CN1625174A - 局域网络传输控制方法 - Google Patents

Abstract

一种局域网络传输控制方法的方法，该局域网络包含一传输端以及至少一接收端，该方法包含有将服务品质控制信号依据RTCP/TCP/IP协议编码为服务品质控制封包；将多媒体数据流依据RTP/UDP/IP协议编码；将编码后的多媒体数据流由该传输端传送至该至少一接收端；将该服务品质控制封包以不经由路由器的方式由该传输端传送至各个接收端；以及将该服务品质控制封包译码以检查多媒体数据流的传输状况。

Description

局域网络传输控制方法

技术领域

本发明涉及一种控制局域网络信号传输的方法，特别涉及一种多媒体数据传输中，以RTCP/TCP/IP协议来传输服务品质控制封包的方法。

技术背景

随着计算机科技的快速发展，计算机的功能增加以及价格下降使得许多家庭拥有二台以上的计算机。由于只要有二台计算机即可形成一简单的局域网络，就可以用来彼此互传数据、共享打印机和光驱、甚至彼此联机玩在线游戏。此外，通过局域网络，还可以分享某些程序。举例来说，因为计算机硬盘容量不足或是处理器速度太慢等问题，一些程序可能只安装在存储空间充足或处理速度较快的计算机上，如果有局域网络的话，那么就可以通过另外一部计算机来执行这部拥有存储空间充足或处理速度较快的计算机上的程序，而不必两部都要安装相同的程序。尤其现今的多媒体文本动辄数个GB以上，因此，一般家庭可添购一部拥有较大储存空间的计算机来储存大的多媒体文本，最后在通过网络分享这些多媒体文本。

请参阅图1，图1是已知局域网络10的传输示意图。局域网络10包含多个主机，其中一主机可作为传输端12而其它主机则作为接收端14。

假设一个家庭的成员欲利用局域网络10传达影像以及声音以进行在线家庭会议。由于在线会议对于声音、影像等数据封包实时传输的要求极高，因此一般来说，传输端12会通过RTP/UDP/IP协议来传输影像和语音数据等多媒体数据流与接收端14互相通信，这是因为UDP/IP协议可在两台以上的不同主机11上提供简单但不可靠的数据封包传输。这里所谓的「不可靠」是表示并不保证送出的数据封包一定会抵达目的，或以正确的顺序抵达。然而在一般局域网络之中，以UDP/IP协议传输的数据封包几乎能达到100％的抵送率，另因为UDP/IP通信协议所使用的封包短且设定参数简易，常用于多媒体数据的传输。再加上，UDP/IP可以多址传送(multicast)给与其它相同局域网络10之中的接收端14所给定的通信端口(port)。此外，为了能处理实时性的封包和多址传递，并确保使用UDP/IP协议传输的数据封包能在接收端14正确的重组，所以会另外在搭配实时传输协议(Real-Time TransportProtocol，RTP)协议来包裹影音数据。具有RTP标题(header)的影音数据封包提供了必要的时间信息(timing information)。RTP标题会利用时间的信息以及一个序号(sequence number)以使接收端14知道传输的过程中，是否有数据封包遗失了，以及接收到数据封包的顺序，并依据这些信息使得所有加入会议的成员(亦即所有加入的接收端14)就可以依此来重组收到的影音封包，甚至估计有多少影音封包遗失。此外，RTP标题还包含了数据的形式判别，允许各种数据和各种压缩协议，例如PCM、ADPCM。如此一来，在传输庞大的影音数据流时，就可以利用RTP/UDP/IP的方式传递数据。由于RTP是由IETF RFC 1889中定义且为熟悉此项技术领域者所熟知，关于RTP进一步的详细的内容说明可以参阅 http://www.faqs.org/rfcs/rfc1889.html。

在传输端12在传输数据之前，必须先获得了一个多址播送地址(multicast address)，以及一对连接端口(port)，其中一个端口是为了接收实时传输协议RTP协议的封包(传送影音封包)，另一个则是为了RTCP(RTPcontrol protocol)协议的封包，亦即服务品质(Quality of Service，QoS)控制封包。传送QoS控制封包的目的是为了确保通信品质不会因为网络频宽(bandwidth)、延迟(delay)、抖动(jitter)、封包漏失(packet loss)等因素的影响。一般来说，传输端12与接收端14之间会定时地以RTCP/UDP/IP发送服务品质控制封包会加上一个RTCP标题，且RTCP会固定每隔一段时间定时地传送服务品质控制封包。此外，RTCP也可以用来同步化影音封包。

然而，一般的家用局域网络10大多为点对点的传输，不需要在家用局域网络另外安装路由器(router)，所以实际上设定有jitter以及round-trip-time等参数的服务品质控制封包在UDP/IP协议原本设计为数据封包通过因特网传输，经过因特网内大量的路由器，以便在路由器与路由器间建立流量控制机制，但在局域网络中数据可能未经过路由器，或仅经过有限个的路由器，在此环境传输之下并不会发生其效果，其中jitter是比较每个封包抵达的时间差异，round-trip-time表示每个封包来回传递所需要使用的时间。原因在于前述提到UDP/IP协议并不保证送出的数据封包一定会抵达目的，或以正确的顺序抵达。一但在局域网络10内有多个使用者同时分享无线频宽时，容易发生网络拥塞(network congestion)的问题时，传输的封包就容易遗失或延迟，再加上由于UDP/IP协议并不会要求未送达的封包重新传送，所以以UDP/IP传输的服务品质控制封包有可能会遗失；即便服务品质控制封包内的数据抵达，但因为通信环境为局域网络，数据封包并没有经过路由器或仅有1、2个路由器，UDP/IP协议所定义的服务品质控制参数并不足以反映目前网络流量状况，所以服务品质控制封包内的负责控制封包延迟等特性的参数都没有意义，连带使得使用UDP/IP的局域网络10无法适当地调整传输端12与各接收端14之间网络传输影音数据封包的品质，造成收到的影音品质下降。

发明内容

因此本发明的目的在于在一局域网络之中，利用RTCP/TCP/IP协议来传输服务品质(QoS)控制封包，可以让利用RTCP协议的服务品质控制封包在TCP/IP的使用环境下，得以对针对传输延迟等参数做出适当地传输控制。

本发明的申请专利范围是提供一种局域网络传输控制方法的方法，该局域网络包含一传输端以及至少一接收端，由传输端传输一数据至该至少一接收端，该数据包含有服务品质控制信号与多媒体数据流，该方法包含有将服务品质控制信号依据RTCP/TCP/IP协议编码为服务品质控制封包；将多媒体数据流依据RTP/UDP/IP协议编码成为多媒体数据封包；将多媒体数据封包与服务品质控制封包由该传输端传送至至少一接收端；在传输端将将该服务品质控制封包译码以取得该服务品质控制信号作为控制该多媒体数据流的传输。

附图简述

图1是已知局域网络的传输的示意图。

图2是局域网络运用本发明的方法传输的示意图。

图3为本发明控制局域网络信号传输的流程图。

附图符号说明

10、20                   局域网络；12、22传输端；

14、24                   接收端；  26网络单元；

具体实施方式

请参阅图2，图2是局域网络20运用本发明的方法传输的示意图。局域网络20包含多个主机，其中一主机作为传输端22，其余主机则作为接收端24。每个主机皆包含一网络单元26，为了便于说明，在此定义其中的一主机为传输端22，但实际上，凡是在本局域网络20内用来发送数据者的任何主机都可定义为传输端22，而其余接收数据的主机则为接收端24。局域网络20可为一无线网络(wireless network)或一有线网络(wire network)。

以一实际的例子说明图2，多媒体播放端42，可以为一DVD播放器或影像服务器等另网络单元48为一传送端，传送数据给网络单元50与网络单元52，另终端器44、45可为电视、终端机或计算机等可显示多媒体数据等，所以多媒体播放端42所读出的数据为多媒体数据流，送至网络单元48，网络单元48与网络单元50、52建立连结后并在之间以RTCP/TCP/IP建立服务品质控制信号来控制流量，另利用TCP/IP的特性，若数据没收到时，在一定时间结束时，传送端可以再次传送，保证此数据确定收到，可以增进品质控制信号的正确性，另对于多媒体数据流网络单元48与网络单元50、52之间仍借由UDP/IP的通信归约编码成封包来传送，并于网络单元44、46解开后将多媒体数据流送到终端器44、45显示。

请参阅图4，图4为本发明控制局域网络信号传输的流程图。其步骤如下：

步骤100：在局域网络中，传输端22的网络单元26将服务品质(QoS，quality of service)控制信号依据RTCP/TCP/IP协议编码为服务品质控制封包；

步骤102：传输端22的网络单元26将影像、语音所组成的多媒体数据流(multi-media data stream)依据RTP/UDP/IP协议编码多媒体数据封包；

步骤104：建立传输端与接收端的链接；

步骤106：将该服务品质控制封包由传输端22传送至各个接收端24；以及

步骤108：将编码后的多媒体数据流由传输端22传送至至少一接收端24；

步骤110：接收端24的网络单元26将该服务品质控制封包译码以检查传输端22与接收端24之间传输状况，以调整多媒体数据流的传输条件。

以下将说明本发明的方法采用TCP(Transmission Control Protocol)来取代UDP来传输服务品质封包的理由。首先先简单介绍TCP运作的原理。在使用TCP传输之时，传输端22与接收端24会建立起一个可以提供对双向的数据都进行错误检测的连接。为了确保数据传送的可靠性，也就是保证使用TCP/IP协议传输的封包一定会顺序一致地抵达目的，否则就是传输失败。这是因为TCP/IP协议的封包的标题有两个特别的位，亦即SYN、ACK，用以协调新联机的产生。开启TCP/IP联机时，传输端22会送出一个设定SYN位但未设定ACK位的封包。接收端24则以同时设定ACK位和SYN位的封包回答。最后传输端22再送出一个设定ACK位但未设定SYN位的封包予接收端24。经由检视封包ACK位是否设定，传输端22可以辨认要求建立联机的封包以及已建立联机回答的封包，所以TCP/IP是一种单址传送(unicast)特性的传输协议，这是不同于UDP/IP协议的多址传送(multicast)的特性。

虽然在网络拥塞的状况下，造成服务品质控制封包遗失或延迟的可能性大增。但是以TCP/IP传输的服务品质控制封包却能保证一定能抵达接收端24，因为TCP/IP针对遗失的封包仍会再次传送，并通过上述检查机制，直到确定所要传输的封包送达接收端24为止。也因此，就可以避免已知技术运用RTCP/UDP/IP时，服务品质控制封包可能遗失的顾虑。除此之外，也因为服务品质控制封包的确实抵达，服务品质控制封包的RTCP标题内负责控制传输端22与接收端24之间延迟变化的jitter以及round-trip-time等参数对TCP/IP来说变的有意义，所以传输端22得以通过以RTCP/TCP/IP传输的服务品质控制封包内有关封包传输延迟等参数来分析网络15的传输品质，进而调整多媒体数据流的传输速度，使得局域网络20内的传输品质得以调整。

请注意，网络单元26可为一无线网络卡或是无线接取基地台(WirelessAccess Point)。

相较于已知技术，本发明的方法利用UDP/IP可多址播送(Multicast)的特性，使得需要实时传输的多媒体数据流得以使用RTP/UDP/IP传输协议来传送，但是对于用来控制传输品质的服务品质控制封包则以RTCP/TCP/IP协议传送，如此一来，服务品质封包就能保证抵达接收端，而且服务品质封包用来控制网络传输环境的参数也得以利用TCP/IP的环境之下才得以发挥其意义。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明专利的涵盖范围。

Claims (11)

1.一种局域网络传输控制方法，该方法用于传输一数据，该数据包含有一服务品质控制信号与一多媒体数据流，该局域网络包含一传输端以及至少一接收端，该方法包含有：

将该服务品质(QoS，quality of service)控制信号依据RTCP/TCP/IP协议编码为一服务品质控制封包；

将该多媒体数据流(multi-media data stream)依据RTP/UDP/IP协议编码为一多媒体数据封包；

建立该传输端与该至少一接收端之间的传输链接；

由该传输端将该服务品质控制封包与该多媒体数据封包通过该局域网络传送至该至少一接收端；以及

该至少一接收端将该服务品质控制封包译码以取得该服务品质控制信号作为控制该多媒体数据流的传输。

2.如权利要求1所述的方法，其中，该局域网络是一无线网络。

3.如权利要求1所述的方法，该局域网络内不具有一路由器。

4.如权利要求1所述的方法，该多媒体数据流包含语音与影像数据。

5.如权利要求1所述的方法，更包括当该至少一接收端未收到该服务品质控制封包，该传输端利用TCP/IP的网络规约对该服务品质控制封包重传。

6.一种局域网络，其包含：

一多媒体播放器；

至少一终端器；

一第一网络单元，连接于该多媒体播放器并接收所送来的一多媒体数据流，依据RTP/UDP/IP协议将该多媒体数据流编码为一多媒体数据封包，另依据RTCP/TCP/IP协议将一服务品质控制信号编码为一服务品质控制封包；

一第二网络单元，连接于该终端器，该第二网络单元用来接收该第一网络单元传输来的该服务品质控制封包与该多媒体数据封包，将该多媒体数据封包由该传输端传送至该至少一接收端；

其中，该第一网络单元与该第二网络单元利用该服务品质控制封包，控制网络服务品质。

7.如权利要求6所述的局域网络，其是一无线网络。

8.如权利要求6所述的局域网络，其中，网络单元是一无线局域网络单元。

9.如权利要求6所述的局域网络，其中，该多媒体播放器是一光储存媒体播放器。

10.如权利要求6所述的局域网络，其中，该终端器为一屏幕。

11.如权利要求6所述的局域网络，该第一网络单元与该第二网络单元是点对点传输。

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