CN101945106A - 一种富媒体场景在广播网中的传输方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种富媒体场景在广播网中的传输方法，包括步骤：(1)、在发送端，将更新与初始场景或上一时刻合成的当前场景合成为新的当前场景，替换初始场景或上一时刻合成的当前场景，并与未合成的更新组成新的富媒体场景数据，替换当前发送的富媒体场景数据；(2)、初始场景、当前场景采用场景信道，以文件模式轮播进行传输；未合成的更新则采用更新信道，以流的方式进行传输。相比统一传输，采用分离传输时，传输带宽的节约的同时，也就降低了传输的负担。接收终端数据处理量减少，从而减轻了接收终端的负担。

Description

一种富媒体场景在广播网中的传输方法

技术领域

本发明属于富媒体技术领域，更为具体地讲，涉及一种富媒体场景在广播网中的传输方法。

背景技术

一般来说，富媒体业务中最重要的就是富媒体场景信息，它描述了其他各种媒体资源的展现方式及交互方式。按照富媒体的思想，一个富媒体业务可能包含多个富媒体场景，场景之间的切换可以通过用户操作或者时间来触发。

一个富媒体场景由一个初始场景及可能的多个更新组成，这些更新可以是按时序由发送端推送，也可以是通过用户交互向服务端申请而产生。更新可以向原有场景添加、删除、替换媒体对象，使场景内容发生改变，呈现出动态的效果。由于场景的变化与时间密切相关，从而体现出了可以流化的特征，时间轴上需要被先展现的场景或更新被先传输，需要被后展现的场景或更新被后传输，这样富媒体场景就可以形成场景流，使用流协议进行传输，以下是一个简单的富媒体场景例子：

富媒体场景在传输的时候，传输的单位是单元，即Unit，不同的内容具有不同的Unit类型。从以上例子中可以看出，这个设计好的场景将被分为4个Unit传输，而单元标签上的time属性也指示了各个Unit何时被传输。

图1是富媒体场景在单播信道中的传输示意图。

在单播通道中，用户通过顺序接收初始场景和更新即可正常访问业务。

图2是富媒体场景在广播信道中的传输示意图。

富媒体场景的结构特性在使用点对点的方式传输时不会遇到任何问题，但是运用到广播网络环境下会遇到一些问题，因为广播网络可能随时都会有用户接入，而且需要保证随时接入的用户呈现的内容都相同。可以采取两种方式满足这种需求，一种方式是反复传输初始场景及当前时刻之前的所有更新，另一种方式是发送端按照一定的策略合成当前场景并插播到信道中去冗余传输。

现有技术中，如2010年07月14日授权公告、公告号为CN 101252597B、名称为“一种缩短富媒体场景呈现等待时间的方法”的中国发明专利中的富媒体场景的传输方式属于第二种方式。该方式，如图2所示，当前场景1即初始场景与更新1，2的合成，当前场景2即初始场景与更新1、2、3、4的合成，以此方式类推。发送端只传输当前场景和之后的更新，当采用第二种方式传输时，相当于增加了富媒体流中的关键场景信息，使得任意时刻接入的用户都有可能恢复当前场景，接收终端处理当前场景后只用关心后续出现的更新即可。显而易见，第二种方式相比第一种方式有更小的传输带宽及更快的接收终端接入速度。

富媒体的业务多是和音视频紧密结合的业务，例如交互式电视，此类应用通过接收场景，解析，引入外部关联的视频流与当前场景同步的进行播放。在这样应用情景中，一方面，相比音视频，富媒体场景信息量不会很大；另一方面，相对于场景信息，这类业务的更新信息并不是显得特别重要，所以丢失部分更新并不会影响业务的使用。根据之前的讨论，如果将场景信息(包括初始场景及当前场景)与更新采用相同信道传输的话，任意时刻用户接入，正确接收一个完整的场景信息即可恢复业务。但在传输过程中无法避免丢包或者出错的问题影响接收，所以需要使用相应纠错技术来避免这个问题。一般情况下当场景和更新一起传输时只能采用同样的纠错算法，而且编码过程一般不会区分信息是场景还是更新，对于已经成功接入业务的接收终端为了得到更新信息，还是必须经过复杂的解码过程得到更新信息，抛弃大量的无用的场景信息。这样做无疑增加了传输负担和接收终端解码负担；另一方面，更新数据相对场景数据来说重要性较低，可以采用码率较低的纠错编码算法，甚至不需要保护，如果使用相同的纠错编码策略时会造成带宽的浪费。

发明内容

本发明目的在于克服现有技术的不足，提出传输负担和接收终端解码负担轻，节省传输带宽的一种富媒体场景在广播网中的传输方法。

为实现上述发明目的，本发明富媒体场景在广播网中的传输方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)、在发送端，将更新与初始场景或上一时刻合成的当前场景合成为新的当前场景，替换初始场景或上一时刻合成的当前场景，并与未合成的更新组成新的富媒体场景数据，替换当前发送的富媒体场景数据；

(2)、初始场景、当前场景采用场景信道，以文件模式轮播进行传输；未合成的更新则采用更新信道，以流的方式进行传输。

本发明的发明目的是这样实现的：

在现有技术中，初始场景、当前场景，即场景信息和未合成的更新采用同一信道传输时，如果需要保证用户接入时间小于定值K，那么任意T之间必须至少有一个当前场景传输，K与T应呈线性关系，假设整个场景的持续时间为S，那么在S期间中至少需要发送端生成N＝S/T个当前场景。假设每个间隔T内当前场景的大小为C_i(C₀为初始场景)；未合成的更新的大小为U_i，共有M个更新，码率大小为R，如果需要保证业务流畅的传输，则带宽至少为

$\frac{\underset{i=0}{\overset{N-1}{\mathrm{\Σ}}}{C}_i+\underset{i=0}{\overset{M-1}{\mathrm{\Σ}}}{U}_i}{S\×R};---\left(1\right)$

假设用户在S之间的任意时刻t(S＞t＞0)接入，至会话完成时，接收终端接收的数据量约为：

$\frac{\underset{i=0}{\overset{N-1}{\mathrm{\Σ}}}{C}_i+\underset{i=0}{\overset{M-1}{\mathrm{\Σ}}}{U}_i}{S\×R}(S-t);---\left(2\right)$

在本发明中，初始场景、当前场景，即场景信息与未合成的更新分开传输，场景信息采用文件模式在场景信道以轮播方式进行传输，而未合成的更新采用流的方式在更新信道传输，假设传输场景的信道码率为R，根据式(1)推导得采用分离传输时，用于传输场景信息的带宽至少为：

$\frac{\underset{i=0}{\overset{N-1}{\mathrm{\Σ}}}{C}_i}{S\×R};---\left(3\right)$

假设传输未合成的更新的信道码率为R′(R′＞R)，传输更新的带宽至少为：

$\frac{\underset{i=0}{\overset{M-1}{\mathrm{\Σ}}}{U}_i}{S\×R^{\′}};---\left(4\right)$

在本发明中，接收终端在t(S-T＞t＞0)时刻接入，接收终端接收的数据量约为

$\frac{\underset{i=0}{\overset{N-1}{\mathrm{\Σ}}}{C}_i}{S\×R}\×T+\frac{\underset{i=0}{\overset{M-1}{\mathrm{\Σ}}}{U}_i}{S\×R^{\′}}\×(S-T-t);---\left(5\right)$

这样，在任意时刻，接收终端接入场景传输信道，仅且仅需接收一次场景信息数据进行解码，负担大为减轻。在接收终端，接收场景数据的时间约为T，然后剩余的时间(S-T-t)用于接入更新信道接收未合成的更新。

一般来说式(3)的值大于式(4)；又因为(R′＞R)，式(3)与式(4)之和小于式(1)；又因为(T＜＜S)，式(5)值小于式(2)。由此可见，采用分离传输时，具有更低的传输带宽以及更低的接收终端负担。相比统一传输，采用分离传输时，发送端可以节约带宽为：

$\frac{\underset{i=0}{\overset{M-1}{\mathrm{\Σ}}}{U}_i}{S\×R}-\frac{\underset{i=0}{\overset{M-1}{\mathrm{\Σ}}}{U}_i}{S\×R^{\′}};---\left(6\right)$

传输带宽的节约的同时，也就降低了传输的负担。

在整个场景持续时间S内，任意t(S-T＞t＞0)时刻接入的接收终端可以少处理数据为式(1)减式(5)：

$\frac{\underset{i=0}{\overset{N-1}{\mathrm{\Σ}}}{C}_i}{S\×R}\×(S-T-t)+\frac{\underset{i=0}{\overset{M-1}{\mathrm{\Σ}}}{U}_i}{S\×R}(S-t)-\frac{\underset{i=0}{\overset{M-1}{\mathrm{\Σ}}}{U}_i}{S\×R^{\′}}\×(S-T-t);---\left(7\right)$

接收终端数据处理量减少，从而减轻了接收终端的负担。

作为进一步的改进，在本发明富媒体场景在广播网中的传输方法中，所述的初始场景、当前场景在传输过程中采用码率较高的纠错编码算法进行编码，未合成的更新在传输过程中采用码率较低的纠错编码算法进行编码。

因为富媒体业务的特点是只要能保证更新信息有足够的传输带宽即可以满足业务的实时性。采用这种编码策略，由于场景信道仅影响用户的接入速度，因此，在保证场景信息传输质量的同时，提高了未合成的更新的传输和解码速度，提高富媒体业务实时性需求，同时，降低了接收终端的解码负担。

附图说明

图1是富媒体场景在单播信道中的传输示意图；

图2是富媒体场景在广播信道中的传输示意图；

图3是富媒体场景在CMMB环境中传输协议栈；

图4是富媒体场景在CMMB数据广播中传输示意图；

图5是Raptor编码到CMMB分块的映射规则示意图；

图6是接收终端的接收状态图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式进行描述，以便本领域的技术人员更好地理解本发明。需要特别提醒注意的是，在以下的描述中，当已知功能和设计的详细描述也许会淡化本发明的主要内容时，这些描述在这里将被忽略。

实施例

在本实施例中，使用CMMB网络作为本实施例中传输方法的应用环境。图3显示了CMMB网络中富媒体场景传输的相关协议栈，其中与本实施例相关的部分被标记为浅色。

CMMB网络定义了数据广播协议用于开展数据业务，并进一步定义了流模式以及文件模式用于传输不同的业务内容，不管是流还是文件，它们最终都将被封装成XPE包传输。在文件模式中，实现了多文件的传输，更新，轮播，在文件模式的纠错方式上，CMMB自主研发了LDGC码；在流传输中，CMMB并没有特殊指定实现方式与纠错方式，在本实施例中，将使用RTP的方式来实现。

图4是富媒体场景在CMMB数据广播中传输示意图。

在本实施例中，如图4所示，制作好的富媒体场景文件经过富媒体编码器编码成二进制数据，编码过程中比较重要的参数包括场景的比特率、场景的持续时间以及生成当前场景间隔时间，这将影响生成数据的大小以及所需传输信道容量，生成的数据包括两个部分，初始场景、当前场景，即场景信息二进制数据以及未合成的更新二进制数据。对于未合成的更新二进制数据，进行RTP包的封装后再进行XPE封装进行传输，对于初始场景及当前场景，将使用CMMB文件模式进行传输，但我们并没有使用LDGC编码，而是使用了Raptor编码，场景信息经过Raptor编码后的多个码字组成一个CMMB文件片，多个CMMB片组成CMMB文件块后，在相应的FAT表中加上相应的时间信息用于同步，后经过XPE封装后进行传输。

图5是Raptor编码到CMMB分块的映射规则示意图。

Raptor编码是一种逼近于香农极限的喷泉编码，其编码过程由预编码及M.Luby提出的LT编码组成，通过单层校验预编码及多层校验预编码，克服了LT编码的一些缺点，如解码时空代价不固定等等。对于任意给定小数ε＞0，Raptor编码时间复杂度仅为O(log(1/ε))，解码时间复杂度为O(k×log(1/ε))，Raptor编码具有恒定的编解码时间及空间占用等优点，凭借这些优势，Raptor编码已经被纳入了国外多种标准，如3GPP的MBMS标准，以及DVB-H标准。如图5所示，初始场景、当前场景二进制数据，即场景信息二进制数据在Raptor编码，即扩展汉明码编码、LDPC码编码以及LT码编码后的多个LT码码字组成一个CMMB文件片，这样Raptor编码被分为一系列的CMMB文件片，然后再将这一系列的CMMB文件片分成多个CMMB文件块。Raptor编码时码字长度T为64个字节，而SBL的值会根据文件大小变化。

发送端将编码器输出的场景信息数据按照时序实时进行Raptor编码，场景信道中任意时刻只有一个场景信息的数据(初始场景或当前场景)在传输，下一时刻的场景会替代当前的场景，这样场景信道中传输的总是最新的当前场景。对于任意场景信息，经过Raptor编码后的多个码字被作为组成一个CMMB文件片，场景编码后相关参数信息通过FAT表描述。最后，经XPE封装后的场景数据与音视频业务一起复用传输，而接收终端则进行相反的过程恢复场景信息。

发送端将编码器输出的未合成的更新数据按照时序实时进行RTP封装，然后与场景数据、音视频业务一起复用传输。

接收终端则进行相反的过程恢复场景信息。

图6是接收终端的接收状态图。

接收终端开机时进入恢复场景信息，即初始场景、当前场景状态：通过场景信道首先接入对应的文件下载会话中下载初始场景或当前场景，若接收或解码出错，则在此状态继续接收场景信息；若成功恢复当前场景后则进入普通状态，进入普通状态后接入更新流会话。更新可分为高优先级更新和低优先级更新，可以通过扩展RTP应用协议头部指示，若在普通状态丢失低优先级包则状态无需改变，若丢失高优先级包则返回恢复场景状态，一般来说更新信道中的高优先级更新并不多。

尽管上面对本发明说明性的具体实施方式进行了描述，以便于本技术领的技术人员理解本发明，但应该清楚，本发明不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。

Claims (3)

1.一种富媒体场景在广播网中的传输方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)、在发送端，将更新与初始场景或上一时刻合成的当前场景合成为新的当前场景，替换初始场景或上一时刻合成的当前场景，并与未合成的更新组成新的富媒体场景数据，替换当前发送的富媒体场景数据；

(2)、初始场景、当前场景采用场景信道，以文件模式轮播进行传输；未合成的更新则采用更新信道，以流的方式进行传输。

2.根据权利要求1所述的富媒体场景在广播网中的传输方法，其特征在于，所述的初始场景、当前场景在传输过程中采用码率较高的纠错编码算法进行编码，未合成的更新在传输过程中采用码率较低的纠错编码算法进行编码。

3.根据权利要求1所述的富媒体场景在广播网中的传输方法，其特征在于，所述的广播网为CMMB广播网，所述的初始场景、当前场景采用场景信道，以文件模式轮播进行传输；未合成的更新则采用更新信道，以流的方式进行传输为：

制作好的富媒体场景文件经过富媒体编码器编码成初始场景、当前场景二进制数据以及未合成的更新二进制数据；

初始场景、当前场景二进制数据使用Raptor编码，经过Raptor编码后的多个码字组成一个CMMB文件片，多个CMMB片组成CMMB文件块后，在相应的FAT表中加上相应的时间信息用于同步，后经过XPE封装后进行传输；

对于未合成的更新二进制数据，进行RTP包的封装后再进行XPE封装进行传输。

Images