CN1589546B - 用于构造数据分组的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

用于简化诸如地面数字视频广播(DVB-T)的广播系统的映射方法。把广播地址信息(36)映射到运动图象专家组级2-传送流(MPEG2-TS)的分组标识符(PID)字段(32，34)。能够最小化表的复杂度，或能够在不影响可能相关分组的硬件级鉴别的情况下清除服务信息(SI)表。

Description

用于构造数据分组的方法和装置
技术领域
本发明涉及使用过滤器从多个分组中选择分组的映射模式，并且更具体地，涉及使用分组头中的地址信息作为选择条件的方法。 
背景技术
通过网络使用MPEG2编码可以发送数字视频及音频信号(以“节目”的形式同步)。在使用MPEG2-TS的多点同播系统中，从终端向网络发布数据，其中多个终端可以访问相同的数据流。类似地，在单个数据信道上可以广播多个数据流。 
把多点同播数据流分成分组用于发送。把分组形式的数据流与其它类似构造的数据流多路复用到单个数据信道上。为允许接收终端辨别期望的流及其它流，分组被编码具有一个作为选择条件的字段。该字段允许接收器快速选择期望分组及丢弃非期望分组。 
在MPEG2-TS编码系统中，把流分成188字节分组，其中头信息的4字节后跟184字节有效负载。分组的头内的13位分段是PID，PID为这些分组提供选择条件。PID标识哪些分组对应于单个通信信道上多路复用的多个数据流(或节目)的每个。在多点同播网络中，来自服务器的传送流没有固有的目的地；因此，网络上的任意侦听器可以获得分组。例如，希望获得节目的网络终端只需确定期望节目的PID，并且请求其上行路由器预订该流(无用户的路由器不需要接受多点同播流)。 
 期望节目的PID通过交叉索引具有服务信息(SI)表(IP地址到PID)的服务公告协议(SAP)表(映射到服务的IP地址)来确定。PID的软件产生的MAC地址被用于允许接收终端快速过滤非期望分组。网络接口硬件只接受那些PID值与期望节目的PID值匹配的分组， 结果降低协议堆栈上的负载。 
最好使网络硬件过滤尽可能多的分组，并且最小限度地使用表结构及广播管理数据消息。 
词汇 
DVB-T数字视频广播-地面 
IP网际协议 
IPv4网际协议版本4 
IPv6网际协议版本6 
MAC介质访问控制 
MPEG2运动图象专家组级别2 
PID分组标识符 
SAP服务公告协议 
SI服务信息 
TS传送流 
发明内容
鉴于上述问题，本发明的一个目的是把分组的多点同播IP地址关联到在所述分组的头内编码的数据。 
本发明的另一目的是简化或降低全网络维护及广播的表的数量。 
使用上述粗略硬件选择过程的多点同播网络可以从多点同播IP地址和发送的分组之间更紧密的关联中获得好处。本发明提供一种系统和方法以提供只基于发送的分组的多点同播IP地址的选择条件。由于不需要维护和更新用于关联选择条件，即PID与多点同播IP地址的信息表，通过直接映射多点同播IP地址到PID，可以节省大量的管理数据。 
通过使用多点同播IP地址的直接子集或IP地址的某种变换版本可实现PID映射。此映射替代服务信息表，并且允许通过硬件快速选择，其中协议堆栈上的负载不高于当前系统存在的负载。
通过使用多点同播IP地址的子集直接把多点同播IP地址关联到MPEG2-TS的PID，可以实现这些目的。 
附图说明
这里公开的本发明的示例性实施例在下面详细说明书中提出。这个说明书包含附图，其中：图1是图解多点同播网络操作的网络图。 
图2用一个可能的寻址模式(1位标志后跟地址的12个最低有效位)描述了MPEG2-TS分组的头分段和MPEG2-TS头的PID分段。 
图3用所描述的示例性IP地址描述了IPv4地址的多点同播地址分段。 
图4描述了IP多点同播地址到PID的映射。 
图5描述了IPv6地址的多点同播组地址分段。 
图6A根据本发明的一个实施例图解了被接收器用来过滤分组的示例性方法。 
图6B图解了示例性表结构，其足够向接收器提供硬件过滤指令。 
图7根据本发明的一个实施例图解了被发送器用来构造分组的示例性方法。 
图8示出了在本发明的一个实施例中由接收器寻找的MAC地址，由发送器编码的PID，及数据流的多点同播IP地址之间的关系。 
图9根据本发明示出了网络上接收终端的动作，其中分离硬件和软件的动作。 
具体实施方式
本发明涉及在多点同播数据分组中编码的多点同播IP地址信息。此信息由发送终端编码并且被接收终端用作硬件级分组选择的基础。 
在图1中图解了引入本发明的简单多点同播系统。由交换节点14-18构成的网络用于从服务器12向接收终端24和26路由数据。实际系统可以具有许多交换节点和相应大量的服务器及接收终端。典型终端站可以包含用于发送数据的服务器和用于接收数据的终端。 
把网络中的数据分成分组，每个分组包含头及有效负载。当分组到达一个交换节点时，检查头以便把分组路由到如该头所示目的终端。 在图1中，通过交换节点14，15及16实现从服务器12到终端24的基本多点同播会话。通过确定期望服务的IP地址及请求上行路由器或交换节点15路由数据流到所述终端26，诸如终端26的另一终端可以加入多点同播会话。 
如果接收的服务已经向网络广播，则通过初始化终端的网络接口硬件以开始基于入站分组的PID来选择分组，终端可以加入。一旦终端了解(例如，通过SAP)服务域内的服务可用，则终端确定链路层多点同播地址，导出PID，并且接着指示硬件开始选择分组。在这种情况下，加入请求是接收终端的协议堆栈的本地功能。 
由于网络潜在包含大量数据分组，并且由于任意接收终端可能只请求该数据分组的较小子集，用基于硬件的过滤模式限制被送入接收终端以进行软件分析的分组。在所述的网络中，每个分组头具有一个字段，该字段由接收终端使用以确定分组是否应当由接收终端进行软件分析。本发明的主题是分组头内的这个选择条件字段。 
当在数据信道上多路复用时，涉及多个多点同播数据流的每个的分组由头内的选择条件字段标识及辨别。由于一些数据流可以在信道上合并，有效率的网络需要快速方法以排序分组并且丢弃大多数非期望分组。基于选择条件，有效率的方法使用根据选择条件选择分组以接受到接收终端的协议堆栈中的硬件实现。即使在某些实施例中(诸如MPEG2)，尺寸选择条件提供了不同的流中具有相同条件的可能性，甚至这种粗略硬件检查的好处也是显著的。 
通过把多点同播IP地址的某种信息特性用作选择条件，在本发明中实现硬件选择模式。 
在一个实施例中，根据MPEG2-TS协议进行网络操作。在图2中图解了这种分组的头。分组头为四字节长(32位)并且由8个字段组成，其中每个字段传送不同类型的信息。作为选择条件的字段是13位分组标识(PID)字段30。第一位32是协议需要的状态值，并且其余12位34是从多点同播IP地址36映射的数据。32位分组头具有在PID前面的11位和之后的8位。
表征多点同播IP地址的数据可以包含，但是不限于： 
多点同播地址的子集； 
已经过按位逻辑函数的操作的地址子集； 
已经过散列函数的操作的地址子集或整个地址； 
已经按某种方式转换以传递关于多点同播IP地址的信息的任意地址部分； 
多点同播IP地址的任意子集，或根据任意上述方法导出的数值，其中位的位置或顺序已经改变；或 
这些方法的任意组合。 
在图2图解的实施例中，把多点同播IP地址的12个最低有效位直接映射到PID34的12个最低有效位。 
当接收终端选择要预订的多点同播IP地址(例如，224.0.0.1)时，接收终端使用32位多点同播IP地址确定选择条件。在图3描述的用于IP版本4的映射中，多点同播IP地址的前4位是十六进制字符E(1110)，这是对所有多点同播IP地址的要求。由于此限制，多点同播地址只具有唯一信息38的28位。48位以太网广播介质访问控制(MAC)地址40只能容纳23个唯一多点同播位。对于多点同播数据，由以太网标准确定前25位。尽管这允许每个MAC地址标识32个唯一多点同播IP地址，但是系统消除了大多数无关信息。这不影响选择条件，因为其通常小于可用的23位。因而，图4图解了一个实施例，其中通过关联MAC的前3个八位字节到PID标志32并且关联MAC地址的后12位到PID标志34的其余部分，可以从MAC地址映射期望分组的PID。 
用网际协议版本6(IPv6)操作的系统使用图5图解的地址映射，其操作方式与使用网际协议版本4(IPv4)的系统相同。在IPv6的情况下，地址是128位长。对于多点同播数据，第一个八位字节被设置成FF(11111111)，并且只有最后的四个八位字节42用于唯一标识多点同播IP地址。地址中称作组ID的最后四个八位字节的用途与32位IPv4多点同播IP地址相同。由于分配给IP地址的地址空间类似于组ID的地址空间，则指示硬件级选择的相同方法。
在本发明的一个实施例中，在图6A的在步骤102希望预订节目的接收终端中，有必要先确定例如“B”的节目的多点同播IP地址。在步骤104通过访问包含可用服务及其表示的多点同播IP地址的表，即服务公告协议(SAP)来实现此目的。 
可以以任意数量的方式把SAP协议消息传送到多个终端，所述方式包含但不仅限于：通过登记用于SAP服务公告的“众所周知”的IP多点同播地址，在本发明的一个实施例中，其被映射到选择条件； 
通过定义特定于运营商的、由作为指定运营商的客户的多个终端使用的多点同播地址，并且在本发明的一个实施例中，该地址被映射到选择条件； 
通过其它手段获得SAP公告信道，例如通过到运营商的可选连接使用某种协议接收信息； 
通过人工插入，或通过软件，SAP公告信息；或 
通过上述的任意组合。 
在步骤106，一旦多点同播IP地址已知，则接收终端确定PID的期望值。在步骤108，通过在步骤110附加地址的12个最低有效位到状态标志，确定PID。为了只接受可能相关的分组到软件中，在步骤112在网络接口硬件中使用此值。 
应当理解，多点同播IP地址及PID之间可能存在许多其它可能映射，诸如使用多点同播IP地址的某个子集，诸如最低有效位后的12位，即地址的位2-13。 
在图6B中示出了用于映射服务到选择条件的示例性方法。这里，示出的表把服务关联到其多点同播IP地址。多点同播IP地址以二进制形式示出，并且通过直接提取地址的最低有效位并且将其放入PID中，图解了到PID的转换。 
在图7中描述了对应于接收终端的发送终端。在此图中，发送器用以确定PID的步骤与接收器的相同，但不是使用硬件选择包含PID的分组；用正确的PID编码发送的分组。 
在步骤122，发送器确定其将预订的节目，例如节目“Y”，并且接 着在步骤124和126根据SAP确定将广播的服务的多点同播IP地址。通过在步骤128取得地址的最后12个有效位，并且接着在步骤130把其附加到指示包含多点同播数据的标志中，计算出PID。在步骤132，此信息用于产生广播的分组中的合适字段。映射多点同播IP地址到PID的其它方法也是能够理解的。 
在图8中描述了接收器和发送器了解的信息之间的关系，并且描述了多点同播IP地址怎样互相影响。当编码分组时，发送器把多点同播IP地址填充到PID。随后，当接收终端选择接收指定数据时，它把IP地址转换成PID以用于网络硬件级的过滤。因而，多点同播IP地址的单个值用这样的方式把接收器联结到发送器，使得不需要IP地址到PID的对应表。 
应当理解，还存在许多本发明的其它可能实施例，并且多点同播IP地址的位到PID的位的直接映射是不必要的，并且可以通过散列函数，或某些其它这样的转换来进行映射。 
在图9中图解了硬件分组选择的处理。接收终端上的软件如上所述地计算140，142PID，把PID转换144成硬件可读格式，并且在硬件级扫描146所有分组。允许与选择条件匹配148的任意分组进入150协议堆栈以进行分析，同时丢弃其它分组。进一步，所接受154的分组接着被分析154以确定分组是否属于期望流或具有巧合的PID。丢弃158巧合的分组，并且保留160有用的分组。 
还应当理解，上述描述只代表实施例及实现的示例性例子。为方便读者，上述描述集中代表所有可能实施例的样本，该样本讲授本发明的原理。根据不同实施例的部分的不同组合产生其它实施例。本描述没有尝试全部列举所有可能的变化。例如，这里公开的方法可以用于诸如DVB-T的多点同播系统，或单点传送系统。此方法也可以被用于以太网或任何其他链路层系统。 
可选实施例可以不针对本发明的特定部分而提供。某个可选实施例可以由描述部分的不同组合产生，或可针对一部分得到其它未描述的可选实施例。这不被考虑成对那些可选实施例的权利放弃。应该认 识到，许多未描述的实施例是在下列权利要求的文字范围内，并且其它是等同的。

Claims (13)

1.一种用于构造多点同播数据分组的方法，该多点同播数据分组具有传送涉及链路层MAC或网络层IP多点同播地址的数据的有效负载分段，及具有一个或多个字段的头分段，该方法包括：
基于所述链路层多点同播地址或所述网络层多点同播地址在发送终端产生多点同播地址值；
把所述多点同播地址值映射到所述头分段中会被多个接收终端用作选择条件的分组标识PID字段内，而不需要IP地址到PID的对应表。
2.如权利要求1所述的方法，其中分组是运动图象专家组-级2(MPEG2)传送流的一部分；会被用作选择条件的字段包括在地址值，即有效负载的IP或MAC地址的12个最低有效位前面的一位标志。
3.如权利要求1所述的方法，其中选择条件包括IP或MAC地址的子集。
4.如权利要求1所述的方法，其中选择条件包括已经过按位逻辑函数的操作的IP或MAC地址的子集。
5.如权利要求1所述的方法，其中散列函数已操作过IP或MAC地址，或其子集。
6.如权利要求2所述的方法，其中所述标志被增加，以便指示分组是多点同播数据流的一部分。
7.一种用于构造多点同播数据分组的设备，所述多点同播数据分组具有传送涉及网络层IP或链路层MAC多点同播地址的数据的有效负载分段和具有一个或多个字段的头分段，该设备包括：
用于基于所述链路层多点同播地址或所述网络层多点同播地址在发送终端产生多点同播地址值的装置；
用于把所述多点同播地址值映射到所述头分段中会被多个接收终端用作选择条件的分组标识PID字段内，而不需要IP地址到PID的对应表的装置。
8.如权利要求7所述的设备，其中分组是运动图象专家组-级2(MPEG2)传送流的一部分；会被用作选择条件的字段包括在地址值，即有效负载的IP或MAC地址的12个最低有效位前面的一位标志。
9.如权利要求7所述的设备，其中选择条件包括IP或MAC地址的子集。
10.如权利要求7所述的设备，其中选择条件包括已经过按位逻辑函数的操作的IP或MAC地址的子集。
11.如权利要求7所述的设备，其中选择条件包括散列函数已操作过的IP或MAC地址的子集。
12.如权利要求8所述的设备，其中所述标志被增加，以便指示分组是多点同播数据流的一部分。
13.如权利要求7所述的设备，其中所述设备是无线手持终端。
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