TWI392309B - 接合多媒體串流於通訊網路的裝置與方法 - Google Patents

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Description

接合多媒體串流於通訊網路的裝置與方法
本發明係關於一種接合多媒體串流(Multimedia Streaming)於通訊網路的裝置與方法。
無線技術發展，如WiFi至WiMax以及3G至4G，之下一波的網路經營就是試圖整合有線與無線網路，而形成固接及行動整合的網路環境，以提供更多的服務。固接及行動整合與網際網路協定多媒體子系統(IP Multimedia Subsystem，IMS)的搭配也是聲音(Voice)、影像(Video)、資料(Data)以及行動(Mobility)之活動服務的趨勢之一。也就是說，廣泛的網路業會朝向將可攜式與傳統的裝置與網路化界面(Networking Interface)搭配，以提供人類在任何時刻與地點會有更多的服務選擇。
在固接及行動整合網路下，多媒體串流服務是一個關鍵性的應用。而線性視訊流(Linear Video Stream)的傳輸協定主要是以即時串流傳輸協定(Real－Time Streaming Protocol，RTSP)或是即時傳輸協定(Real－Time Protocol，RTP)為主。非線性(Non－Linear)視訊流的傳輸協定通常是透過超本文傳輸協定(Hypertext Transfer Protocol，HTTP)。然而，行動的需求(Mobility Requirement)使進行中的連線會遇到跨越不同網路以及遷移至不同裝置而中 斷的情況。
如何持續進行中的連線可分為兩種情況來探討，一種是界面間/網路間的換手(Handoff)，另一種是連線遷移(Session Migration)至不同裝置。有很多此類相關的習知技術，例如世界專利文獻WO0131472中，針對第三代網際網路協定(3G－IP)的環境，揭露一種移動管理協定的技術，來支援行動裝置上的即時性(Real Time)與非即時性(Non－Real Time)的多媒體應用程式。此專利文獻揭露支援SIP－based的應用程式，對於一般的多媒體串流移動續接沒有提供完整的解決方法。
另外如美國專利公開號2007/0171895的文獻中，揭露一種多媒體串流連線(Multimedia Stream Session)之無縫換手(Seamless Handover)至漫進端(Roaming Terminal)的方法。如第一圖的範例所示，行動呼叫端(Moving Caller)104，例如使用者代理客戶(User Agent Client)，透過一介面元件(Interface Element)103，而附在(Attached To)目前的網域A。通訊網路100上的居間網路元件(Mediating Network Element)110包含在通往遠端網域115之伺服端105，例如使用者代理伺服器(User Agent Server)，的通訊路徑(Communication Path)裡，並可確保此多媒體串流之連線識別碼(Session ID)，例如數位簽章(Signature)或編碼方式等的安全性，以讓伺服端105來識 別。
然後，居間網路元件110監控漫遊端在多媒體串流連線之媒介覆蓋層(Media Overlay Level)的位址改變(Address Change)，並且將此多媒體串流導向更新的位址。隨後以控制層上的另一居間網路元件120來替換居間網路元件110，如此，行動呼叫端104就被切換至不同的網域B。
串流服務的傳輸主要有兩種媒體格式類型。第二圖是比較此兩傳輸協定中，其媒體轉換格式(Format)的不同。第二圖的範例格式中，左邊為詮釋資料－散佈格式(Metadata－Spreading)，也就是說，所有詮釋資料是分散在整個檔案上，並且所有媒體資料分散在整個檔案上，每一對的詮釋資料與媒體資料是依時間的順序來記錄，這類型的媒體格式可用以傳輸線性多媒體串流，常採用RTSP/RTP做為傳輸協定；而右邊為詮釋資料－積聚格式(Metadata－Gathering)，也就是說，所有詮釋資料是積聚成一詮釋資料區塊(Metadata Block)210，並且所有媒體資料(Media Data)積聚成一媒體資料區塊(Media Data Block)220，這類型的媒體格式可用以傳輸非線性多媒體串流，常採用HTTP做為傳輸協定。
習知技術中僅能解決部份詮釋資料－散佈格式的多 媒體串流之行動管理，因此有必要設計出一種新的機制，除了可以將連線接合應用在線性多媒體串流上，還可以將連線接合應用在非線性多媒體串流上，使詮釋資料－散佈格式及詮釋資料－積聚格式的多媒體串流均能在行動中保持連線。
根據本發明所揭露的實施範例中，可提供一種接合多媒體串流於通訊網路的裝置與方法。
在一實施範例中，所揭露者是有關於一種接合多媒體串流於通訊網路的裝置，可包含一換手管理模組(Handoff Manager)、一連線遷移管理模組(Session Migration Manager)、以及一連線接合模組(Session Splice Module)。換手管理模組監控是否有一行動主機漫進至其他子網路。當觸發此行動主機之換手事件時，向一伺服器請求一個新的IP位址，並且發出一控制訊號。當一媒體客戶有觸發遷移動作時，連線遷移管理模組根據連線進行中的監控狀態資訊，發出一狀態信息給一目標主機，以執行連線遷移，並且致能一媒體播放器和發出另一控制訊號。連線接合模組分別接收該控制訊號與該另一控制訊號，執行各相對應的連線接合，以持續此行動主機或此媒體客戶進行中的連線。
在另一實施範例中，所揭露者是有關於一種接合多媒體串流於通訊網路的方法。此方法包含：監控是否有一行動主機之換手事件觸發或是有一媒體客戶有一觸發遷移動作；當此換手事件觸發時，請求一個新的IP位址；當此此遷移動作觸發時，根據連線進行中監控的狀態資訊，發出一狀態信息給一目標主機，並且致能一媒體播放器；以及對觸發之換手事件與觸發之遷移動作，執行各相對應的連線接合，以持續此行動主機或此媒體客戶進行中的連線。
茲配合下列圖示、實施範例之詳細說明及申請專利範圍，將上述及本發明之其他特徵與優點詳述於後。
本揭露的實施範例中，以連線接合(Session Splice)的技術來達成接合多媒體串流，以持續進行中的連線，例如，當進行界面間/網路間換手或是連線遷移(Session Migration)至不同裝置時，兩者皆可持續連線。所以，本發明的技術不僅需要考量如何將連線接合應用在線性多媒體串流上，也需要考量如何將連線接合應用在非線性多媒體串流上，以持續進行中的多媒體串流連線。
本揭露的實施範例中，提供一種詮釋資料重建(Metadata Re－constructing)機制來支援兩種多媒體格式， 也就是詮釋資料－散佈格式與詮釋資料－積聚格式；並且透過此詮釋資料重建機制，來設計接合多媒體串流於通訊網路的機制，使得在不同的網際網路協定下，例如HTTP的傳輸協定或是RTSP/RTP的傳輸協定，當執行連線接合時，能夠維持所有連線接合的方便性；同時也能夠確保此多媒體連線在跨越不同界面/網域或是移至不同裝置期間的安全性。
根據本發明，在接合多媒體連線的程序被觸發(Triggered)之前，媒體客戶端(Media Client)，例如行動主機端(Mobile Host)，必須監控(Monitor)進行中連線(Ongoing Sessions)的播放進度(Progress)與記下(Log)進行中連線的相關資料。此進行中連線的發展包括如舊連線(Old Session)與新連線(New Session)之間的接合點(Splicing Point)，也就是說，於此接合點時，行動主機端將會接收哪些位元組(Byte)資料。而需要記下的進行中連線的相關資料就是當接合的動作在舊連線與新連線之間進行時，需要用到的相關資訊。
第三圖是以開放系統連線(Open System Interconnection，OSI)模型為例，說明要將兩條連線接合成一條連線，此模型中各層所需轉譯的(Translated)相關資訊，並且與本發明之某些揭露的實施範例一致。如第三圖所示，連線層(Session Layer)310需要轉譯HTTP傳 輸協定的範圍(Range)、範圍內容(Range－Content)、以及內容長度(Content－Length)欄位的資訊。傳輸層320(Transport Layer)需要轉譯TCP的埠(Port)、序列號(Sequence Number)、以及回覆通知號(Acknowledgement Number)欄位的資訊。網路層(Network Layer)330需要轉譯IP位址欄位的資訊。
以HTTP傳輸協定為例，前述接合多媒體連線的程序被觸發之後，舊的HTTP連線會被終止(Terminate)。此時，媒體客戶端會利用所記下進行中連線的相關資料，啟動多媒體連線接合，以進行新的HTTP連線的建立。所以，串流伺服端(Streaming Server)，會參照新的HTTP連線建立後所協商的範圍欄位的資訊，繼續傳送媒體資料。
當建立新的HTTP連線並且此正確範圍欄位的值獲得協商後，就開始將新的資料通道(Data Channel)無縫地(Seamlessly)接合至舊的資料通道。在建立此串流連線接合中，若傳輸層(Transport Layer)採用TCP連線(Connection)，則TCP連線的狀態資訊也需要記下。除此之外，如果產生出的兩個連線其IP位址不同的話，也需要轉譯IP位址欄位的資訊。
承上述，第四圖是一個範例序列(Exemplary Sequence) 示意圖，其中以HTTP傳輸協定為例，說明連線接合應用在非線性多媒體串流上，並且與本發明之某些揭露的實施範例一致。第四圖之行動主機上的媒體播放器(Media Player)與串流伺服端之間的HTTP通訊(HTTP Communication)中，舊的HTTP連線建立(Session Setup)，且範圍欄位的偏移量(Offset)的值假設為0，如標號410所示。串流伺服端參照連線建立後所協商的HTTP範圍欄位的正確值，傳送x個位元組至行動主機上的媒體播放器，如標號420所示。在接合多媒體連線的程序被觸發之前，如前所述，行動主機必須監控進行中連線的發展與記下進行中連線的相關資料。觸發多媒體連線接合的事件430發生後，行動主機與串流伺服端之間建立新的HTTP連線，範圍欄位的偏移量的值假設為Y，如標號440所示。然後行動主機開始執行連線接合程序450，將新的資料通道接合至舊的資料通道；並且串流伺服端參照新的HTTP連線建立後，所協商的HTTP範圍欄位的正確值，連續傳送媒體資料至行動主機上的媒體播放器。
舊的連線與新的連線接合後，如果行動主機上的媒體播放器想要執行前進(Forward)或倒轉(Rewind)的動作460，則透過連線接合程序450，先終止目前的HTTP連線，如標號470所示。然後根據使用者要求，以新位元組的位置，重新與串流伺服端建立HTTP連線，範圍欄 位的偏移量的值假設為Z，如標號480上所示；並且串流伺服端接續傳送媒體資料。如果行動主機上的媒體播放器此時在不同網域上，則需要轉譯IP位址欄位的資訊。
以HTTP傳輸協定為例，第五圖是一個範例示意圖，進一步說明連線接合在網址轉換器(Network Address Translator，NAT)後端的多媒體串流，並且與本發明之某些揭露的實施範例一致。第五圖中，可以瞭解根據本發明之多媒體串流連線接合程序可相容於標準的HTTP情境(Scenario)，並且是在行動主機的內部來完成，因此，儘管此連線接合程序是在網址轉換器510的後端被觸發，IP位址經過轉換(從IPb →IPc 或IPc →IPb )，此連線接合技術也不會影響HTTP傳輸協定穿透網址轉換器。所以，在前述的各種使用情境中，本發明之多媒體串流連線接合技術都是可行的。
本發明之多媒體串流連線接合技術可以使用在多種情況下，例如在進行界面間/網路間換手或是連線遷移至不同裝置時，兩者皆可持續連線。此連線接合技術使用在不同情況下時，分別還有一些需要完成的細部動作。以下以使用在換手的情況或是連線遷移至不同裝置的情況為例來說明。
當本發明之多媒體串流連線接合技術使用在換手的 情況時，需要留意的是網路層的改變(Network Layer Changing)。當某一行動主機在換手的情況時，其在外部網路(Foreign Network)的IP位址是不同於其原本的IP位址，所以媒體客戶端的行動主機需要向此外部網路要求新的IP位址，並且確認此新的IP位址是否為有效的IP位址。此兩步驟在換手發生之前或之後完成皆可。本揭露之實施範例中，還將此連線接合程序分成主機準備狀態(Host Preparing State)與接合狀態(Splicing State)。
此連線接合程序在主機準備狀態時，是要建立在外部網路上的工作環境(Wbrking Environment)。執行正確的主機準備狀態，才能讓接合過程順利完成。當連線接合程序在接合狀態的期間，轉譯IP位址需要完成，除此之外，為了持續連線，接合點必須選擇在舊連線的後繼位置(Position Following To The Old Session)。例如，媒體客戶端在舊連線時接收x個位元組，則要求建立新連線時，接合點必須選擇從第x＋1個位元組開始。第六圖是一個範例示意圖，說明在換手的情況時，多媒體串流連線接合的序列，並且與本發明之某些揭露的實施範例一致。其中，假設某一行動主機從位址A換手至位址B。
第六圖中，在位址A的行動主機在舊連線時，例如舊的HTTP連線時，接收x個位元組後，一旦發生換手，則進入主機準備狀態610，來建立在外部網路上的工作 環境。然後進入接合狀態620，此接合狀態期間包括進行下列步驟：(1)在步驟601中，終止行動主機與串流伺服端之間的舊連線，並傳送原本的IP位址IPA 至串流伺服端，(2)在步驟602中，行動主機與串流伺服端之間建立新連線，接合點選擇從第x＋1個位元組開始，並且將IP位址IPA ，轉換為有效的新IP位址IPB 。(3)在步驟603中，透過接合(Splicing)程序，將新的資料通道接合至舊的資料通道；也就是說，透過接合程序，串流伺服端將會參照新建立的HTTP連線與新IP位址IPB ，連續傳送媒體資料至媒體客戶端的行動主機，媒體客戶端的行動主機將IP位址IPB 對應回原本的IP位址IPA ，並將收到的媒體資料傳送至在新位址B的媒體客戶。
當本發明之多媒體串流連線接合技術使用在連線遷移至不同裝置的情況時，除了目標主機無縫接收來自進行中連線的來源端主機的資料外，還要留意的主要工作之一是如何將來源端(Source)的連線狀態(Session State)傳送至目標主機(Target Host)。從之前提及的，本發明知道來源端的主機必須監控進行中的連線並記下進行中連線的發展狀態，以提供給連線接合程序參考。在連線遷移至不同裝置的情況下，接合程序是在另一主機上執行，而不是在原來的主機上執行。所以，必須先將有關接合連線的所有資訊包裝成一信息(Message)，再送至目標主機。第七圖是狀態信息的內容資訊的一個範例示意 圖，並且與本發明之某些揭露的實施範例一致。第七圖所列出的內容資訊是必須送至目標主機的所有資訊。
第七圖中，伺服器IP的資訊是用來建立TCP連線。通用資源標識符(Uniform Resource Identifier，URI)的資訊是用來呼叫媒體播放器去定位遠端或本地的可用資源。HTTP信息是給目標主機建立HTTP連線時，參考用的資訊。不同的媒體型態(Media Type)會觸發不同的程序。
來源端的主機備好狀態信息後，被送至目標主機以觸發連線遷移程序。若使用TCP作為傳輸層的通訊協定，則通知目標主機時，此狀態信息就不可能會遺失。使用連線接合來達成連線遷移的整體重點在於，如何讓媒體播放器從來源端主機上被插斷的點(Interrupted Point)繼續去播放媒體。本揭露的實施範例中，主要採用第八圖的步驟流程來達成連線遷移程序。
參考第八圖，在步驟801中，從狀態信息裡擷取出狀態資訊，例如來源端主機上被插斷的點的相關資訊。在步驟802中，使媒體播放器在被指定的(Assigned)URI上從頭播放可用的媒體資源。在步驟803中，建立新的連線，使被傳送的資料始於被插斷的點。在步驟804中，接合新舊兩連線。這些步驟流程使用在不同詮釋資料的 格式時，分別還有一些需要完成的細部動作。以下分別說明使用在詮釋資料－散佈格式與詮釋資料－積聚格式的情況。
第九圖是使用詮釋資料－散佈格式之連線遷移的情形下，多媒體串流接合的一個範例序列的示意圖，並且與本發明之某些揭露的實施範例一致。
第九圖中，透過連線接合，從來源端主機上擷取出的狀態資訊被傳送至目標主機，以標號910表示。並且向媒體播放器發出系統呼叫，以標號920表示。目標主機透過連線接合，將傳輸協定要求之範圍欄位的起始點，例如HTTP Request(Range from 0)，先轉換為被插斷的點，例如HTTP Request(Range from x)，之後再傳送至串流伺服端，以標號930表示；該被插斷的點的資訊是從狀態資訊擷取出來的資訊。串流伺服端修正傳輸協定回應，例如HTTP Response，裡的內容－範圍與內容－長度，之後傳送至目標主機，目標主機透過連線接合，再將範圍欄位轉換回至起始點並回應給目標主機上的媒體播放器，以標號940表示。然後，目標主機在媒體播放器與串流伺服端間，接合新舊兩連線，以標號950表示。
換句話說，將新的資料通道接合至舊的資料通道；並且使媒體播放器相信新的連線是從頭開始。然而實際上 該連線是從某一中間點開始。因為傳輸協定要求與傳輸協定回應的酬載(Payload)在連線接合時被調適過，因此，傳輸層之相關TCP連線的資訊，例如序列號與回覆通知號欄位的資訊，已不同於原來的TCP連線，所以在接合TCP連線的過程時，也需要轉換這些相關資訊。
在連線遷移過程中，媒體播放器認為媒體資料(Media Data)是從頭開始播放，而從標頭開始參考設釋資料。但是因為執行連線接合，實際上媒體資料是從某一中間點被送出的。如果媒體播放器從標頭開始參考詮釋資料，而從該中間點來處理媒體資料，那麼對於使用詮釋資料－積聚格式之連線遷移的情形下，就會發生詮釋資料與媒體資料的錯誤搭配(Mismatch)。本揭露的實施範例中，重建(Re－construct)詮釋資料，並使其與原本的搭配一致(Consistence)。因為連線遷移中，媒體資料必須來自一中間點，因此必須矯正(Rectify)詮釋資料以配合媒體資料。
第十圖是使用詮釋資料－積聚格式之連線遷移的情形下，多媒體串流接合的一個範例序列的示意圖，並且與本發明之某些揭露的實施範例一致。
第十圖中，繼標號910的步驟後，從串流伺服端(或來源端主機)擷取所有被遷移媒體(Migrated Media)的詮釋資料，再傳送至目標主機，以標號1020表示。然後， 以媒體資料被插斷的點為基礎，重建擷取出的詮釋資料，以標號1030表示。接著，促使(Enable)並指派(Assign)一個URI給媒體播放器，以標號1040表示。然後以重建的詮釋資料替換(Replace)傳輸的詮釋資料，在媒體播放器與目標主機之連線接合間建立以起始點為偏移量的連線，以標號1050表示。詮釋資料替換完成後，建立目標主機與串流伺服端之間的新連線，並且以媒體資料在目標主機上被插斷的點為偏移量向串流伺服器請求傳送媒體資料，如標號1060表示。之後，目標主機在媒體播放器與串流伺服端間，接合新舊兩連線，以標號1070表示。如此，完成了使用詮釋資料－積聚格式之連線遷移的情形下，多媒體串流接合。
儘管媒體播放器認為媒體是從開始點播放並且認為詮釋資料是從標頭欄位開始擷取，然而，實際上所有的媒體資料或是詮釋資料都是從連線進行中被插斷的點開始擷取，所以，詮釋資料與媒體資料現在的搭配就一致了。
承上述，第十一圖說明了本揭露的實施範例對接合多媒體串流於通訊網路所提供的解決方案。也就是說，當應用在線性或是非線性多媒體串流上時，媒體客戶(例如媒體播放器)與媒體伺服端(例如串流伺服端)之間的通訊，都能依第十一圖的範例序列來持續進行中的多媒體 串流連線。換句話說，建立一個媒體播放器與串流伺服端之間的連線後，如標號1110所示，接下來包括三個基本步驟，亦即媒體客戶端向串流伺服端發出通訊協定要求(其中偏移量為0)、串流伺服端向媒體客戶端發出通訊協定回應、以及串流伺服端傳送媒體資料至媒體客戶端。
當進行中的連線遇到跨越不同網路或是遷移至不同裝置的情況時，如標號1120所示，媒體客戶端通知串流伺服端終止此建立的連線。然後，如標號1130所示，持續進行三個基本步驟，其中於媒體客戶端向串流伺服端發出通訊協定要求中，係以媒體資料在連線進行中被插斷的點為偏移量。
接下來，在第十二圖的實施範例中，說明接合多媒體串流連線於通訊網路的裝置之系統架構，以及此系統架構中各元件之間的結構關係與扮演的角色，並且與本發明之某些揭露的實施範例一致。此系統架構可被安排(Arranged)在一網路通訊環境中的一媒體客戶端的主機上，此網路通訊環境中備有多個子網路與多個行動裝置。此接合裝置的系統架構可應用在使用者空間(User Space)且在客戶端作修正即可。
參考第十二圖之系統架構，接合多媒體串流連線於通訊網路的裝置1200包含一換手管理模組1201、一連 線遷移管理模組1203、以及一連線接合模組1205。換手管理模組1201監控是否有一行動主機漫遊至其他子網路。當此行動主機之換手事件觸發時，換手管理模組1201向一伺服器1220，例如動態主機配置協定(Dynamic Host Configuration Protocol，DHCP)伺服器，請求一個新的IP位址，並且發出一控制訊號1201a，以通知連線接合模組1205。
而連線遷移管理模組1203是當一媒體客戶有一觸發遷移動作時，則根據連線進行中監控的狀態資訊1203b，發出一狀態信息1203c給一目標主機，以執行連線遷移。連線遷移管理模組1203並且致能一媒體播放器，也發出一控制訊號1203a來通知連線接合模組1205。連線遷移管理模組1203從狀態信息1203b中擷取出一URI，並提供給播放播放器，例如可透過其他控制訊號，通知使用者空間上的多媒體應用程式來處理。
連線接合模組1205分別接收來自換手管理模組1201的控制訊號1201a與連線遷移管理模組1203的控制訊號1203a，執行各相對應的連線接合，以持續此行動主機或此媒體客戶進行中的連線。在連線遷移的情況時，連線接合模組1205會提供一種設釋資料重建機制來支援積聚格式的詮釋資料格式，也就是說，如果遷移媒體連線的詮釋資料格式為積聚格式，則必須執行詮釋資料的重 建。本發明的解決方法如前所述，則是從目標主機上某一被插斷的點來接合媒體連線。
承上述，第十三圖以一範例流程圖，說明本揭露之接合多媒體串流連線於通訊網路之方法的運作，並且與本發明之某些揭露的實施範例一致。參考第十三圖的範例流程，在步驟1310中，監控是否有一行動主機之換手事件觸發或是有一媒體客戶有一觸發遷移動作。當此行動主機之換手事件觸發時(以標號1310a表示)，則請求一個新的IP位址，如步驟1320所示。當此媒體客戶之遷移動作觸發時(以標號1310b表示)，則根據連線進行中的監控狀態資訊，發出一狀態信息給一目標主機，並且致能一媒體播放器，如步驟1330所示。
然後，如步驟1340所示，對觸發之換手事件與觸發之遷移動作，執行各相對應的連線接合，以持續此行動主機或此媒體客戶進行中的連線。
當接收該控制訊號時，此相對應的連線接合是進行界面間/網路間換手的連線接合，此連線接合的程序如前述換手的情況。當接收該另一控制訊號時，此相對應的連線接合是進行連線遷移至不同裝置的連線接合，此連線接合的程序如前述連線遷移的情況。連線接合程序的細部動作不再重述。
以下以具有MP4的內容之H.264為詮釋資料－積聚格式的樣本範例來說明如何重建詮釋資料。一般的媒體會包含視訊軌(Video Track)與音訊軌(Audio Track)，並且每一軌由多個樣本組合而成。這些樣本可能有不同的樣本大小(Sample Size)，並且是交錯(Interleave)安排和以時間排序被描寫在檔案裡。屬於同一軌的連續樣本就稱為一塊(Chunk)。所以，一影像塊(Video Chunk)必然接續一語音塊(Audio Chunk)，反之，一語音塊也必然接續一影像塊。第十四圖是交錯安排和以時間排序之媒體樣本的一個範例示意圖。第十四圖之媒體樣本的範例中，每一影像塊有四個影像樣本(Video Sample)，每一語音塊有三個語音樣本。一影像塊接續一語音塊。在每一影像塊或是每一語音塊的第一個樣本的起始位置記為該影像塊或是該語音塊的塊偏移量(Chunk Offset)。
本發明之連線遷移的方法中，儘管媒體播放器是從媒體的起始點開始播放，但是在連線接合時，是要求從中間被插斷的媒體，所以，重建詮釋資料的程序就是從一個被插斷的中間樣本開始，檢視整個媒體，將其重新對應(Re－mapping)，也就是填入新值至相關的詮釋資料盒(Metadata Box)。因為MP4的內容中，每一影像塊的I畫面(I Frame)必須指出以利於隨機存取，此I畫面稱為同步樣本(Sync Sample)。每一樣本的解碼時間(Decoding Time To Each Sample)和合成時間(Composition Time To Each Sample)的資訊也必須指出，以利於讓媒體播放器能快速且方便取得樣本。
以具有MP4的內容之H.264為積聚格式－詮釋資料的樣本為例，第十五圖是重建後的詮釋資料(Re－construct Metadata)的一個範例示意圖，並且與本發明之某些揭露的實施範例一致。如第十五圖所示，重建後的詮釋資料可提供六種相關的詮釋資料盒(Metadata Box)，分別以代號STSZ、STCO、STSC、STSS、STTS、以及CTTS來表示。以下描述這些詮釋資料盒。
詮釋資料盒STSZ的內容代表每一樣本的樣本大小(Sample Size Per Sample)。詮釋資料盒STCO的內容代表每一塊的塊偏移量(Chunk Offset To Each Chunk)。欄位STSC的內容代表在每一塊的樣本數(Samples Per Chunk)。詮釋資料盒STSS的內容代表每一同步樣本的樣本元素(Sample Entry For Each Sync Sample)。詮釋資料盒STTS的內容代表每一樣本的解碼時間。詮釋資料盒CTTS的內容代表每一樣本的合成時間。
承上述，一旦有一媒體客戶觸發遷移動作時，本揭露進一步說明連線遷移的狀態。第十六圖是對應連線遷移的一個狀態機示意圖，說明連線遷移的狀態流程，並 且與本發明之某些揭露的實施範例一致。參考第十六圖，一旦觸發遷移動作時，如標號1610所示，即進入「連線狀態傳送(Session Status Transfer)」的狀態。然後進入「檢查詮釋資料是否為積聚格式(Metadata－Gathering？)」的狀態，如標號1620所示。是的話，則進入「取得詮釋資料(Get Metadata)」的狀態，如標號1630所示。不是的話，則進入「從伺服器取得媒體串流(Get Media Stream From Server)」的狀態，如標號1640所示。
繼狀態1630之後，進入「修改詮釋資料/確保同步畫面(Modify Metadata/Sync Frame)」的狀態，如標號1650所示；然後進入「從伺服器取得媒體串流」的狀態，如標號1660所示。而繼狀態1640之後，則進入「確保同步畫面(Sync Frame)」的狀態，如標號1670所示。
繼狀態1660或是1670之後，就可進入「接合連線(Splice Session)」的狀態，如標號1680所示。
根據本發明，當新的詮釋資料已備妥(Ready)後，在連線接合的過程中，會去呼叫媒體播放器來建立媒體連線，並且監控媒體播放器去替換新的詮釋資料。一旦媒體播放器接收完新的詮釋資料後，「接合連線(Splice Session)」的狀態會切斷舊的媒體連線，並且接合一條新的媒體連線，此新的媒體連線始於中間某一被插斷的 點，然後新的詮釋資料就能夠妥善地對應至新接合的連線了。
對於所有的媒體連線，第一個畫面必須是I畫面，而不是B或P畫面，這是因為只有I畫面是給其他人參考的主要基本部分。本發明中，新的媒體連線的要求始於某一位元組單元的中間，所以，一旦第一個畫面不是I畫面，那麼使用者會在一開始觸發遷移動作的瞬間看到損毀的影像。根據本發明，連線接合模組1205可再包括一種同步畫面尋找機制來確保送到媒體播放器的第一個畫面是同步畫面，例如I畫面。此同步畫面尋找機制隨著不同的詮釋資料格式而不同。
對於詮釋資料格式是散佈格式的情形，因為詮釋資料是分散在整個檔上，所以同步畫面尋找機制會阻檔(Block)將要進入的媒體資料，直到第一個同步畫面出現為止。對於詮釋資料格式是聚集式格式的情形，由於會在新連線建立前，先擷取詮釋資料區塊(Metadata Block)，所以同步畫面尋找機制會在STSS詮釋資料盒找到最接近於被插斷點的第一個同步畫面的位置，並且將此位置當作是一個新的起始點。
所以，對於前述兩種詮釋資料格式，同步畫面尋找機制都可以確保送到媒體播放器的第一個畫面是同步畫 面。
本揭露之實施範例實作於Linux平台中，包括從有線網路至無線網路的換手、從無線網路至無線網路的換手、從無線網路至有線網路的換手、以及連線遷移。並且由實驗結果，包括換手之主機準備狀態、連線遷移之連線接合狀態、行動主機上狀態傳送之信號通知、詮釋資料－散佈格式之連線接合狀態之信號通知、詮釋資料－聚積式之重建詮釋資料等的花費時間(Overhead)，得知此連線接合多媒體串流於通訊網路上是具有可行性的。
綜上所述，本揭露的實施範例可提供一種接合多媒體串流於通訊網路的裝置與方法，以連線接合的技術來達成接合多媒體串流，以持續如界面間/網路間換手或是連線遷移至不同裝置之進行中的連線。此連線接合技術可應用在使用者空間(User Space)且在客戶端作修正即可。在網路的基層結構上無需增添額外的配置(No Additional Deployment Of Network Infrastructure)。在各種網際網路通訊協定下也可以保持相容性。
惟，以上所述者僅為本發明之實施範例，當不能依此限定本發明實施之範圍。即大凡本發明申請專利範圍所作之均等變化與修飾，皆應仍屬本發明專利涵蓋之範圍。
100‧‧‧通訊網路
103‧‧‧介面元件
104‧‧‧行動呼叫端
105‧‧‧伺服端
115‧‧‧遠端網域
110、120‧‧‧居間網路元件
A、B‧‧‧網域
210‧‧‧詮釋資料區塊
220‧‧‧媒體資料區塊
310‧‧‧連線層
320‧‧‧傳輸層
330‧‧‧網路層
410‧‧‧舊的HTTP連線建立，且範圍欄位的偏移量的值假設為0
420‧‧‧傳送x個位元組至行動主機上的媒體播放器
430‧‧‧觸發多媒體連線接合的事件
440‧‧‧建立新的HTTP連線，範圍欄位的偏移量的值假設為Y
460‧‧‧前進或倒轉的動作
470‧‧‧終止目前的HTTP連線
480‧‧‧建立HTTP連線，範圍欄位的偏移量的值假設為Z
510‧‧‧網址轉換器
610‧‧‧主機準備狀態
620‧‧‧接合狀態
601‧‧‧終止行動主機與串流伺服端之間的舊連線，並將原本的IP位址IPA 傳送至串流伺服端
602‧‧‧媒體客戶端的行動主機與串流伺服端之間建立新連線，接合點選擇從第x＋1個位元組開始，並且將IP位址IPA 轉換為有效的新IP位址IPB
603‧‧‧透過接合程序，將新的資料通道接合至舊的資料通道
801‧‧‧從狀態信息裡擷取出狀態資訊
802‧‧‧使媒體播放器在被指定的URI上從頭播放可用的媒體資源
803‧‧‧建立新的連線，使被傳送的資料始於被插斷的點
804‧‧‧接合新舊兩連線
910‧‧‧從來源端主機上擷取出的狀態資訊被傳送至目標主機
920‧‧‧向媒體播放器發出系統呼叫
930‧‧‧將傳輸協定要求之範圍欄位的起始點先轉換被插斷的點，之後再傳送至串流伺服端
940‧‧‧串流伺服端修正傳輸協定回應裡的內容－範圍與內容－長度，之後傳送至目標主機，目標主機透過連線接合，再將範圍欄位轉換回至起始點並回應給目標主機上的媒體播放器
950‧‧‧目標主機在媒體播放器與串流伺服端間，接合新舊兩連線
1020‧‧‧擷取所有被遷移媒體的詮釋資料，再傳送至目標主機
1030‧‧‧以媒體資料被插斷的點為基礎，重建擷取出的詮釋資料
1040‧‧‧促使並指派一URI給媒體播放器
1050‧‧‧以重建的詮釋資料替換傳輸的詮釋資料，在媒體播放器與目標主機之連線接合間建立以起始點為偏移量的連線
1060‧‧‧建立目標主機與串流伺服端之間的新連線，並且以媒體資料在目標主機上被插斷的點為偏移量向串流伺服器請求傳速媒體資料
1070‧‧‧目標主機在媒體播放器與串流伺服端間，接合新舊兩連線
1110‧‧‧媒體客戶端向串流伺服端發出通訊協定要求(其中偏移量為0)、串流伺服端向媒體客戶端發出通訊協定回應、以及 串流伺服端傳送媒體資料至媒體客戶端
1120‧‧‧媒體客戶端通知串流伺服端終止此建立的連線
1130‧‧‧持續進行三個基本步驟，並且於媒體客戶端向串流伺服端發出通訊協定要求中，係以媒體資料在連線進行中被插斷的點為偏移量
1200‧‧‧接合多媒體串流連線於通訊網路的裝置
1201‧‧‧換手管理模組
1203‧‧‧連線遷移管理模組
1205‧‧‧連線接合模組
1201a、1203a‧‧‧控制訊號
1220‧‧‧伺服器
1203b‧‧‧狀態資訊
1203c‧‧‧狀態信息
1310‧‧‧監控是否有一行動主機之換手事件觸發或是有一媒體客戶有一觸發遷移動作
1310a‧‧‧此行動主機之換手事件觸發時
1310b‧‧‧此媒體客戶之遷移動作觸發時
1320‧‧‧請求一個新的IP位址
1330‧‧‧根據連線進行中的監控狀態資訊，發出一狀態信息給一目標主機，並且致能一媒體播放器
1340‧‧‧對觸發之換手事件與觸發之遷移動作，執行各相對應的連線接合，以持續此行動主機或此媒體客戶進行中的連線
1610‧‧‧連線狀態傳送
1620‧‧‧檢查詮釋資料是否為積聚格式
1630‧‧‧取得詮釋資料
1640‧‧‧從伺服器取得媒體串流
1650‧‧‧修改詮釋資料/確保同步畫面
1660‧‧‧從伺服器取得媒體串流
1670‧‧‧確保同步畫面
1680‧‧‧接合連線
第一圖是多媒體串流連線之無縫換手的通訊網路的一個系統架構示意圖。
第二圖是HTTP傳輸協與RTSP/RTP傳輸協定其媒體轉換格式的一個範例示意圖。
第三圖說明要將兩條連線接合成一條連線，開放系統連線模型中各層所需轉譯的相關資訊，並且與本發明之某些揭露的實施範例一致。
第四圖是一個範例序列示意圖，其中以HTTP傳輸協定為例，說明連線接合應用在非線性多媒體串流上，並且與本發明之某些揭露的實施範例一致。
第五圖是一個範例示意圖，說明連線接合在網址轉換器後端的多媒體串流，並且與本發明之某些揭露的實施範例一致。
第六圖是一個範例示意圖，說明在換手的情況時，多媒體串流連線接合的序列，並且與本發明之某些揭露的實施範例一致。
第七圖是狀態信息的內容資訊的一個範例示意圖，並且與本發明之某些揭露的實施範例一致。
第八圖是連線遷移程序的一個範例流程圖，並且與本發明之某些揭露的實施範例一致。
第九圖是使用詮釋資料－散佈格式之連線遷移的情形下，多媒體串流接合的一個範例序列的示意圖，並且與本發明之某些揭露的實施範例一致。
第十圖是使用詮釋資料－積聚格式之連線遷移的情形下，多媒體串流接合的一個範例序列的示意圖，並且與本發明之某些揭露的實施範例一致。
第十一圖說明對接合多媒體串流於通訊網路所提供的解決方案的一個範例示意圖，並且與本發明之某些揭露的實施範例一致。
第十二圖是接合多媒體串流連線於通訊網路的裝置之系統架構的一個範例示意圖，並且與本發明之某些揭露的實施範例一致。
第十三圖是一範例流程圖，說明本揭露之接合多媒體串流連線於通訊網路之方法的運作，並且與本發明之某些揭露的實施範例一致。
第十四圖是交錯安排和以時間排序之媒體樣本的一個範例示意圖，並且與本發明之某些揭露的實施範例一致。
第十五圖是重建後的詮釋資料的一個範例示意圖，並且與本發明之某些揭露的實施範例一致。
第十六圖是對應連線遷移的一個狀態機示意圖，說明連線遷移的狀態流程，並且與本發明之某些揭露的實施範例一致。
1200‧‧‧接合多媒體串流連線於通訊網路的裝置
1201‧‧‧換手管理模組
1203‧‧‧連線遷移管理模組
1205‧‧‧連線接合模組
1201a、1203a‧‧‧控制訊號
1210‧‧‧媒體客戶端的主機
1220‧‧‧伺服器
1230‧‧‧行動主機
1240‧‧‧媒體客戶

Claims (21)

  1. 一種接合一多媒體串流連線於通訊網路的裝置，該接合裝置包含：一換手管理模組，監控是否有一行動主機漫遊至其他子網路，並且當一換手事件於一進行中的連線的期間被觸發時，請求一個新的IP位址以及發出一第一控制訊號；一連線遷移管理模組，監控是否有一媒體客戶於一進行中的連線的期間觸發一遷移動作，並且當一遷移動作事件被觸發時，發出一狀態信息給一目標主機，以執行連線遷移，致能一媒體播放器，以及發出一第二控制訊號；以及一連線接合模組，分別接收該第一與第二控制訊號，並且針對各控制訊號執行一相對應的連線接合，以持續該行動主機或該媒體客戶進行中的連線；其中該連線接合模組實施一種詮釋資料重建機制，來擷取出詮釋資料及重建該擷取出的詮釋資料，以支援以詮釋資料-積聚格式傳輸的一非線性多媒體串流連線的連線接合，以及以詮釋資料-散佈格式傳輸的一線性多媒體串流連線的連線接合。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之裝置，該裝置被安排在一網路通訊環境中的一媒體客戶端的主機上，該網路通訊環境中備有多個子網路與多個行動裝置。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之裝置，其中該新的IP位 址是向一動態主機配置協定伺服器請求的。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之裝置，其中該連線遷移管理模組從該狀態信息中擷取出一通用資源標識符，並提供給該行動主機或該媒體客戶上的一媒體播放器。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之裝置，其中當該連線接合模組接收該第一控制訊號時，該相對應的連線接合是進行界面間或是網路間換手的連線接合。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之裝置，其中當該連線接合模組接收該第二控制訊號時，該相對應的連線接合是進行連線遷移至一不同裝置的連線接合。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之裝置，其中該相對應的連線接合對應一狀態機，用以控制及檢查該狀態機的一連線狀態。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之裝置，其中該狀態機還包括連線狀態傳送、詮釋資料-積聚、取得詮釋資料、從一媒體伺服器取得媒體串流、修改詮釋資料/同步畫面、從該媒體伺服器取得媒體串流、確保同步畫面、以及接合連線，的狀態。
  9. 如申請專利範圍第8項所述之裝置，其中該連線接合模組還包括一種同步畫面尋找機制，來確保送到一媒體播放器的一第一畫面是一個同步畫面。
  10. 一種接合多媒體串流連線於通訊網路的方法，該方法包含： 藉由一換手管理模組，監控於一進行中的連線的期間，是否有一行動主機漫遊至其他子網路，或是有一媒體客戶觸發一遷移動作；當一換手事件被觸發時，請求一個新的IP位址；當一連線遷移事件被觸發時，藉由一連線遷移管理模組，發出一狀態信息給一目標主機，並且致能一媒體播放器；以及藉由一連線接合模組，對該換手事件與或該連線遷移事件，執行一相對應的連線接合，以持續該行動主機或該媒體客戶進行中的連線；其中在該相對應的連線接合中，由該連線接合模組實施一種詮釋資料重建機制，來擷取出詮釋資料及重建該擷取出的詮釋資料，以支援以詮釋資料-積聚格式傳輸的一非線性多媒體串流連線的連線接合，以及以詮釋資料-散佈格式傳輸的一線性多媒體串流連線的連線接合。
  11. 如申請專利範圍第10項所述之方法，其中該相對應的連線接合還包括：終止在一舊位址的該行動主機上的該媒體播放器與一串流伺服端之間的一舊連線，並傳送該行動主機的一原本的IP位址至該串流伺服端；建立該行動主機與該串流伺服端之間的一新連線，選擇一接合點為從已接收之位元組的下一個位元組開始，並且將該原本的IP位址轉換為一有效的新IP位 址；以及藉由利用一連線接合程序，將一新的資料通道接合至一舊的資料通道。
  12. 如申請專利範圍第11項所述之方法，其中透過該連線接合程序，該串流伺服端參照該新連線與該新的IP位址，連續傳送媒體資料至該行動主機，該行動主機將該新的IP位址轉譯為該原本的IP位址，並將收到的媒體資料傳送至已切換至一新位址的該媒體播放器。
  13. 如申請專利範圍第10項所述之方法，其中該相對應的連線接合還包括：從該狀態信息裡擷取出狀態資訊；使該媒體播放器在一被指定的通用資源標識符上，從一啟始點播放可用的媒體資源；建立一新連線，使被傳送的資料始於一被插斷的點；以及接合一舊連線與該新連線。
  14. 如申請專利範圍第13項所述之方法，其中當傳輸協定採用的媒體轉換格式為詮釋資料-散佈格式的情況時，該相對應的連線接合還包括：將傳輸協定要求的一範圍欄位的一啟始點轉換為該被插斷的點，之後再傳送至一串流伺服端；以及利用該串流伺服端修正一傳輸協定回應裡的內容-範圍與內容-長度，之後傳送該傳輸協定回應至該目標主機，該目標主機利用連線接合來將該範圍欄位轉換至 該啟始點並回應給該目標主機上的該媒體播放器。
  15. 如申請專利範圍第14項所述之方法，其中當傳輸協定採用的媒體轉換格式為詮釋資料-積聚格式時，該相對應的連線接合還包括：從所有被遷移媒體擷取出詮釋資料，並傳送該擷取出的詮釋資料至該目標主機；以該被插斷的點為基礎，重建該擷取出的詮釋資料；以該重建的詮釋資料替換傳輸的詮釋資料，然後終止該舊連線；建立該目標主機與該串流伺服端之間的該新連線，並且以媒體資料在該目標主機上該被插斷的點為一偏移量向該串流伺服器請求傳送媒體資料；以及在該媒體播放器與該串流伺服端間，接合該舊連線與該新連線。
  16. 如申請專利範圍第15項所述之方法，其中該重建擷取出的詮釋資料是從一個被插斷的中間樣本開始，檢視整個媒體資料並將其重新對應，來填入新值至多種詮釋資料盒。
  17. 如申請專利範圍第16項所述之方法，其中該媒體資料包括至少一視訊軌或音訊軌，並且每一該視訊軌或音訊軌還包括多個樣本，並且屬於同一軌的連續樣本定義為一塊。
  18. 如申請專利範圍第17項所述之方法，其中該多種詮釋資料盒包含每一樣本的樣本大小、每一塊的塊偏移 量、每一塊的樣本數、每一同步樣本的樣本元素、每一樣本的解碼時間、以及每一樣本的合成時間。
  19. 如申請專利範圍第10項所述之方法，其中當該換手事件被觸發時，該相對應的連線接合是進行界面間/網路間換手連線接合。
  20. 如申請專利範圍第10項所述之方法，其中當該連線遷移事件被觸發時，該相對應的連線接合是進行連線遷移至一不同裝置。
  21. 如申請專利範圍第15項所述之方法，其中該該目標主機從該行動主機或該串流伺服端擷取出原本的媒體詮釋資料。
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