Настоящее изобретение относится к устройству и способу для передачи/приема битового потока в сети и, более конкретно, к устройству и способу для передачи/приема битового потока, посредством которых битовый поток видеоданных стабильно передается в сети, включая беспроводную сеть и сеть Интернет.
Предшествующий уровень техники
В пакетных сетях, таких как сеть Интернет, в типовом случае имеются два логических порта, когда канал установлен для осуществления связи между двумя пунктами. Т. е. пакет протокола RTP (протокола реального времени), который пакетирован с использованием протокола RFC (протокола запроса комментариев) через сеть Интернет, передается по иерархической структуре RTP/UDP/IP (протокола реального времени/протокола пользовательских дейтаграмм/протокола Интернет) или RTP/TCP/IP (протокола реального времени/протокола управления передачей/протокола Интернет).
RTP/TCP/IP работает в режиме подтверждения приема и может передавать данные стабильным образом, поэтому обычно используется для передачи информации управления. RTP/UDP/IP работает в режиме отсутствия подтверждения приема и передает видеоданные, которые обычно должны обрабатываться в реальном времени.
Как показано на фиг.1, в передающем терминале битовый поток видеоданных последовательно подвергается обработке на уровне приложения (кодек источника видеоданных), уровне протокола RTP, уровне протоколов UDP/IP и TCP/IP, уровне протокола RLP (протокола линии радиосвязи), уровне 2 (L2) и уровне 1 (L1). На каждом уровне к битовому потоку видеоданных добавляется информация заголовка, и битовый поток видеоданных, имеющий информацию заголовка, передается в сеть. Здесь протокол TCP используется для передачи информации управления, а протокол UDP - для передачи пакета протокола RTP. В приемном терминале битовый поток видеоданных последовательно подвергается обработке на уровне протоколов UDP/IP и TCP/IP, на уровне протокола RTP и на уровне приложения (кодек источника видеоданных) и декодируется в видеоданные.
На фиг.2 представлена иллюстрация типового способа передачи и приема данных между сервером и клиентом. Сначала сервер 200 считывает битовый поток видеоданных, выработанный кодеком источника видеоданных, для разделения считанного битового потока видеоданных на битовый поток 210 высокой значимости и битовый поток 220 низкой значимости перед формированием потока протокола RTP. Затем сервер 200 передает битовый поток 210 высокой значимости клиенту 230 посредством протокола RTP/TCP/IP, как показано стрелкой (1), и принимает подтверждение приема, указывающее на то, что передача битового потока 210 высокой значимости завершена без ошибок, как показано стрелкой (2). Затем сервер 200 передает битовый поток 220 низкой значимости клиенту 230 посредством протокола RTP/UDP/IP, независимо от ошибок, как показано стрелкой (3). Клиент 230 восстанавливает из битового потока 210 высокой значимости и битового потока 220 низкой значимости вновь синтаксис исходного битового потока видеоданных.
Как описано выше, в обычной среде передачи сети Интернет битовый поток, формируемый путем кодирования источника видеоданных, например, согласно стандарту MPEG-4 или Н. 263, передается на уровень протокола UDP/IP. Уровень протокола UDP/IP не может различить завершение приема всех переданных данных, поскольку он работает в режиме без подтверждения приема. Если пакет битового потока передается в среде передачи, в которой сеть Интернет осуществляет информационный обмен с беспроводной сетью, пакетные данные могут иметь битовые ошибки в среде беспроводной передачи. Т.е. пакет битового потока может иметь потери при распространении в сети Интернет, когда он подвергается обработке в среде передачи сети Интернет и в среде беспроводной передачи, и битовые ошибки могут генерироваться, даже если пакет битового потока передан без потерь. Здесь пакет битового потока включает в себя заголовок пакета и заголовок полезной нагрузки. Если битовая ошибка имеет место в этих заголовках, то приемный терминал не может выполнить надлежащее декодирование.
Если битовый поток видеоданных передается в реальном времени, то передающий терминал классифицирует битовый поток видеоданных на основе его значимости, и передает сначала значимые части, а затем уже менее значимые части. В этот момент приемный терминал должен задержать данные до тех пор, пока значимые части не будут сначала приняты, в связи с чем обработка данных в реальном времени затруднена. Т.е. если значимые части последовательно передаются в сети Интернет и в беспроводной сети, то сеть должна быть непрерывно стабильной. Также, если битовый поток классифицируется в соответствии со значимостью в процессе кодирования источника видеоданных, он не может быть восстановлен для получения пакета битового потока, который соответствует современному протоколу RFC. Кроме того, сервер 200 и клиент 230 должны всегда выполнять предварительную обработку (препроцессинг) для классификации битового потока соответственно значимости для передачи и приема битового потока, и последующую обработку (постпроцессинг) для восстановления принятых битовых потоков высокой и низкой значимости в исходный битовый поток. Также обработка для классификации битового потока на базе значимости перед пакетированием может быть выполнена только на уровне кодека видеоданных, на котором уже известен синтаксис битового потока видеоданных.
Поэтому передача данных в сети Интернет в комбинации со средой беспроводной передачи вызывает потерю пакетов и битовые ошибки, как описано выше, что приводит к снижению качества изображения.
Детальное раскрытие изобретения
Задачей настоящего изобретения является создание способа передачи битового потока, при котором битовый поток видеоданных стабильно передается путем эффективного использования двух логических каналов, когда передача данных устанавливается посредством двух логических каналов в процессе передачи битового потока видеоданных.
Другой задачей настоящего изобретения является создание устройства для передачи и приема битового потока, в котором битовый поток видеоданных стабильно передается и принимается за счет эффективного использования двух логических каналов, когда передача данных устанавливается посредством двух логических каналов в процессе передачи битового потока видеоданных.
Для решения первой задачи предложен способ передачи битового потока в сети связи, соответствующий возможному варианту осуществления настоящего изобретения, причем способ включает: (а) кодирование источника с получением битового потока с использованием предварительно определенного типа кодирования; (b) добавления заголовка на каждом уровне протокола передачи к полезной нагрузке при передаче битового потока, кодированного на этапе (а), для каждого уровня протокола передачи; и (с) передачи заголовка отдельно от битового потока, принятого с этапа (b).
Для решения первой задачи предусмотрен также способ передачи битового потока в сети связи, соответствующий второму варианту осуществления настоящего изобретения, причем способ включает: (а) кодирование источника с получением битового потока с использованием предварительно определенного типа кодирования и (b) добавления заголовка на каждом уровне протокола передачи к полезной нагрузке при передаче битового потока, кодированного на этапе (а), для каждого уровня протокола передачи, и отдельной передачи полезной нагрузки и заголовка.
Для решения второй задачи предусмотрено устройство для передачи битового потока в сети связи в соответствии с одним из вариантов осуществления настоящего изобретения, причем устройство содержит кодер для кодирования данных источника для получения битового потока с использованием предварительно определенного типа кодирования; блок обработки протокола для добавления заголовка каждого уровня протокола связи к полезной нагрузке при передаче битового потока, кодированного кодером, на каждый уровень протокола связи; и блок обработки пакетов для передачи битового потока, обработанного блоком обработки протокола, по протоколу режима без подтверждения приема и передачи информации заголовка по протоколу режима с подтверждением приема.
Для решения второй задачи предусмотрено также устройство для передачи битового потока в сети связи в соответствии с другим вариантом осуществления настоящего изобретения, причем устройство содержит блок выделения для раздельного выделения полезной нагрузки и информации заголовка, которая соответствует заголовку каждого уровня при передаче битового потока, принятого по отдельному протоколу передачи в сети связи, на каждый уровень; и блок обработки пакетов для определения ошибок, предназначенный для определения того, имеет ли информация заголовка, выделенного блоком выделения, ошибку, и если определено, что информация заголовка имеет ошибку, то запроса повторной передачи; блок переупорядочивания битового потока для переупорядочивания битового потока с использованием информации заголовка, выделенной блоком выделения, если определено, что информация заголовка имеет ошибку; и декодер для декодирования битового потока, переупорядоченного блоком переупорядочивания битового потока.
Краткое описание чертежей
Фиг. 1 - вид, иллюстрирующий способ передачи битового потока видеоданных в среде передачи стандарта Н.323;
фиг. 2 - вид, иллюстрирующий способ передачи и приема файла между сервером и клиентом в сети связи;
фиг. 3 - блок-схема устройства передачи потока видеоданных, соответствующего настоящему изобретению;
фиг. 4 - блок-схема устройства для ретрансляции и приема потока видеоданных, соответствующего изобретению;
фиг. 5 - вид, иллюстрирующий способ передачи битового потока видеоданных в ситуации, когда беспроводная сеть осуществляет информационный обмен с сетью Интернет.
Наилучший режим реализации изобретения
Стандарты MPEG-4 или Н.263, которые широко используются в качестве метода кодирования видеоданных, включают в себя различные типы стандартизованных заголовков. В случае, когда данные передаются по протоколу реального времени (RTP), используя для каждого уровня протокол Интернет или протокол беспроводной сети, используется формат передачи. Соответственно, когда используется данный способ кодирования видеоданных, заголовок каждого уровня добавляется к заголовку полезной нагрузки на каждом уровне. Таким образом, только когда заголовок каждого уровня и заголовок полезной нагрузки защищены от битовых ошибок, приемный терминал может выполнять соответствующее декодирование.
В соответствии с фиг.3, блок 310 кодека видеоданных кодирует данные для получения битового потока с использованием прикладной программы, например, стандарта Н.323. Блок 320 обработки протокола переносит битовый поток, кодированный блоком 310 кодека видеоданных, на каждый уровень протокола связи и одновременно добавляет заголовок каждого протокола к полезной нагрузке. Блок 330 обработки пакетов пакетирует битовый поток, обработанный блоком 320 обработки протокола, и передает пакет битового потока по протоколу пользовательской дейтаграммы (UDP), который представляет собой протокол передачи в режиме без подтверждения приема, и передает только информацию заголовка по протоколу управления передачей, который является протоколом передачи в режиме с подтверждением приема. В другом варианте блок 330 обработки пакетов передает полезную нагрузку, среди битового потока, обработанного блоком 320 обработки протокола, по протоколу передачи в режиме без подтверждения приема и передает только информацию добавленного заголовка по протоколу передачи в режиме с подтверждением приема.
На фиг. 4 представлена блок-схема устройства для ретрансляции и приема потока видеоданных в соответствии с настоящим изобретением. Согласно фиг.4, блок 410 выделения пакетов переносит на каждый уровень пакет битового потока, принятый по протоколу передачи в режиме без подтверждения приема или в режиме подтверждения приема, причем из пакета битового потока отдельно выделяются нагрузка и заголовок каждого уровня. Блок 412 обработки для определения ошибок определяет присутствие или отсутствие ошибки в информации заголовка, выделенной блоком 410 выделения пакетов. Если определено, что в информации заголовка имеется ошибка, то блок 412 обработки для определения ошибок запрашивает повторную передачу. С другой стороны, если определено, что в заголовке нет ошибок, то блок 420 переупорядочивания битового потока переупорядочивает битовый поток видеоданных с использованием заголовка каждого уровня, выделенного блоком 410 выделения пакетов. Блок 430 кодека видеоданных декодирует битовый поток, переупорядоченный блоком 420 переупорядочивания битового потока.
На фиг.5 приведено представление, иллюстрирующее способ передачи битового потока видеоданных в ситуации, когда беспроводная сеть связывается с сетью Интернет. Согласно фиг.5, ссылочная позиция 510 указывает беспроводный терминал на передающей стороне, включающей в себя ряд уровней. Ссылочная позиция 560 обозначает базовую станцию, включающую в себя ряд уровней; ссылочная позиция 570 обозначает средство обеспечения межсетевого обмена, включающее в себя ряд уровней; и ссылочная позиция 580 обозначает терминал Интернет на приемной стороне, включающий в себя ряд уровней.
Беспроводный терминал 510 содержит уровень 512 кодека источника видеоданных, который соответствует самому верхнему уровню приложения, и последовательно включает в себя уровень 514 RTP, уровень 516 TCP/IP, уровень 522 протокола уровня линии радиосвязи (RLP), уровень 524 MAC (протокола управления доступом к среде передачи), уровень 1 (L1), обозначенный ссылочной позицией 526. В качестве уровня приложения может быть использован мультимедийный кодек иной, чем кодек источника видеоданных. Поток видеоданных формирует пакет, состоящий из заголовка и полезной нагрузки, при прохождении через каждый уровень.
Уровень 512 кодека источника видеоданных кодирует источник видеоданных для получения битового потока видеоданных с использованием способа кодирования источника видеоданных, например, соответствующего стандарту MPEG-4 или Н. 263, для формирования заголовка 532 полезной нагрузки и полезной нагрузки 534 видеоданных, как показано на строке (а). Здесь заголовок 532 полезной нагрузки и полезная нагрузка 534 видеоданных могут быть заменены мультимедийными данными. Затем уровень 514 RTP формирует пакет путем добавления полезной нагрузки 545 видеоданных, заполненной видеоданными, заголовка 544 полезной нагрузки и RTP-заголовка 543, а уровень 516 UDP/IP или TCP/IP добавляет IP-заголовок 541 и UDP- или TCP-заголовок 542 к сформированному пакету, как показано в строке (b). Уровень 522 RTP и уровень L2 524 добавляют b2-заголовок 551 и RLP-заголовок 552 к пакету (b), как показано в строке (с).
Затем битовый поток видеоданных, к которому добавлен заголовок каждого уровня, передается к базовой станции 560, включающей в себя идентичные уровни, вплоть до UDP или TCP. Битовый поток (с) видеоданных, включающий в себя заголовки, может быть разделен на часть, которая передается посредством протокола UDP, который представляет собой протокол передачи без подтверждения, и на часть, которая передается посредством протокола TCP, который представляет собой протокол передачи с подтверждением. Как описано выше, беспроводный терминал 510 может передавать битовый поток видеоданных с использованием следующих способов.
В первом варианте первого способа битовый поток видеоданных, к которому добавлена информация заголовка, передается по протоколу UDP, а информация заголовка передается отдельно по протоколу TCP. Когда битовый поток передается только по протоколу UDP, если информация заголовка, включенная в битовый поток, искажена, то на приемной стороне затруднительно обработать битовый поток. Следовательно, чтобы предотвратить потерю пакета, беспроводный терминал 510 индивидуально пакетирует заголовок каждого уровня, т.е. L2-заголовок 551, RLP-заголовок 552, IP-заголовок 553, UDP- или TCP-заголовок 554, RTP-заголовок 555 и заголовок 556 полезной нагрузки, которые добавляются к битовому потоку видеоданных после того, как битовый поток проходит через каждый уровень. В то же самое время, или если запрошена повторная передача, беспроводный терминал 510 стабильно передает пакетированные заголовки по протоколу TCP. Здесь передача по протоколу TCP по запросу повторной передачи выполняется в блоках пакетов IP или RLP.
Во втором варианте, чтобы решить проблему задержки, которая может возникнуть в среде передачи реального времени, битовый поток видеоданных, к которому добавлена информация заголовка, передается по протоколу UDP, а информация заголовка пакетируется и передается отдельно по протоколу UDP одновременно или если запрошена повторная передача.
Во втором способе, согласно одному из его вариантов, битовый поток видеоданных разделяется на часть полезной нагрузки и часть заголовка, и эти части пакетируются отдельно. Часть полезной нагрузки передается по протоколу UDP, и одновременно часть заголовка отдельно передается по протоколу TCP. В другом варианте часть полезной нагрузки передается по протоколу UDP, и одновременно часть заголовка отдельно передается по протоколу UDP. Еще в одном варианте, для уменьшения времени передачи, пакет битового потока, за исключением части, из которой битовая ошибка исключена на уровне протокола TCP, может передаваться на уровень UDP.
В третьем способе, если битовый поток, передаваемый на уровне протокола TCP, повторно передается малое количество раз, то канал передачи определяется как до некоторой степени стабильный. Соответственно малый битовый поток, передаваемый по протоколу UDP, может передаваться по протоколу TCP.
Базовая станция 560 ретранслирует уровни протокола беспроводной связи, т. е. уровень протокола RLP, L2 и L1, на уровни протокола Интернет, т.е. уровень протокола UDP, уровень протокола IP и L1 (или АТМ - режим асинхронной передачи), чтобы туннелировать битовый поток, принятый от беспроводного терминала 510. В этот момент, если запрашивается повторная передача, то данные, переданные по протоколу TCP, повторно передаются в блоках пакетов протокола IP или RLP.
Средство 570 обеспечения межсетевого обмена ретранслирует битовый поток, который прошел через уровни базовой станции, т.е. UDP, IP и L1, на уровни UDP или TCP, IP и L1, чтобы обеспечить сопряжение с терминалом 580 Интернет.
Терминал 580 Интернет, который представляет собой оконечное устройство на приемной стороне, декодирует битовый поток, принятый от средства 570 обеспечения межсетевого обмена через L1-уровень 576, IP-уровень 572 и UDP- или TCP-уровень 566, RTP-уровень 564 и уровень 562 кодека источника видеоданных. Терминал 580 Интернет может надлежащим образом декодировать битовый поток видеоданных, который, вероятно, имеет битовые ошибки, с использованием устойчивого по отношению к ошибкам средства кодирования видеоданных, обращающегося к полезной нагрузке и отдельно принятой информации заголовка, если пакет, принятый посредством UDP-уровня, имеет битовую ошибку.
Настоящее изобретение не ограничено вышеупомянутыми вариантами осуществления, и очевидно, что специалисты в данной области техники могут осуществить различные модификации без изменения сущности настоящего изобретения. Т. е. настоящее изобретение может быть использовано в случае, когда битовый поток передается в двух направлениях в реальном времени или передается в системе с односторонней передачей в пакетной сети, такой как сеть Интернет. Настоящее изобретение также может быть использовано в случае, когда кодек источника аудиоданных, отличный от кодека источника видеоданных, или кодек источника, имеющий ту же самую функцию, что и кодек источника аудиоданных, имеет устойчивое по отношению к ошибкам средство кодирования для заголовка или функцию, которая согласована с устойчивым по отношению к ошибкам средством, т. е., в случаях адаптивного многоскоростного режима для мобильного аудиоустройства, соответствующего стандарту MPEG-4, для системы UMTS, речевого кодека и т.п.
Также вышеописанный вариант осуществления настоящего изобретения может быть записан в форме программы, исполняемой на компьютерах, и может быть реализован на универсальных цифровых компьютерах, которые выполняют программу с носителя записи, используемого в компьютерах. Носитель записи включает в себя магнитный носитель записи (например, ПЗУ, гибкий диск, жесткий диск и т. п.), носитель записи для оптического считывания (например, ПЗУ на компакт-диске, цифровой видеодиск и т. п.) и такой носитель, как несущая волна (например, передача посредством сети Интернет).
Промышленная применимость
В соответствии с настоящим изобретением, как описано выше, информация заголовка или тому подобная информация стабильно передается отдельно от полезной нагрузки, когда беспроводная сеть связывается с сетью Интернет, так что можно скорректировать и проконтролировать битовые ошибки при передаче через каждый уровень. Также, в противоположность известному способу передачи данных в соответствии со значимостью, пакет, при применении настоящего изобретения, может быть обработан независимо от синтаксиса видеоданных. Кроме того, в среде передачи, где информационный обмен осуществляется по протоколу UDP, битовый поток, включающий в себя битовые ошибки, может быть соответствующим образом декодирован с помощью отдельно принятой информации заголовка с использованием устойчивого по отношению к ошибкам средства.
Изобретение относится к устройству и способу передачи и приема битового потока, посредством которых битовый поток видеоданных стабильно передается путем эффективного использования двух логических каналов, когда связь устанавливается посредством логических каналов в процессе передачи битового потока видеоданных в сети связи. В способе источник кодируется для получения битового потока с использованием предварительно определенного типа кодирования. Затем кодированный битовый поток передается на каждый уровень протокола связи, причем заголовок каждого уровня протокола связи добавляется к полезной нагрузке. Заголовок передается отдельно от битового потока. Технический результат, достигаемый при реализации изобретения, состоит в осуществлении контроля и коррекции битовых ошибок при передаче информации через каждый уровень. 4 с. и 11 з.п.ф-лы, 5 ил.
СПОСОБ И СИСТЕМА ОБМЕНА СООБЩЕНИЯМИ | 1995 |
|
RU2144736C1 |
Полоснопропускающий фильтр | 1974 |
|
SU572865A1 |
US 5278834 A, 11.01.1994 | |||
Бесколесный шариковый ход для железнодорожных вагонов | 1917 |
|
SU97A1 |
Авторы
Даты
2004-02-20—Публикация
2000-11-23—Подача