的UDP目标端口号，标识所述IP数据包中是否封装了RTP数据包的RTP包标志。
此外，所述IP复用头中还包含：采用Turbo编码或LDPC编码或卷积码算法对所述编码系统信息进行编码所生成的编码校验信息；获取到所述IP包编码信息后，还包含如下步骤：根据所述编码校验信息对所述编码系统信息进行校验，若校验错误则对所述编码系统信息进行数据恢复。
由上可知，采用本发明的IP数据包封装、发送及接收方法，可提高IP数据包在无线广播系统中传输的可靠性和容错性能。
附图说明
图1为各种业务数据在移动多媒体广播前端系统中被复用后传输的示意图；
图2是按照本发明实施例无线广播信道上的IP数据包封装方法获得的IP复用包结构示意图；
图3为本发明应用于CMMB的包含音频视频数据的IP复用包结构示意图；
图4为本发明实施例IP数据包的发送方法流程图；
图5为本发明实施例IP数据包的接收方法流程图。
具体实施方式
本发明的基本思路是，对IP数据包进行封装，增加包含新的标识符的IP复用头，并通过对IP数据包中的编码系统信息进行编码保护，增强IP数据包复用后的容错性能。
下面将结合附图和实施例对本发明进行详细描述。
图2是按照本发明实施例无线广播信道上的IP数据包封装方法获得的IP复用包结构示意图。
如图2所示，在原始IP数据包(IP Packet)前增加了IP复用头。IP复用头包含：IP复用包标识符(简称标识符)，IP包编码信息。
IP复用包标识符的长度大于或等于1字节；本实施例中，IP复用包标识符为：C3B2B2C3。
IP包编码信息中包含原始IP数据包中的编码系统信息；该编码系统信息从原始IP数据包中提取出，并包含在IP复用头中，以增加信息的冗余，提高容错性能。
在本实施例中，IP包编码信息中包含：编码系统信息和编码校验信息。其中，编码系统信息中包含：原始IP数据包长度(IP Packet Length)，UDP(User Datagram Protocol，用户数据报协议)目标端口号(UDP Dst Port)，UDP数据包长度(UDP Length)，RTP(Real-time Transport Protocol，实时传输协议)包标志(RTP Sig)。
原始IP数据包长度表示该IP复用包所封装的原始IP数据的长度。
UDP数据包长度表示原始IP数据包所封装的原始UDP数据包的长度。当原始IP数据包长度信息丢失时，在某些情况下也可以根据UDP数据包长度推算出原始IP数据包长度。
上述原始IP数据包长度和UDP包长度为IP包编码信息中最关键的信息，使用该信息，即使原始IP数据包在传输中出现错误，也不会影响到其它IP复用包的识别和接收。
UDP目标端口号为原始IP数据包中所包含的UDP数据包的端口号，使用该信息，接收端可获知该原始IP数据包所对应的处理程序。
RTP包标志用于标识该原始IP数据包中是否封装了RTP数据包；使用该信息，接收端可将该原始IP数据包中所包含的RTP数据包交给相应的流媒体播放程序。此外，由于RTP数据包中封装的数据通常为流媒体播放程序所对应的数据，1个RTP数据包出现错误或丢失不会对流媒体播放造成很大的影响，因此当RTP包标志标识该原始IP数据包中封装的是RTP数据包，且当前系统资源紧张时，可以简单地将其进行丢弃，以节约接收端系统资源。
除了上述字段外，编码系统信息还可包含其它IP数据包中的关键信息。
编码校验信息是对编码系统信息进行编码后所生成的校验信息，用于对编码系统信息提供校验和冗余信息。使用编码校验信息可对编码系统信息进行校验，以检测编码系统信息的正确性；且在出现数据传输错误时，使用编码校验信息对编码系统信息进行恢复处理。
常用的编码算法包括：Turbo编码，LDPC(Low Density Parity Check，低密度奇偶校验)编码，卷积码(Convolutional Code)等。
图3为本发明应用于CMMB的包含音频视频数据的IP复用包结构示意图。如图3所示，音频视频数据封装在本发明的IP复用包中，增强了接收端的纠错能力和业务识别能力。
图4为本发明实施例IP数据包的发送方法流程图。如图4所示，该方法包含如下步骤：
101：发送端从待发送的原始IP数据包中提取编码系统信息；
上述编码系统信息包含：原始IP数据包长度，UDP数据包长度，UDP目标端口号和RTP包标志。
102：对上述编码系统信息进行编码，生成编码校验信息；
上述编码算法可采用：Turbo编码，LDPC编码，卷积码等。
103：将IP复用包标识符、编码系统信息和编码校验信息组成的IP包编码信息合并生成IP复用头；
本实施例中，上述IP复用包标识符为：C3B2B2C3。
104：将上述IP复用头放置在所述待发送原始IP数据包之前生成IP复用包，并通过复用的方式承载在一个或者多个时隙上通过无线广播信道进行发送。
图5为本发明实施例IP数据包的接收方法流程图。如图5所示，该方法包含如下步骤：
201：接收端通过IP复用包标识符识别出IP复用包，接收完整的IP复用头；
202：获取IP复用头中包含的IP包编码信息，根据IP包编码信息中包含的编码校验信息对编码系统信息进行校验；若校验错误则对编码系统信息进行数据恢复；
上述校验算法采用与选用的编码算法：Turbo编码，LDPC编码，卷积码(Convolutional Code)等相对应的算法。
203：从编码系统信息中获取原始IP数据包长度和/或UDP包长度，推算出后续的原始IP数据包的长度；
204：获取原始IP数据包，将原始IP数据包中包含的编码系统信息与IP复用头中包含的IP包编码信息进行比较，验证原始IP数据包的正确性；
205：若原始IP数据包中的编码系统信息与IP复用头中包含的IP包编码信息不一致，采用IP复用头中包含的IP包编码信息对原始IP数据包进行恢复。
Claims (10)
1.一种无线广播系统的IP数据包封装方法，其特征在于，该方法包含如下步骤：
A：将IP复用包标识符封装在IP复用头的起始位置；
B：根据待发送的IP数据包生成编码系统信息，将编码系统信息封装在IP复用头中；
C：将所述待发送的IP数据包封装在所述IP复用头之后生成IP复用包；
所述编码系统信息包含所述待发送的IP数据包的IP数据包长度。
2.如权利要求1所述的无线广播系统的IP数据包封装方法，其特征在于，所述编码系统信息还包含所述待发送的IP数据包中包含的UDP数据包的长度。
3.如权利要求1所述的无线广播系统的IP数据包封装方法，其特征在于，所述编码系统信息还包含：所述待发送的IP数据包中包含的UDP数据包的UDP目标端口号，标识所述待发送的IP数据包中是否封装了RTP数据包的RTP包标志。
4.如权利要求1所述的无线广播系统的IP数据包封装方法，其特征在于，在所述步骤B和C之间还包含如下步骤：采用Turbo编码或LDPC编码或卷积码算法对所述编码系统信息进行编码生成编码校验信息；将该编码校验信息封装在所述IP复用头中。
5.一种无线广播系统的IP数据包发送方法，其特征在于，所述无线广播系统的发送端从待发送的IP数据包中获取编码系统信息，根据该编码系统信息生成IP复用头，将所述待发送的IP数据包在所述IP复用头之后通过无线广播系统的信道发送；
所述IP复用头包含：用于标识IP复用包起始位置的IP复用包标识符，编码系统信息；所述编码系统信息在所述IP复用包标识符之后发送；所述编码系统信息包含所述待发送的IP数据包的IP数据包长度。
6.如权利要求5所述的无线广播系统的IP数据包发送方法，其特征在于，所述编码系统信息还包含：所述待发送IP数据包中包含的UDP数据包的长度，所述待发送IP数据包中包含的UDP数据包的UDP目标端口号，标识所述待发送IP数据包中是否封装了RTP数据包的RTP包标志。
7.如权利要求5所述的无线广播系统的IP数据包发送方法，其特征在于，从所述待发送的IP数据包中获取编码系统信息之后，采用Turbo编码或LDPC编码或卷积码算法对所述编码系统信息进行编码生成编码校验信息，将所述编码校验信息包含在所述IP复用头中发送。
8.一种无线广播系统的IP数据包接收方法，其特征在于，所述无线广播系统的接收端根据IP复用头中包含的IP复用包标识符识别并接收到IP复用头后，获取IP复用头中包含的编码系统信息；从编码系统信息中获取IP数据包长度；根据IP数据包长度接收IP数据包，并根据编码系统信息对IP数据包的正确性进行校验及恢复。
9.如权利要求8所述的无线广播系统的IP数据包接收方法，其特征在于，所述编码系统信息还包含：所述IP数据包中包含的UDP数据包的长度，所述IP数据包中包含的UDP数据包的UDP目标端口号，标识所述IP数据包中是否封装了RTP数据包的RTP包标志。
10.如权利要求8所述的无线广播系统的IP数据包接收方法，其特征在于，所述IP复用头中还包含：采用Turbo编码或LDPC编码或卷积码算法对所述编码系统信息进行编码所生成的编码校验信息；获取所述编码系统信息后，还包含如下步骤：根据所述编码校验信息对所述编码系统信息进行校验，若校验错误则对所述编码系统信息进行数据恢复。
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