CN1647480A - 将下载和流式传输组合的传输方法 - Google Patents

Abstract

本发明建议一种传输数据文件的方法，所述数据文件包含具有已知持续时间的内容，所述内容以高于通道传输速率的编码速率编码。所建议的方法包括步骤：在第一时间期间内通过使用具有速率控制的传输协议(例如TCP)下载数据，在第二时间期间内通过使用没有速率控制的传输协议(例如UDP)流式传输数据。第二时间期间(流式传输)正比于内容的已知持续时间。优点是比例系数等于1。音频/视频的应用传输经由因特网。

Description

将下载和流式传输组合的传输方法

技术领域

本发明涉及传输系统，该传输系统包括发射机、具有内容播放器的接收机、和在所述发射机和所述接收机之间的传输通道，所述传输通道具有通道传输速率，所述发射机和所述接收机支持具有速率控制的传输协议和没有速率控制的传输协议。

本发明还涉及用于这种传输系统的发射机和接收机。

本发明还涉及一种传输方法和包括用于实现这种传输方法的指令的程序。

本发明具有有趣的应用，特别是用于经由因特网传输音频或视频。

背景技术

如在美国专利6,029,200中说明的，可以使用两种方法经由内部网或经由因特网传输多媒体内容。在第一种方法中，多媒体内容被下载，这意味着在它能够被播放前它必须被复制到用户。在第二种方法中，流式传输多媒体内容，这意味着它作为连续的数据流提供给用户，在播放开始前只有很少的等待时间。美国专利6,029,200说明了一种流式传输系统，其中发射机和接收机支持各种网络传输协议，包括UDP和TCP传输协议，所述各种传输协议当试图开始流式传输时以预定顺序被尝试。

这些方法具有下面的缺点：

-下载方法在用户侧引入延迟(在传输结束前用户必须等待以开始播放数据)。

-具有速率控制的传输协议(像TCP)不太适合音频/视频数据的流式传输，因为速率控制可能影响音频/视频显示的连续性(如果传输协议强加一个传输速率的突然变化，则接收机将不接收要及时显示的数据，这将导致音频/视频显示的中断)。

-为使用没有速率控制的传输协议(像UDP)成功地流式传输数据，数据的编码速率不应该高于通道的传输速率。当经由因特网传输数据时，通道传输速率显著依赖于客户是如何连接于因特网的(32kbps或56kbps调制调解器，ADSL...)。通常，在服务器侧为同一内容存储几个数据文件，每一数据文件相应于该内容的不同编码位速率。当请求一个内容时，客户必须指明他是怎样连接到因特网的，这将自动地指定要被传输的数据文件。这样，被传输的数据文件的编码速率，以及显示的内容的质量由客户的因特网连接的传输速率限制。

本发明的目的是提供没有上述缺点的传输系统、发射机、接收机、传输方法和用于实现一种传输方法的程序。

发明内容

根据本发明的传输系统包括发射机、具有内容播放器的接收机、和在所述发射机和所述接收机之间的传输通道，所述传输通道具有通道传输速率，所述发射机和所述接收机支持具有速率控制的传输协议和没有速率控制的传输协议，所述发射机和所述接收机被配置为：用于从所述发射机向所述接收机传输数据文件，所述数据文件包含以高于所述通道传输速率的编码速率编码的已知持续时间的内容，所述发射机和所述接收机在存储接收的数据的第一时间期间内使用所述具有速率控制的传输协议，而在播放所接收的数据的第二时间期间内使用所述没有速率控制的传输协议，所述第二时间期间正比于所述已知持续时间，比例系数小于或等于1。

本发明是上述下载和流式传输方法的组合。在第一时间期间内，使用具有速率控制的传输协议(例如TCP协议)下载数据，在第二时间期间内，使用没有速率控制的传输协议(例如UDP协议)流式传输数据。

根据传输通道的拥塞状态，通道传输速率可以随时间变化。下载时期的持续时间依赖于要传输的数据文件的编码速率和在传输时的通道传输速率(下面称有效通道传输速率)的差。

这种组合使得能够传输具有高于所述通道传输速率的编码位速率的数据文件，因此，改善了显示的内容的质量。

本发明提供的解决方案具有下述优点：

-它限制了下载方法中固有的延迟。

-具有速率控制的传输协议用于下载但不用于流式传输。

-当比例系数等于1时，第二时间期间等于内容的持续时间。通过这样做，以优化方式使用网络资源(如果第二时间期间短于内容的持续时间，则未充分使用可用的传输时间)。只要传输通道的状态在所述第二时间期间内不显著改变，可避免显示中的中断(如果第二时间期间长于内容的持续时间则会发生中断)。当存在传输通道状态要改变的重大危险时，可以选择比例系数小于1，以保证在数据显示中不会出现任何中断。

在本发明的第一实施例中，配置接收机来发送对一个特定数据文件的请求，配置发射机来：

-计算在所述第一时间期间内所述通道传输速率的估计，

-从通道传输速率的所述估计计算所述第一时间期间的估计，

-当所述第一时间期间的估计基本等于从所述数据文件的传输开始过去的时间时，终止所述第一时间期间。

在该第一实施例中，由客户指定要传输的数据文件，发射机根据有效通道传输速率计算下载时期的持续时间，使得流式传输时期的持续时间正比于内容的持续时间。

在本发明的第二实施例中，配置接收机发送对内容的请求，所述请求指示一个授权延迟时间，和配置发射机来：

-发送学习数据给所述接收机，用于计算所述通道传输速率的估计，

-从通道传输速率的所述估计和从所述授权延迟时间选择要传输的数据文件。

在该第二实施例中，客户不指定要传输的数据文件，而是指定在数据显示开始前他所能接受的延迟时间。下载方式的持续时间应接近授权延迟时间。发射机首先必须进行有效通道传输速率的估计，在知道有效通道传输速率后，它选择具有最大编码速率的数据文件，其可以以接近授权延迟时间的下载方式的持续时间传输。

附图说明

参考附图进一步说明本发明：

图1是根据本发明的传输系统的一个例子的示意性表示，

图2是根据本发明的传输系统中数据交换的示意性表示，

图3是解释根据本发明的传输系统的操作的图，

图4是根据本发明的传输的一个例子的流程图。

具体实施方式

图1给出根据本发明的传输系统的示意性表示。这种传输系统包括具有内容服务器2的发射机1、具有接收缓冲器5和内容播放器7的接收机3、和传输通道9。内容服务器2存储数据文件F1、...、Fi、...、FN。

发射机1和接收机3两者都支持具有速率控制的传输协议和没有速率控制的传输协议。

具有速率控制的传输协议从由接收机接收的信息估计通道可用带宽，从这些估计产生目标输出位速率，和控制数据的传输时间以强制执行所述目标输出位速率。

相反，没有速率控制的传输协议不控制数据的传输时间。当使用没有速率控制的传输协议时，由应用程序APPL设定输出位速率。

例如，具有速率控制的传输协议是TCP协议(传输控制协议)，而没有速率控制的传输协议是UDP协议(用户数据报协议)。通常，TCP和UDP通过IP协议运行。

发射机1和接收机3两者都还在所述传输协议的顶层上支持实时传输协议(RTP)，其由IETF(因特网工程任务小组)在RFC 1889中定义。RTP协议的目的是提供适合传输实时数据诸如音频或视频的应用的端对端传输功能。RTP协议包括提供控制功能的控制协议(RTCP)。设计RTP和RTCP使独立于底层传输协议。

如图2所示，配置接收机3向发射机1发送内容请求R，配置发射机1通过发送包含以一定编码速率编码的请求的内容的数据文件Fi响应这种请求。

现在参考图3说明图1所示传输系统的操作。根据图3，包含已知持续时间P的内容的数据文件从发射机1到接收机3的传输如下实现：

-在接收机3的接收缓冲器5中存储接收的数据时，在一个第一时间期间T1内使用具有速率控制的传输协议(例如TCP)，

-在一个第二时间期间T2内使用没有速率控制的传输协议(例如UDP)，

-在第二时间期间的开始，开始显示接收的数据。

接收机3具有通过观察接收的包检测传输协议改变的能力(例如它具有检测该包是TCP包还是UDP包的能力)。可选，当发射机1从下载方式切换到流式传输方式时它通过发送一个RTCP包给接收机3来通知接收机3。这种通知可以由内容播放器7用作开始信号。

在本发明的第一实施例中，客户在他的请求R中指定他希望接收的数据文件。

对于一个给定的数据文件，在第一和第二时间期间之间的切换点从通道传输速率的估计决定，使得第二时间期间正比于已知的内容持续时间，比例系数K小于或等于1。

现在参考图4说明从下载方式到流式传输方式的切换点的决定。根据图4：

-在步骤S1，数据文件下载开始。

-在步骤S2，估计通道ENB的当前传输速率

$\mathrm{ENB}=\frac{\mathrm{NTB}}{\mathrm{TSDS}}$

其中，NTB是已经被传输的字节数

TSDS是从下载开始经过的时间(秒)

-在步骤S3，计算第一时间期间的估计DD

$\mathrm{DD}$ $=$ $\frac{S}{\mathrm{ENB}}$ $-$ $\frac{S}{B\×K}$

其中，S是数据文件的大小(字节)

B是要被传输的数据文件的内容的编码速率(字节/秒)

$P=\frac{S}{B}$ 是内容的持续时间(秒)

K是小于或者等于1的比例系数。

-在步骤S4，从下载开始经过的时间TSDS与第一时间期间的估计DD比较。如果它高于或者等于该第一时间期间的估计，则发射机切换到流式传输方式(步骤S5)。如果它比第一时间期间的估计短，则发射机等待一定的时间Δ，然后返回到步骤S2。例如Δ＝DD-TSDS。

-在步骤S5，流式传输该数据文件的其余部分。

现在给出一个例子来说明本发明。如果B＝5kB/s， $P=\frac{S}{B}=300s,$ S＝1.5MB，网络位速率等于4kB/s，则第一时间期间的持续时间将是75s。从该例中可以看出，本发明允许传输具有5kB/s位速率的数据文件通过具有8kB/s位速率的传输通道。在该种情况下引入的延迟仅等于75秒。

在本发明的第二实施例中，客户在他的请求R中指定一个授权延迟时间LT，服务器根据这一授权延迟时间和根据通道传输速率的估计ENB选择要传输的数据文件：

$B\≈(\frac{\mathrm{LT}}{P}+\frac{1}{K})\×\mathrm{ENB}$

式中，符号“≈”表示“近似于”。

为选择要传输的数据文件，服务器首先必须估计有效通道传输速率。这通过给接收机发送学习数据实现，

-或者通过使用具有速率控制的传输协议，

-或者通过使用没有速率控制的传输协议以高于建议的通道传输速率的通道传输速率，和使用由接收机回送的控制信息(例如通过RTCP包)以估计有效通道传输速率。

一旦选择要被传输的数据文件，则第一时间期间的有效持续时间：

-或者如上面参考图4为本发明的第一实施例说明的那样计算，

-或者固定为在客户请求中指示的授权延迟。

上述传输方法优选通过一组指令的方式实现，所述指令可以在位于发射机和接收机的计算机或数字处理器的控制下执行。

应该注意，对于所述方法、接收机、发射机和传输网络，可以提议修改和改进而不离开本发明的范围。因此本发明不限于提供的例子。

动词“包括”及其各种变化形式的使用不排除在权利要求中陈述的那些元件或步骤。

Claims (10)

1.一个传输系统，包括：发射机、具有内容播放器的接收机、和在所述发射机和所述接收机之间的传输通道，所述传输通道具有通道传输速率，所述发射机和所述接收机支持具有速率控制的传输协议和没有速率控制的传输协议，所述发射机和所述接收机被配置为：用于从所述发射机向所述接收机传输数据文件，所述数据文件包含已知持续时间的内容，所属内容以高于所述通道传输速率的编码速率编码，所述发射机和所述接收机在存储接收的数据的第一时间期间内使用所述具有速率控制的传输协议，而在播放所接收的数据的第二时间期间内使用所述没有速率控制的传输协议，所述第二时间期间正比于所述已知持续时间，比例系数小于或等于1。

2.如权利要求1所述的传输系统，其中，所述接收机被配置为发送对一个特定数据文件的请求，所述发射机被配置为：

-计算在所述第一时间期间内所述通道传输速率的估计，

-从通道传输速率的所述估计计算所述第一时间期间的估计，

-当所述第一时间期间的估计基本等于从所述数据文件的传输开始过去的时间时，终止所述第一时间期间。

3.如权利要求1所述的传输系统，其中，所述接收机被配置为发送对内容的请求，所述请求指示一个授权延迟时间，和配置所述发射机来：

-发送学习数据给所述接收机用于计算所述通道传输速率的估计，

-从通道传输速率的所述估计和从所述授权延迟时间选择要传输的数据文件。

4.一种发射机，它支持具有速率控制的传输协议和没有速率控制的传输协议，配置所述发射机使得：用于通过具有通道传输速率的传输通道传输数据文件，所述数据文件包含具有已知持续时间的内容，所述内容以高于所述通道传输速率的编码速率编码，所述发射机在第一时间期间内使用所述具有速率控制的传输协议，和在第二时间期间内使用所述没有速率控制的传输协议，所述第二时间期间正比于所述已知持续时间，比例系数小于或等于1。

5.如权利要求4所述的发射机，进一步被配置使得，当接收对一个特定数据文件的请求时，所述发射机：

-计算在所述第一时间期间内通道传输速率的估计，

-从通道传输速率的所述估计计算所述第一时间期间的估计，

-当所述第一时间期间的估计基本等于从所述数据文件的传输开始过去的时间时，终止所述第一时间期间。

6.如权利要求4所述的发射机，进一步被配置使得，当接收对内容的请求时，该请求指示一个授权延迟时间，所述发射机：

-发送学习数据给所述接收机用于计算所述通道传输速率的估计，

-从通道传输速率的所述估计和从所述授权延迟时间选择要传输的数据文件。

7.一种接收机，它具有内容播放器，支持具有速率控制的传输协议和没有速率控制的传输协议，所述接收机被配置使得：用于通过具有通道传输速率的传输通道接收数据文件，所述数据文件包含具有已知持续时间的内容，所述内容以高于所述通道传输速率的编码速率编码，所述接收机在存储接收的数据的第一时间期间内使用所述具有速率控制的传输协议，和在播放所接收的数据的第二时间期间内使用所述没有速率控制的传输协议，所述第二时间期间正比于所述已知持续时间，比例系数小于或等于1。

8.如权利要求7所述的接收机，进一步被配置发送对内容的请求，所述请求指示所述第一时间期间的一个值。

9.一种传输方法，用于通过具有通道传输速率的传输通道传输数据文件，所述数据文件包含具有已知持续时间的内容，所述内容以高于所述通道传输速率的编码速率编码，所述传输方法包括步骤：

-在存储接收的数据的第一时间期间内使用具有速率控制的传输协议传输数据，

-在播放所接收的数据的第二时间期间内使用没有速率控制的传输协议传输数据，所述第二时间期间正比于所述已知持续时间，比例系数小于或等于1。

10.一种程序，包括用于当由处理器执行时实现如权利要求9所述的传输方法的指令。

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