CN104717315A - 用于建立单播媒体会话的方法 - Google Patents

Abstract

本申请涉及“用于建立单播媒体会话的方法”。一种在媒体接收器和媒体源之间通过代表媒体接收器进行的网络地址转换功能建立单播媒体会话的方法，其中媒体源位于IP多媒体子系统中。所述方法包括在IP多媒体子系统的媒体源控制器和媒体接收器之间使用会话发起协议INVITE方法使媒体接收器识别媒体源。在媒体接收器获得关于单播媒体会话的网络地址转换绑定，并且使用网络地址转换绑定在媒体接收器和媒体源之间建立单播媒体会话。

Description

用于建立单播媒体会话的方法

本分案申请的母案申请日为2006年9月5日、申请号为200680047822.9、发明名称为“用于建立单播媒体会话的方法”。

技术领域

本发明涉及用于建立单播媒体会话的方法和装置，优选的，但不是必须使用机顶盒(STB)。

背景技术

IP多媒体(IPMM)业务在相同会话中提供了语音、视频、消息、数据等的动态组合。随着可以组合的基本应用和媒体数量的增加，提供给最终用户的业务数量也在增加，并且个人之间的通信经历变得丰富起来。这将导致新一代的个性化、丰富的多媒体通信业务，包括所谓的“组合IP多媒体”业务，在下面更加详细的考虑该业务。

IP多媒体子系统(IMS)是第三代合作伙伴计划(3GPP)定义的在3G移动通信网络上提供IP多媒体业务的技术(3GPP TS 23.228和TS 24.229版本5和版本6)。通过业务整合和交互，IMS提供了丰富终端用户个人到个人通信经历的关键特征。IMS允许通过基于IP网络进行新的丰富的个人到个人(客户到客户)以及个人到内容(客户到服务器)通信。IMS使用会话发起协议(SIP)建立并控制用户终端(或者用户终端和网页服务器)之间的呼叫或会话。由SIP信令携带的会话描述协议(SDP)，用于描述并协商会话的媒体成分。其它协议用于媒体传输和控制，例如实时传输协议和实时传输控制控制协议(RTP/RTCP)、消息会话中继协议(MSRP)、超文本传输协议(HTTP)。

由电信运营商、TV运营商以及互联网业务运营商提供的业务之间的边界正在消失，并且这些公司向客户提供所有的3种业务(称为“三重角色”)。对于希望提供TV业务的电信运营商，一个普遍的选择是利用所谓的IPTV，其通过IP和客户的宽带连接(例如ADSL、VDSL、公共以太网等)传递TV业务。

通过在IPTV业务和IMS基础结构之间的汇聚，打开了终端用户利用其电视机的新的可能性。例如，使用IMS，可以容易地获得视频会议、交互游戏、个人广告或者与观看者的反馈交互的TV节目。

为了能观看IPTV广播，终端用户需要一种可以接收IPTV媒体的设备，例如机顶盒，其可以是IMS使能或者也可以不是IMS使能或具有SIP功能。需要一种装置能够建立从IMS网络到例如用于显示RTP媒体内容的STB的设备的RTP媒体会话，例如IPTV媒体会话。

发明内容

建立单播媒体会话所需的信令，例如实时传输协议和实时流协议信令，通常包括源和目的地址和端口的交换。媒体接收器，例如机顶盒，当与单播媒体数据的源进行通信时，必须发送其IP地址和端口号，从而媒体数据被传递到正确的位置，并且反之亦然。用于转换IP地址的网络地址转换(NAT)功能，或者用于转换地址和端口号的网络地址和端口转换器(NAPT)插入在源和接收器之间。在使用NAT或者NAPT的情况下，媒体接收器提供给媒体源的IP地址和端口号并不能标识媒体接收器，并且因此单播媒体数据不能被传递到正确的位置。这是因为媒体接收器，在建立信令中，在NAT功能的媒体接收器侧包括其本地IP地址和端口号，这与NAT功能的媒体源侧的IP地址和端口号不同。

依照本发明的第一方面，提供了一种通过代表媒体接收器进行的网络地址转换功能在媒体接收器和媒体源之间建立单播媒体会话的方法，所述媒体源位于IP多媒体子系统内，所述方法包括：

在IP多媒体子系统内的媒体源控制器和媒体接收器之间使用会话发起协议INVITE方法，使媒体接收器识别媒体源；

在媒体接收器获得用于单播媒体会话的网络地址转换绑定；

使用网络地址转换绑定建立媒体接收器和媒体源之间的单播媒体会话。

在当前的说明书中，术语“网络地址转换”覆盖NAT功能和NAPT。

优选的，网络地址转换功能布置在驻地网关上。

单播媒体会话可以是IPTV媒体会话。

单播媒体会话可以是实时传输协议媒体会话，并且还可以使用实时流协议建立。

优选的，媒体接收器包括机顶盒。媒体接收器还可以包括耦合到机顶盒的家庭IP多媒体子系统网关。

该方法可以包括响应从用户设备发送到IPTV应用服务器的请求消息，从IPTV应用服务器发送SIPINVITE消息。

优选的，该方法包括通过IPTV应用服务器在媒体接收器和媒体源之间进行通信。

依照本发明的第二方面，提供了一种家庭IP多媒体子系统网关，包括：

第一接口，用于与远程网络通信，其中远程网络包括媒体源；

第二接口，用于与非IP多媒体子系统使能的设备进行通信；

用于获得关于媒体源发送的单播业务的网络地址转换绑定的装置；

向非IP多媒体子系统使能的设备提供网络地址转换绑定的装置。

依照本发明的第三方面，提供了媒体接收器，包括：

与包括媒体源的远程网络通信的接口；

获得用于媒体源发送的单播业务的网络地址转换绑定的装置；

使用网络地址转换绑定在媒体接收器和媒体源之间建立单播媒体会话的装置。

优选的，用于建立单播媒体会话的装置使用实时流协议。

附图说明

图1A示意性示出了家庭网络内包括IMS业务网关的家庭IMS网关；

图1B示意性示出了图1A的情况下的控制平面和媒体平面。

图2示意性示出了STB位于家庭网络的情况下，入站(inbound)的SIPINVITE处理的业务和动作；以及

图3示意性示出了建立实时传输协议会话的信令。

具体实施方式

参考图1A，在家庭内提供用于接收IPTV信号的机顶盒(STB)103。STB耦合到局域网(LAN)。图1中的STB103不是IMS使能的，而是通用即插即用(UPnP)设备。由于STB103不是IMS使能的，其不能直接与来自远程IMS网络的媒体源进行通信。

STB 103包括UPnP控制点(CP)104，其允许STB 103接收和登记从LAN上的其它设备获得的业务。

STB 103还包括UPnP媒体递交器(MediaRenderer，MR)107，其使STB能够递交媒体内容，例如视频。MR107提供一组递交控制，其中，UPnPCP能够控制STB如何递交媒体内容，包括关于各种特征，例如音量、亮度、清晰度等的控制。

驻地网关(RGW)105连接在LAN和接入网之间。RGW是用于把LAN上的多个设备连接到单个电缆或者DSL线进行业务接入，例如包括IPTV和互联网接入的设备。为了允许业务接入到LAN上的一个以上设备，RGW 105具有NAT功能。STB 103通过RGW105与LAN外的远程设备通信。

为了允许非IMS使能的STB 103与远程IMS网络进行通信，家庭IMS网关(HIGA)101也被放置在LAN内。HIGA101位于LAN的控制平面上。HIGA101实现在LAN上IMS和非IMS使能设备103之间相互作用的功能。

HIGA包括IMS业务网关(ISG)102，其优选地实现在与HIGA 101相同的物理机箱中。UPnP ISG设备102是向LAN上的UPnP设备103告知一组通信业务的逻辑实体。UPnP ISG设备102引入IMS和SIP业务。ISG102告知的每个通信业务允许非IMS使能的UPnP设备通过调用ISG 102中的相关UPnP动作建立与远程SIP或者IMS客户的媒体连接。根据非IMS使能的UPnP设备的功能，多种不同类型的动作是可能的。例如，对于STB，提供接入内容动作从而使能LAN上的STB接入存储在远程IMS系统中的媒体内容，例如IPTV。

ISG 102使用UPnP协议与LAN上的其它设备通信。通过发送发现告知消息告知其位于LAN上：设备可用—NOTIFY(通知)，具有ssdp：alive。该消息在用户数据报协议(UDP)上作为多播发送到标准地址和端口。LAN上的设备内的控制点侦听该端口以检测LAN上新的能力何时可用。为了告知其能力的全部程度，ISG设备102多播对应于可用业务的多个发现消息。UPnPISG告知远程SIP和IMS业务并且这由STB103的UPnP控制点登记。

对于ISG设备102，UPnP描述被分成两部分：设备描述部分描述了HIGA的属性，而“业务描述”描述了经由HIGA可用的业务。“设备描述”列出了HIGA的基本属性以及其支持的所有业务。

HIGA还包括UPnP控制点(CP)，控制设备点的逻辑实体；也就是说，UPnPCP重新获得LAN上UPnP设备的描述以及多个可用业务列表，例如STB103或者RGW 105。

HIGA还包括便于LAN上非IMS使能的设备和远程IMS业务之间通信的IMS地址簿(IAB)106。IAB106包括地址数据库。

还提供了SIP用户代理(SIPUA)，其允许HIGA101与用于发起IMS会话的会话发起协议合作。

HIGA101可以实现在单独的物理机箱中，或者集成在家庭的任何其它机箱中，例如驻地网关(RGW)105或者STB 103中。

参考图1B，示意性示出了该实施例的控制平面和媒体平面。控制平面信令通过HIGA 101和RGW 105在IPTV应用服务器和STB 103之间传递。媒体平面通过RGW 105在媒体源和STB 103之间传递。

参考图2，示意性示出了在非IMS使能的STB 103中处理入站的SIPINVITE的业务和动作。其前提是STB 103登记在HIGA101中，并且HIGA101登记在IMS核心。对于建立IPTV媒体会话的进入的SIPINVITE消息，必须在驻地网关(RGW)105中为RTP媒体打开合适的UDP端口。消息1中的SIPINVITE触发动作序列(2-5)。这些动作导致了在RGW中产生RTP媒体的网络地址转换(NAT)绑定。所述动作序列如下：

1.从远程IMS设备接收SIPinvite。当SIPinvite用于发起IPTV媒体会话时，远程IMS设备是IMS视频应用服务器。

2.一旦在ISG 102接收SIPinvite，IGW105中的互联网网关设备(IGD)预留IGD中的自由UDP端口。

3.调用STB媒体递交器107中的UPnP动作，其把远程IMS设备中的端口号作为媒体的源端口传送到媒体递交器设备107中的RTP栈。UPnP动作优选地包括在AV传输业务中。该动作把视频源的IP地址和端口通知给媒体递交器的RTP栈。所述动作的语法如下：

IP.portSet_com_transport(IP’,port’,ID)

IP：LAN上STB的IP地址

IP’：远程IMS设备的IP地址

Port：在其上STB准备接收RTP的端口号

Port’：在其上远程IMS设备准备接收RTP的端口号

ID：HIGA分配的会话的唯一标识符

4.媒体递交器107的RTP栈返回在其上客户应用程序准备接收媒体的UDP端口。

5.UPnP网关设备中的逻辑调用ADDportmapping动作，其产生远程媒体源和STB之间的NAT绑定。图2中的IP_y表示远程媒体源的IP地址并且IP_x表示STB的IP地址。

6.SIP OK消息被发送到远程IMS设备，其触发从IMS客户端把RTP媒体发送到STB 103的媒体递交器107。

7.从远程IMS设备，例如，流服务器(SS)把RTP媒体传送到STB 103的媒体递交器107。

8.当用户希望终止IPTV会话时，通过UPnP挂断动作进行终止。通过内部消息从STB 103传递会话ID。

9.UPnP挂断动作触发SIP BYE被发送到远程IMS设备以把会话终止通知给远程IMS设备。

10.移除为会话绑定的NAT。

RTSP会话建立

依照第二实施例，STB 108是IMS使能的并且不需要登记在HIGA中。然而，仍然需要允许与STB 108建立IPTV的装置，因为STB 108和媒体源之间的信令经过在RGW布置的NAT功能。当请求建立与IMS使能的STB 108的RTP媒体会话时，结合用于媒体控制的RSTP，必须建立关于IPTV媒体的NAT路径。例如，在使用另一IMS设备，例如移动电话从IPTV应用服务器(IPTVAS)订购TV内容的情况下，媒体内容可以在UPnP和IMS使能的媒体递交器设备，例如STB 108上播放。

STB 108可以使用SIP以外的协议来协商媒体端口。在IPTV情况下，可以使用RTSP协议执行STB 108中的媒体会话建立。图3示意性示出了建立实时流协议(RTSP)会话的信令。在这种情况下，由用户设备109发起会话，尽管应该理解的是由远程媒体源或者STB 108发起的会话使用相似的信令。信令如下：

1.在STB 108位于LAN的情况下，用户选择想要的媒体内容并指定播放设备的标识。请求消息从用户设备109，例如，移动电话，通过与IPTV AS的安全TCP/TLS连接发送到IPTVAS。

2.基于相关URL的用户选择，向SS请求所需要的视频内容。

3.以RTSPURL的形式把视频URL从SS返回IPTVAS。

4.IPTV AS向STB 108的SIP栈发送SIP INVITE消息。SIP INVITE消息包视频内容的RTSP URL和媒体描述。STB 108的控制逻辑模块使得能够在不同协议栈之间交互的协调。

5.从STB 108向IPTVAS返回SIPOK响应。

6.SIP栈接收的INVITE消息触发包含视频URL的消息被发送到控制逻辑。

7.向STB 108的RTP栈发送关于准备接收媒体的UDP端口的请求。

8.RTP栈返回关于RTP媒体的UDP端口号。

9.生成用于发起UPnP动作以获得自由IGDUDP端口的请求。

10.通过UPnP生成关于IGD的WAN侧的自由UDP端口的请求。

11.返回IGD的WAN侧的自由UDP端口，端口y。

12.向RTSP栈传送IGD上的UDP端口y以及视频的RTSPURL的标识。

13.RTSPSETUP消息被发送到SS指示接收媒体端口。接收媒体端口是IGDWAN接口上的协商UDP端口。为了安全的原因，SS对于终端用户设备是不可接入的。在这种情况下，与终端用户RTSP客户的所有RTSP通信通过安全信道利用IPTVAS明确地执行。IPTVAS然后把RTSP消息转发到SS。从SS到RTSP客户的消息也通过AS发送。

使用SIP进行媒体协商的替代方式是使用RTSP DESCRIBE。在这种情况下，在消息13之前发送DESCRIBE消息，但是控制逻辑必须首先把客户端口号传送到RSTP栈。

14.SS从RTSP栈接收SETUP消息并使用RSTPOK消息进行响应。

15.从SS发送到RTSP栈的RTSPOK消息触发内部消息被发送到控制逻辑以指定SS的IP地址。

16.控制逻辑发送用于请求生成NAT绑定的内部消息。

17.UPnP动作Addportmapping在IGA中生成NAT绑定。

18.内部消息从IGD被发送到STB108的控制逻辑，通知控制逻辑NAT绑定被生成。

19.内部消息从控制逻辑发送到RTSP栈用于向其通知视频内容的“播放准备”状态。在该消息之前，STB的播放功能被禁止，并且在接收该内部消息之后变得可以使用。

20.根据用户输入，RTSP栈通过向SS发送RSTP播放命令请求流出的视频内容。

21.RTP流被发送到前面指定的IGDIP地址和端口，在这里其被转换为STB108的本地IP和RTP栈的UDP端口。

图3的消息6、7、9、12、15、16和19中的命令是STB控制逻辑和STB的各种协议栈之间的内部消息。控制逻辑提供了在不同协议栈之间交换数据的事件驱动机制。

在替代实施例中，IMS使能的STB 108发起了IPTV会话。用户从，例如具有一组URL的网站入口，选择想要的视频内容，其中每个URL指向不同的视频内容或者不同的IPTV应用服务器。SIP INVITE从STB 108发送到IPTVAS，并且IPTVAS返回SIP OK消息。在该实施例中，SIP OK消息而不是SIPINVITE消息包含SDP和URL。

本领域技术人员应该理解的是，在不脱离本发明的范围的情况下可以对上述实施例进行各种修改。例如，ISG被描述为在HIGA内实现，尽管可以在LAN的其它点放置ISG并且不必具有HIGA。

Claims (12)

1.一种在UPnP媒体接收器和媒体源之间通过网络地址转换功能建立单播媒体会话的方法，其中UPnP媒体接收器仅利用UPnP信令并且媒体源位于IP多媒体子系统中，所述方法包括：

在IP多媒体子系统内的媒体源控制器和UPnP媒体接收器之间使用会话发起协议INVITE方法使UPnP媒体接收器识别媒体源，其中，由媒体源来发送会话发起协议INVITE消息；

在UPnP媒体接收器获得用于单播媒体会话的网络地址转换绑定；

向非IP多媒体子系统使能的设备提供网络地址转换绑定；

使用网络地址转换绑定在UPnP媒体接收器和媒体源之间建立单播媒体会话，

其中，仅所述媒体源能够发送和接收SIP信令，位于IMS驻地网关后面的UPnP媒体接收器不能发送和接收SIP信令但能够发送和接收UPnP信令。

2. 如权利要求1所述的方法，其中所述网络地址转换功能布置在驻地网关上。

3. 如权利要求1所述的方法，其中所述单播媒体会话是IPTV媒体会话。

4. 如权利要求1、2或3所述的方法，其中所述单播媒体会话是实时传输协议媒体会话。

5. 如权利要求1、2或3所述的方法，其中使用实时流协议建立所述单播媒体会话。

6. 如权利要求1、2或3所述的方法，其中所述UPnP媒体接收器包括机顶盒。

7. 如权利要求6所述的方法，其中所述UPnP媒体接收器还包括耦合到所述机顶盒的家庭IP多媒体子系统网关。

8. 如权利要求1、2或3所述的方法，包括响应从用户设备发送到IPTV应用服务器的请求消息，从所述IPTV应用服务器发送所述SIP INVITE消息。

9. 如权利要求1、2或3所述的方法，包括在所述UPnP媒体接收器和所述媒体源之间通过IPTV应用服务器进行通信。

10. 一种家庭IP多媒体子系统网关（101），包括：

第一接口，用于与远程网络通信，所述远程网络包括媒体源，其中，由媒体源来发送会话发起协议INVITE消息；

第二接口，用于与非IP多媒体子系统使能的设备（103）通信；

用于获得从所述媒体源发送的单播业务的网络地址转换绑定的装置；

用于向非IP多媒体子系统使能的设备（103）提供所述网络地址转换绑定的装置，

其中，仅所述媒体源能够发送和接收SIP信令，位于IMS驻地网关后面的仅利用UPnP信令的UPnP媒体接收器不能发送和接收SIP信令但能够发送和接收UPnP信令。

11. 一种仅利用UPnP信令的UPnP媒体接收器（103；108），包括：

用于与远程网络通信的接口，所述远程网络包括媒体源，其中，由媒体源来发送会话发起协议INVITE消息；

用于获得从所述媒体源发送的单播业务的网络地址转换绑定的装置；

用于使用所述网络地址转换绑定在所述UPnP媒体接收器和媒体源之间建立单播媒体会话的装置，

其中，仅所述媒体源能够发送和接收SIP信令，位于IMS驻地网关后面的UPnP媒体接收器不能发送和接收SIP信令但能够发送和接收UPnP信令。

12. 如权利要求11所述的UPnP媒体接收器（103；108），其中用于建立单播媒体会话的装置使用实时流协议。