CN103428181A - 一种应用于IP over DVB的UDP报文传输优化方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种应用于IP over DVB的UDP报文传输优化方法。该方法包括：网关与终端协商UDP报文流标识方式，并使UDP报文流上下文同步；所述终端记录该UDP报文流对应的标识方式和上下文信息；所述网关向所述终端发送压缩头报文，该压缩头报文仅包含应用层数据；所述终端识别对应的UDP报文流，并且选择性地进行是否还原IP/UDP报文头部的操作，若终端需要还原IP/UDP报文头部，则终端根据该UDP报文流上下文还原IP/UDP报文头部，然后直接将数据包交给协议栈处理；若终端不需要还原IP/UDP报文头部，则终端对应用数据进行拼接后直接交给应用层。本发明解决了现有技术都只是默认终端需要还原IP/UDP头部，而且终端需要维护和更新上下文信息，不适用于报文头部无需还原的问题，提高了网络传输效率。

Description

一种应用于IP over DVB的UDP报文传输优化方法
技术领域
本发明涉及数字视频广播领域，具体地说，本发明涉及一种应用于IP over DVB（数字视频广播的因特网系统）的UDP（用户数据包协议）报文传输优化方法。
背景技术
移动技术和互联网技术的不断融合，使得全IP（网际协议）网络成为未来通信网络的发展趋势。IP技术的发展解决了异质网络的互通互联问题，为多种网络上的应用提供了一个统一的网络层承载平台。UDP是OSI参考模型中无连接的传输层协议，也是目前音视频传输中主要采用的传输层协议，尤其是用于IP over DVB中。
在UDP传输协议中，UDP报头由源端口号、目标端口号、数据报长度、校验值四个域组成，每个域各占用两个字节。IP与UDP分组头部过大，严重地浪费了带宽资源，带宽的有效利用率很低。因此，有必要对IP与UDP分组头部进行压缩。分组头部之所以能够被压缩，是因为相邻节点间同一数据流连续分组头部存在一些不变的冗余分组头部域（其为静态域），这样仅在数据流开始传递时发送完整的分组头部，后续IP分组只传送分组头部中的变化部分（其为动态域）和相对于同一个流的关联标识符。基于这一原理，提出了VJHC（Van Jacobson Header Compression）、IPHC（因特网协议报头压缩）、CRTP（压缩实时传输协议）以及ROHC（稳健报头压缩）等压缩方法。其中ROHC压缩方法应用最为广泛，该方法在数据流刚开始传递时，将完整分组头部（即静态和动态域）保存在本地压缩文景（context）数据结构中，后续分组参照此进行压缩，仅传递变化的值域，并且压缩方为每个文景分配一个文景标识符CID，用以唯一标识此数据流。ROHC解压方收到新的数据流分组时，将完整的分组头部保存到本地解压文景数据结构中，一旦解压方建立起完整文景，压缩方才发送ROHC压缩分组，在后续数据流传输中，解压方根据该分组的CID查找对应解压文景进行解压。但是，现有压缩方法采用了复杂的编码方法，都只是默认终端需要还原IP/UDP头部，而且终端需要维护和更新上下文信息，不适用于报文头部无需还原的情形。
因此，如何提出一种应用于IP over DVB的UDP报文传输优化方法是一个亟待解决的问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种应用于IP over DVB的UDP报文传输优化方法，本方法对IP/UDP报文头部的压缩效率高，而且终端可以根据需要进行还原或者不还原IP/UDP报文头部的操作。
为解决上述技术问题，本发明提供一种应用于IP over DVB的UDP报文传输优化方法，所述方法包括：步骤1：网关与终端协商UDP报文流标识方式，并使该UDP报文流上下文同步；步骤2：所述终端记录该UDP报文流对应的标识方式和上下文信息；步骤3：所述网关向所述终端发送压缩头报文，其中该压缩头报文仅包含应用层数据；步骤4：所述终端识别对应的UDP报文流，并且选择性地进行是否还原IP/UDP报文头部的操作，若终端需要还原所述IP/UDP报文头部，则终端根据该UDP报文流上下文还原所述IP/UDP报文头部，然后直接将数据包交给协议栈处理；若终端不需要还原所述IP/UDP报文头部，则终端对应用数据进行拼接后直接交给应用层。
作为本发明一种优选的技术方案，所述UDP报文流标识方式为：利用IP overDVB封装协议中的闲置字段或者PAT表的节目编号字段来唯一标识所述UDP报文流。
作为本发明另一种优选的技术方案，步骤1还包括如下：
步骤101：所述网关向所述终端发送协商消息，向所述终端告知该网关所支持的所述UDP报文流的标识方式列表；步骤102：所述终端接收该协商消息后，从所述UDP报文流的标识方式列表中，选择一种标识方式，确定是否需要还原所述IP/UDP报文头部；步骤103：将是否需要还原所述IP/UDP报文头部的选择结果通过协商回复消息通知所述网关；步骤104：所述网关向所述终端发送所述UDP报文流上下文同步消息。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1、本发明根据IP over DVB特性，将UDP报文头部全去掉，压缩效果比以往的压缩技术均要好；而且不引入额外字段，提高了网络传输效率。
2、因为本发明将UDP报文头部全去掉，所以终端可以根据应用需要，灵活地选择是否需要还原IP/UDP头部，若终端需要还原IP/UDP报头，终端则无需修改IP/UDP协议栈，底层还原IP/UDP报头后直接将数据包交给协议栈处理；若终端不需要不还原IP/UDP报头，终端需要将应用数据进行拼接，并直接交给应用层，而不经过协议栈。
附图说明
以下，结合附图来详细说明本发明的实施例，其中：
图1为本发明中UDP报文传输优化交互过程；
图2为本发明中终端与网关协商流程示意图；
图3为本发明中在有线电视网络上IP over DVB的一个具体实施例的系统模型示意图；
图4为本发明实施例中所采用的多协议封装的格式示意图；
图5为现有技术中PAT部分字段结构示意图；
图6压缩头部报文格式。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步地描述。
本发明实施例可应用于数字视频广播领域，数字视频广播包括数字卫星广播（DVB-S）、有线电视广播（DVB-C）等。如图3所示，本发明实施例的IP over DVB系统以有线电视网络为例进行说明。本发明实施例提出的方法是基于头部压缩技术和IP over DVB环境特点的UDP报文传输优化方法，其在现有压缩技术的基础上完全压缩了IP/UDP报文全部头部，即：将IP/UDP报头直接去除。
IP over DVB系统包括：DVB网关和机顶盒，机顶盒与DVB网关通过双向IP通道进行交互；数据通过有线电视网下行，其中，有线电视网采用IP数据封装服务器+IPQAM（边缘正交调幅调制器）的实现方式，根据IP数据封装协议将IP数据封装成适合在有线电视网传输的格式，与其它业务共享IPQAM下行信道带宽资源，传输到用户终端。DVB网关位于有线电视网前端，负责IP数据的封装打包等工作，是融合双向IP通道和IPQAM窄播通道实现非对称双向数据通道的网关设备；DVB网关与机顶盒之间可以通过双向IP通道进行交互。
如图1所示，本发明实施例的具体实现步骤包括：
步骤1：网关与终端协商UDP报文流标识方式，并使UDP报文流上下文同步，其中，利用IP over DVB封装协议中的闲置字段或者PAT表的节目编号字段（或者称为节目标识）来唯一标识UDP报文流；
步骤2：所述终端记录该UDP报文流对应的标识方式和上下文信息；
步骤3：所述网关向所述终端发送压缩头报文，其中该压缩头报文仅包含应用层数据；
步骤4：所述终端识别对应的UDP报文流，并且选择性地进行是否还原IP/UDP报文头部的操作，若终端需要还原IP/UDP报文头部，则终端无需修改IP/UDP协议栈，根据该UDP报文流上下文还原IP/UDP报文头部，然后直接将数据包交给协议栈处理；若终端不需要还原IP/UDP报文头部，则终端需要对应用数据进行拼接，并直接交给应用层，而不经过协议栈。其中，UDP报文流对应的上下文信息包括以下信息：该UDP报文流对应的标识方法、该UDP报文流对应的唯一标识、该UDP报文流的报头信息。其中，UDP报文流的报头信息就是IP/UDP报头里面具体的字段值，为终端需要还原报头时所必需的信息。
如图2所示，其中步骤1具体包括如下子步骤：
步骤101：网关向终端发送协商消息，向终端告知网关所支持的UDP报文流的标识方式列表；
步骤102：终端接收该协商消息后，从UDP报文流的标识方式列表中，选择一种标识方式；确定是否需要还原IP/UDP报文头部；
步骤103：将是否需要还原IP/UDP报文头部的选择结果通过协商回复消息通知网关；
步骤104：网关向终端发送UDP报文流上下文同步消息。
步骤3所描述的压缩头部报文格式如图6所示，该报文仅包含应用层数据。
在本发明实施例中，对报头的压缩就是将IP/UDP报头直接去除，为此带来了标识问题。但是，本发明实施例直接利用DVB特性，并通过MAC、reserved等闲置字段或者PAT表中的节目编号字段（即图5中的program_number）对UDP报文流进行标识；其中，IP over DVB封装协议采用目前采用最为广泛的多协议封装协议。多协议封装格式如图4所示，其包括TableID、SectionLength、MAC、Section Number以及一些标志字段，其中MAC字段包括MAC6、5和MAC4、3、2、1两部分，共6个字节。网关为每一路UDP报文流分配一个唯一的标识字段，该标识字段为6个字节，且可循环使用。采用MAC字段进行标识时，终端接收TS（传输流），组装成多协议封装段后，根据MAC字段对UDP报文流进行标识，其中TS为DVB所定义的MPEG-2格式种类的一种，TS是数字电视领域普遍应用的系统层编码标准；单个频点下的一个节目标识唯一标识一路节目。利用PAT表的节目标识对UDP报文流进行标识时，终端根据所接收数据的对应频点和节目标识来标识UDP报文流；PAT部分字段结构如图5所示，其中节目编号字段（Program Number）为2个字节，用来标识一路节目流。
最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制。尽管参照实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，都不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (4)

1.一种应用于IP over DVB的UDP报文传输优化方法，
该方法包括：
步骤1：网关与终端协商UDP报文流标识方式，并使该UDP报文流上下文同步；
步骤2：所述终端记录该UDP报文流对应的标识方式和上下文信息；
步骤3：所述网关向所述终端发送压缩头报文，其中该压缩头报文仅包含应用层数据；
步骤4：所述终端识别对应的UDP报文流，并且选择性地进行是否还原IP/UDP报文头部的操作，若终端需要还原所述IP/UDP报文头部，则终端根据该UDP报文流上下文还原所述IP/UDP报文头部，然后直接将数据包交给协议栈处理；若终端不需要还原所述IP/UDP报文头部，则终端对应用数据进行拼接后直接交给应用层。
2.根据权利要求1所述的应用于IP over DVB的UDP报文传输优化方法，其特征在于，在步骤1中，所述UDP报文流标识方式为：利用IP over DVB封装协议中的闲置字段来唯一标识所述UDP报文流。
3.根据权利要求1所述的应用于IP over DVB的UDP报文传输优化方法，其特征在于，在步骤1中，所述UDP报文流标识方式为：利用PAT表的节目编号字段来唯一标识所述UDP报文流。
4.根据权利要求1-3中任一所述的应用于IP over DVB的UDP报文传输优化方法，其特征在于，所述步骤1还包括如下步骤：
步骤101：所述网关向所述终端发送协商消息，向所述终端告知该网关所支持的所述UDP报文流的标识方式列表；
步骤102：所述终端接收该协商消息后，从所述UDP报文流的标识方式列表中，选择一种标识方式，确定是否需要还原所述IP/UDP报文头部；
步骤103：将是否需要还原所述IP/UDP报文头部的选择结果通过协商回复消息通知所述网关；
步骤104：所述网关向所述终端发送所述UDP报文流上下文同步消息。
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