CN1998240B - 用于传送预测和非预测数据帧的方法和设备 - Google Patents
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Abstract
一种方法和一种设备，用于传输诸如压缩后的视频信号之类的服务数据流，所述服务数据流包括普通数据类型的非预测和预测数据帧。当发生触发事件时(1004，1006)，仅在需要时传输较大的非预测帧(1014)。否则，仅传送较小尺寸的预测帧(1008)，从而减小传送延迟。
Description
技术领域
本发明主要涉及通信系统。具体涉及数字宽带系统，例如，在其中应用数字视频广播(DVB)技术和视频编码的数字宽带系统。
背景技术
术语“数字视频广播(DVB)”是指：定义了使用卫星(DVB-S)、电缆(DVB-C)或陆地(DVB-T)分布介质的数字广播技术的多个标准。这样的标准覆盖了信源编码、信道编码、条件访问(PayTV和有关的数据加密解决方案)和多个其它主题。在20世纪90年代早期，大部分欧洲的公共和私营部门的组织建立了一个特定的DVB工程，该工程创建了用于将MPEG-2(移动图像专家组)音频/视频压缩标准引入数字电视服务的框架。这个DVB工程已经稳固地提高了其普及性，并且目前已在全球得以采用。
对于卫星连接，如图1中所示，DVB标准[1]定义了传输系统。在这里共同命名为卫星信道适配器的多个处理步骤期间(参见虚线参考标记110)，该传输系统使由内部服务108和相互服务112多路复用的基带(包括视频102、音频104和可能的数据106)信号适应卫星信道。根据参考[2]，通常将信源编码应用于所述信号。
将下面的过程应用于数据流：
-传输能量扩散的多路复用适应和随机化114；
-外部编码(即，里德-索罗门块编码)116；
-卷积交织118；
-内部编码(即，收缩卷积码)120；
-用于调制的基带成形122；以及
-调制124。
可以在参考[1]和其引用的出版物中找到关于DVB-S传输的更多细节。
相应地，考虑数字视频信号的电缆传输，文档[3]描述了DVB-C的组件及其特征。图2公开了电缆系统中发送方向的主要功能块。BB接口块202使用同步字节，使输入信号适应MPEG-2传输层帧结构(固定长度分组)。在逆同步和随机化204中，将被称作同步1的字节进行反相并对数据流进行随机化，从而确保在信号中发生足够数目的转变，以便更容易地实现同步等。在此之后，使随机化的传输分组受到里德-索罗门FEC(前向纠错)编码206，从而获得用于检测和修正的码字。然后，利用卷积交织器208对差错保护传输分组进行交织，期间完全没有使用DVB-S中的实际卷积编码。在步骤210中，将交织后的字节变换为QAM(正交幅度调制)符号(m-元组)，在此之后，将差分编码212应用于每一个符号中的多个最高有效比特(MSB)。基带成形214包括将m-元组映射到I和Q信号，然后进行平方根上升余弦型滤波。最后，对信号的QAM调制216在星座图中具有16、32、64、128或256点。然后将调制后的信号发送至物理接口，在这种情况下，该物理接口是射频电缆信道。
作为第三选择，图3公开了对DVB-T系统部件的概述。在MUX适应/能量扩散302块中，将信号组织为分组(1个同步字节，187个MPEG-2数据字节)并为了能量扩散而对其进行随机化。接着，外部编码块304包括对输入分组进行里德-索罗门编码，以便进行差错保护。然后，将外部交织306引入差错保护分组。然后，将交织的数据传递到卷积编码器，即具有若干可能的打孔率(puncturing rates)的内部编码器308。内部交织310阶段包括逐比特和(OFDM)逐符号的交织阶段(stage)，用于输入一个或两个比特流(参见虚箭头)。进一步的信息参见出版物[4]中的“分级模式”。在映射312中，将数据流映射到星座空间。当进行帧适应314时，信号被组织到68个OFDM符号的帧中。除了数据之外，OFDM帧还包括用于帧同步、信道估计等的导频和TPS 320(传输参数信令)信号。最后，信号经过OFDM调制316(使用多个载波)，并经过D/A转换变为模拟形式，然后通过前端318，将该模拟信号输出至空中接口。
由于因特网在20世纪90年代获得了极大的成功，在这种情况下，近期已经创建出了用于基于IP(因特网协议)网络来提供DVB服务的附加模型，参见规范[5]。在不需要进一步为新硬件等而投资的前提下，利用已有数据网络来传输DVB数据显然是一种诱人的想法。参考图4中公开了普通类型的分层模型，描述了基于IP上的DVB服务。虚线表示不同的领域(水平分隔)和层面(垂直分隔)之间的接口。暗色的背景元素(管理平面)可以用于一般的管理和控制目的。内容提供商是向客户(订户)提供信息流的一个或多个实体，要注意的是，实际上，服务提供商将在对于IP业务透明的传递网络上物理地传输使流直观化的椭圆图案。内容提供商的任务可以包括：例如，认证/授权服务、服务入口维护、服务提供、服务发现机制、元数据服务、实际内容服务等。相应地，服务提供商(例如，ISP服务提供商)任务可以包括：寻址服务、认证/授权服务、命名服务(DNS等)、基本IP连接服务、会话控制方式、服务记帐以及多种不同的增值服务(类似于防火墙、高速缓存等)。完全可以仅由单个实体来实际提供和在技术上实现内容和服务的方面。家庭领域是消费DVB服务的领域。它可以指单个网络中的一个或多个终端设备，或者可选地，指包括多个设备的多个网络。
对于图4中不同的层面来说，物理层408包括最低层的接口装置，用于在通信链路端之间传送数据。物理层408确定了例如，连接器形状和尺寸、与例如电压电平和不同的持续时间或其它物理量值相关的“比特”定义和同步方面。参考数字408还指负责媒体访问控制功能(类似于寻址和可选择的差错控制、流控制、以及对接收到的有缺陷的数据分组进行重新传输)的链路层。网络层406处理与正在讨论的整个端对端连接相关的路由、分组分段/重组等功能。在IP网络的情况下，这样的路由意味着增加了发送分组所必需的IP地址。原理上，网络层406不需要知道更低层的物理/链路层408。例如在这里，同样由共同的参考标记406所表示的传输层执行端对端类型流和差错控制功能，并仅利用单个IP链路，来执行对多个不同服务的多路复用。可以通过多个不同的端口号等来实现多路复用。考虑特定的IP网络，常见的传输层协议是UDP(用户数据报协议)和TCP(传输控制协议)，后者在提供起码的多路复用之外，还提供差错检测/控制。会话层404建立并释放应用程序所使用的连接。应用层402包括应用程序和使这些应用程序相接口的API。在DVB环境中，应用层402被特别地称作MHP(多媒体家庭平台)。在家庭领域中，可以使用例如，普通以太网(如，100BASE-T)[6]技术、或IEEE 1394[7]物理/网络层技术，来承载用于DVB服务的IP业务。
可以依据服务，将封装在IP分组中的DVB数据多播或单播至订户。例如，IP多播可以用于PayTV类型的传送，以及IP单播可以用于按需类型服务的视频/音频。为了得到更多关于IP网络环境中的DVB的信息，可以回到参考[5]和所引用的出版物。
此时作出的最重要决策之一涉及所选择的信源编码方法。MPEG-2是一种强大的视频和音频编码方法的集合，它使用了多个不同的压缩技术，这些压缩技术具有非常高的压缩比，但同时具有一个不利方面；所使用的压缩方法是有损失的，即，某些数据不可避免地在编码过程中丢失。显然，如果没有这些损失，可实现的压缩比(现在，典型地从1∶6至1∶30等)将不会这样出色。MPEG-2编码还需要大量的处理，然而，在现代高性能处理器面前，这通常不再是难题。
图5公开了使用与MPEG-2兼容的编码器504对音频/视频信号502进行编码的一般过程，其中，编码器504产生了作为输出的标准化MPEG-2流。音频/视频服务器506接收并存储编码后的数据流，最后在传输网络508上，将该数据流传输至接收机510(例如，与电视机相连的机顶盒、或安装在电视机中的DVB IRD(集成接收机解码器)卡)，接收机510包括必需的软件/硬件装置，用于对流进行解码以便使用。
MPEG类型的编码与普通静态图像压缩格式JPEG共享一些部分，即，在编码过程中，利用了人类视觉特征，并通常从信源图像中提取不可见(即，不必要)的信息。编码阶段使用例如，离散余弦变换(时间到频率的变换)和熵编码。相比于人眼更为敏感的高频亮度(辉度)变化，从编码后的信号中省略图像颜色中的高频变化更为容易。除了内部帧(图内)方面之外，MPEG还使用时间冗余，即，不需要对每一帧的连续视频帧的静态部分进行编码；最后，特定区域内的内容变化将会触发对其编码后版本的发送。
在MPEG中，利用亮度/辉度值(Y)和两个颜色向量(U，V)，对图中的每一个像素进行参数化。然后，将像素组合在一起，从而形成被称作宏块的块和块组。应当使用与普通傅立叶变换非常相似的DCT，将块转换到频域。DCT产生了多个系数，这些系数描述了从具有增长的频率的块中形成的余弦函数。根据这些系数，解码单元稍后可以对块所携带的空间信息进行处理。然后，对DCT变换的输出进行有效地量化和霍夫曼编码。在霍夫曼编码中，不同的符号耗费不同的比特数。频繁使用的符号耗费较少的比特，以及较少使用的符号耗费较多的比特。
下面考虑MPEG编码中的一些时间方面。明显地，在包括一系列图像(下文称作帧)的视频信号中，包含在特定块中的数据可以在扩展至多个后续帧的持续时间的至少短期内，保持相对地不变。特定地，这取决于信源信号的特性；例如，新闻广播可以包括这样的剪辑，其中，新闻广播员坐在桌旁，并谈论最近的国家经济状况。可能发生的是，后续的帧包括主要在靠近讲述者面部区域的块中的这些帧之间的变化，同时，包括具有图画/海报等的墙壁的背景保持不变；此外，在这种新闻节目中，摄像机移动的可能是最小的。相反地，现代动作电影中的战斗场景在至少较大量的后续帧之间几乎不包含任何固定部分。
因此，可以偶尔基于先前的帧来预测一些块。包含这些预测块的帧被称作P帧。然而，为了减小对传输差错的有害影响、并允许对编码后的信号进行同步(重新同步)，也会定期(每秒几次)地传输完整的帧，这些完整的帧不依赖于来自其它帧的信息。在许多方面，将这些重要的独立帧称作帧内编码或I帧。例如，当服务订户第一次、或至少在暂停后开始接收服务流时，以及基于仅有的差分数据，接收机缺少用于构造有效的解码帧的必需的数据历史时，同样需要I帧。使用来自先前的帧和随后的帧的信息的双向帧被称作B帧。
编码运动向量进一步执行上述过程，从而使用较少的比特，对在先前的视频帧中移动的、或者可以从先前的视频帧中的其它位置借入的图像的这部分进行编码。将4个8×8的像素块组合为1个16×16的宏块。在后续的帧中，不会对没有发生变化的宏块进行重新编码。编码器使用P帧，以半像素增量的方式来搜索先前的帧(或者在B帧情况下的之前和之后的帧)，以找到与包含在当前宏块中的信息非常匹配的其它宏块的位置。如果在相邻区域中没有发现适合地匹配的宏块，则对该宏块进行帧内编码，并对DCT系数进行完全编码。如果在搜索区域中发现了适合的匹配，则不传输完全的系数，但是使用运动向量来指示相似的块。
图6示出了MPEG编码的空间和时间侧，其中，在装备有MPEG视频编码器的计算机中，对两个完整的假想的连续帧进行编码。对信号源中相同位置相对应的宏块602和606在这两个帧中包含实际上相同的数据，因此可以省略对它们的编码(在P帧中)。相反地，宏块604和608具有变化的元素(由一个人走入其它为静态的会议场景引起)，以及必须对其进行重新编码。然而，由于仅将导致编码的元素(走入的人)移动到图像中，以及它的形状保持完整，所以可以灵活地使用运动向量，以便确定最右侧更加新来的帧与左侧先前帧中的宏块合理地匹配(参见指出这一点的虚箭头)。
相应地，MPEG音频编码利用了人类听觉的特定独特性质，例如，听觉掩蔽效应。使用出色的1∶10压缩比来考虑的时间和空间(在频率平面中)方面，其中，可以使用在解码信号中仅有的局部(如果有的话)可察觉的恶化来实现该压缩比。MPEG-2具有5个信道，用于定向的音频和特定的低频信道。此外，编码后的信号也可以包含多个可选择的语言信道。
由于庞大的MPEG-2标准包括稍微大量的不同的视频和音频模式，所以参考[8]中确定了，尤其在DVB服务的情况下，所采用的优选等级，以便于硬件制造商处理在不同环境下不可避免地出现的兼容性问题。
为了向DVB服务的订户提供确实影响服务传递的选项(服务定制/选择、服务参数调整)，必须建立用于执行这些任务的返回信道。在DVB中，交互规范通常分为两组。一组是网络无关的，以及可以看作大致从ISO/OSI的第二层延伸至第三层的协议栈(参见[9])；而DVB规范的第二组涉及ISO/OSI模型的较低层(大致为第一层至第二层)，因而指定了用于交互的网络相关工具。例如，有线电视规范(Cablespecification)中的DVB返回信道(DVB-RCC)(参见参考[10])对于用于固定/蜂窝电话交互、以及甚至卫星交互系统的其它规范也是可用的。在IP网络的情况下，标准IP单播可以用于与服务/内容提供商的交互。可以访问DVB工程网站http://www.dvb.org/，以找到关于可用的DVB相关文档的列表。
然而，尽管用于传递DVB服务或控制数据的多种现有的数据传输设置可以使用，但是仍旧可能出现当前可用的资源不能够满足于实现可接受的传输时间的情况。例如，类似于实时游戏的服务需要较短的响应时间，从而向订户提供合理的游戏体验。图7中示出了一种游戏场景，其中，服务提供商使游戏服务器702通过用作传递网络的DSL或电缆网络704，向一个或多个订户传输游戏信息。在接收机侧，机顶盒708接收服务数据，并对该服务数据进行解码，以及将解码后的服务数据转发至TV接收机或监视器706，以进行显示。遥控器710可以用于控制本地设备，或者通过上述传递网络704、或可用于该目的一些其它传输路径，将与服务相关的控制指令/请求/反馈(参见箭头)发送至服务器702。在使用服务时，订户感知的整体延迟由多个要点组成，这些要点中的一些更为明显的要点将要发布为信源数据编码时间、传送延迟(依据所使用的连接类型，对于传送方向，可以是不对称的)、解码延迟、附加的安全缓冲延迟等。如上所述，编码后的MPEG-2流典型地包括多个不同的帧类型，以及不具有差分属性的帧(I帧)的尺寸自然地比预测帧(P帧)大。相应地，由于帧尺寸的增大，因而传输和随后的缓冲延迟增大；具有3倍的相应P帧尺寸的I帧将会相应地在网络上花费3倍的传送延迟。不同类型的帧之间的传输时间的改变反映出交互服务可用性的消极方面。一种用于减小由I帧引入的传送延迟的解决方案是，通过降低编码后的帧的图像质量(通过增加量化等)来减小I帧的尺寸。然而，由于随着服务质量的整体下降，用户可能察觉到下降的图像质量(即使在某些情况下是适合的)，所以典型地，这不是一种可行的选择。
发明内容
本发明的目的是，减少在现有技术方案中发现的关于来自用户角度的交互服务的传送延迟的缺点。所述目的通过改变传输“完全的”时间非预测数据帧而实现，由于完全的数据帧实质上包括了在接收机处无需预测成分、仅基于需求来构造图像或其它数据元素的所有必需数据，所以该完全的数据帧特别重要，其中，该预测成分也利用了先前的或将来的帧以用于构造图像或其它数据元素；例如，在用户开始接收服务数据的服务启动时，将一个非预测帧传送到接收方，用于初始化解码器、以及用于在没有任何历史信息的情况下实现成功的解码。此外，在不同的差错情况下(即，由于传输或缓冲差错等，使得接收机已经不能够在接收端处正确地再现数据)，会出现传输非预测帧的类似需求。根据本发明的基本概念，接收机应当分析接收到的服务数据流，以及在出现上述差错情况时，通过返回信道来向诸如游戏服务器之类的数据提供商通知接收新的非预测帧的需求。
明显地，上述设置的开发以下场景中最有用：诸如服务器之类的数据源实质上以实时的方式，为单个接收方对服务数据进行编码。考虑可能同时具有几十万甚至上百万用户的传统DVB服务(普通电视广播等)的典型使用情况，根据本发明，由于订户刚刚进入特定信道，必须尽快向所启动的服务接收提供非预测帧，从而保证对信号的快速同步(即，可容忍的服务启动时间)，所以不能灵活地提供诸如I帧之类的非预测帧。因此，使用所建议的解决方案，将会在最大程度上使需要低延迟的单播类型的交互服务数据的传输受益。这种服务包括：例如，实时动作游戏，该游戏在最坏情况下仅可以容忍几十毫秒的双向传送延迟。
使用本发明能够减小服务数据的平均传送延迟，因而增强了接收端处的用户体验。依据所使用的数据编码技术，通过更多地注重于预测编码而不是非预测编码，甚至可能减小编码/解码延迟，在某些情况下，使用非预测编码至少会偶尔地需要更多的处理能量，这直接影响了处理时间和延迟。这种方法可以应用于连续的帧之间仅存在局部上的(如果有的话)差别的情况，以及用于创建差分编码帧所需的处理依据相邻帧之间的相似性，以及典型地，随相似性而减少。相应地，为了其它目的而释放一些传输容量。尽管在这里参考了对特别使用了DVB技术/设备(尤其是DVB-C和基于IP的DVB，其中，二者均为MPEG-2信源编码)的交互服务的提供，来对本发明进行了描述，但此外，通过使用本发明，实质上具有相似特性的其它数字宽带和/或广播系统也可以从中受益。例如，诸如MPEG-1、MPEG-4、H.263和H.264之类的编码方法使用了与MPEG-2中的I帧概念或多或少类似的I帧概念，因而对于普通技术人员来说，明显的是，本发明可以在最初使用上述或相应的编码方法之一的系统中使用。
本发明的一方面是一种方法，用于在传递网络上将压缩后的服务数据传输至终端设备，服务数据流包括普通数据类型的预测和非预测数据帧，其特征在于，该方法包括如下步骤：
-监视预定事件的发生，从而向终端设备传输普通类型的非预测数据帧，以便使该终端设备能够与数据流同步；以及
-否则，仅向终端设备传输服务数据流中的普通类型的预测数据帧。
在上文中，例如，服务数据可以是上文所讨论的、基于MPEG-2的数字电视服务(DVB)数据、或一些其它数据，以及终端设备是指DVB IRD，其术语是“DVB机顶盒”。数据类型是指数据的属性，例如，视频(图像)帧或音频数据。
本发明的另一方面是一种方法，用于在传递网络上接收由数据源传输的、压缩后的服务数据，服务数据流包括普通数据类型的预测和非预测数据帧，其特征在于，该方法包括如下步骤：
-检查是否不能实现对数据流进行正确的解码；
-如果不能实现对数据流的正确解码，则向数据源指示需要接收新的非预测数据帧。
本发明的另一方面是一种设备，能够在传递网络上接收由数据源发送的服务数据，并且能够向数据源传输数据，服务数据流包括普通数据类型的预测和非预测帧，该设备包括处理装置和存储装置，用于处理和存储指令和数据，其特征在于，将该设备配置为：检查是否不能实现对服务数据流进行正确的解码；以及如果不能够对服务数据流正确的解码，则向所述数据源传输指示，以便接收新的非预测数据帧。
本发明的另一方面是一种设备，能够在传递网络上向终端设备传输服务数据，并接收由与服务有关的终端设备所发送的控制信息，服务数据包括普通数据类型的预测和非预测数据帧，该设备包括处理装置和存储装置，用于处理和存储指令和数据，其特征在于，将该设备配置为：监视预定事件的发生；从而进一步配置为：向终端设备传输所述普通数据类型的非预测帧，以便使终端设备能够与所述数据流同步；否则，配置为仅向终端设备传输服务数据流中的所述普通数据类型的预测帧。
附图说明
下文参考附图对本发明进行更为详细的描述，其中：
图1示出了根据DVB-S规范的DVB传输系统。
图2示出了根据DVB-C规范的DVB传输系统。
图3示出了根据DVB-T规范的DVB传输系统。
图4示出了使用IP网络作为DVB服务数据的传递网络。
图5示出了典型的MPEG-2传输系统。
图6同时示出了MPEG-2信源编码中的空间和时间方面。
图7示出了在DSL/电缆网络上向DVB机顶盒的服务传递，DVB机顶盒能够向服务数据源提供反馈/控制信息。
图8A公开了在传递网络上定期地传输非预测帧的场景。
图8B公开了本发明的可选场景，其中，仅按需地发送非预测帧，而在其它情况下仅产生预测帧。
图9公开了本发明的实施例，其中，终端设备包括用于检测需要接收非预测帧的装置、以及用于向数据源指出这种需求的装置。
图10公开了本发明的方法(实施例)的流程图。
图11是能够用作本发明中的服务数据源的设备的结构框图。
图12是能够用作本发明中的服务数据接收方的设备的结构框图。
具体实施方式
上文已经结合相关的现有技术的说明，对图1至7进行了描述。
为了便于进一步理解本发明的解决方案，图8A公开了一种包括连续MPEG-2视频图像帧的序列的场景，其中的一些MPEG-2视频图像帧是非预测I帧802、806，以及余下的(参见共同标记804)是预测P帧。通过在每一个由三个P帧组成的块后面插入单个I帧来构造数据流。相应地，用户设备可以发送I帧，作为对明确地接收到的请求的响应。该附图包括箭头，用于表示P帧的差分属性，即，确定当前的视频图像帧与前一视频图像帧之间的差别、将这个差别参数化、并作为P帧在传递网络上进行传输。接收机包括历史信息(例如，状态机)，在传输阶段中没有发生数据丢失、或没有将传输差错引入数据的情况下，通过使用该历史信息，可以对差分和参数化的帧进行解码，并再次变换为要在显示器上可视化的有效视频图像帧。然而，如果无论如何都没有达到I帧的传输条件，而自动地传送了I帧(例如，定期地传输)，则即使出现了监视服务数据流、以及向数据源提供I帧传输请求的特征，该场景也不会提供减小的平均传送延迟的好处，这是由于，以非停止方式的有规律传输的I帧仍旧减缓了中的传输(和接收)过程。在附图中相对应的帧之下，示出了I帧和P帧的尺寸(尽管仅是示例性地)。传送延迟随着帧尺寸的增加而一同增加。
在诸如动作游戏之类的实时应用程序中，由于很容易出现用户对非响应控制的不满，所以为了保证与在仅有简单的广播服务(如，电影回放等)的情况下一样的平滑回放，不能够对接收到的数据流进行缓冲。如果有规律地传输诸如I帧之类的非预测帧，则接收缓冲仍必须比传输单纯的预测帧(如，具有较小的尺寸和减小的传送延迟的P帧)时的接收缓冲要久。
为了克服由于所接收到的帧的尺寸的根本变化所引起的接收侧的附加缓冲或持续变化的帧速率的不利影响，图8B公开了本发明的另一个示例，其中，仅当发生触发事件(参见垂直虚线810)时，才传输大I帧812(换句话说，“按需地”)，而在余下的时间中传输较小尺寸的预测帧808。
图9公开了本发明的实施例，其中，电视机916的外部或集成的机顶盒906包括装置(软件和/或硬件)，用于检查和分析输入的服务数据流(参见虚箭头918)，是否这些输入的服务数据流能够被正确地解码、或是否包含不可恢复的差错、或者甚至是完全丢失了某些必需部分(如，P帧)。然后，通常不再能够对跟随在出错的或丢失的P帧之后的后续P帧进行成功的解码。所述检查可以通过如下方式来执行：从所接收到的数据中直接穿过可检验的帧结构，以及选择性地浏览同样包含于所接收到的数据中、或者在此基础上计算的特定参数(时间编码或其它索引的信息)；或者确定本地生成的校验和数值/将该校验和数值与所接收到的嵌入的数值进行比较。此外，对接收缓冲器的仅有的检查可以指示请求新的非预测I帧的需要。例如，接收缓冲器中的缓冲器下溢可以用于触发在网络904(例如，无线网络、电缆网络或IP网络)上向作为数据源的服务器902发送I帧请求922。另外，数据接收计时器的到期可以用于指示传输路径中的数据丢失。处理单元912可以控制机顶盒906的全部操作，而解码器电路/软件914对接收到的流进行分析，并将必要信息920提供给处理单元912，以便进一步接收数据和传输I帧请求等。
服务器902包括：用于接收I帧请求或I帧请求指示的装置(仍为软件和/或硬件)、以及用于随后向机顶盒传输I帧的装置。交互式应用程序908位于服务器902自身中、或者至少与服务器902相连，用于把将要编码910的数据提供给处理单元，并将其传递至机顶盒906。相应地，也可以在与服务器902相连的外部编码设备中对数据进行编码。在接收到关于需要传输新的I帧的指示922时，从数据中计算新的I帧，并封装于必需网络传输单元中，以及转发924至机顶盒906。
通过仅使用服务数据流传输条中的较短的预测帧，可以将上述与丢失或出错的帧、接收缓冲有关的特定场景最小化，以及在显示器上描绘出的关于交互式服务状态的生动图像(例如，游戏屏幕)的延迟更小。在这种特定场景下，暂时增大延迟，以及服务用户可以感知到服务质量的间歇性下降，但这是无论如何都会在这种场景下发生的，以及新的I帧将会修正这种情况，并使机顶盒恢复与后续的预测P帧的同步。在基于当前的服务状态发送了I帧之后，有利地，服务器902继续发送在逻辑上延续自实际的实时情况的P帧。因此，优选地，不在服务器902与机顶盒906之间传输纯粹的修正类型的帧，以避免增加整体平均延迟。
实质上，I帧请求922可以不必是明确的，以及也可以是用于此目的其它类型的消息。基本上，可以将任何类型的指示认为是充分的，其中，从这些指示中，服务器902可以推断出需要发送I帧。这种指示可以是控制或反馈消息，或者仅包括在那些明确的或隐含的参数中。可选地，可以将在远端没有接收到成功接收数据的特定确认看作是该指示。例如，具有与监视时间段相关的特定到期时间的计时器可以用于触发作出决策的过程，以便请求传输新的I帧。另外，也可以从其它元件中、而不是仅从机顶盒906中接收该指示。例如，如果用于在传递网络904中转发数据的网络元件遭受到由于缓冲器的溢出所引起的数据丢失/损坏，则该网络元件可以在机顶盒906做出反应之前，向发送方指示该差错。
图10公开了一种用于执行本发明的方法步骤的选项。在方法开始1002处，对诸如上述服务器之类的设备进行如下操作：初始化所需的存储区域和变量；基于例如所接收到的服务请求，来建立必要的连接；以及开始传递包括编码后的数据帧的服务数据，其中，将该设备用于数据源负载编码、数据传输、以及对该设备的存储器的一般控制应用。
在阶段1004中，从前一轮监视开始，设备监视是否发生了用于触发I帧传输的事件。例如，这种监视可以是定期的、以及仅在预定时间间隔处执行，或者与其它功能一起连续地执行。例如，这些事件可以是最新建立的连接的参数值/消息指示，由此，应当向接收方发送至少一个I帧，以便进行初始化并在将来实现帧间同步。可选地，可以将指示需要在远端接收新I帧的接收消息看作是这种类型的事件。如果在阶段1006中检查到真是这种情况、以及应当传输新的I帧而不是预测P帧，则在阶段1014中作出发送I帧的动作。否则，在阶段1008中传输P帧。在阶段1010中，只要存在将被编码和发送的数据，便重复检查事件发生和传输相关帧的步骤，直至没有要发送的数据为止，以及在阶段1012中结束所述方法。
该事件是预定的(可以将所监视的发生的事件存储在列表等中)，在某种意义上说，可以在监视1004阶段之后识别事件的发生。由于这将会意味着预先知道可能的问题/差错/服务启动或启动情况，所以自然地，实际事件的发生不是预定/可预定的。
虚线1024包围了将由诸如机顶盒之类的接收端设备来执行的方法步骤。该设备将接收1022与服务有关的编码后的数据。基于所接收到的编码后的数据、或应该接收到但却丢失的数据、以及例如解码器状态，对当前解码的状态执行1016分析。如果需要接收新的I帧以便正确地对数据进行解码(在阶段1018中进行检查)，则在阶段1020中指示这种需求。例如，指示可以表示通过传递网络、或一些其它可用连接，来发送特定消息、或将特定参数/参数值包括在将要被发送到数据源的一些更加一般的消息中。指示也可以是上文所述的其它被动措施，例如，省略发送正常的确认消息等。
图11公开了诸如计算机之类的设备的基本组件的结构框图，该设备能够用作使用预测和非预测帧来传递编码后的数据的服务器/数据源。处理单元1102根据指令1105(例如，以应用程序的形式，该应用程序包括存储在存储器1104中的数据编码程序)，来控制动作的执行。除了所需的设置和其它辅助信息之外，存储器1104还可以包括未编码的数据帧和已编码的数据帧。数据传送装置1108可以包括：无线装置1114，例如，无线电/红外线收发机以及无线网络(WLAN等)适配器；或者固定(有线)装置1112，例如，传统的网络适配器(以太网卡等)。键盘或其它数据输入装置1110和显示器1106对于向用户提供用于管理和控制设备的接口非常有用。除了纯粹的软件装置以外，可以通过与设备的剩余部分相连的特定编码器芯片来实现数据编码器。
同样，图12中示出了用于接收编码后的服务数据流的本发明的设备，该设备包括：处理装置1202；存储装置1204，具有解码器1205；可以是无线和/或固定的数据传输装置1208，能够将该设备与传递网络和用于传输非预测帧请求的返回信道相连。除了键盘1210之外，该设备选择性地包括显示器1206，以用于实现足够UI。除了纯粹的软件装置以外，可以通过与该设备的剩余部分相连的特定解码器芯片来实现数据解码器1205。
通常，用于实现本发明和本发明的方法步骤的软件可以在诸如软盘、CD-ROM、存储卡、硬盘之类的承载介质上传递。
根据本发明，服务数据传送中使用的协议和协议栈可以从现有的协议或协议栈中选择，这是因为实现本发明所需的传输能力不是特别复杂或特殊，这可以看作是本发明的一个优点。可以使用所包括的、或至少与设备相连的附加的软件/硬件模块或两者的组合来实现本发明。
对本领域的技术人员明显的是，在不背离权利要求所定义的本发明的范围的前提下，可以对这里公开的本发明做出不同的修改。同样，在符合本发明的基本思想的情况下，可以改变所使用的设备、方法步骤及其相互顺序、数据格式等。
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[10]ETSI ES 200 800 V1.3.1 Interaction channel for Cable TVdistribution systems(CATV)
Claims (24)
1.一种用于在传递网络上将压缩后的服务数据传输至终端设备的方法，服务数据流包括普通数据类型的预测数据帧和非预测数据帧，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
-监视预定事件的发生(1004)，从而向所述终端设备传输所述普通类型的非预测数据帧，以便使所述终端设备能够与所述服务数据流同步(1006，1014)；以及
-否则，仅向所述终端设备传输所述服务数据流中的所述普通类型的预测数据帧(1008)。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述预定事件实质上是以下中的至少一个：接收到非预测数据帧请求或其指示、在所述监视期间没有接收到确认消息、接收到具有指示需要传输非预测数据帧的特定参数的消息、接收到具有指示需要传输非预测数据帧的参数值的消息、以及数据传送连接的建立或初始化。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述服务实质上是以下中的至少一个：数字宽带服务、数字广播服务和数字视频广播DVB服务。
4.根据权利要求1至3之一所述的方法，其中，所述压缩后的服务数据包括视频图像数据。
5.根据权利要求4所述的方法，其中，实质上对所述视频图像数据进行了MPEG-2编码。
6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述非预测数据帧是I帧。
7.根据权利要求5所述的方法，其中，所述预测数据帧是P帧。
8.一种用于在传递网络上接收由数据源传输的、压缩后的服务数据的方法，服务数据流包括普通数据类型的预测数据帧和非预测数据帧，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
-检查是否不能实现对数据流进行正确的解码(1016)；
-如果不能实现所述对数据流的正确解码，则向所述数据源指示需要接收新的非预测数据帧(1018，1020)。
9.根据权利要求8所述的方法，其中，所述检查包括以下中的至少一个：检查缓冲器状态、检查计时器的到期、计算检验和值、验证接收到的数据结构、检查包括在所接收到的数据中的参数值或基于所接收到的数据而确定的参数值。
10.根据权利要求8所述的方法，其中，所述服务实质上是以下中的至少一个：数字宽带服务、数字广播服务和数字视频广播DVB服务。
11.根据权利要求8至10之一所述的方法，其中，所述压缩后的服务数据包括视频图像数据。
12.根据权利要求11所述的方法，其中，实质上对所述视频图像数据进行了MPEG-2编码。
13.一种能够在传递网络上接收由数据源发送的服务数据、并且能够向所述数据源传输数据的设备(1208)，服务数据流包括普通数据类型的预测数据帧和非预测数据帧，所述设备包括处理装置(1202)和存储装置(1204)，用于处理和存储指令和数据，其特征在于，将所述设备配置为：检查是否不能实现对所述服务数据流进行正确的解码；以及如果不能够对所述服务数据流正确的解码，则向所述数据源传输指示，以便接收新的非预测数据帧。
14.根据权利要求13所述的设备，其中，所述检查包括以下中的至少一个：检查缓冲器状态、检查计时器的到期、计算检验和值、验证接收到的数据结构、检查包括在所接收到的数据中的参数值或基于所接收到的数据而确定的参数值。
15.根据权利要求13所述的设备，其中，所述服务实质上是以下中的至少一个：数字宽带服务、数字广播服务和数字视频广播DVB服务。
16.根据权利要求13至15之一所述的设备，其中，所述服务数据包括视频图像数据。
17.根据权利要求16所述的设备，其中，实质上对所述视频图像数据进行了MPEG-2编码。
18.根据权利要求13所述的设备，其中，所述设备实质上是以下中的至少一个：集成接收机解码器IRD和电视机顶盒。
19.一种能够在传递网络上向终端设备传输服务数据、并接收由与所述服务有关的所述终端设备所发送的控制信息的设备(1108)，服务数据包括普通数据类型的预测数据帧和非预测数据帧，所述设备包括处理装置(1102)和存储装置(1104)，用于处理和存储指令和数据，其特征在于，将所述设备配置为：监视预定事件的发生；从而进一步配置为：向所述终端设备传输所述普通数据类型的非预测数据帧，以便使所述终端设备能够与所述数据流同步；否则，配置为仅向所述终端设备传输所述服务数据流中的所述普通数据类型的预测数据帧。
20.根据权利要求19所述的设备，其中，所述事件实质上是以下中的至少一个：接收到非预测数据帧请求或其指示、在监视期间没有接收到确认消息、接收到具有指示需要传输非预测数据帧的特定参数的消息、接收到具有指示需要传输非预测数据帧的参数值的消息、以及数据传送连接的建立或初始化。
21.根据权利要求19所述的设备，其中，所述服务实质上是以下中的至少一个：数字宽带服务、数字广播服务和数字视频广播DVB服务。
22.根据权利要求19至21之一所述的设备，其中，所述服务数据包括视频图像数据。
23.根据权利要求22所述的设备，其中，实质上对所述视频图像数据进行了MPEG-2编码。
24.根据权利要求19至21之一所述的设备，其中，所述设备实质上是服务器。
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