CN110012314B - 一种基于dtmb的ip传输方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于DTMB的IP传输方法及系统，本发明在DTMB传输的广播业务帧中通过消息格式扩展来支持承载多用户的下行IP分组，实现业务传输的更好覆盖。也就是说，本发明通过借助广电的DTMB物理传输信道传输下行IP业务分组，从而实现地面数字电视在在IP业务传输下的应用，解决了基于广播电视的多业务的承载问题。

Description

一种基于DTMB的IP传输方法及系统
技术领域
本发明涉及通信技术领域，特别是涉及一种基于DTMB的IP传输方法及系统。
背景技术
伴随互联网时代迅猛发展，对信息传输的快速传输提出了更高的要求，而如何更合理的对网络进行使用分配成为现在亟待需要解决的问题。众所周知，广播电视频谱具有广覆盖和深度覆盖的优势，而如何在不影响数字电视广播传输的情况下，充分利用广电实现多种业务的承载是可能和必须的。
发明内容
本发明提供一种基于DTMB的IP传输方法及系统，以解决现有技术中如何充分利用广电传输的问题。
一方面，本发明提供一种基于DTMB的IP传输方法，包括：
服务器将下行的IP数据流的IP报文进行聚合，聚合成不超过传输流包的最大负载的聚合帧，并按照预设的映射表进行帧头部压缩，得到LLC汇聚帧；
将所述LLC汇聚帧和预设的LLC控制报文进行传输流包封装后，通过DTMB物理信道进行广播；
接收终端对接收到的传输流包进行解封装，获得所述IP报文；
其中，所述的LLC控制报文用于标识IP overDTMB业务建立或释放操作，并用于协商TCP/IP的帧头部压缩。
优选地，当所述IP报文的长度大于DTMB物理传输信道的负载长度时，所述服务器将下行的IP数据流的IP报文进行分割聚合，包括：
服务器将下行的IP数据流的IP报文分割成LLC帧，然后将分割后的LLC帧聚合为长度小于DTMB物理传输信道的负载长度的聚合帧；
所述接收终端对接收到的传输流包进行解封装，包括：
所述接收终端对接收到的传输流包进行解析，并将聚合的多用户LLC帧进行解封，并对分割的IP报文连接成完成的IP报文。
优选地，所述映射表内存储有预设的索引值和源地址，目的地址，源端口号和目的端口的四元组之间的映射关系。
优选地，按照预设的映射表进行帧头部压缩之前，还包括：
根据所述IP数据流的四元组确定是否存在所述映射表，如果没有存在，则协商TCP/IP的帧头部压缩，新建所述映射表，否则，直接按照预设的映射表进行帧头部压缩。
优选地，按照预设的映射表进行帧头部压缩之后，维护更新所述映射表。
优选地，所述IP数据流是正常到接收终端的单播IP业务的UDP报文。
优选地，所述将所述LLC汇聚帧和预设的LLC控制报文进行传输流包封装，包括：所述服务器将所述LLC汇聚帧和预设的LLC控制报文承载在PES的包数据中，并进行传输流包封装。
另一方面，本发明提供一种基于DTMB的IP传输系统，该系统包括：
服务器，用于将下行的IP数据流的IP报文进行聚合，聚合成不超过传输流包的最大负载的聚合帧，并按照预设的映射表进行帧头部压缩，得到LLC汇聚帧；将所述LLC汇聚帧和预设的LLC控制报文进行传输流包封装后，通过DTMB物理信道进行广播；
接收终端对接收到，用于的传输流包进行解封装，获得所述IP报文；
其中，所述的LLC控制报文用于标识IP overDTMB业务建立或释放操作，并用于协商TCP/IP的帧头部压缩。
优选地，所述服务器还用于，当所述IP报文的长度大于DTMB物理传输信道的负载长度时，将下行的IP数据流的IP报文分割成LLC帧，然后将分割后的LLC帧聚合为长度小于DTMB物理传输信道的负载长度的聚合帧；
所述接收终端还用于，对接收到的传输流包进行解析，并将聚合的多用户LLC帧进行解封，并对分割的IP报文连接成完成的IP报文。
优选地，所述服务器还用于，将所述LLC汇聚帧和预设的LLC控制报文承载在PES的包数据中，并进行传输流包封装。
本发明有益效果如下：
本发明在DTMB传输的广播业务帧中通过消息格式扩展来支持承载多用户的下行IP分组，实现业务传输的更好覆盖。也就是说，本发明通过借助广电的DTMB物理传输信道传输一些下行IP业务分组，从而实现充分利用广电频谱的问题。
附图说明
图1是本发明实施例的一种基于DTMB的IP传输方法的流程示意图；
图2是本发明实施例的基于DTMB的IP传输的总体架构示意图；
图3是本发明实施例的LLC封装格式示意图；
图4是本发明实施例的LLC帧头格式示意图；
图5是本发明实施例的BLLC封装格式示意图；
图6是本发明实施例的传输流包帧格式示意图；
图7是本发明实施例的传输流包格式示意图；
图8是本发明实施例的一种基于DTMB的IP传输系统的结构示意图。
具体实施方式
为了解决现有技术中无法充分利用广播电视系统承载多业务的问题，本发明提供了一种基于DTMB的IP传输方法及系统，在DTMB传输的广播业务帧中通过消息格式扩展来支持承载多用户的下行IP分组，从而实现充分利用广电传输系统。以下结合附图以及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不限定本发明。
方法实施例
本发明实施例提供了一种基于DTMB的IP传输方法，参见图1，该方法包括：
S101、服务器将下行的IP数据流的IP报文进行聚合，聚合成不超过传输流包的最大负载的聚合帧，并按照预设的映射表进行帧头部压缩，得到LLC汇聚帧，并将所述LLC汇聚帧和预设的LLC控制报文进行传输流包封装后，通过DTMB物理信道进行广播；
S102、接收终端对接收到的传输流包进行解封装，获得所述IP报文。
本发明实施例在DTMB传输的广播业务帧中通过消息格式扩展来支持承载多用户的下行IP分组，从而实现充分利用广电频谱。
由于广电具备远距离覆盖和冗余传输资源，所以本发明实施例通过利用空闲传输资源在DTMB物理传输信道实现一些下行IP业务分组的传输服务，借助其他上行链路实现广覆盖的双向数据服务。具体来说，本发明实施例通过在DTMB传输的广播业务帧中对消息格式扩展来支持承载多用户的下行IP分组，从而实现更好的覆盖。
需要说明的是，由于TCP/IP头部占用很大空间，会造成DTMB物理信道的浪费，所以本发明是将多个IP报文进行聚合，从而避免了传输流包的头部占用大量空间的问题。
具体实施时，本发明实施例是在IP报文的长度大于DTMB物理传输信道的负载长度时，所述服务器将下行的IP数据流的IP报文进行分割聚合，包括：服务器将下行的IP数据流的IP报文分割成LLC帧，然后将分割后的LLC帧聚合为长度小于DTMB物理传输信道的负载长度的聚合帧；
所述接收终端对接收到的传输流包进行解封装，包括：所述接收终端对接收到的传输流包进行解析，并将聚合的多用户LLC帧进行解封，并对分割的IP报文连接成完成的IP报文。
由于现有技术中，DTMB物理信道中是按照传输流包为单位进行传输，传输流由一个或多个节目组成。音频和视频基本流由存取单元组成，基本流数据在PES包中承载，PES包由PES包头及后随的包数据组成，PES包插入到传输流包中进行广播传输。所以本发明是利用DTMB广播信道将下行多用户IP报文广播传输到用户终端设备，终端设备通过解析过滤IP报文，完成相应的功能设置。
本发明实施例的基于DTMB的IP传输系统的总体设计架构具体如图2所示，包括服务器端、DTMB信道和下行终端用户。
服务器端先将下行的IP数据流的IP报文分割成LLC帧，然后再将分割的LLC数据帧聚合成不超过传输流包的最大负载的聚合帧，并通过查询本地映射表来进行头部压缩，然后进行帧消息格式封装以及发送，该封装格式中还包括自定义LLC控制报文，实现IP overDTMB业务建立释放操作，同时协商IP业务IP地址压缩。
下行广播信道根据传输流包的帧信息通过DTMB物理信道传输到用户的终端设备，即，接收终端。
接收终端先将接收到的传输流包的负载为LLC聚合报文的PES包进行解析，然后再将聚合的多用户LLC帧解封，最后将分割的IP报文连接成完整的IP报文。
具体实施时，本发明实施例中，服务器端将下行的IP数据流的IP报文分割成LLC帧，这一步是因为IP报文的长度有可能超过DTMB物理信道的负载长度，所以需要分割，然后将分割的LLC数据帧聚合成不超过传输流包的最大负载的聚合帧，这一步骤是因为将小的LLC帧聚合成一个帧发送，提高信道的利用率，在进行LLC帧汇聚的时候可以通过查询本地映射表来进行头部压缩。
需要说明的是，本发明实施例通过自定义LLC控制报文的发送，可以实现IP overDTMB业务建立释放操作，同时协商IP业务IP地址压缩。最后将LLC汇聚帧和自定义LLC控制报文通过传输流包封装后通过DTMB物理信道发送出去。
本发明实施例IP数据报文LLC封装/解封装具体包括：
IP业务流通过LLC封装后在DTMB上进行IP隧道统一承载，多个IP业务流在多个物理传输链路上IP隧道传输时，需要适配选择的物理传输链路的MTU大小，因此有LLC封装需要支持LLC负载的自适应分割和连接操作。本发明实施例的LLC封装格式如图3所示。
LLC通过帧格式的序号和分片号字段实现分割与连接操作，通过再分割标识和重传序号再分割字段实现再分割功能。
本发明实施例中LLC帧头格式如图4所示。
D/C:1位，区分数据(0)还是控制(1)。
ACK标识：1位，表示是否捎带ACK，若置1，ARQ ACK捎带在数据之后。
分片标识：2位，用于判断分片，存在4种情况：
1.00，表示该数据包为数据包分片，但既不是首个分片也不是最后分片。
2.10，表示该数据包为首个分片。
3.01，表示该数据包为最后分片。
4.11，表示该数据包未分片。
业务流标识：3位，用于区分不同的逻辑信道业务流。
保留位：1位，作为以后扩展保留。
staID：8位，融合一体化终端设备ID。
分片号：8位，若该数据包为分片包则标志其分片包的序号，当标志号为11时该部分填为0。
重传序号再分割：1字节，在使用ARQ传输的业务流中，若重传数据时链路质量发生重大变化(链路最大传输字节大幅减小)，必须对重传数据进行再分片。
再分片序号：4位，再分片序号
保留：2位
数据包序号：12位，标志该数据包的序号。
数据长度：12位，标志数据长度。
保留字段：1字节，便利工程实现。
本发明实施例中LLC帧汇聚/解汇聚具体包括：
本发明实施例在IPDATA类型传输流包的负载可以聚合多个用户的IP报文，BLLC封装格式，即解封装格式如图5所示。
BLLC帧头：8比特字段，用来表示一个传输流包承载多少个LLC分片。
Index：代表不同的用户，实现与IP的SA，DA，TCP/UDP的源端口和目的端口建立映射关系，以实现TCP/IP的头压缩。
本发明实施例LLC帧汇聚思想：LLC帧汇聚模块收到多个用户的LLC分片时，首先根据IPCTL协商的IP业务IP地址压缩，查找本地Index映射表--每个用户LLC分片的IP和UDP头部所对应的index，如果本地index映射表没有该用户的映射关系，则调用IPCTL数据流包来建立新用户的index映射关系，然后将压缩后不同用户的LLC分片按照index,LLC帧头，LLC负载聚合成一帧，并且将BLLC帧头8bit设置为聚合了多少个LLC分片。
本发明实施例LLC帧解汇聚思想：LLC帧解汇聚模接收到IPDATA类型聚合帧，先依据负载的BLLC帧头解析出包含多少个LLC分片，然后依据LLC帧头的data_length查找下一个LLC帧的位置，而且要将收到的每个用户的index通过查找本地的index映射表恢复出正常的IP/UDP头部,将解析出来的多用户LLC帧分别给每个用户的LLC解封装通道来进行LLC解封装。
本发明实施例中LLC控制报文发送/接收包括：
可以通过自定义LLC控制报文(IPCTL类型)，实现IP over DTMB业务建立释放操作，同时协商IP业务IP地址压缩并且维护更新(删除和增加)本地映射表。
本发明实施例的IPCTL类型传输流包的帧格式如图6所示。
IP overDTMB业务建立：业务发送端定时发送最新业务的四元组与index的映射关联并且封装聚合。接收端接收到新业务建立的传输流包时，然后将解析出来的四元组和index的映射关系更新到本地映射表，提供给IPDATA类型传输流包的index解压缩到正常TCP/IP头部。
IP overDTMB业务释放：业务发送端和业务接收端都定时维护本地的四元组和index的映射表，当发送端在设置的时间段内用户没有发送业务，那么在发送端将对应的四元组和index从映射表中删除。当接收端在设置的时间段内用户没有接收业务，那么在接收端将对应的四元组和index从映射表中删除。
IP地址压缩：在发送端对于一个IP业务流，可以通过构造一个16比特index来实现与IP的SA，DA，TCP/UDP的源端口和目的端口建立映射关系，以实现TCP/IP的头部压缩。
本发明实施例的映射表内存储有预设的索引值和源地址，目的地址，源端口号和目的端口的四元组之间的映射关系。
通过发送端对映射表进行更新和维护，具体来说，本发明实施例是通过查询UDP四元组的映射关系如果映射表没有映射关系，则调用LLC控制报文发送模块建立新的映射关系更新映射表。当发送端的映射表的UDP四元组没有业务时，则从本地删除。
本发明实施例传输流包封装/解封装包括：
传输流包从4字节前缀开始，其中包含13比特的包ID(PID)，在表中定义。经由节目特定信息(PSI)表，PID标识符包含在传输流包中的数据内容。一个PID值的传输流包承载一个并且仅有一个基本流的数据。
传输包通过13比特的PID字段区分传输包承载的内容，目前标准支持的PID定义如下表所示：
Figure BDA0001962841890000091
为了支持多用户的IP报文在传输包上承载，可以定义新的PID类型分别承载IP下行传输需要的IP控制包和IP业务包，分别对应IPCTL和IPDATA类型。
传输流包封装格式如图7所示。
传输流包帧头格式参考ITU-T H.222.0标准格式定义，各字段意义如下：
(1)sync_byte：为固定的8比特字段，其值为'01000111'(0x47)
(2)transport_error_indicator：为1比特标志，置于1，指示在相关传输流包中至少存在1个不可校正比特错。
(3)payload_unit_start_indicator：为1比特标志，置于0，用于承载IP报文。
(4)transport_priority：为1比特指示符。设置为1，它指示该相关包比具有相同PID但不具有该比特设置为1的其他包有更大的优先级。
(5)PID：为13比特字段，0x0004，指示包有效载荷中存储的数据类型为IPDATA类型。
0x0005，指示包有效载荷中存储的数据类型为IPCTL类型。
(6)transport_scrambling_control：此2比特字段指示传输流包有效载荷的加扰方式，设置为00，不加扰。
(7)adaptation_field_control：2比特字段，设置为01，无adaptation_field，仅有效载荷。
(8)continuity_counter：4比特字段，随着具有相同PID的每个传输流包而增加，在取其最大值之后循环返回到0值。
(9)data_byte：8比特字段,来自PES包、PSI分段以及PSI分段后的包填充字节数据的相连贯的数据字节。
系统实施例
本发明实施例提供了一种基于DTMB的IP传输系统，参见图8，包括：
服务器，用于将下行的IP数据流的IP报文进行聚合，聚合成不超过传输流包的最大负载的聚合帧，并按照预设的映射表进行帧头部压缩，得到LLC汇聚帧；将所述LLC汇聚帧和预设的LLC控制报文进行传输流包封装后，通过DTMB物理信道进行广播；
接收终端对接收到，用于的传输流包进行解封装，获得所述IP报文；
其中，所述的LLC控制报文用于标识IP overDTMB业务建立或释放操作，并用于协商TCP/IP的帧头部压缩。
本发明实施例在DTMB传输的广播业务帧中通过消息格式扩展来支持承载多用户的下行IP分组，从而实现充分利用广电频谱。
由于广电在700M频道有大量频谱资源，所以本发明实施例通过利用空闲频谱资源在DTMB物理传输信道实现一些下行IP业务分组的传输服务，借助其他上行链路实现广覆盖的双向数据服务。具体来说，本发明实施例通过在DTMB传输的广播业务帧中对消息格式扩展来支持承载多用户的下行IP分组，从而实现更好的覆盖。
需要说明的是，由于TCP/IP头部占用很大空间，会造成DTMB物理信道的浪费，所以本发明是将多个IP报文进行聚合，从而避免了传输流包的头部占用大量空间的问题。
具体实施时，本发明实施例中，所述服务器还用于，当所述IP报文的长度大于DTMB物理传输信道的负载长度时，将下行的IP数据流的IP报文分割成LLC帧，然后将分割后的LLC帧聚合为长度小于DTMB物理传输信道的负载长度的聚合帧；
所述接收终端还用于，对接收到的传输流包进行解析，并将聚合的多用户LLC帧进行解封，并对分割的IP报文连接成完成的IP报文。
需要说明的是，本发明实施例的服务器端将下行的IP数据流的IP报文分割成LLC帧，这一步是因为IP报文的长度有可能超过DTMB物理信道的负载长度，所以需要分割，然后将分割的LLC数据帧聚合成不超过传输流包的最大负载的聚合帧，这一步骤是因为将小的LLC帧聚合成一个帧发送，提高信道的利用率，在进行LLC帧汇聚的时候可以通过查询本地映射表来进行头部压缩。
具体实施时，本发明实施例中，所述服务器还用于，将所述LLC汇聚帧和预设的LLC控制报文承载在PES的包数据中，并进行传输流包封装。
本发明实施例中的相关内容可参照方法实施例部分进行理解，在此不再赘述。
尽管为示例目的，已经公开了本发明的优选实施例，本领域的技术人员将意识到各种改进、增加和取代也是可能的，因此，本发明的范围应当不限于上述实施例。

Claims (8)

1.一种基于DTMB的IP传输方法，其特征在于，包括：
服务器将下行的IP数据流的IP报文进行聚合，聚合成不超过传输流包的最大负载的聚合帧，；
将所述聚合帧和预设的LLC控制报文进行传输流包封装后，通过DTMB物理信道进行广播；
接收终端对接收到的传输流包进行解封装，获得所述IP报文；
其中，所述的LLC控制报文用于标识IP over DTMB业务建立或释放操作，并用于协商TCP/IP的帧头部压缩；
当所述IP报文的长度大于DTMB物理传输信道的负载长度时，所述服务器将下行的IP数据流的IP报文进行分割聚合，包括：
服务器将下行的IP数据流的IP报文分割成LLC帧，然后将分割后的LLC帧聚合为长度小于DTMB物理传输信道的负载长度的聚合帧，在进行LLC帧汇聚时，按照预设的映射表来对LLC帧进行帧头部压缩；
所述接收终端对接收到的传输流包进行解封装，包括：
所述接收终端对接收到的传输流包进行解析，并将聚合的多用户LLC帧进行解封，并对分割的IP报文连接成完成的IP报文。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，
所述映射表内存储有预设的索引值和源地址，目的地址，源端口号和目的端口的四元组之间的映射关系。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，按照预设的映射表进行帧头部压缩之前，还包括：
根据所述IP数据流的四元组确定是否存在所述映射表，如果没有存在，则协商TCP/IP的帧头部压缩，新建所述映射表，否则，直接按照预设的映射表进行帧头部压缩。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，按照预设的映射表进行帧头部压缩之后，还包括：
维护更新所述映射表。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，
所述IP数据流是正常到接收终端的单播IP业务的UDP报文。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将所述聚合帧和预设的LLC控制报文进行传输流包封装，包括：
所述服务器将所述聚合帧和预设的LLC控制报文承载在PES 的包数据中，并进行传输流包封装。
7.一种基于DTMB的IP传输系统，其特征在于，包括：
服务器，用于将下行的IP数据流的IP报文进行聚合，聚合成不超过传输流包的最大负载的聚合帧，将所述聚合帧和预设的LLC控制报文进行传输流包封装后，通过DTMB物理信道进行广播；
接收终端对接收到，用于的传输流包进行解封装，获得所述IP报文；
其中，所述的LLC控制报文用于标识IP over DTMB业务建立或释放操作，并用于协商TCP/IP的帧头部压缩；
所述服务器还用于，当所述IP报文的长度大于DTMB物理传输信道的负载长度时，将下行的IP数据流的IP报文分割成LLC帧，然后将分割后的LLC帧聚合为长度小于DTMB物理传输信道的负载长度的聚合帧，在进行LLC帧汇聚时，按照预设的映射表来对LLC帧进行帧头部压缩；
所述接收终端还用于，对接收到的传输流包进行解析，并将聚合的多用户LLC帧进行解封，并对分割的IP报文连接成完成的IP报文。
8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，
所述服务器还用于，将所述聚合帧和预设的LLC控制报文承载在PES 的包数据中，并进行传输流包封装。
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