CN102404646A - 一种无线电视直播系统及其直播方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种无线电视直播系统及其直播方法。无线电视直播系统主要包含直播服务器、转发服务器及用户终端。其中，直播服务器用于将直播信息转化成流媒体数据，并发送所述流媒体数据；转发服务器，用于接收直播服务器发送的流媒体数据，并依据HTTP协议转发流媒体数据；用户终端通过无线网络连接转发服务器后，用于向转发服务器发送HTTP请求，并依据接收到的流媒体数据观看电视直播。本发明的无线电视直播系统及其直播方法，转发服务器通过HTTP协议向用户终端发送流媒体数据，能避免传统宽带IP上网利用RTSP/RTP协议传送多媒体数据文件头多、信令交互繁琐的缺陷。

Description

一种无线电视直播系统及其直播方法

技术领域

本发明涉及电视直播领域，尤其涉及一种无线电视直播系统及其直播方法。

背景技术

随着无线网络的发展及普及，用手机观看电视直播及实时视频语音聊天等无线视频的需求越来越多。然而，传统的宽带IP上网主要利用实时传输流协议/实时传输协议(RTSP/RTP，Real-time Streaming Protocol/Real-time TransportProtocol)进行电视直播或视频语音等多媒体数据的传输。

但无线网络客户端如手机用的是GPRS进行数据传输，传输码率低，一般在30Kb/s左右，如果也利用RTSP/RTP协议进行多媒体数据的传输，则会存在诸多缺陷。因为，RTSP/RTP协议有大量的文件头(Overhead)，如传送10M有用的数据就有2M的文件头，无形增加了无线网络传输的负担；且RTSP/RTP协议有大量的信令交互，如客户端要接收一笔数据则需要与服务器进行多次的交互，多次的信令交互也会增加无线网络传输的负担；又RTSP/RTP协议有大量的信令交互，而中国无线制定的CMWAP不支持大量的信令交互，因而使用CMWAP连接网络的手机客户端将无法使用CMWAP连接网络观看电视直播。

虽然目前有些高端手机客户端可以支持RTSP/RTP协议观看电视直播，但其要求无线网络通信质量较快且稳定，且对手机软件要求比较高，若一般的手机客户端或网络普通的情况下，仍不能流畅的观看电视直播。

发明内容

本发明的目的在于提供一种传输多媒体数据简单、交互流程少，观看电视直播流畅的无线电视直播系统及其直播方法。

本发明提供一种无线电视直播系统主要包含直播服务器、转发服务器及用户终端。其中，直播服务器用于将直播信息转化成流媒体数据，并发送所述流媒体数据；转发服务器，用于接收直播服务器发送的流媒体数据，并依据HTTP协议转发流媒体数据；用户终端通过无线网络连接转发服务器后，用于向转发服务器发送HTTP请求，并依据接收到的流媒体数据观看电视直播。

进一步的，上述直播服务器包含用于将直播信息转化为流媒体数据的编码器。

更进一步的，上述流媒体数据被转化为MGP格式的流媒体数据，且流媒体数据以MGP格式确定关键帧。

本发明还提供一种应用于上述直播系统的直播方法，包含步骤：

a、利用直播服务器发送流媒体数据到转发服务器；

b、利用用户终端通过无线网络连接转发服务器，并向转发服务器发出HTTP请求；

c、利用转发服务器依据上述HTTP请求及HTTP协议发送所述流媒体数据到用户终端。

本发明通过使用HTTP协议进行用户终端与转发服务器之间的信令交互，减少了交互流程，使用MGP格式进行音、视频媒体数据的流媒体数据打包，极大减少了RTP协议给媒体传输带来的文件头，从而方便用户在低码率的无线网络也可流畅的观看电视直播。

本发明通过在转发服务器设置内存池即一定量的缓存及在缓存在对流媒体数据进行关键帧定位，从而保证在节目的直播过程中直播的实时性；用户可以从任意时间点接入，保证用户终端的观看质量；并且在无线移动互联网环境下，用户终端所处地点的信号强弱不同，转发服务器传给用户终端媒体流的速度也是不同的，保证不同无线网速的用户终端的观看质量。

附图说明

图1为本发明一种无线电视直播系统的功能框图；

图2为具体实施方式中一种无线电视直播系统的示意图。

具体实施方式

针对传统的宽带IP上网电视直播用RTSP/RTP协议传输多媒体数据产生无用数据多、信令交互多的缺陷，本发明提供一种无线电视直播系统及其直播方法。

如图1所示，本发明提供一种无线电视直播系统，它包含直播服务器、转发服务器及用户终端。其中，直播服务器主要提供直播信息，或者利用内置编码器将直播信息转换为MGP文件格式的流媒体数据，然后通过宽带IP网络、无线网络、卫星电视信号、局域网、数据专线或其他方式将上述流媒体数据发送到转发服务器。转发服务器接收到上述流媒体数据后，将其存储于内置的内存池中，当用户终端有观看电视直播请求并发起HTTP(Hyper Text TransferProtocol)请求时，转发服务器即依据用户终端接入的时间点，将流媒体数据以HTTP协议的方式转发给用户终端。用户终端即可依据接收到的流媒体数据观看电视直播，或通过内置的解码器对上述流媒体数据进行解码后观看。

由于传统的电视直播多媒体数据利用RTSP/RTP协议进行传播时，会产生大量的无用数据，而无线网络的传输速度又比较偏慢如一般仅有30Kb/s，因而需要将传统的多媒体音频、视频数据进行HTTP传输发送给手机客户端时，需要将直播信息打包成MGP格式的流媒体数据，从而方便一般的手机用户终端均可以HTTP的方式接收打包后的流媒体数据观看电视直播。下面将具体介绍自定义MGP格式的流媒体数据文件。

本发明提出的直播业务基于MGP协议，该协议定义一种流媒体数据的打包格式，可同时用于本地播放、在线点播和电视直播服务。它定义的完整的流媒体文件格式包含文件头，索引表，数据负载和文件尾四部分，其结构如下表所示：

a)文件头包含本文件格式的标志和版本信息：

文件格式的标志：”MIIN”，4个字节。

版本号：例如“1”表示目前版本号为1，1个字节，从1开始递增，最大值255。

文件头还可以根据需要自行扩展。

b)索引表包含文件中所有视频关键帧的时间戳和位置信息。

索引表用于在文件中直接定位任意能够起始播放的位置，索引表的结构为：

其中，Header：0x7A，表示索引表的开始；

Entry Count：表示索引表中包含多少个视频关键帧的时间戳和位置信息；

Timestamp：包含每个视频关键帧的二次差分时间戳值，n＜4；

Offset：包含每个视频关键帧在文件中的二次差分位置信息，m＜4。

播放器根据索引表实现文件播放的定位。该索引表，采用特殊的编码方法，使其适应在线点播的要求。在直播中，是不需要索引表的，因此不做详细说明。

c)媒体描述信息MediaInfo，描述数据流中存在的音频、视频流的索引和编码信息。

Media Info包通常包括节目的总长度，stream id等信息；

客户端播放器通过MediaInfo中指定的stream id，从MGP流中分离出音频数据和视频数据，并提供其基本解码信息给音频和视频解码器，包括视频尺寸、帧率、音频采样率、音视频压缩格式等。

d)数据负载，主要是指经过高效压缩后的视频和/或音频媒体数据。

负载的意思在这里表示文件中实际运载的多媒体数据，这些数据可以用任意编码方式进行压缩。比如对于视频，有MPEG-1，MPEG-2，MPEG-4，H.264等编码方式；对于音频，有AAC，AMR等编码方式。数据负载由数据包组成。数据包可以包含视频帧或音频帧，但一个数据包不能同时既包含有视频帧，又包含有音频帧。一个数据包可以同时包含多个具有相同时间戳的视频帧，或多个具有相同时间戳的音频帧；而一个视频帧或音频帧也可以被分成多段由多个数据包包含，这些数据包具有相同的时间戳。

在包含多个视频帧的数据包中，至多只允许出现一个视频关键帧，且这个视频关键帧必须是这个数据包中的第一帧。如果一个视频关键帧被分成多段由多个数据包所包含，那么只有包含该视频关键帧第一段的数据包被认为是该视频关键帧的起始位置。数据负载中包含的所述多媒体流的具有连续相关性的属性的参数值包括视频帧和/或音频帧的时间戳和长度。

e)文件尾指示文件的结束。

结束标志：‘B’，1个字节。

直播服务器与转发服务器建立会话后，转发服务器在本地为这路直播节目保存一套媒体描述信息，然后在本地缓存直播服务器上传的数据，并为每个视频关键帧建立索引。当有客户端在某一时刻接入时，转发服务器负责查找到最近的一个视频关键帧，然后装上文件头和媒体描述信息，再发送给该客户端，从而保证客户端可以在任意时刻接入。

上述内容详细介绍了按照MGP协议进行打包的MGP流媒体数据，通过该转换，可去掉传统的RTSP/RTP协议中过多的文件头数据，再利用HTTP协议传输该流媒体数据，又可减少信令交互，使得手机用户终端可流畅的观看电视直播。

当直播服务器将转换后的流媒体数据发送到转发服务器后，转发服务器即将流媒体数据直接转发给用户终端，或者存储与内置的内存池中。其中，内存池具有设定的容量，可以存储一定量的流媒体数据，并且用新接收到数据取代更新内存池中的原有流媒体数据，或者根据预设的时间来更新内存池中的流媒体数据。若用户终端和直播服务器同步，则转发服务器直接将直播服务器发送来的流媒体数据直接转发给用户终端即可；若用户终端不同步，转发服务器则依据用户接入的时间，并依据内存池中流媒体数据依据MGP文件格式所确定的最近的流媒体数据的关键帧来进行转发。

若用户终端想观看电视直播时，首先通过无线网络如CMWAP或CMNET连接到转发服务器并发送HTTP请求。当接收到转发服务器转发过来的流媒体数据后即可观看电视直播，或利用内置的解码器将流媒体数据解码之后观看电视直播。

以上内容详细介绍了本发明的无线电视直播系统的工作原理，下面具体介绍无线电视直播系统的实施方法。

如图2所示，将一台转发服务器被部署到移动公司机房，它具有公网IP地址。在我们所在公司办公室局域网上部署了多台直播服务器如PC，它们可通过公司网关访问互联网。

每台直播服务器同时访问互联网上的多套电视直播节目，并通过其内置的编码器将直播信息媒体数据编码格式转换为MGP格式的流媒体数据。所有直播服务器上线后都与设在移动机房的转发服务器进行交互，并向它传输数据。

用户终端采用某公司研发的手机电视播放器。手机通过中国移动或联通等进行无线上网，通过节目列表浏览可观看的直播节目，点击进入选中的节目链接，向转发服务器发出HTTP请求指定的节目内容。

当然，直播服务器可以是一台带摄像头的监控设备或一部手机，以便获取各种视频、音频等直播信息，且直播服务器、转发服务器及用户终端也可灵活配置，如一个转发服务器可同时接受来自多个直播服务器的数据，一个直播服务器可以同时向多个转发服务器发送数据，一个转发服务器连接多个用户终端，一个用户终端也可连接多个转发服务器，以达到负载均衡的目的。

针对多个用户可能同时收看一个节目源的同一路音、视频内容，为了减少直播服务器与转发服务器间网络的占用带宽，采取如下技术：当一个用户收看节目源的直播节目时，如果转发服务器已在转发该节目，则转发服务器将不再与直播服务器编码器建立新的流连接，而直接从接收到的相应流媒体数据拷贝一份转发到该用户。

以PU代表直播服务器，SS代表转发服务器，转发过程如下：

1.PU上线，和SS建立TCP链接。

2.PU发送请求到SS；针对PU可能直播多个节目的情况，为每个节目增加标识，这样当客户端收看直播视频时，可直接在URL信息中填入该节目目的标识，便可收看到该节目。

3.PU获得直播电视节目(可通过有线电视、卫星、电视天线、机顶盒以及互联网等任何方式)，通过其内部编码器，进行音、视频数据的压缩，并按照MGP格式进行打包。

4.PU开始向SS发送MGP流媒体数据，PU管理数据缓存。

5.客户端向SS发送HTTP请求命令。

6.SS响应客户端HTTP请求，并在缓存中定位关键帧，从该点开始发送数据给该客户端。

7.用户暂停播放，不必与PU进行交互。PU继续向该用户发送数据。直到该用户终端的数据缓存(及路由中所有的缓存)满，此时PU向其发送数据被堵塞。当用户继续播放时，PU定位下一个关键帧，继续向其发送数据。

8.用户停止播放，HTTP连接被关闭，PU停止向该终端发送数据。

由上述转发过程可知，通过在转发服务器设置内存池即一定量的缓存及在缓存在对流媒体数据进行关键帧定位，从而保证在节目的直播过程中直播的实时性；用户可以从任意时间点接入，保证用户终端的观看质量；并且在无线移动互联网环境下，用户终端所处地点的信号强弱不同，转发服务器传给用户终端媒体流的速度也是不同的，保证不同无线网速的用户终端的观看质量。

针对上述无线电视直播系统，本发明还提供一种对应的直播方法，具体包含步骤：

a)利用直播服务器发送流媒体数据到转发服务器；

b)用户终端通过无线网络连接到转发服务器，并向转发服务器发出HTTP请求；

c)当转发服务器接收到用户终端发出的请求后，则依据用户接入的时间及内存池中流媒体数据关键帧的定位，发送流媒体数据到用户终端；

d)用户终端依据接收到的流媒体数据观看电视直播。

另外，本发明的无线电视直播系统中的用户终端可以是各种通过无线网络连接到转发服务器的手持终端，不应当仅限于手机用户终端。如笔记本电脑装了无线上网卡之后，也可以通过无线移动网络连接到转发服务器并收看电视直播。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (16)

1.一种无线电视直播系统，其特征在于，包括：

直播服务器，用于将直播信息转化成流媒体数据，并发送所述流媒体数据；

转发服务器，用于接收所述直播服务器发送的流媒体数据，并依据HTTP协议转发所述流媒体数据；

用户终端，通过无线网络连接所述转发服务器，用于向所述转发服务器发送HTTP请求，并依据接收到的所述流媒体数据观看电视直播。

2.如权利要求1所述的电视直播系统，其特征在于，所述直播服务器具有编码器，所述编码器用于将所述直播信息转化为MGP格式的流媒体数据。

3.如权利要求1或2所述的电视直播系统，其特征在于，所述转发服务器具有一内存池，所述内存池用于存储所述流媒体数据。

4.如权利要求2所述的电视直播系统，其特征在于，所述流媒体数据依据所述MGP格式确定关键帧。

5.如权利要求4所述的电视直播系统，其特征在于，所述转发服务器用于依据所述关键帧及用户终端接入的时间转发所述流媒体数据。

6.如权利要求1或2所述的电视直播系统，其特征在于，所述转发服务器用于直接转发所述流媒体数据。

7.如权利要求1或2所述的电视直播系统，其特征在于，所述用户终端具有解码器，所述解码器用于对所述流媒体数据进行解码。

8.如权利要求1或2所述的电视直播系统，其特征在于，所述直播服务器的数目为1个或多个。

9.如权利要求1或2所述的电视直播系统，其特征在于，所述转发服务器的数目为1个或多个。

10.如权利要求1或2所述的电视直播系统，其特征在于，所述用户终端的数目为1个或多个。

11.如权利要求1或2所述的电视直播系统，其特征在于，所述用户终端通过CMWAP或者CMNET连接所述转发服务器。

12.一种应用于无线电视直播系统的直播方法，所述无线电视直播系统包含直播服务器、转发服务器及用户终端，其特征在于，包含步骤：

a、利用直播服务器发送流媒体数据到转发服务器；

b、利用用户终端通过无线网络连接所述转发服务器，并向所述转发服务器发出HTTP请求；

c、利用所述转发服务器依据所述HTTP请求及HTTP协议发送所述流媒体数据。

13.如权利要求12所述的直播方法，其特征在于，所述流媒体数据为MGP格式的流媒体数据，并以所述MGP格式确定关键帧。

14.如权利要求13所述的直播方法，其特征在于，所述直播服务器内置编码器，所述编码器用于将直播信息转化为所述MGP格式的流媒体数据。

15.如权利要求13所述的直播方法，其特征在于，步骤C中具体包含步骤：利用所述转发服务依据用户终端接入的时间及所述关键帧发送所述流媒体数据。

16.如权利要求13所述的直播方法，其特征在于，步骤C中具体包含步骤：利用所述转发服务器直接发送所述流媒体数据。

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