TWI620425B

TWI620425B - 資訊傳輸配速系統及其實施方法

Info

Publication number: TWI620425B
Application number: TW104136887A
Authority: TW
Inventors: 林國平; Guo Ping Lin; 靖孫; Ching Hsun
Original assignee: 龍華科技大學; Lunghwa University Of Science And Technology
Priority date: 2015-11-09
Filing date: 2015-11-09
Publication date: 2018-04-01
Also published as: TW201717586A

Abstract

一種資訊傳輸配速系統及其實施方法，係由一雲端伺服器及複數個終端裝置所組成，其中，所述的終端裝置係透過一網際網路與雲端伺服器呈資訊連結，雲端伺服器主要具有一網路分析模組及一緩衝區，係藉由網路分析模組，進行終端裝置與雲端伺服器間的網路傳輸速度分析，再依據各個終端裝置的網路傳輸速度，利用緩衝區調整一封包由雲端伺服器發送的時間點，以達到所有終端裝置回傳的封包可同時傳送至雲端伺服器。

Description

資訊傳輸配速系統及其實施方法

一種資訊傳輸配速系統及其實施方法，本發明尤指一種可透過雲端伺服器的網路分析模組，分析終端裝置的連線速度，再透過緩衝區依據網路速度，調整雲端伺服器發送封包至各個終端裝置的時間點，使各個終端裝置回傳的封包可同時間傳送至雲端伺服器的資訊傳輸配速系統及其實施方法。

網路資料的傳遞大部分是以封包方式進行傳輸，而隨著網路科技的發達，封包傳輸的穩定度越來越高，但穩定度再高的網路傳輸，都受限於各項因素導致的網路延遲，如無線網路的收訊、有線網路的頻寬…等等，網路延遲往往帶來的不僅是傳輸速度降低，更有可能造成資料傳輸斷斷續續，甚至在重大延遲時，造成資料破損，故，現行的網路傳輸技術皆設有緩衝區，使封包傳送時，可以暫存的方式進行傳輸，例如音訊檔案傳輸可透過緩衝區使音訊撥放不中斷，而有發明人更是發明出可透過緩衝區提升封包傳輸速度的方法，如中華民國發明專利案第I423623號「網路緩衝區管理方法及電腦程式產品」，以及中國發明公開案第CN102946360A號「網路流量控制系統和網路流量控制方法」，上述案件皆在封包傳輸前，預先計算新封包傳送的延遲時間，若延遲時間過長，則丟棄封包，再接收新的封包，藉此維持高速度的封包傳輸，然而，上述前案雖增加封包傳輸的速度穩定度，但伺服器與多個終端裝置於連線並共同接收或回傳同類型資訊時，例如多方視訊、多人合奏等，仍會因為地區頻寬不同，導致傳輸快慢不一，以多人音樂合奏直播舉例，兩個使用者在不同地區透過終端裝置同時連線至伺服器，並開啟音樂合奏，一使用者持吉他，另一使用者彈奏鋼琴，音樂開始時，兩使用者同時彈奏，但因網路速度的差異，使得兩使用者彈奏的音訊傳送到伺服器的時間不同，因而合奏也就完全變了調，是以，目前封包資訊的傳遞仍存有在多個終端裝置連線傳輸時，無法順利地進行同步傳輸的問題。

有鑑於上述的問題，本發明人係依據多年來資訊傳輸的經驗，針對封包傳輸的系統架構進行研究及分析，以期改善現有封包傳輸的系統；緣此，本發明之主要目的在於提供一種當複數個終端裝置與伺服器連線時，可分析各個終端裝置的網路連線速度，再依據網路連線速度調整封包發送時間點，使雲端伺服器可同時接收各個終端裝置回傳封包的資訊傳輸配速系統及其實施方法。

為達上述的目的，本發明資訊傳輸配速系統及其實施方法，其具有一雲端伺服器及複數個終端裝置，主要係在一雲端伺服器與複數個終端裝置連線時，透過雲端伺服器中的一網路分析模組進行各個終端裝置的一網路連線速度分析，產生一連線速率資訊，並在雲端伺服器的一處理模組產生一封包，將封包傳送至一緩衝區暫存時，緩衝區則依據連線速率資訊，進行一發送時間分析，計算出封包傳送的時間點，產生一發送時間點資訊，緩衝區依據發送時間點資訊，針對不同連線速度的終端裝置，進行不同時間點的封包發送，使各個終端裝置接收到封包，經處理後，再回傳至雲端伺服器，則雲端伺服器可在同一時間接收所有終端裝置所回傳的封包。

為使貴審查委員得以清楚了解本發明之目的、技術特徵及其實施後之功效，茲以下列說明搭配圖示進行說明，敬請參閱。

1‧‧‧資訊傳輸配速系統

10‧‧‧雲端伺服器

101‧‧‧處理模組

102‧‧‧網路分析模組

103‧‧‧緩衝區

12‧‧‧第二終端裝置

121‧‧‧第二信號顯示模組

122‧‧‧第二資訊輸入模組

2‧‧‧使用者

A‧‧‧外部輸入裝置

B‧‧‧外部輸入裝置

M1‧‧‧第一發送時間軸

M2‧‧‧第二發送時間軸

11‧‧‧第一終端裝置

111‧‧‧第一信號顯示模組

112‧‧‧第一資訊輸入模組

S101‧‧‧連線步驟

S102‧‧‧傳輸速率分析步驟

S103‧‧‧封包產生步驟

S104‧‧‧傳輸時間點計算步驟

S105‧‧‧封包傳輸步驟

S106‧‧‧封包回傳步驟

第1圖，為本發明之系統架構示意圖。

第2圖，為本發明之封包流向示意圖。

第3圖，為本發明之實施示意圖(一)。

第4圖，為本發明之實施示意圖(二)。

第5圖，為本發明之實施步驟流程圖。

第6圖，為本發明之另一實施例。

第7圖，為本發明之另一實施示意圖(一)。

第8圖，為本發明之另一實施示意圖(二)。

請參閱「第1圖」，為本發明之系統架構示意圖，如圖所示，資訊傳輸配速系統1主要係由一雲端伺服器10以及複數個終端裝置(11、12)所組成，本實施例下係以兩個終端裝置(一第一終端裝置11、一第二終端裝置12)為例，但並不以此為限，特先陳明，其中，終端裝置(11、12)係分別透過網際網路與雲端伺服器10呈資訊連線，而網際網路可為有線網路或無線網路，不以此為限，又，雲端伺服器10具有一處理模組101、一網路分析模組102及一緩衝區103，處理模組101進行資料處理，並可將資料整合，產生有至少一封包，網路分析模組102可進行一網路連線速度分析，以分析各個終端裝置(11、12)與雲端伺服器10連線時的網路連線速度，並產生一連線速率資訊，緩衝區103可暫存封包及發送封包，並進行一發送時間分析，依據連線速率資訊進行傳送時間點的計算，產生一發送時間點資訊，供以調整封包發送的時間點，再者，終端裝置(11、12)可接收雲端伺服器10所發送的封包，以進行資料處理，並可將資料處理過後的封包回傳至雲端伺服器10，請再搭配參閱「第2圖」，為本發明之封包流向示意圖，如圖所示，以雲端伺服器10與第一終端裝置11為例，雲端伺服器10的處理模組101在產出封包後，會將封包傳送至緩衝區103進行暫存，待網路分析模組102進行網路連線速度分析後，緩衝區103依據連線速度，在適當時間點發送封包至第一終端裝置11，第一終端裝置11將封包資料處理後，再回傳至雲端伺服器10，而上述網路分析模組102主要係透過一網路分析公式進行網路連線速度分析，公式如下：

其中：D _T：延遲時間

BW：連線頻寬

q：佇列長度

pkt：新封包長度承上，網路分析模組102透過網路分析公式演算出網路連線的速度，並產生出包含有一延遲時間訊息的連線速率資訊，以做為緩衝區103發送封包時，調整發送時間點的依據，又，當緩衝區103欲進行封包發送時，會先依據連線速率資訊，進行一發送時間分析，以一發送時間計算公式進行演算，產生一發送時間點資訊，由網路分析公式取得的延遲時間D_T帶入發送時間計算公式，公式如下：

其中：BP：封包發送時間點

BT：緩衝區長度

Σ D _T：加總延遲時間

D _T：延遲時間是以，藉由上述兩公式，可計算出終端裝置(11、12)與雲端伺服器10的延遲時間，再由雲端伺服器10的緩衝區103計算出適合發送封包的時間點並進行封包發送。

承上，請參閱「第3圖」，為本發明之實施示意圖(一)，如圖所示，資訊傳輸配速系統1可進行同步化的資訊傳輸，係當第一終端裝置11及第二終端裝置12與雲端伺服器10進行網路連線時(本案所述之雲端伺服器10可與多個終端裝置進行連線，而本實施例僅採用兩終端裝置進行說明，但不以此為限)，網路分析模組102將進行第一終端裝置11及第二終端裝置12的網路連線速度分析，產生具有延遲時間訊息的連線速率資訊，其分析方式請參照上述網路分析公式，例如在第一終端裝置11的佇列長度為6(所述的佇列長度6可為時間單位，以下所述之數字亦為時間單位，本實施例為方便說明，則以「秒」為單位)、新封包長度為4，以及連線頻寬為5的狀態下，計算出的延遲時間為 2，又，在第二終端裝置12的佇列長度為7、新封包長度為2，以及連線頻寬為3的狀態下，計算出的延遲時間則為3(第一終端裝置11及第二終端裝置12在公式中定義為A與B，即第一終端裝置11的延遲時間為D _TA，第二終端裝置12的延遲時間為D _TB，依據上述演算結果，D _TA為2、D _TB為3)，意即第一終端裝置11的傳輸速度較快(延遲時間較短)，第二終端裝置12的傳輸速度較慢(延遲時間較長)，而當雲端伺服器10欲發送封包至第一終端裝置11及第二終端裝置12時，處理模組101先進行資料運算處理及整合，以產生封包，並傳送至緩衝區103進行暫存，此時，資訊傳輸配速系統1為求第一終端裝置11與第二終端裝置12在接收到封包，經處理後，再回傳封包，使雲端伺服器10可同時接收兩封包的情況下，緩衝區103在發送封包前，將依據連線速率資訊進行發送時間計算公式的演算，產生發送時間點資訊，其演算方式請參照上述發送時間計算公式，例如雲端伺服器10的緩衝區103長度為20，再將D _TA與D _TB帶入公式，計算出發送封包至第一終端裝置11的時間點為12，發送封包至第二終端裝置12的時間點則為8，請搭配參閱「第4圖」，為本發明之實施示意圖(二)，圖中所示為兩終端裝置(11、12)的封包發送時間軸，第一發送時間軸M1為第一終端裝置11的封包發送時間軸、第二發送時間軸M2為第二終端裝置12的封包發送時間軸，依據上述計算出的發送時間點資訊可得知，傳送至第二終端裝置12的封包，因網路延遲較第一終端裝置11的網路延遲來的長，故，在緩衝區103必須在8秒時先發送封包至第二終端裝置12，在12秒時才發送封包至第一終端裝置11，而經兩終端裝置(11、12)分別處理封包並進行回傳後，將在30秒的時間點同時被雲端伺服器10所接收，是以，資訊傳輸配速系統1可依據網路連線速度調整封包發送的時間點，使雲端伺服器10可在同時間接收所有回傳的封包，以達成資訊傳輸的同步性。

請參閱「第5圖」，為本發明之實施步驟流程圖，並請搭配參閱「第1圖」至「第4圖」，如圖所示，本發明之資訊傳輸配速系統1的實施方法係包括有以下步驟：

(1)一連線步驟S101：複數個終端裝置(第一終端裝置11、第二終端裝置12)透過網際網路與一雲端伺服器10連線；

(2)一傳輸速率分析步驟S102：連線後，雲端伺服器10的一網路分析模組102分別對各個終端裝置(第一終端裝置11、第二終端裝置12)進行一網路連線速度分析，計算出網路延遲時間，並產生一網路速率資訊；

(3)一封包產生步驟S103：雲端伺服器10的一處理模組101進行資料運算及整合，產生至少一封包，封包將傳送至一緩衝區103進行暫存；

(4)一傳輸時間點計算步驟S104：緩衝區103依據網路速率資訊，進行一發送時間分析，進一步計算出封包開始發送至各個終端裝置(第一終端裝置11、第二終端裝置12)的時間點，產生一發送時間點資訊，其發送時間點資訊包含有藉由網路延遲時間計算出的發送封包至各個終端裝置(第一終端裝置11、第二終端裝置12)的時間點；

(5)一封包傳輸步驟S105：緩衝區103依據發送時間點資訊，在不同的時間點開始發送封包至各個終端裝置(第一終端裝置11、第二終端裝置12)。

(6)一封包回傳步驟S106：各個終端裝置(第一終端裝置11、第二終端裝置12)分別接收到封包後，經過處理，回傳封包至雲端伺服器10，經由網路連線速度分析及發送時間分析後，緩衝區103依據的網路延遲來調整封包發送時間點，以致於各個終端裝置(第一終端裝置11、第二終端裝置12)在回傳封包時，雲端伺服器10可同時間接收到各個終端裝置(第一終端裝置11、第二終端裝置12)的封包，以達成封包傳輸的同步化。

請參閱「第6圖」，為本發明之另一實施例，並請搭配參閱「第4圖」，如圖所示，資訊傳輸配速系統1亦可用於多人線上音樂合奏或多人音樂直播等節奏信號傳輸應用，由一雲端伺服器10及複數個終端裝置(一第一終端裝置11、一第二終端裝置12)所組成，其複數個終端裝置(11、12)分別具有一信號顯示模組及一資訊輸入模組(為能清楚說明本實施例，本實施例以第一終端裝置11具有一第一信號顯示模組111及一第一資訊輸入模組112，第二終端裝置12具有一第二信號顯示模組121及一第二資訊輸入模組122 為例，但不以此實施例為限)，其中雲端伺服器10之架構與上述實施例相同(如第1圖所述)，可藉由網路分析模組102分析第一終端裝置11及第二終端裝置12的連線速度，再由緩衝區103依據第一終端裝置11及第二終端裝置12的連線速度，在不同的時間點發送封包至第一終端裝置11及第二終端裝置12(如第4圖所述)，而第一終端裝置11具有一第一信號顯示模組111及一第一資訊輸入模組112，第二終端裝置12具有一第二信號顯示模組121及一第二資訊輸入模組122，第一信號顯示模組111及第二信號顯示模組121可接收封包，並可顯示封包內的一信號資訊，第一資訊輸入模組112及第二資訊輸入模組122可連接一外部輸入裝置，以供外部輸入裝置進行信號輸入，請搭配參閱「第7圖」，為本發明之另一實施示意圖(一)，如圖所示，其外部輸入裝置(A、B)可為一樂器，當雲端伺服器10分別於不同時間點發送封包至第一終端裝置11及第二終端裝置12時，因第一終端裝置11的連線速度較快(如第4圖所述)，故，雲端伺服器10將較晚發送封包至第一終端裝置11，請再搭配參閱「第8圖」，為本發明之另一實施示意圖(二)，本圖將以第一終端裝置11為實施範例，如圖所示，第一終端裝置11接收封包，透過第一信號顯示模組111顯示信號資訊，讓使用者2可藉由信號顯示模組111查看信號資訊，其第一信號顯示模組111可為一顯示螢幕，又，其信號資訊可包含有一延遲時間、一傳輸差距及一節奏信號，但本案不以此為限，使用者2再藉由外部輸入裝置A，依據第一信號顯示模組111 所顯示的信號資訊，輸入與其信號資訊相同節奏的一節奏資訊，並回傳至雲端伺服器10，例如使用者2查看顯示螢幕上顯示的節奏信號，再透過樂器彈奏出與節奏信號相同的節奏，產生節奏資訊，並回傳至雲端伺服器10，其第二終端裝置12的實施方式與第一終端裝置11的實施方式亦同，是以，雲端伺服器10經計算後，可調整封包傳送至第一終端裝置11與第二終端裝置12的時間點(第二終端裝置12連線速度較慢，故於較早時間點傳送)，使第一終端裝置11及第二終端裝置12回傳節奏資訊時，可同時被雲端伺服器10所接收，藉以達成音樂資訊的同步。

由上所述可知，本發明之資訊傳輸配速系統及其實施方法，其主要係在雲端伺服器與複數個終端裝置連線時，透過雲端伺服器中的網路分析模組進行各個終端裝置的網路連線速度分析，產生連線速率資訊，並在雲端伺服器的處理模組產生封包，將封包傳送至緩衝區暫存時，緩衝區則依據連線速率資訊，進行發送時間分析，計算出封包傳送的時間點，產生發送時間點資訊，緩衝區依據發送時間點資訊，針對不同連線速度的終端裝置，進行不同時間點的封包發送，使各個終端裝置接收到封包，經處理後，再回傳至雲端伺服器，則雲端伺服器可在同一時間接收所有終端裝置所回傳的封包；是以，本創作之主要目的在於提供一種當複數個終端裝置與伺服器連線時，可分析各個終端裝置的網路連線速度，再依據網路連線速度調整封包發送時間點，使雲端伺服器可同時接收各個終端裝置回傳封包的資訊傳輸配速系統及其實施方法。

唯，以上所述者，僅為本發明之較佳之實施例而已，並非用以限定本發明實施之範圍；任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神與範圍下所作之均等變化與修飾，皆應涵蓋於本發明之專利範圍內。

綜上所述，本發明之功效，係具有發明之「產業可利用性」、「新穎性」與「進步性」等專利要件；申請人爰依專利法之規定，向鈞局提起發明專利之申請。

Claims

一種資訊傳輸配速系統，其包括：一雲端伺服器，包括有一處理模組、一網路分析模組及一緩衝區，該網路分析模組分別與該處理模組與該緩衝區呈資訊連接，該處理模組可進行資料處理及整合，並產生有至少一封包，該網路分析模組透過一網路分析公式進行一網路連線速度的分析，並產生一連線速率資訊，該網路分析公式為：
其中：D _T：延遲時間BW：連線頻寬q：佇列長度pkt：新封包長度該緩衝區可暫存及發送該封包，並依據該連線速率資訊進行封包傳送時間點的分析計算，以產生一發送時間點資訊，供以調整該封包發送的時間；複數個終端裝置，透過網際網路與該雲端伺服器呈資訊連接，可接收該封包，進行該封包的資料處理，並將處理過的該封包回傳至該雲端伺服器；以及該雲端伺服器與複數個該終端裝置連線時，該網路分析模組分析各該終端裝置的該網路連線速度，產生該連線速率資訊，當該處理模組產生該封包並欲發送至各該終端裝置時，該封包將預先被傳送至該緩衝區暫存，該緩衝區依據該連線速率資訊進行封包傳送時間點的計算，產生該發送時間點資訊，並依據該發送時間點資訊將該封包發送至各該終端裝置，各該終端裝置接收該封包，並經處理回傳後，該雲端伺服器可同時間接收各該終端裝置所回傳的該封包。
如申請專利範圍第1項所述之資訊傳輸配速系統，其中，該緩衝區透過一發送時間計算公式，進行該封包發送時間點的計算，該發送時間計算公式為：
其中：BP：封包發送時間點BT：緩衝區長度ΣD _T：加總延遲時間D _T：延遲時間。
一種資訊傳輸配速系統，其包括：一雲端伺服器，包括有一處理模組、一網路分析模組及一緩衝區，該網路分析模組分別與該處理模組與該緩衝區呈資訊連接，該處理模組可進行資料處理及整合，並產生有至少一封包，該網路分析模組可產生一連線速率資訊，該緩衝區可暫存及發送該封包，並依據該連線速率資訊進行封包傳送時間點的分析計算，以產生一發送時間點資訊，供以調整該封包發送的時間；複數個終端裝置，透過網際網路與該雲端伺服器呈資訊連接，可接收該封包，進行該封包的資料處理，並將處理過的該封包回傳至該雲端伺服器，且該終端裝置具有一信號顯示模組，該信號顯示模組可供以查看該封包的一信號資訊，該信號資訊包含有一延遲時間、一傳輸差距及一節奏信號；以及該雲端伺服器與複數個該終端裝置連線時，該網路分析模組分析各該終端裝置的該網路連線速度，產生該連線速率資訊，當該處理模組產生該封包並欲發送至各該終端裝置時，該封包將預先被傳送至該緩衝區暫存，該緩衝區依據該連線速率資訊進行封包傳送時間點的計算，產生該發送時間點資訊，並依據該發送時間點資訊將該封包發送至各該終端裝置，各該終端裝置接收該封包，並經處理回傳後，該雲端伺服器可同時間接收各該終端裝置所回傳的該封包。
一種資訊傳輸配速系統，其包括：一雲端伺服器，包括有一處理模組、一網路分析模組及一緩衝區，該網路分析模組分別與該處理模組與該緩衝區呈資訊連接，該處理模組可進行資料處理及整合，並產生有至少一封包，該網路分析模組可進行一網路連線速度的分析，並產生一連線速率資訊，該緩衝區可暫存及發送該封包，並依據該連線速率資訊進行封包傳送時間點的分析計算，以產生一發送時間點資訊，供以調整該封包發送的時間；複數個終端裝置，透過網際網路與該雲端伺服器呈資訊連接，可接收該封包，進行該封包的資料處理，並將處理過的該封包回傳至該雲端伺服器，且該終端裝置具有一資訊輸入模組，該資訊輸入模組可連接有一外部輸入裝置，該外部輸入裝置可對該終端裝置輸入一節奏資訊；以及該雲端伺服器與複數個該終端裝置連線時，該網路分析模組分析各該終端裝置的該網路連線速度，產生該連線速率資訊，當該處理模組產生該封包並欲發送至各該終端裝置時，該封包將預先被傳送至該緩衝區暫存，該緩衝區依據該連線速率資訊進行封包傳送時間點的計算，產生該發送時間點資訊，並依據該發送時間點資訊將該封包發送至各該終端裝置，各該終端裝置接收該封包，並經處理回傳後，該雲端伺服器可同時間接收各該終端裝置所回傳的該封包。
一種資訊傳輸配速系統的實施方法，其包括以下步驟：一連線步驟：複數個終端裝置透過網際網路與一雲端伺服器連線；一傳輸速率分析步驟：承上步驟，連線後，該雲端伺服器的一網路分析模組分別對各該終端裝置進行一網路連線速度的分析，並透過一網路分析公式：
D _T：延遲時間BW：連線頻寬q：佇列長度pkt：新封包長度計算出網路延遲時間，並產生一網路速率資訊；一封包產生步驟：承上步驟，該雲端伺服器的一處理模組進行資料運算及整合，產生至少一封包，該封包將傳送至一緩衝區進行暫存；一傳輸時間點計算步驟：承上步驟，該緩衝區依據該網路速率資訊，進行一發送時間分析，並透過一發送時間計算公式：
BP：封包發送時間點BT：緩衝區長度ΣD _T：加總延遲時間D _T：延遲時間進一步計算出該封包開始發送至各該終端裝置的時間點，產生一發送時間點資訊，該發送時間點資訊包含有各該終端裝置的封包發送時間點；一封包傳輸步驟：承上步驟，該緩衝區依據該發送時間點資訊，在不同的時間點開始發送該封包至各該終端裝置；一封包回傳步驟：承上步驟，各該終端裝置分別接收到封包後，經資料處理，回傳該封包至該雲端伺服器，該網路連線速度分析及該發送時間分析後，該緩衝區依據各該終端裝置的網路延遲來調整該封包發送時間點，以致於各該終端裝置在回傳該封包時，該雲端伺服器可同時間接收到所有該終端裝置的該封包，以達成該封包傳輸的同步化。