CN103905134B - 广播设备通信协议 - Google Patents
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Abstract
一种在数字广播系统的组件之间传送数据的方法,包括:接收有效负载数据,向有效负载数据增加内容层报头,以形成内容层数据帧,向内容层数据帧增加传输和验证层报头和循环冗余校验字段,以形成传输和验证层数据帧,向传输和验证层数据帧增加应用成帧层报头,以形成应用成帧层数据帧,和把应用成帧层数据帧传给目的地组件。
Description
本申请是申请日为2009年4月9日提交的、申请号为200980119850.0、发明名称为“广播设备通信协议”的申请的分案申请。
技术领域
本发明涉及广播系统,更具体地说,涉及管理广播系统的组件之间的信息传送的方法和设备。
背景技术
iBiquity Digital Corporation HD RadioTM系统用于允许从目前的模拟调幅(AM)和调频(FM)无线电广播平滑地演进到全数字带内同频(IBOC)系统。这种系统在现有的中频(MF)和甚高频(VHF)无线电频带中,从地面发射机向移动接收机、便携式机和固定接收机提供数字音频和数据服务。广播公司可继续用新的质量更高,更鲁棒的数字信号同时地发射模拟AM和FM,从而允许他们自己及其收听者从模拟无线电广播转换成数字无线电广播,同时保持他们当前的频率分配。
HD Radio系统允许多种服务共用单个电台的广播容量。数字传输系统的一个特征是同时传送数字化音频和数据的固有能力。从而,该技术还为AM和FM无线电台的无线数据服务创造条件。第一代(核心)服务包括主节目服务(MPS)和电台信息服务(SIS)。称为高级应用服务(AAS)的第二代服务包括提供,例如组播节目,电子节目指南,导航地图,交通信息,多媒体节目和其它内容的新信息服务。
HD Radio系统提供分发各种各样服务(音频服务和数据服务)的平台。为了高效地传送和接收这些服务,理想的是具有可用于在HD Radio广播系统中的不同组件之间传送信息的单一信息传送协议。
发明内容
在第一方面,本发明提供一种在数字广播系统的组件之间传送数据的方法。所述方法包括:接收有效负载数据,向有效负载数据增加内容层报头,以形成内容层数据帧,向内容层数据帧增加传输和验证层报头和循环冗余校验字段,以形成传输和验证层数据帧,向传输和验证层数据帧增加应用成帧层报头,以形成应用成帧层数据帧,和把应用成帧层数据帧传给目的地组件。
在另一方面,本发明提供一种在数字广播系统的组件之间传送数据的设备。所述设备包括具有处理电路的源组件,所述处理电路用于接收有效负载数据,向有效负载数据增加内容层报头,以形成内容层数据帧,向内容层数据帧增加传输和验证层报头和循环冗余校验字段,以形成传输和验证层数据帧,向传输和验证层数据帧增加应用成帧层报头,以形成应用成帧层数据帧,和把应用成帧层数据帧传给目的地组件,作为HDP消息。
在另一方面,本发明提供一种数据链路管理器,所述数据链路管理器包括利用UDP/IP协议,接收HDP或非HDP数据的UDP接收机,TCP接收机,和路由器,所述路由器从UDP接收机计算机软件单元和TCP接收机计算机软件单元接收数据,在路由表中搜索目的地路线,把数据转发给识别的目的地路线。
在另一方面,本发明提供一种对信息帧重新排序的方法。所述方法包括:(a)接收信息帧;(b)比较信息帧中的序列号和预期序列号;(c)如果信息帧中的序列号与预期序列号相同,那么把信息帧路由给目的地进程,递增预期序列号,并重复步骤(a)、(b)和(c);和(d)如果信息帧中的序列号与预期序列号不同,那么确定接收的序列号和预期序列号之间的差值是否小于预定的最大重新排序深度,如果是,那么保存该信息帧。
附图说明
图1是供带内同频数字无线广播系统使用的广播设备的方框图。
图2是图解说明能够由按照本发明的一个方面的广播设备通信协议支持的一般网络结构的示意表示。
图3和4是利用HDP(一种广播设备通信协议)的广播系统组件的示意表示。
图5是在ETSI TS102821标准中描述的现有协议栈的示意图。
图6是按照本发明的一个方面的协议栈的示意表示。
图7是HDP栈的示意表示。
图8是按照本发明的一个方面的AFL帧的示意表示。
图9是移位寄存器的示意图。
图10是按照本发明的一个方面的TAL帧的示意表示。
图11是按照本发明的一个方面的CL帧的示意表示。
图12是按照本发明的一个方面的完整HDP帧的示意表示。
图13是输出器和激励器的方框图。
图14是图解说明数据链路管理器中的数据流的示图。
图15是重新排序处理的流程图。
图16是图解说明激励器中的数据流的示图。
图17是图解说明输出器中的数据流的示图。
图18是图解说明exgine中的数据流的示图。
图19是图解说明输入器中的数据流的示图。
具体实施方式
参见附图,图1是可用于广播FM IBOC数据音频广播(DAB)信号的演播室10,FM发射站12和演播室发射机链路(STL)14的相关组件的功能方框图。除了其它之外,演播室包括演播室自动化设备34,输入器18、输出器20,激励器辅助服务单元(EASU)单元22和STL发射机48。发射站包括STL接收机54,包括激励器引擎(exgine)子系统58和模拟激励器60的数字激励器56。尽管在图1中,输出器存在于无线电台的演播室,激励器位于发射站,不过这些元件可以共同位于发射站。
在演播室,演播室自动化设备向EASU供给主节目服务(MPS)音频42,向输出器供给MPS数据40,向输入器供给附加节目服务(SPS)音频38,和向输入器供给SPS数据36。MPS音频起主音频节目源的作用。在混合模式下,它在模拟和数字传输中都保持现有的模拟无线电节目格式。MPS数据(也称为节目服务数据(PSD))包括诸如音乐名称、艺术家、唱片集名称之类的信息。附加节目服务可包括附加音频内容,以及该服务的节目相关数据。
输入器包含用于供给高级应用服务(AAS)的硬件和软件。“服务”是通过IBOC DAB广播提供给用户的内容,AAS可包括未被分类为MPS或SPS的任意种类的数据。AAS数据的例子包括实时交通和天气信息,导航地图更新或其它图像,电子节目指南,多播节目,多媒体节目,其它音频服务,和其它内容。AAS的内容可由服务提供商44提供,服务提供商44向输入器提供服务数据46。服务提供商可以是位于演播室的广播公司,或者源于外部的第三方服务和内容提供商。输入器能够在多个服务提供商之间建立会话连接。输入器编码并多路复用服务数据46、SPS音频38和SPS数据36,以产生输出器链路数据24,输出器链路数据24经数据链路被输出给输出器。
输出器20包含对供给广播用主节目服务(MPS)和电台信息服务(SIS)来说所必需的硬件和软件。SIS提供电台信息,比如呼号、绝对时间、与GPS相关的位置等等。输出器通过音频接口接受数字MPS音频26,并压缩该音频。输出器还多路复用MPS数据40,输出器链路数据24和压缩的数字MPS音频,以产生激励器链路数据52。另外,输出器经其音频接口接受模拟MPS音频28,并对模拟MPS音频28应用预先计划的延迟,以产生延迟的模拟MPS音频信号30。对于混合IBOC DAB广播来说,该模拟音频可被广播为备用频道。所述延迟补偿数字MPS音频的系统延迟,从而允许接收机无时移地混合数字节目和模拟节目。在AM传输系统中,延迟的MPS音频信号30由输出器转换成单声道信号,并作为激励器链路数据52的一部分被直接发送给STL。
EASU22从演播室自动化设备接受MPS音频42,将其速率转换成恰当的系统时钟,并输出该信号的两个副本,一个数字副本26和一个模拟副本28。EASU包括与天线25连接的GPS接收机。GPS接收机允许EASU得到主时钟信号,通过利用GPS单元,使所述主时钟信号与激励器的时钟同步。EASU提供输出器使用的主系统时钟。在输出器存在灾难性故障,从而不再工作的情况下,EASU还被用于旁路(或重定向)模拟MPS音频,防止模拟MPS音频通过输出器。旁路的音频32可被直接送入STL发射机,消除了冷场事件。
STL发射机48接收延迟的模拟MPS音频50和激励器链路数据52。它通过STL链路14输出激励器链路数据和延迟的模拟MPS音频,STL链路14可以是单向的或者双向的。STL链路可以是数字微波或者以太网链路,可以使用标准的用户数据报协议(UDP)或标准的传输控制协议(TCP)。
发射站包括STL接收机54,激励器56和模拟激励器60。STL接收机54通过STL链路14接收激励器链路数据,激励器链路数据包括音频和数据信号,以及命令和控制消息。激励器链路数据被传给激励器56,激励器56产生IBOC DAB波形。激励器包括主处理器,数字上变频器,RF上变频器和exgine子系统58。exgine接受激励器链路数据,并调制IBOC DAB波形的数字部分。激励器56的数字上变频器把exgine输出的基带部分从数字的转换成模拟的。所述数模转换以和输出器的从EASU得到的基于GPS的时钟相同的GPS时钟为基础。从而,激励器56可包括GPS单元和天线57。在美国专利申请序列号No.11/081267(公开号2006/0209941A1)中可得到使输出器时钟和激励器时钟同步的备选方法。激励器的RF上变频器把模拟信号上变频成恰当的带内频道频率。上变频信号随后被传给大功率放大器62和天线64以便广播。在AM传输系统中,exgine子系统按照混合模式相干地把备用模拟MPS音频增加到数字波形中;从而,AM传输系统不包括模拟激励器60。另外,激励器56产生相位和幅度信息,模拟到数字信号被直接输出给大功率放大器。
通过利用各种波形,可在AM无线电频带和FM无线电频带中发射IBOC DAB信号。所述波形包括FM混合IBOC DAB波形,FM全数字IBOC DAB波形,AM混合IBOC DAB波形,和AM全数字IBOC DAB波形。
HD Radio系统提供包括组播服务和数据服务在内的音频服务。这些服务能够通过HD Radio系统传送,并由具有最少的元数据信息和支持的接收机处理。不过,在HD Radio系统中可实现日益增多的大量高级数据服务,例如包括:基于导航的服务,订阅音频服务,基于汽车的服务,移动娱乐更新和订阅/针对性数据服务。在单个服务提供商可能希望部署多种HD Radio服务的情形下,可实现这些服务。
在一个方面,本发明涉及一种由HD Radio广播系统体系结构(BAS)内的组件用于在组件之间传递内容、命令和控制信息的广播设备通信协议(称为HD协议(HDP))。
图2是图解说明能够由HDP支持的一般网络结构的示意表示。在这个例子中,内容提供商70供给将通过广域网72传给发射站,以便广播的信息。所述信息可被传给具有不同的设备结构和通信链路,包括演播室发射机链路(STL)74,卫星分发系统76或网际协议网络78的演播室和发射站。在利用STL74的第一种结构中,信息被传给具有电台管理设备80,输入器82和输出器84的演播室。无线通信链路86被用于把信息传给exgine88,exgine88可远离其余设备位于发射站。另一方面,传送的信息可通过无线通信链路90,直接传给激励器92,激励器92可位于发射站。
在其中通过卫星分发系统传送信息的第二种结构中,信息可通过卫星通信链路100,传给具有电台管理设备102,输入器104和输出器106的演播室。无线通信链路108被用于把信息传给exgine110,exgine110可远离其余设备位于发射站。另一方面,信息可通过卫星通信链路112,直接传给激励器114,激励器114可位于发射站。在另一个例子中,信息可通过多个卫星通信链路116、118传给多个激励器120、122和124,所述多个激励器120、122和124可位于多个发射站。
在其中通过IP网络传送信息的第三种结构中,信息可直接传给激励器126。另一方面,信息可传给具有电台管理设备128,输入器130和输出器132的演播室。信息随后通过IP网络连接被传递给exgine134。图2中所示的结构是演播室和发射站结构和通信链路的代表性例子,是对本发明的举例说明,而不是对本发明的限制。
图3是向广播站分发主节目服务数据,以便广播的示意表示。在这个例子中,内容提供商140通过分发网络142向输出器144发送数据,输出器把所述数据发给激励器146。所示设备之间的所有通信是按照HDP格式化的。
图4是向发射站分发附加节目服务数据,以便广播的示意表示。在这个例子中,内容提供商150通过分发网络152向电台管理设备154发送数据,电台管理设备154把内容分配给特定的SPS频道,并将其发给输入器156。另一方面,可从电台管理设备本地生成内容,并利用HDP传给输入器。HDP内容到输入器的传送也可由本地电台管理设备分配给不同的SPS频道。输入器把数据发给输出器158,输出器158随后把数据发给激励器160。输出器158可向输入器156回送配置和控制信息。设备之间的所有通信都是按照HDP格式化的。
在图2-4的每个例子中,信息从广播系统体系结构中的源组件被传给目的地组件。在源组件中利用HDP格式化所述信息,并将其包括在传给目的地组件的消息中。可利用已知的处理设备或电路,用软件和/或硬件实现用于形成HDP消息的处理。目的地组件接收传送的消息,并恢复有关的HDP格式化信息。按照这种方式,统一的HDP格式化信息从广播系统体系结构中的一个组件被传给下一个组件。
HDP包含数字无线世界(DRM)分布和通信协议(DCP)标准,ETSI TS102821的某些方面,该标准在此引为参考。
图5表示在ETSI TS102821标准中描述的现有技术的DCP协议栈的示图。在线条170输入的应用数据通过如图5中所示的若干层,从发射机被传送到接收机。在源组件中,把每一层的数据封装在一系列的帧中,从而产生消息。应用服务器172把数据发给TAG层174,TAG层174封装基本的任意长度的数据项,并把封装的数据项发给应用成帧(AF)层176,AF层176把基本数据结合成相关数据或消息的聚合块。可选的保护,分段和输送(PFT)层178允许可能较大的AFL帧的分段,并增加具有寻址和前向纠错(FEC)的可能性。TAG、AF和PFT层构成ETSI TS102821DCP。
利用类似的层结构,包括TAG层180、应用成帧(AF)层182和可选的保护,分段和输送(PFT)层184处理经DCP传送,并被目的地组件接收的数据,以把数据传送给应用客户端186。
ETSI TS102821DCP的多个方面使之不是最适合于用在HD Radio广播系统中。本发明的HD协议改正了这些不是最适宜的方面,与ETSI TS102821相比,在HD Radio环境中提供几个优点。例如,ETSI TS102821标准中的TAG层不适合于HD Radio系统中内的所有各种有效负载。另外,图5的DCP不提供任何安全能力。为了利用DCP标准的许多特征,增加所需的安全特征,并使之更适合于用在HD Radio广播生态系统中。在一个实施例中,HDP利用DCP标准的某些方面,不过包括在AF层的附加信息,和TAG层的重新定义。
图6表示按照本发明的一个方面,用于在广播设备源组件和目的地组件200和202之间交换信息的HDP栈的示图。
源广播进程204把数据发给内容层(CL)206,CL206封装基本的任意长度的数据项,并把封装的数据项发给传输和验证层(TAL)208。TAL层把数据发给应用成帧层(AFL)210,AFL210把基本数据组合成相关数据或消息的聚合块。可选的保护,分段和输送(PFT)层212允许可能较大的AFL帧的分段,并增大具有寻址和前向纠错(FEC)的可能性。例如,当通过不可靠的,或者出错的数据链路从源组件向目的地组件传送消息时,可以使用PFT层。当通过可靠的数据链路从源组件向目的地组件传送消息时,可不需要PFT层。内容层、TAL层、AF层和PFT层构成HD Radio广播设备通信协议(HDP)。在图6中的内容层之间所示的逻辑数据链路图解说明对应的源和目的地同级层,不是物理链路。不存在直接从源组件CL到目的地组件CL的物理连接。
利用类似的层结构,包括内容层214、TAL层216、应用成帧(AF)层218和可选的保护,分段和输送(PFT)层220,处理由目的地组件202接收的HDP格式化消息,从而把HDP内容传给目的地广播进程222。
可利用软件和/或硬件,包括已知的电子电路实现HDP栈中的各种数据帧的形成,所述已知的电子电路可包括程控产生数据帧的一个或多个处理器。通过定义这些组件之间的所有通信的公共接口,HDP栈使各个广播系统组件在逻辑上更加靠近。也称为有效负载信息的HDP内容通过如图6中所示的许多层,从源被传送给目的地。
如图7中所示,在一系列的帧中封装每一层的数据。源广播组件以有效负载230的形式,提供将传送给应用层的内容。内容层向有效负载增加内容层报头232,从而创建内容层帧234。TAL层向内容层帧234增加TAL报头236,从而创建TAL帧238。AF层向TAL帧增加AF报头240和AF报尾(footer)242,从而创建AFL帧244。
内容层(CL)报头是特定于目的地进程的,不过一般包括目的地进程所需的与有效负载有关的信息,比如消息标识符,序列号,或者需要的任何特殊处理。
传输和验证层(TAL)报头用于验证消息,和把消息路由给适当的进程。AF层(AFL)把基本数据结合成相关数据的聚合帧。AFL报头提供和AFL有效负载的格式有关的信息,具体地说,格式化有效负载使用的是哪种协议和该协议的哪个版本。另外,通过为特定的有效负载或消息提供同步和错误检测,AFL使内容能够被打包,并从一台物理机器发送给另一台物理机器。
可选的PFT层(PFTL)允许可能较大的AFL帧的分段,并增大具有寻址和前向纠错(FEC)的可能性。从而可用许多物理链路任意之一传送AFL帧或者PFTL片段。
在一种实现中,可用软件实现的数据链路管理器控制存在于广播组件上的进程,并负责处理TAL层和AFL层。
应用成帧层(AFL)类似于在ETSI TS 102 821标准的DCP中见到的AFL。该链路层把帧从一个广播系统转移到另一个广播系统。图8中表示了AFL帧的基本结构。AFL报头中的各个字段具有下述定义。
SYNC字段是“AF”的两字节ASCII表示。LEN字段规定有效负载的长度(单位:字节)。SEQ字段包括序列号。对于发送的每一帧,每个AFL帧中的序列号被加1,而不管内容。不要求接收的第一帧具有特定的值。
AR字段识别AFL协议版本。AF字段是CF、MAJ和MIN字段的组合。CF字段包含CRC标记,CRC标记可以为0(如果不使用CRC字段的话),或者为1(如果CRC字段包含有效CRC的话)。MAJ字段识别使用的AFL协议的主版本。MIN字段识别AFL协议的次版本。
PT字段识别协议类型。在一个例子中,PT字段包括对在有效负载中携带的数据的协议编码的单一字节。在关于ETSI TS 102 821标准中的TAG帧的一个例子中,该值是“T”的ASCII表示。在关于HDP帧的一个例子中,该值是“i”的ASCII表示。
在一个例子中,CRC字段包含CRC计算的CRC码(如果CF字段为1的话),否则它包含预定值,比如000016。
在一个例子中,HDP使用AF层的上述定义,同时定义不同的协议类型(PT)。对HDP帧的这种例子来说,所述值是“i”的ASCII表示。只对有效负载计算CRC,CRC不包括AFL报头。
循环冗余校验码(CRC码)的实现允许在目的地探测传输错误。
在一个例子中,用n次多项式定义CRC码:
G(x)=x″+gn-1xn-1+...+g2x2+g1+1
其中n≥1,并且
gi∈{0,1},i=1...n-1。
可借助移位寄存器进行CRC计算,所述移位寄存器包含与多项式的次数相同的n个寄存器级。图9中表示了移位寄存器的一个例子。移位寄存器260包括多级262、264、266和268。各级用b0…bn-1表示,其中b0对应于1,b1对应于x,b2对应于x2,bn-1对应于xn-1。通过在各级的输入端插入XOR,分接移位寄存器,其中多项式的对应系数gi为“1”。
在开始CRC计算时,所有寄存器级内容都被初始化成全部为1。在把数据块的第一比特(高位在先)应用于输入端之后,移位时钟使寄存器把其内容朝着MSB级(bn-1)移动一级,同时给分接的各级加载适当的XOR运算的结果。随后对每个数据比特重复该过程。在把数据块的最后比特(LSB)应用于输入端后的移位之后,移位寄存器包含CRC字,所述CRC字随后被读出。高位在先地传送所述数据和CRC字。
在一个例子中,在传输之前,CRC被反转(求其二进制反码)。使用生成多项式G(x)=x16+x12+x5+1。如果CRC被附加到初始数据上,那么对整个长度计算的第二个CRC将产生恒定的1D0F16。
传输和验证层(TAL)验证从AFL接收的数据,并进行到相同广播组件中的不同进程的路由。当协议类型被定义为“i”时,如图10中所示定义AFL有效负载中的数据。AFL有效负载中的数据被用于验证HDP消息的来源的身份,和确定哪个广播组件应接收AFL有效负载。
在一个实施例中,验证是如下工作的。对有效负载计算由消息验证码(MAC)类型识别的某一类型的“散列”值。随后利用公共密钥加密方法的秘密密钥加密该散列值,并放置在MAC字段中。MAC的长度由MAC长度字段指定。为了核实有效负载的身份,有效负载的接收机利用公共密钥加密方法的公共密钥解码MAC,随后利用(由MAC类型识别的)适当方法计算散列值,并比较这两个值。如果这两个值相同,那么有效负载未被篡改。有效负载的接受者可选择不进行验证步骤,而只是根据有效负载类型,把有效负载传给适当的应用程序。
源处理ID和目的地处理ID被用于独立于基础的可靠或不可靠的协议,识别HDP有效负载的各个发起点和终点。表1表示了各种源和目的地,以及它们的分配ID。
表1.源ID和目的地ID
图10是传输和验证层帧的示意表示,图解说明传输和验证层报头236中的每个字段。主版本字段识别使用中的HDP-TAL协议的主版本。次版本字段识别使用中的HDP-TAL协议的次版本。消息摘要长度字段以字(4字节)为单位,规定用作消息摘要的散列值的长度。如果该长度为0,那么不可获得任何验证。
消息摘要类型字段识别用于计算消息摘要的散列算法。源处理ID识别HDP消息的来源。它包含表1中的值之一。目的地处理ID识别HDP消息的目的地。它包含表1中的值之一。消息摘要是关于有效负载计算的散列值。
图11是内容层帧的示意表示,图解说明内容层报头232中的每个字段。内容层(CL)识别正在TAL报头中指定的源进程和目的地进程之间传送的有效负载或数据。它还包括该特定有效负载的序列号,从而应用程序能够确定特定有效负载是否丢失或者被破坏,以及关于该有效负载是否被加密的指示。
内容层报头包括下述字段:主版本;次版本;保留;E;序列号;消息ID;和有效负载长度。主版本字段识别使用中的HDP-CL协议的主版本。次版本字段识别使用中的HDP-CL协议的次版本。保留字段专供未来应用之用。E字段是用于向目的地进程指示有效负载已被加密的1比特标记。
序列号字段包含序列号。对于发送的每个消息,所述序列号被加1,而与内容无关。不要求接收的第一帧具有特定的值。在一个实施例中,计数器从FFFF16绕回到000016,从而,值计数会是FFFE16,FFFF16,000016,000116,等等。消息ID字段用于识别正在传送的唯一消息。有效负载长度字段规定有效负载的长度(单位:字节)。
利用HDP传送的任何信息或内容被称为应用数据。图12中表示了整个HDP消息的例子。该消息由AFL报头,TAL报头,CL报头,内容有效负载或应用数据,和CRC组成,如上参考图8-11所述。
在一个方面,HDP可被用于在广播系统体系结构中,经由E2X链路304在输出器300和输入器302之间传送数据,如图13中所示。通常,输出器位于无线电台的演播室,激励器位于发射站,不过它们也可以共同位于相同的地点。通过利用以太网作为基础通信机构,输出器和激励器之间的接口可以是双向的或者单向的(通常,通过数字演播室发射机链路(STL))。
输出器可以是基于Pentium/Linux的系统,所述系统包含主节目服务(MPS)和电台信息服务(SIS)所需的软件和硬件。在一个实施例中,输出器通过音频接口接受模拟和数字音频,压缩音频,和通过单向E2X链路把压缩的音频输出给激励器。
激励器包含exgine子系统306,和产生HD Radio波形所需的硬件。输出器和exgine之间的所有面接都是通过E2X链路发生的。E2X链路消息包含将由exgine调制的逻辑频道数据,以及在输出器和exgine之间所需的适当命令和控制。
数据链路管理器
数据链路管理器(DLM)可被实现成驻留在HD Radio广播系统体系结构的每个平台(即,输入器平台或输出器平台)上的公共软件。DLM提供公共通信包,所述公共通信包实现由每个平台用于相互通信的基本通信协议。
在一个实施例中,可利用自适应通信环境(ACE)框架实现数据链路管理器。自适应通信环境是一种可免费获得的面向对象的开源框架,它实现并行通信软件的许多核心模式。ACE提供了一组丰富的可重复使用的C++包装外观和框架组件,所述一组C++包装外观和框架组件跨各种OS平台实现普通通信软件任务。由ACE提供的通信软件任务包括事件多路分解和事件处理器分派,信号处理,服务初始化,进程间通信,共用存储器管理,消息路由,分布式服务的动态(再)配置,并行执行和同步。
在一个实施例中,数据链路管理器包括独立于平台的路由软件,所述路由软件利用ACE和HD协议(HDP),把数据从一个广播系统路由到另一个广播系统。图14是图解说明数据链路管理器中的数据流的示图。在图14的例子中,数据可在广域网400(它可以是因特网)上被传给主机402,主机402可利用Linux或Windows操作系统(OS)工作。所述数据随后通过自适应通信环境(ACE)404被传递给数据链路管理器406。
DLM包括四个主要的计算机软件单元(CSU):
1.路由器408。
2.UDP接收机410。
3.TCP接收机412。
4.配置数据库414。
路由器CSU从UDP和TCP接收机CSU接收数据,在路由表中搜索目的地路线,并把数据转发给目的地路由。如果目的地路线是HDP链路,那么路由器CSU按照HDP格式化接收的数据,并转发所述数据。如果在路由器表中未找到目的地路线,或者链路中断,那么借助故障消息丢弃数据。
UDP接收机利用UDP/IP协议接收HDP帧。UDP接收机对HDP帧进行拆包,核实AFL CRC和AFL序列号。如果HDP帧是无序地接收的,那么可应用重新排序算法,以恢复HDP帧。
在一个例子中,重新排序算法执行下述步骤:
1.从HDP链路接收HDP消息。
2.核实AFL16比特循环冗余校验和(CRC)。
3.核实接收的HDP AFL帧序列号。
4.重新排序无序的HDP AFL帧(根据序列号)。
下面的处理利用队列(名为“udp-reorder队列”)对无序的帧重新排序。该处理接收HDP消息,比较接收的HDP AFL帧的CRC值与本地计算的CRC值,以确保该帧未被破坏。如果帧未被破坏,那么所述处理随后用预期序列号检查HDP AFL帧序列号,所述预期序列号是对于成功接收的每个HDP AFL帧,本地递增的16比特编号。对于在两个广播组件之间的特定链路上接收的每个HDP AFL帧来说,序列号是唯一的。如果接收的HDP AFL帧序列号与预期序列号相同,那么所述处理对HDP AFL帧进行拆包,并把接收的数据路由给该数据的本地目的地进程,并递增该链路的下一个AFL帧的预期序列号。
如果接收的HDP AFL序列号和预期序列号不符(即,接收的HDP AFL帧是无序的),那么该处理随后检查这两个序列号之间的差值,以保证该帧可被重新排序。
如果所述差值小于预定的最大重新排序深度(udp-reorder-depth),所述最大重新排序深度直接暗示它只能够对数目这么多的无序帧重新排序,那么把该HDP消息放在重新排序队列中,在确定正确顺序之前,HDP消息一直被保存在所述重新排序队列中。等待时段还取决于重新排序队列的udp-reorder-depth值。
图15是重新排序处理的流程图。
下面的例子表示对于各种情况,重新排序算法是如何工作的。对于本说明来说,假定:
1.经由E2X链路,在输出器和exgine之间使用HDP。E2X上的基础通信使用UDP。
2.HDP序列号从0x1010开始。
3.预期序列号为0x1010。
4.udp-reorder-depth为4。
对正常例子来说,假定E2X HDP链路按照下述顺序接收HDP AFL帧:
0xl0l0,0x10ll,0x1012,0x1013,0x1014,0x1015,0x1016,0x1017,0x1018,0x1019,0x10lA。
这种情况下,从链路接收的第一个HDP AFL帧的序列号为0x1010,它等于预期序列号0x1010。从而接收机对HDP包进行拆包,把数据路由给本地目的地进程,并把预期序列号递增为0x1011。当接收机从相同链路收到下一个HDP AFL帧时,它收到0x1011,并且预期序列号也相同。从而接收机毫无问题地继续接收所有HDP帧。
对其中可能对帧重新排序的重新排序例子来说,假定HDP链路按照下述顺序接收HDP帧:
0xl0l0,0xl0ll,0x1012,0x1013,0x1014,0x1016,0x1017,0x1018,0xl0l5,0x1019,0x10lA。
在这个例子中,序列号为0x1015的HDP帧是无序的。接收机毫无问题地接收0xl0l0,0xl0ll,0x1012,0x1013,0x1014序列号。在成功接收序列号0x1014之后,接收机把0x1014帧返回给目的地进程,并把预期序列号递增为0x1015。随后,从HDP链路将接收到0x1016帧。由于HDP序列号0x1016不等于预期序列号0x1015,并且接收的序列号和预期序列号之间的差值为1,它小于udp-reorder-depth(4),因此该接收帧被添加到重新排序队列中。类似地,其序列号差值为2和3(也小于udp-reorder-depth(4))的帧0x1017和0x1018被添加到重新排序队列中。
此时,重新排序队列具有序列号为0x1016,0x1017和0x1018的三个HDP帧。在下次接收时,将从HDP链路收到0x1015帧。现在接收的帧序列号变成0x1015,它等于预期序列号。从而,接收机对该HDP帧拆包,把数据返回给本地目的地进程,并把预期序列号递增为0x1016。在下次从HDP链路接收时,接收机从重新排序队列取回预期序列号0x1016帧。类似地,从重新排序队列取回具有序列号0x1017和0x1018的帧。
对其中不能对帧重新排序的重新排序例子来说,假定广播设备组件按照下述顺序从HDP链路接收HDP帧:
0x10l0,0x10ll,0x1012,0x1013,0x1014,0x1016,0x1017,0x1018,0x1019,0x10lA,0x1015。
在这个例子中,序列号为0x1015的HDP帧的无序度超过最大重新排序深度4(意味0x1015帧在0x101A帧之后到达)。类似于前面的例子,序列号0x1016,0x1017,0x1018,0x1019毫无问题地在重新排序队列中排队。不过当接收机从HDP链路收到0x101A时,接收的序列号(0x101A)和预期序列号(0x1015)之间的差值超过reorder-depth(4),从而接收机记录序列号失配错误,清空重新排序队列,并把预期序列号设为接收的HDP帧的序列号。
在重新排序之后,确认后的应用数据被转发给路由器CSU,以便将其传给广播目的地组件。路由器CSU还负责监视所有有效的HDP链路,和把HDP帧路由给多个目的地。例如,一个输出器广播组件可把数据路由给多个exgine广播组件。
TCP接收机执行与UDP接收机CSU类似的功能,除了利用可靠的TCP/IP协议和转发给路由器CSU的拆包的HDP帧,接收HDP帧之外。由于TCP/IP的可靠并且有保证的递送特性,TCP接收机接收的HDP帧总是按照正确的顺序被递送。
配置数据库是XML数据文件,为所有HD Radio广播系统平台(即,输入器,输出器,激励器和exgine)提供必需的链路和路由信息。利用该信息,DLM建立路由表,路由表被用于把数据路由给数据的广播目的地组件。配置数据库保存所有的链路信息,比如协议信息(UDP或TCP),udp-reorder-depth,和链路重试超时(即,如果HDP链路因网络问题或者数据不活动而中断,那么重试超时规定DLM应每隔多久重试建立该链路)。
图16-19是在不同的HD Radio广播平台中运行的DLM软件的示意表示。如图16中所示,激励器平台中的DLM从两个广播组件,即,输入器和节目内容生成器接收HDP帧。DLM在I2E接收机链路上接收来自输入器的辅助音频和数据HDP帧,在PC-Gen接收机链路上接收来自节目内容生成器的MPS PAD HDP帧。I2E接收机链路是DLM TCP接收机CSU的实例,PC-Gen接收机链路是DLM UDP接收机CSU的实例。
图17表示输出器平台中的DLM执行和激励器平台中的DLM相同的功能,还向exgine广播组件发送exgine HDP帧。
图18表示Exgine平台中的DLM在E2X接收机链路上,接收来自输出器的exgine HDP帧,E2X接收机链路是DLM UDP接收机CSU的实例。
图19表示输入器平台中的DLM在I2E接收机链路上,接收来自输出器或激励器的输出器或激励器命令HDP帧。
可按照通过提供在多种平台中运行的一个公共通信软件,有益于广播制造商的方式,设计DLM软件组件。它还提供根据配置数据库条目,创建TCP和UDP接收机CSU的多个实例的更大灵活性,并且提供更高的CSU重用性。
根据上面的说明和附图会认识到,HDP是用于从本地或外部位置,在广播设备组件之间递送内容、命令和控制消息的基本广播设备通信协议。
HDP使所有各个HD Radio组件之间的通信更容易,从而从本地、集中和/或远程位置支持整个HD Radio系统及其内容的创建、分发、命令和控制。HDP是既适合于单向链路,又适合于双向链路的可扩展的通用协议。HDP提供通过提供分段和纠错,提高对网络错误的鲁棒性的选择,和通过实现数字地标记从其它广播组件和系统接收的消息的能力,提高安全性的选择。
HDP内容通过许多层,从源被传送到目的地。用一系列的帧封装在每一层的数据。内容层(CL)特定于目的地进程,不过一般由目的地进程所需的与有效负载有关的信息,比如消息标识符,序列号,或者需要的任何特殊处理组成。传输和验证层(TAL)验证从AFL接收的数据,和进行相对于相同广播组件中的不同进程的路由。AF层报头(AFL)把帧从一个广播系统移动到另一个广播系统,并把基本数据结合成相关数据或HDP消息的聚合块。
AFL报尾包括CRC校验,它允许在目的地探测传输错误。可选的保护、分段和输送(PFT)层允许可能较大的AFL帧的分段,并增加具有寻址和FEC的可能性。然后可用多种物理链路任意之一输送AFL帧或PFTL分段。在图10中示出的数据链路管理器是存在于所有广播组件上的进程,负责处理TAL和AFL层。HDP传送的任何信息或内容被称为应用数据。整个HDP栈需要额外的24-44个字节。
尽管利用几个例子说明了本发明,不过对本领域的技术人员来说,显然可对所描述的例子做出各种修改,而不脱离在权利要求中陈述的本发明的范围。
Claims (9)
1.一种数据链路管理器,包括:
用户数据报协议UDP接收机,被配置为用于:
利用用户数据报协议/网际协议UDP/IP接收包括应用成帧层数据的HD Radio广播通信协议数据;
核实多个HD Radio广播通信协议信息帧的应用成帧层AFL序列号,以及
当HD Radio广播通信协议帧中的至少一个被无序地接收时,对HD Radio广播通信协议帧重新排序;
传输控制协议TCP接收机,被配置为用于利用传输控制协议/网际协议TCP/IP接收HDRadio广播通信协议数据;和
路由器,被配置为用于:
从UDP接收机计算机软件单元和TCP接收机计算机软件单元接收数据,
在路由表中搜索目的地路线,以及
把数据转发给识别出的目的地路线;
其中,UDP接收机还被配置为用于对包括应用成帧层AFL数据的HD Radio广播通信协议数据拆包,并把该数据转发给路由器。
2.按照权利要求1所述的数据链路管理器,还包括:
被配置为用于提供链路和路由信息的配置数据库。
3.按照权利要求1所述的数据链路管理器,其中:
TCP接收机还被配置为用于把数据转发给路由器。
4.按照权利要求1所述的数据链路管理器,其中:
在目的地路线是HD Radio广播通信协议链路时,路由器被配置为用于:
根据包括应用成帧层AFL数据的HD Radio广播通信协议格式化接收到的数据,以及
把数据转发给识别出的目的地路线。
5.按照权利要求4所述的数据链路管理器,其中:
在HD Radio广播通信协议链路因网络问题或数据不活动而中断时,TCP接收机被配置为用于自动重试连接到另一个广播组件。
6.按照权利要求4所述的数据链路管理器,其中:
路由器还被配置为用于分别为每个HD Radio广播通信协议链路提供数据活动或监视设施。
7.按照权利要求1所述的数据链路管理器,其中:
路由器还被配置为用于提供数据组播设施,从而实现一个输出器与多个exgine广播组件通信。
8.按照权利要求1所述的数据链路管理器,其中:
UDP接收机还被配置为用于比较每个信息帧中的序列号和预期序列号;
其中在序列号与预期序列号相同时,路由器被配置为用于:
把信息帧路由给目的地进程,以及
递增预期序列号;以及
在序列号与预期序列号不同时,UDP接收机被配置为用于确定接收的序列号和预期序列号之间的差值是否小于预定的最大重新排序深度,其中所述预定的最大重新排序深度表示能够被重新排序的无序帧的最大数目。
9.按照权利要求8所述的数据链路管理器,其中:
UDP接收机还被配置为用于确定接收的信息帧中的至少一个是否被破坏。
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