CN110049353B - 用于在广播系统中传输多媒体数据的装置及方法 - Google Patents

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Abstract

一种用于在广播系统中接收多媒体数据的装置及方法。所述方法包括：接收包括媒体数据的包报头和包有效载荷的包；以及提取包有效载荷，其中，包有效载荷包括：从媒体数据生成的数据单元，片断指示符，其指示关于包有效载荷中数据单元的片断的信息，关于包有效载荷的长度信息，关于数据单元是否与其他数据单元聚合的聚合信息，以及关于数据单元的序列号信息，其中，如果数据单元被分段，则包有效载荷包括片断数据单元，并且片断指示符指示数据单元的哪个部分包括在包有效载荷中的信息，其中，如果数据单元没有被分段，则包有效载荷包括至少一个完整数据单元，并且片断指示符指示包有效载荷包括至少一个完整数据单元。

Description

用于在广播系统中传输多媒体数据的装置及方法
本案是申请日为2012年1月19日、申请号为201280013198.6、发明名称为“用于在广播系统中传输多媒体数据的装置及方法”的发明专利申请的分案申请。
技术领域
本公开涉及用于在广播系统中传输多媒体数据的装置及方法，更具体地，本公开涉及在支持基于因特网协议的多媒体服务的广播系统中经由异构网络传输多媒体数据的装置及方法。
背景技术
相关技术的广播网络一般使用移动图像专家组-2传输流(MPEG-2TS)以用于多媒体内容的传输。也就是说，MPEG-2TS被用作用于传输其中多个广播节目(多个被编码视频位流)在出错的传输环境中被复用的位流的代表性传输技术。例如，MPEG-2TS适于在多媒体时代的数字TV广播中使用。
图1示出了根据相关技术的支持MPEG-2TS的分层结构。
参照图1，用于支持MPEG-2TS的层包括媒体编码层(MEDIA CODING LAYER)110、同步层(SYNC LAYER)120、输送层(DELIVERY LAYER)130、网络层(NETWORK LAYER)140、数据链路层(DATA LINK LAYER)150和物理层(PHYSICAL LAYER)160。
媒体编码层(MEDIA CODING LAYER)110和同步层(SYNC LAYER)120以有利于多媒体数据的使用的、作为记录和传输的基本单元的格式来构成。此外，输送层(DELIVERYLAYER)130、网络层(NETWORK LAYER)140、数据链路层(DATA LINK LAYER)150和物理层(PHYSICAL LAYER)160构建用于在分离的记录介质中以由同步层(SYNC LAYER)120构建的格式记录数据块的或者用于传输数据块的多媒体帧。被构建的多媒体帧通过预定的网络发送到用户终端。为此，同步层(SYNC LAYER)120由片断块(FRAGMENT BLOCK)122和接入单元(ACCESS UNIT)124构成，而输送层(DELIVERY LAYER)130由MPEG-2 TS/MP4 RTP有效载荷格式/Flute132、RTP/HTTP 134和UDP/TCP 136构成。
然而，MPEG-2TS在支持多媒体服务方面有若干限制。MPEG-2 TS的所述限制是单向通信、由于固定的帧尺寸、用于音频/视频的专门传输协议以及在使用因特网协议(IP)的传输中产生不必要开销而导致的在传输中的低效率。
因此，为了克服MPEG-2 TS的限制，近来建议将MPEG媒体传输(MMT)标准作为支持基于MPEG技术的多媒体服务的多媒体传输技术之一。例如，MMT标准可以通过异构网络而被应用于高效地传输混合内容。这里，混合内容表示具有基于视频/音频/应用的多媒体内容的一组内容。异构网络表示其中广播网络和通信网络共存的网络。
另外，MMT标准旨在定义对于作为多媒体服务的传输网络中的基本技术的IP的更友好的传输技术。因此，MMT标准是为了在基于IP变化的多媒体服务环境中提供高效的MPEG传输技术，并且被稳定地研究和标准化。特别地，对于在近来的提供混合网络和混合内容的多媒体服务环境中的MMT标准，存在提供高效的MPEG传输技术的计划的需求。
提供上述信息作为背景信息仅仅是帮助对于本公开的理解。没有对是否可采用上述的任何内容作为本发明的现有技术进行任何判定和进行声明。
发明内容
本公开的各方面将解决至少上述问题和/或缺点，以及提供至少下面所述的优点。相应地，本公开的一个方面提出了用于在支持基于因特网协议的多媒体服务的广播系统中，通过异构网络传输多媒体数据的方法。
本公开的一个方面提供了一种用于在广播系统中接收媒体数据的方法，所述方法包括：接收包括媒体数据的包报头和包有效载荷的包；以及提取包有效载荷，其中，包有效载荷包括：从媒体数据生成的数据单元，片断指示符，其指示关于包有效载荷中数据单元的片断的信息，关于包有效载荷的长度信息，关于数据单元是否与其他数据单元聚合的聚合信息，以及关于数据单元的序列号信息，其中，如果数据单元被分段，则包有效载荷包括片断数据单元，并且片断指示符指示数据单元的哪个部分包括在包有效载荷中的信息，其中，如果数据单元没有被分段，则包有效载荷包括至少一个完整数据单元，并且片断指示符指示包有效载荷包括至少一个完整数据单元。
本公开的一个方面提供了一种用于在广播系统中接收媒体数据的装置，所述装置包括：接收器，其被配置为接收包括媒体数据的包报头和包有效载荷的包；控制器，其被配置为：提取包有效载荷，其中，包有效载荷包括：从媒体数据生成的数据单元，片断指示符，其指示关于包有效载荷中数据单元片断的信息，关于包有效载荷的长度信息，关于数据单元是否与其他数据单元聚合的聚合信息，以及关于数据单元的序列号信息，其中，如果数据单元被分段，则包有效载荷包括片断数据单元，并且片断指示符指示数据单元的哪个部分包括在包有效载荷中的信息，其中，如果数据单元没有被分段，则包有效载荷包括至少一个完整数据单元，并且片断指示符指示包有效载荷包括至少一个完整数据单元。
本公开的一个方面提供了用于基于MMT技术、通过构建多媒体帧的有效载荷来传输多媒体数据以提供混合内容或混合服务的方法及装置。
本公开的一个方面提供了用于基于MMT技术、构建MMT接入单元的报头区和数据区以构建用于提供混合内容或混合服务的多媒体帧的方法及装置。
根据本公开的一个方面，提供一种用于在支持基于因特网协议的多媒体服务的广播系统中构建将经由异构网络传输的多媒体帧的有效载荷的方法。该方法包括：划分数据从而发送至少一个媒体类型的数据并且基于被划分数据来构建数据区，构建包括关于在数据区中包括的数据的状态的信息和/或关于数据区的信息中的至少一个的报头区，以及组合数据区和报头区以构建多媒体帧的有效载荷。
根据本公开的另一个方面，提供一种用于在支持基于因特网协议的多媒体服务的广播系统中构建将经由异构网络传输的多媒体帧的有效载荷的装置。该装置包括：数据区构建单元，用于划分数据从而发送至少一个媒体类型的数据并且基于被划分数据来构建数据区；报头区构建单元，用于构建包括关于在数据区中包括的数据的状态的信息和/或关于数据区的信息中的至少一个的报头区；以及有效载荷构建单元，用于组合数据区和报头区以构建多媒体帧的有效载荷。
本公开可以通过经由异构网络提供混合服务或内容来支持在多媒体环境中的高效的MPEG传输。
本公开也可以提供高质量内容、混合内容、以及异构网络。
对于本领域技术人员来说，从下面结合附图进行的公开了本公开的各个方面的描述，本发明的其他方面、优点和突出特点将变得清楚。
附图说明
从下面结合附图进行的描述，本公开的某些实施例的上述和其它方面、特征和优点将变得清楚，在附图中：
图1图示了根据相关技术的用于支持移动图像专家组-2传输流(MPEG-2TS)的传统分层结构；
图2图示了根据本公开一实施例的基于MMT标准的广播系统的MPEG媒体传输(MMT)服务的概念；
图3图示了用于在根据本公开一实施例的在MMT系统中经由异构网络传输与多服务/内容相对应的多媒体数据的层的分级结构；和
图4是根据本公开一实施例的在MMT系统中构建与多服务/内容相对应的多媒体帧的有效载荷并且通过异构网络传输所述多媒体帧的有效载荷的流程图。
贯穿附图，相同的附图标记将被理解为指代相同的部分、部件和结构。
具体实施方式
提供以下参照附图的描述以帮助对由权利要求及其等同内容限定的本公开的示范性实施例的全面理解。它包括帮助理解的各种特定细节，但是这些细节将被认为仅是示范性的。因此，那些本领域普通技术人员将认识到，可以对在此描述的实施例进行各种改变和修改而不脱离本公开的范围和精神。此外，为了清楚和简明的省略对公知功能和构造的描述。
在下面的描述和权利要求中使用的术语和词不限于其词典意义，而是仅由发明人用来使本公开的理解能够清楚和一致。因此，对本领域那些技术人员清楚的是，提供本公开的示范性实施例的以下描述仅为了注解目的，而不是为了对由所附权利要求及其等同物定义的本公开进行限制的目的。
将理解的是，单数形式“一”、“一个”和“该”包括复数形式，除非上下文另外明确指出。从而，例如，提及“一个部件表面”包括提及一个或多个这种表面。
图2图示了根据本公开一实施例的基于MPEG媒体传输(MMT)标准的广播系统的MMT服务的概念。下文中，MMT标准将被称为‘MMT’系统。
参照图2，MMT服务的内容可以包括超高清晰度(UHD)、视频点播(VOD)、实况转播流、文件、窗口小部件、电子书、元数据。然而，MMT服务的内容可以包括可以以电信号表达的任意内容。
为了构建多媒体帧，MMT封装器(ME)以预定格式封装与各种内容的每个相对应的多媒体数据，并且多媒体帧通过异构网络经由混合输送而被发送到用户终端。这里，异构网络表示具有广播网络和IT网络共存的传输环境的网络。多媒体帧是MMT服务的传输帧，并且是MMT接入单元的包。
接收到通过异构网络以混合输送传输的多媒体帧的用户终端从多媒体帧提取与期望的内容相对应的多媒体数据，并且基于提取的多媒体数据将视频/音频/应用提供给用户。为特定内容提供的与视频/音频/应用相对应的每个多媒体数据被定义为‘MMT资源’。用户终端可以包括能够支持多媒体服务的任意终端。用户终端的代表性例子可以包括IP TV或智能电话机。
图3图示了根据本公开一实施例的、用于在MMT系统中通过异构网络传输与多服务/内容相对应的多媒体数据的层的分级结构。
参照图3，需要七层来传输构建的多媒体帧。所述七层包括媒体编码层(MEDIACODING LAYER)310、封装层(ENCAPSULATION LAYER，下文中，称为“层E”)320、输送层(DELIVERY LAYER，下文中，称为“层D”或“层T”)330或390、网络层(NETWORK LAYER)340、数据链路层(DATA LINK LAYER)350、物理层(PHYSICAL LAYER)360、以及控制层(CONTROLLAYER，下文中，称为“层C”)370和380。
根据本公开一实施例，根据多内容或多服务的多媒体数据由媒体编码层(MEDIACODING LAYER)310和层E 320生成，使得所述两个层可以被认为是“多媒体数据生成部分”的元素。此外，多媒体帧由层D 330构建，使得层D 330可以被认为是“多媒体帧构建部分”的元素。包括在多媒体帧构建部分中的层D 330包括包含帧标识符的报头信息和测量网络层之间的连接服务质量和端对端网络能力所需的信息，并通过组合报头信息和多媒体数据构建多媒体帧。
与七个层中的三个层相对应的技术区对于MMT标准来说是重要的。三个技术区分别与层E 320、层D 330和390、以及层C 370和380相对应。层E 320负责生成混合内容，层D330和390负责通过异构网络高效地传输生成的内容，并且层C 370和380负责在消费管理和传输管理混合内容中的一般控制。
层E 320包括MMT E.3层322、MMT E.2层324、以及MMT E.1层326。MMT E.3层322接收从媒体编码层310提供的编码的多媒体数据的输入并生成作为用于MMT服务的基本单元的数据片断。MMT E.2层324基于由MMT E.3层322生成的数据片断生成MMT服务的接入单元(AU)。MMT E.1层326通过组合或划分由MMT E.2层324提供的AU而生成用于混合内容的生成、存储、和输送的格式。MMT E.1层326将MMT资源信息发送到MMT C.1层370以帮助MMT C.1层370设置AU，并将ME信息发送到MMT C.1层370以保证ME的服务质量(OoS)。
层D 330和390包括MMT D.1层332、MMT D.2层334、以及MMT D.3层390。MMT D.1层332对应于执行与实时传输协议(RTP)或超文本传输协议(HTTP)类似的角色的应用协议(AP)。MMT D.2层334对应于执行与用户数据协议(UDP)或传输控制协议TCP类似的角色的网络层协议。MMT D.3层390在包括在层E 320的各个层和包括在层D 330的各个层之间执行用于优化的操作。
层C 370和380包括MMT C.1层370和MMT C.2层380。MMT C.1层370提供关于生成和消费混合内容的信息，并且MMT C.2层380提供关于传输混合内容有关的信息。MMT C.1层370将保证ME的QoS所需的服务发现信息发送给MMT D.1层332。服务发现信息包括应用层前向纠错(FEC)和诸如安全信息之类的会话描述。MMT C.1层370也从MMT D.1层332请求ME的输送。
在本公开中，为了输送层D 330和390中的ME，ME可以包括作为层D 330和390的基本单元的AU。每个AU可以被分成多个片断并且根据尺寸，可以聚合若干个AU以形成用于传输的多媒体帧。
在层D 330和390中，使用MMT接入单元(MAU)发送ME。MAU是用于传输的最小数据实体并形成多媒体帧的有效载荷。作为AU，MAU是相当高效的并且简单的，并且在MAU中，ME可以被分成两个或更多个片断。作为选择，MAU允许交织以用于传输。
MAU以可能的比特率传输ME并且为了传输特定ME，需要最低配置。为了允许简单的设计，除了专用接收器之外，可以考虑特定模式用于传输ME，例如，MMT流模式可以被认为与可用于传输特定MMT流的普通模式一样好。另外，为了未来传输与附加的系统关联的信息，可以构建辅助字段来传输任意数据。
大部分因特网协议(IP)网络具有相当小的最大传输单元(MTU)尺寸。因此，帧的有效载荷格式允许MAU的分段，并且一个MAU可以被分段以用于通过多媒体帧的有效载荷传输。作为分段的结果，如果多媒体帧在传输期间丢失，则MAU片断，而不是整个MAU，可能被丢失。
在MMT系统中，为了简化接收器的操作，多媒体帧可以携带一个或两个或更多个完整的MAU或者一个MAU的单个片断。在实况转播流或视频点播(VOD)传输情况下，MAU可以被分段成相同的尺寸，并且对于文件传输，MAU可以被分段成任意的尺寸。
当多媒体帧携带MAU之间的相邻序列时，用户可能将多媒体帧的丢失认为是解码间隔。因此，优选地但不是必须允许在RTP包中交织接入单元，并且对于在延迟时间中的通常成本和执行复杂性，可以获得相对于包的丢失的大的错误弹性。
一个MAU可以发送多个AU。AU可以具有可变尺寸以及以八位字节计的固定尺寸。为了分析在一个多媒体帧中不同地联接的AU，每个AU的尺寸对于接收器来说是已知的。在恒定的AU尺寸的联接中，通过多目的因特网邮件扩充(MME)格式参数而带外发送这个尺寸。在可变尺寸的AU的联接中，MAU带内发送每个AU尺寸。
当在一个多媒体帧中携带多个AU以简化在MMT系统中的接收器的操作时，每个AU的数量需要被包括在多媒体帧中。此外，为了选择性的交织AU，多媒体帧的有效载荷格式包括被发送到AU的索引信息。在MMT系统中，服务器给接收器提供关于为去交织而分配的缓冲资源的信息，然后在接收器之前不发送信息的情况下，自由地选择交织式样，因此基于AU尺寸和差错率动态地采用交织样式。
同样地，在MMT系统中有效地使用MAU，并且在下文，将详细描述MAU。
第一，至于MAU的结构，MAU包括在报头区的MAU报头以及在数据区的MMT有效载荷，如表1中所示。MAU报头包括关于MMT有效载荷的数据的信息，并且MMT有效载荷包括ME的AU。下面的表1示出MAU的结构。
表1
MAU报头 MMT有效载荷
下面的表2示出了在MAU报头中包括的信息。
表2
Figure BDA0001890009460000081
表2示出了127比特的MAU报头的例子。包括在MAU报头中的信息由127比特组成，包括各种字段，并且每个字段通过使用15比特指示具体信息。也就是说，第一字段(第0到第15比特)指示包类型(packetType)，第二字段(第16到第31比特)指示源端口号(sourceportNumber)，第三字段(第32到第47比特)指示目标端口号(destinationportNumber)，第四字段(第48到第63比特)指示长度(length)，第五字段(第64到第79比特)指示项目数量(numberofItems)，第六字段(第80到第95比特)指示序号(sequenceNumber)，第七字段(第96到第111比特)指示时间戳(Timestamp)，并且第八字段(第112到第127比特)指示MAU的指示符。下文中，将描述由上述信息指示的详细内容。
指示包类型的字段指示包括在MMT有效载荷中的数据的状态。也就是说，当ME被分成多个块并使用MAU发送每个块时，该字段指示一块是否被完全地包括在MMT有效载荷中，是否该块被划分并且因此块中的一些被包括在MMT有效载荷中，或是否多个块被包括。
包类型包括MAU的类型(TM)和片断信息(FI)。TM通过使用一个比特指示MAU的类型，并且指示有效载荷的类型，诸如传输类型或控制类型。如果TM被设置成1，则TM指示MAU包括MMT控制消息。FI通过使用2比特指示关于包括在MMT有效载荷中的片断的信息。也就是说，如果ME的一块被分段且被包括在MMT有效载荷中，则FI指示关于该片断的信息。例如，FI可以被指示为如表3中所示。
[表3]
FI 片断状态
00 无片断
01 第一片断
10 第一片断和最后一个片断之外的其它片断
11 最后一个片断
在表3中，(00)指示ME的块的片断没有被包括在MMT有效载荷中而完整的块被包括在MMT有效载荷中。(01)指示ME的第一片断被包括在MMT有效载荷中，(10)指示ME的块的片断中第一片断和最后一个片断之外的片断被包括在MMT有效载荷中，并且(11)指示ME的块的最后一个片断被包括在MMT有效载荷中。
关于源端口号的字段指示发送器的端口，并且在特定的情况下，假设用于响应的端口。如果与源端口号相对应的字段未被使用，则该数是0。如果源主机是客户端，则该端口号是暂时的端口号，而如果源主机是服务器，该端口号是公知的端口号。
关于目标端口号的字段指示接收器的端口。如果客户端是目标主机，则该端口号像源端口号一样是暂时的端口号，而如果目标主机是服务器，该端口号是公知的端口号。
关于长度的字段指示有效载荷(报头和数据)的长度。最小长度是报头的长度，并且因此是8字节。指示长度的字段的尺寸理论上被限于65535字节(8-字节报头+65,527-字节数据)。由基本的Ipv4协议强制的数据长度的实际的限制是65,507字节(65,487-字节MAU报头，20-字节IP报头)。
关于项目数量的字段指示当ME的任意一个块被包括在MMT有效载荷中或多个块被聚合时的相关信息。
例如，如果ME被划分成多个块，其中的任意一个被包括在MMT有效载荷中，则该字段指示包括在MMT有效载荷中的块的顺序或剩余的块的数量。如果多个块被聚合，则该字段指示块的数量。在这种情况下，多个块中的每一个可以与不同类型的媒体数据有关。关于项目数量的字段的语义取决于帧类型。
关于序号的字段逐一地增加以用于每个MAU并被发送，并且在接收器中用于检测MAU丢失。MMT系统不执行对于包丢失的任何操作，并且对于包丢失的操作被记录在应用中。根据诸如请求注解(RFC)3550的作为使用RTP的传输方法的基础的文档，需要任意地确定序号的初始值以用于在更困难的加密中公知的纯文本攻击。MMT系统可以通过使用序号检测丢失的MAU，尽管不保证传输的安全。
关于时间戳的字段指示生成或改变数据的具体时间。
关于MAU的指示符的字段指示用于传输服务的指示符。例如，该字段可以包括作为标记的服务保护指示符和应用层前向纠错(FEC)指示符。当使用2比特指示MAU指示符时，(00)指示服务保护，(01)指示应用层FEC，并且(10)和(11)可以被用于指示不同的内容。
图4是用于在根据本公开的实施例的MMT系统中构建与多服务/内容相对应的多媒体帧的有效载荷并且通过异构网络传输多媒体帧的有效载荷流程图。
具体地，图4示出了在如图3中所示的层中的层D的MMT D.1 332中执行的操作。
参照图4，为了传输多媒体数据，在操作400中，ME被划分成多个块。在操作410中，使用划分得到的块构建MAU的MMT有效载荷，并且MMT有效载荷可以包括任意一个块或在任意一个块的片断或多个块。在操作420中，一旦构建了MMT有效载荷，通过包括关于包括在MMT有效载荷中的数据的信息或与服务保护指示符或应用层FEC有关的MMT有效载荷信息来构建MAU报头。在操作430中，一旦构建了MAU报头和MMT有效载荷，组合MAU报头和MMT有效载荷以构建帧的有效载荷。将构建的帧的有效载荷与帧的报头组合以用于在一个帧中的传输。
虽然已经参照本公开的各种示例性实施例示出和描述了本公开，但本领域技术人员将会理解，在不脱离本公开的精神和范围的情况下，可以对其进行形式上和细节上的各种改变。

Claims (4)

1.一种用于在广播系统中接收媒体数据的方法，所述方法包括：
接收包括媒体数据的包报头和包有效载荷的包；以及
提取包有效载荷，
其中，包有效载荷包括：
从媒体数据生成的数据单元，
片断指示符，其指示关于包有效载荷中数据单元的片断的信息，
关于包有效载荷的长度信息，
关于数据单元是否与其他数据单元聚合的聚合信息，以及
关于数据单元的序列号信息，
其中，如果数据单元被分段，则包有效载荷包括片断数据单元，并且片断指示符指示数据单元的哪个部分包括在包有效载荷中的信息，其中，每个片断数据单元是不同类型的媒体数据，
其中，如果数据单元没有被分段，则包有效载荷包括至少一个完整数据单元，并且片断指示符指示包有效载荷包括至少一个完整数据单元。
2.如权利要求1所述的方法，其中，如果数据单元被分段，则数据单元的部分的信息是第一片断、最后片断和除了第一片断和最后片断之外的其他片断中的一个。
3.一种用于在广播系统中接收媒体数据的装置，所述装置包括：
接收器，其被配置为接收包括媒体数据的包报头和包有效载荷的包；以及
控制器，其被配置为：提取包有效载荷，
其中，包有效载荷包括：
从媒体数据生成的数据单元，
片断指示符，其指示关于包有效载荷中数据单元片断的信息，
关于包有效载荷的长度信息，
关于数据单元是否与其他数据单元聚合的聚合信息，以及
关于数据单元的序列号信息，
其中，如果数据单元被分段，则包有效载荷包括片断数据单元，并且片断指示符指示数据单元的哪个部分包括在包有效载荷中的信息，其中，每个片断数据单元是不同类型的媒体数据，
其中，如果数据单元没有被分段，则包有效载荷包括至少一个完整数据单元，并且片断指示符指示包有效载荷包括至少一个完整数据单元。
4.如权利要求3所述的装置，其中，如果数据单元被分段，则数据单元的部分的信息是第一片断、最后片断和除了第一片断和最后片断之外的其他片断中的一个。
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