CN101466022B - 一种数字家庭网络设备点播互联网音视频方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了包括依次相连的互联网终端代理模块、应用协议及业务转换模块和数字家庭网络服务器代理模块；所述互联网终端代理模块用于对互联网协议及业务进行适配并与外部互联网业务服务器交互，通过互联网应用协议从互联网服务器获得具体的业务；所述数字家庭网络服务器代理模块用于对数字家庭网络协议及业务进行适配并通过数字家庭网络互操作协议向数字家庭网络内部设备提供转换为数字家庭网络服务的互联网业务；所述应用协议及业务转换模块用于在所述互联网终端代理模块及数字家庭网络服务器代理模块之间进行数据转发，并进行数据格式转换、协议转换及业务实现方式的转换。
Description
技术领域
本发明涉及互联网及局域网的网络、协议及业务的技术领域，具体涉及一种数字家庭网络的互联网业务网关及音视频点播方法。
背景技术
随着3C融合的不断进展，数字家庭离用户已经越来越近了。家庭设备间的互联互通及互操作已经成为了国内外芯片、通信、软件及消费电子厂家关注的重点，并成立了相应的工作组推广各自的标准及技术。例如国外公司发起的DLNA，它以UPnP(通用即插即用)协议为基础，强调设备间的互操作性，并在其上建立起家庭用户音视频自适应方式的应用。国内发起的“闪联组织”则以IGRS(智能分组及资源共享)协议为基础，强调“智能互联、资源共享、协同服务”，在智能互联的基础上，实现设备间的资源共享及协同服务。闪联应用与DLNA应用基本类似，基础协议及实现细节有一些不同。通过设备间自动的互操作来提供应用，这种方式大大降低了使用用户操作的复杂性，突破了对用户知识技术的限制，是数字家庭大规模推广的关键。然而数字家庭的应用都是针对数字家庭网络这样的局部网络环境，协议及应用都只限于局域网设备，不适用于互联网这样的广域网环境，目前还不能将互联网上丰富的业务按这种方便的方式提供给用户。目前互联网已实现了大量的业务，而且它的开放性还为将来新型业务的开发提供了极大的方便。在互联网迅猛发展情况下，未来几乎所有运营商所提供的业务都会构建到它的上面，数字家庭也必然需要引入互联网提供的业务。
此外，各种互联网业务是由不同地方的不同人员开发的，采用了不同的应用协议及应用模式，直接将这些业务推广到用户必然要面对配置使用复杂的问题。用户希望的是统一的接口，自适应的应用。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种数字家庭网络的互联网业务网关及音视频点播方法，将互联网业务转换成数字家庭网络的自适应服务。在数字家庭网络内部，业务采用统一的互操作协议及统一的应用框架，数字家庭网络中的其它设备可自动发现转换后的服务，并实现自适应的应用；在互联网一侧，业务的配置管理集中到运营商。
本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案为：
网关通过对互联网与数字家庭网络两侧的网络、协议及业务进行适配，将互联网上的业务转换为数字家庭业务，并通过IGRS或UPnP协议提供给其它数字家庭设备；网关包括依次相连的互联网终端代理模块、应用协议及业务转换模块和数字家庭网络代理服务器模块；互联网终端代理模块用于与外部互联网业务服务器交互，通过适用于互联网的应用协议，从互联网服务器获得具体的业务；数字家庭网络代理服务器模块用于通过数字家庭网络互操作协议IGRS或UPnP向数字家庭网络其它设备提供转换为数字家庭服务的互联网业务；应用协议及业务转换模块用于在所述互联网终端代理模块及数字家庭网络服务器代理模块之间进行数据转发，并进行数据格式转换、协议转换及业务实现方式的转换等工作。
所述网关对互联网与数字家庭网络两侧网络的适配包括：数字家庭网络一侧为局域网，其物理介质为无线局域网WLAN、以太网Etherne和电力线载波PLCt等，采用802.11、802.3等数据链路层协议；互联网一侧为广域网，网络的物理介质为ADSL、Ethernet和帧中继等，采用PPPoE、帧中继等链路层协议。
所述网关对互联网与数字家庭网络两侧协议的适配包括：数字家庭网络一侧的应用协议为IGRS或UPnP，在实现自动的设备发现及服务发现等功能时通过局域网内发送组播协议进行；互联网一侧很难通过组播或广播在广域网实现自动的设备发现及服务发现，只能通过在网关配置好确定的服务器列表，通过HTTP、RTSP/RTP/RTCP、FTP等点对点应用层协议进行访问。另外广域网一侧的适配还必须考虑传输质量及安全要求等问题，需要增加QoS及网络安全相关内容。
所述网关对互联网与数字家庭网络两侧业务的适配包括：数字家庭网络一侧采用了以IGRS或UPnP协议为基础的自适应服务方式，家庭网络其它设备能够自动发现所述网关中的代理服务器，自动发现并配置好其提供的服务；而互联网一侧则采用固定配置的业务模式，网关与互联网服务器之间通过客户机/服务器的模式或者通过Web访问的模式实现业务。
所述网关在数字家庭网络采用闪联标准时，所述数字家庭网络代理服务器采用IGRS协议，提供“协同服务”的自适应服务；在数字家庭采用DLNA标准时，所述数字家庭网络代理服务器以UPnP协议为基础提供互操作的自适应服务。
所述网关支持IGRS或UPnP协议中设备及服务的自动发现机制，具体是通过简单服务发现协议SSDP定义的宣告、搜索和撤销的机制实现：当网关加入数字家庭网络时，所述数字家庭网络服务器代理模块通过HTTP组播，向家庭网络发送设备及服务的在线宣告消息，或者响应新加入家庭网络的其它设备的搜索消息，家庭网络其它设备接收到宣告消息或收到搜索消息的响应时，即自动发现网关设备(数字家庭服务器代理)及其所提供的数字家庭网络服务。发现设备及服务后，数字家庭网络的其它设备可自动通过HTTP GET获得网关设备及服务的描述。
所述网关支持远程配置管理。
所述网关适用于数字家庭网络，也适用于其它以IGRS协议或UPnP协议为基础实现应用的局域网。
一种数字家庭网络点播互联网音视频方法，包括步骤：
A1、在视频点播开始之前，媒体播放器通过数字家庭网络智能分组及资源共享协议IGRS或即插即用协议UPnP的自动机制，发现如权利要求1至8所述的网关是一个数字家庭网络媒体服务器设备，并且发现其代理的视频点播业务；
A2、所述媒体播放器通过所述网关浏览、搜索、定位媒体内容；
A3、所述媒体播放器获取所述网关所支持的传输、控制协议及媒体格式；
A4、所述媒体播放器匹配传输、控制协议及媒体格式；
A5、所述媒体播放器与所述网关根据所选择的传输协议及媒体格式建立连接；
A6、所述媒体播放器选择传输内容；
A7、进行媒体对象的传输；
A8、如果需要重复播放或者播放其他的音视频内容，转到步骤A6；
A9、关闭所述媒体播放器与所述网关的的连接。
本发明的有益效果为：本发明数字家庭网络的互联网业务网关通过数字家庭网络互操作协议及应用模式访问互联网的业务，极大地拓展了数字家庭网络业务的范围；自适应的应用能够降低对使用用户的技术要求，便于大规模部署与推广；互联网侧的业务配置管理集中到运营商，使运营商能专注于网络及业务本身的维护与管理；数字家庭网络内部统一为互操作应用，采用标准的应用协议，有利于数字家庭网络新型设备及新型业务的开发。
附图说明
本发明包括如下附图：
图1为本发明数字家庭网络的互联网业务网关组成模块示意图；
图2为本发明数字家庭网络的互联网业务网关应用场景示意图；
图3为本发明数字家庭网络的互联网业务网关层次体系结构示意图；
图4为本发明数字家庭设备对互联网音视频业务点播方法流程图。
具体实施方式
下面根据附图和实施例对本发明作进一步详细说明：
本发明中数字家庭网络的互联网业务网关是一个具备从物理层一直到应用层的网关。在应用层网关实现了将互联网业务转换为数字家庭业务的功能，为实现业务的转换，网关还必须具备应用协议转换的功能。此外网关具备常规IP网关的功能，能够支持家庭网络与互联网的连接，除支持PPPoE、NAT、DHCP等网关必要的IP协议外，还需支持QoS及网络安全等功能。当数字家庭网络采用WLAN连接时，数字家庭网络的互联网业务网关具备AP(接入点)功能。
如图1所示，网关包括依次相连的互联网终端代理模块、应用协议及业务转换模块和数字家庭网络代理服务器模块。互联网业务终端代理模块采用互联网相应业务的应用协议，访问互联网的业务服务器，它需要实现互联网业务客户机的所有功能。应用协议及业务转换模块将互联网的业务转换成数字家庭网络的服务，并且根据需要作相应的协议转换。网关在数字家庭网络一侧实现一个代理服务器，它将转换后的数字家庭网络服务提供给数字家庭网络内部其它设备，数字家庭网络业务采用统一的、标准化的交互应用协议：数字家庭网络为闪联标准时采用IGRS协议，为DLNA标准时则采用UPnP协议。
图2以多媒体业务为例，介绍了网关将互联网的多媒体业务(音视频点播、直播)转换为数字家庭网络多媒体服务的情况，以及实现该业务时互联网业务服务器、网关及数字家庭终端设备的关系。数字家庭网络的互联网业务网关在互联网侧表现为互联网业务终端，采用互联网上的应用协议(如RTP/RTCP/RTSP)点播互联网的音视频或接收互联网的音视频直播；网关在数字家庭网络内部表现为媒体服务器，数字家庭内部其它设备访问该媒体服务器时，数字家庭网络的互联网业务网关通过数字家庭网络互操作的协议(IGRS或UPnP)及应用的方式，将从互联网上接收到的音视频提供给这些设备。在数字家庭网络中，通常有控制点、媒体服务器及媒体播放器三种设备。控制点的功能是通过用户界面与用户交互，根据用户的命令协调媒体服务器与媒体播放器的功能，通常情况下媒体播放器都有用户界面，也集成了控制点的功能(如图2所示的PDA)。
数字家庭网络的互联网业务网关的层次体系结构如图3所示，该图显示了互联网服务器、网关及数字家庭终端之间的连接关系及协议层次对应情况；并重点描述了网关中互联网终端代理模块(Internet ClientAgent)、协议及业务转换模块(Protocol and Service Transform)及数字家庭代理服务器模块(Home Media Server Agent，以多媒体业务为例)的协议层次结构和网络连接情况。
网关与互联网连接一侧底层的协议及应用都是架构在互联网这个广域网上，物理介质通常为ADSL、Ethernet及帧中继等，其链路层(WANProtocol)采用的协议为PPPoE、帧中继等；数字家庭网络的互联网业务网关连接数字家庭网络一侧的协议及应用都架构在局域网上，物理介质通常为Ethernet、WLAN等，链路层采用的协议(LAN Protocol)通常为802.3、802.11等。网关分别在互联网及局域网两侧实现网络的适配。
尽管互联网及数字家庭网络的应用层都同样以TCP/IP协议为基础，但是广域网与局域网有很大区别，使其上的应用需要考虑诸如：带宽小、延时大、结构复杂、其它传输数据的竞争等问题，而广域网上的安全问题也会更加重要，这就使广域网采用的应用协议会有所不同。另外数字家庭网络中设备及服务的自动发现需要采用组播协议实现，这在广域网环境也很难做到，适配的方法是在网关配置好互联网服务器的列表，根据配置直接通过点对点的应用层协议访问互联网服务器。网关针对应用协议的适配具体为在家庭网络一侧采用了IGRS或UPnP及带外传输等应用协议，带外传输协议(Out-of-Band Protocol)是指媒体流实际传输时采用的协议并不包含在IGRS或UPnP中，具体采用的协议由媒体播放器与媒体服务器通过IGRS或UPnP协商确定。在互联网一侧网关需要采用适合互联网的应用协议，具体根据实际业务确定，如HTTP、RTP/RTCP/RTSP、FTP等协议。网关除对两侧网络的协议进行适配外，还需要将互联网的应用协议转换为数字家庭网络的协议，使数字家庭网络一侧统一为IGRS或UPnP协议。
在应用层，数字家庭网络的互联网业务网关需要根据广域网与局域网的不同分别在广域网与局域网两侧实现业务的适配，在互联网一侧网关通过互联网终端代理，完成互联网客户机的所有功能，并根据配置好的服务器地址及服务内容通过客户机/服务器模式或Web访问的模式获得具体的业务；数字家庭网络一侧网关实现了数字家庭代理服务器，通过IGRS或UPnP协议，为家庭网络其它设备提供自适应的应用。应用协议及业务转换模块实现协议及业务的转换工作。
网关的自适应应用主要指当网关接入数字家庭网络时，其它设备能够自动发现网关设备及其所提供的数字家庭网络的服务，这是通过简单服务发现协议SSDP定义的宣告、搜索和撤销的机制实现的。
自动发现的具体过程为：网关加入数字家庭网络时，数字家庭网络服务器代理模块开始定期通过HTTP组播不断发送设备在线宣告消息，家庭网络中其它设备通过侦听组播地址接收到宣告消息，从而自动发现网关(数字家庭网络服务器代理)设备；而新加入数字家庭网络的其它设备则通过HTTP组播发送搜索消息，服务器代理模块收到后通过HTTP单播发回响应，这样新加入的设备就能自动发现网关设备；网关离开网络时服务器代理模块通过HTTP组播发送离线宣告消息实现设备自动撤销。数字家庭服务器代理模块所提供的服务也采用与设备自动发现同样的方法，通过HTTP组播发送在线宣告、搜索和离线宣告机制实现服务的自动发现与撤销。
家庭网络其它设备发现网关(数字家庭网络服务器代理)设备及其提供的服务后，还需要更进一步的消息如设备名称。类型，服务操作、协议、数据类型、接口等，这样才能进行实现具体的服务。这可以通过获得设备及服务的描述来获得。具体过程为：其它设备从设备及服务的宣告或搜索响应消息中获取设备及服务描述的URL，通过向服务器代理发送HTTP GET，服务器代理即返回设备及服务的描述。设备描述采用XML描述了设备详细情况。对于智能分组及资源共享协议IGRS和通用即插即用协议UPnP，设备的自动发现机制基本相同，仅设备描述格式有一些区别，通过扩展可以兼容。智能分组及资源共享协议IGRS中服务描述采用Web服务描述语言WSDL作为服务描述的模板，通用即插即用协议UPnP则采用自定义的模板UPnP服务模板。
因为互联网一侧不支持设备及服务自动发现的机制(在广域网上也很难实现)，所以网关必须配置好互联网业务的详细信息才能获得具体服务器提供的业务，配置过程可由运营商通过网络远程进行。配置包括：互联网所提供的服务器列表、服务类型、访问互联网业务采用的协议、地址、服务内容的数据格式以及互联网与数字家庭间服务映射的关系等等。数字家庭网络的互联网业务网关配置好之后，互联网业务终端代理模块就可根据配置信息，通过HTTP、RTSP/RTP/RTCP或FTP等适用于互联网的应用协议访问互联网服务器。。
数字家庭网络的互联网业务网关实现互联网业务转换为数字家庭业务的具体流程如图4所示。图4以数字家庭中设备通过网关点播互联网上的流媒体业务为例，介绍了具体的点播流程：
1.设备、服务自动发现：在视频点播开始之前，媒体播放器通过数字家庭IGRS或UPnP协议的自动机制，发现网关是一个数字家庭网络媒体服务器设备，并且发现其代理的视频点播业务。
2.媒体播放器浏览、搜索、定位媒体内容(Browse/Search)：用户开始点播时，媒体播放器首先根据用户的指令，通过IGRS或UPnP协议向网关发送浏览或搜索播放内容请求，网关将其转换成向互联网的Web服务器发送HTTP GET请求，以获得媒体文件信息：如服务地址、端口号、文件编码格式等，网关收到信息后，建立起代理服务内容描述，并且将代理服务的文件目录、选定文件的格式等发送给播放器。
3.媒体播放器获取网关(媒体服务器)所支持的传输、控制协议及媒体格式(Get Protocol Info.)：这些信息事先已经配置好，或在前面的交互过程中已经从互联网服务器获得。
4.媒体播放器匹配传输、控制协议及媒体格式(Protocol Matching)：播放器将所获取的网关支持的协议及格式与自己支持的进行匹配，选定具体的协议及格式。
5.配置媒体播放器及网关，建立连接(Prepare for Connection)：根据所选择的传输协议及媒体格式建立连接。
6.选择传输内容(Set Transport URI List)：在媒体播放器设置传输内容地址。
7.开始媒体对象的传输(Out-of-Band PULL Protocol，Out-of-BandContent Transfer)：
a)因为在本例中媒体播放器采用了点播的方式，这是一种PULL“拉”的业务，也就是由媒体播放器发起。控制点通过传输管理操作通知媒体播放器开始传输，而本例采用了控制点与媒体播放器在同一设备的模型，所以仅是控制点响应用户操作，调用内部服务让媒体播放器开始PULL数据。在传输过程中还可响应用户的Seek、Pause、Stop等流控的操作。
b)具体数据的传输采用了所谓的“带外(Out-of-Band)传输协议”，即这些协议不属于数字家庭网络互操作协议。进行带外传输时，根据协议的不同也会需要媒体播放器与媒体服务器通过协议进行一些交互。以RTSP/RTP/RTCP为例，传输前通过RTSP进行设置(Setup)，然后就可正式播放，播放过程中，控制点将用户的Seek、Pause、Stop等操作发送到播放器后，播放器通过RTSP协议传输到数字家庭网络的互联网业务网关，对流进行控制。
c)数字家庭网络的互联网业务网关(媒体服务器)收到带外传输协议的Setup、Play、Stop等请求后将其转发到互联网的媒体服务器上(本例中互联网一侧也采用了RTSP协议)，互联网服务器的响应发回网关，然后又转发回家庭网络的媒体播放器。在数字家庭网络的互联网业务网关互联网上的媒体服务器都设置好之后，互联网的媒体服务器将内容发送到网关，网关再将其传送到数字家庭网络的媒体播放器。
d)实际上带外传输协议并没有限制，例如可以采用HTTP协议传输，此时数字家庭网络内部交互不需要配置这个过程，媒体播放器可以直接发送HTTP GET请求，数字家庭网络的互联网业务网关收到请求后则需要自动进行向互联网服务器发送Setup请求(如果在互联网一侧仍采用RTSP协议)，互联网服务器响应后，网关再自动发送Play请求，互联网的媒体服务器将数据用RTP协议封装传到数字家庭网络的互联网业务网关，而数字家庭网络的互联网业务网关此时需要将RTP包解开，经缓存后再采用HTTP协议封装并发送到数字家庭网络媒体播放器。
e)数字家庭网络的互联网业务网关具体的工作根据互联网与数字家庭网络两边具体采用的传输协议、媒体格式等确定，这些需要事先规定并且在网关上配置好。
8.如果需要播放重复或其他的内容，重复传输的整个过程。
9.关闭网关与媒体播放器的连接(Release Connection)：数字家庭网络收到媒体播放器关闭连接请求时，需要向互联网媒体服务器发送Teardown请求，同时关闭互联网一侧的连接。
本领域技术人员不脱离本发明的实质和精神，可以有多种变形方案实现本发明，以上所述仅为本发明较佳可行的实施例而已，并非因此局限本发明的权利范围，凡运用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变化，均包含于本发明的权利范围之内。
Claims (7)
1.一种数字家庭网络设备点播互联网音视频方法，包括媒体播放器和数字家庭网络的互联网业务网关，数字家庭网络的互联网业务网关包括依次相连的互联网终端代理模块、应用协议及业务转换模块和数字家庭网络服务器代理模块；其特征在于，包括步骤：
A1、在视频点播开始之前，媒体播放器通过数字家庭网络智能分组及资源共享协议IGRS或通用即插即用协议UPnP的自动机制，发现数字家庭网络的互联网业务网关是一个数字家庭网络媒体服务器设备，并且发现其代理的视频点播业务；所述数字家庭网络的互联网业务网关包括依次相连的互联网终端代理模块、应用协议及业务转换模块和数字家庭网络服务器代理模块；所述互联网终端代理模块用于对互联网协议及业务进行适配并与外部互联网业务服务器交互，通过互联网应用协议从互联网服务器获得具体的业务；所述数字家庭网络服务器代理模块用于对数字家庭网络协议及业务进行适配并通过数字家庭网络互操作协议向数字家庭网络内部设备提供转换为数字家庭网络服务的互联网业务；所述应用协议及业务转换模块用于在所述互联网终端代理模块及数字家庭网络服务器代理模块之间进行数据转发，并进行数据格式转换、协议转换及业务实现方式的转换；
A2、所述媒体播放器通过所述数字家庭网络的互联网业务网关浏览、搜索、定位媒体内容；
A3、所述媒体播放器获取所述数字家庭网络的互联网业务网关所支持的传输、控制协议及媒体格式；
A4、所述媒体播放器匹配传输、控制协议及媒体格式；
A5、所述媒体播放器与所述数字家庭网络的互联网业务网关根据所选择的传输协议及媒体格式建立连接；
A6、所述媒体播放器选择传输内容；
A7、进行媒体对象的传输；
A8、如果需要重复播放或者播放其他的音视频内容，转到步骤A6；
A9、关闭所述媒体播放器与所述数字家庭网络的互联网业务网关的连接。
2.根据权利要求1所述的数字家庭网络设备点播互联网音视频方法，其特征在于：还包括所述数字家庭网络的互联网业务网关根据互联网物理介质形式和网络特征对所述互联网进行适配，所述对所述互联网进行适配具体包括：设置非对称数字用户环路ADSL接口、以太网Ethernet接口或帧中继接口，相应的链路层协议为以太网上的点对点协议PPPoE或帧中继链路层协议。
3.根据权利要求1所述的数字家庭网络设备点播互联网音视频方法，其特征在于：还包括所述数字家庭网络的互联网业务网关根据数字家庭网络物理介质形式和网络特征对所述数字家庭网络进行适配，所述对所述数字家庭网络包括：设置无线局域网接口、以太网Ethernet接口或电力线载波PLC接口，相应的链路层协议为电气和电子工程师学会IEEE 802.11协议或电气和电子工程师学会IEEE 802.3协议。
4.根据权利要求1所述的数字家庭网络设备点播互联网音视频方法，其特征在于：所述互联网终端代理模块上配置有互联网服务器列表、服务类型、访问互联网业务采用的协议、地址、服务内容的数据格式，互联网业务终端代理模块根据配置信息，通过HTTP、RTSP/RTP/RTCP或FTP协议访问互联网服务器。
5.根据权利要求1所述的数字家庭网络设备点播互联网音视频方法，其特征在于：还包括所述数字家庭网络服务器代理模块定期通过HTTP组播发送设备在线宣告消息，所述在线宣告消息由简单服务发现协议SSDP定义，所述服务器代理模块通过HTTP单播响应家庭数字网络其它设备的搜索消息。
6.根据权利要求5所述的数字家庭网络设备点播互联网音视频方法，其特征在于：所述网关离线时，所述家庭网络服务器代理模块发送简单服务发现协议SSDP定义的离线宣告消息。
7.根据权利要求1所述的数字家庭网络设备点播互联网音视频方法，其特征在于：还包括通过远程控制对所述互联网终端代理模块、所述应用协议及业务转换模块和所述数字家庭网络服务器代理模块进行配置管理。
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