專利名稱：寬帶以太網(wǎng)視頻數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆椒?br> 技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種網(wǎng)絡(luò)視頻數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆椒?，特別是一種寬帶以太網(wǎng)視頻數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆椒ā儆谟?jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信類領(lǐng)域。
隨著以太網(wǎng)交換技術(shù)的發(fā)展，以太網(wǎng)的規(guī)模也有了迅速的發(fā)展，已經(jīng)超越了傳統(tǒng)意義上的局域網(wǎng)范疇。以千兆位速率的光纖接入到樓宇和以100Mbps速率的五類雙絞線接入到用戶的全交換式網(wǎng)絡(luò)為寬帶以太網(wǎng)?，F(xiàn)有的以太網(wǎng)傳輸視頻數(shù)據(jù)是在以太網(wǎng)的基礎(chǔ)上采用了TCP/IP、IPX/SPX等高層通信協(xié)議。這些高層協(xié)議沒有充分考慮到當(dāng)前寬帶以太網(wǎng)及視頻應(yīng)用的巨大發(fā)展，這種歷史局限性必然產(chǎn)生了一些不足之處。例如每個(gè)視頻數(shù)據(jù)包的包頭中的開銷比較大，降低了視頻數(shù)據(jù)傳輸?shù)男?；又如IP協(xié)議不保證數(shù)據(jù)包傳輸?shù)难訒r(shí)和順序，而視頻圖像恰恰對(duì)延時(shí)和順序是敏感的；TCP協(xié)議雖然可以保證數(shù)據(jù)的有序傳輸，但又會(huì)產(chǎn)生不必要的數(shù)據(jù)重發(fā)，降低了網(wǎng)絡(luò)的傳輸效率。經(jīng)對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的文獻(xiàn)檢索發(fā)現(xiàn)，至今尚未一遍寬帶以太視頻數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆椒ㄏ嚓P(guān)文獻(xiàn)資料。
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種寬帶以太網(wǎng)視頻數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆椒ǎ岣吡艘曨l數(shù)據(jù)傳輸效率，保證了接收?qǐng)D象的質(zhì)量。
本發(fā)明的技術(shù)方案如下寬帶以太網(wǎng)傳輸數(shù)字化視頻信息的傳輸流程為視頻數(shù)據(jù)輸入→緩存器A→數(shù)據(jù)封裝及發(fā)送→寬帶以太網(wǎng)→數(shù)據(jù)接收及解封裝→緩存器B→視頻數(shù)據(jù)輸出，緩存器A、B是暫存待封裝的或解封裝后的視頻數(shù)據(jù)。由于視頻圖像的清晰度要求和壓縮編碼的不同，通常數(shù)字視頻信號(hào)的數(shù)據(jù)速率在1.5Mbps～20Mbps之間。對(duì)于視頻信號(hào)來(lái)說(shuō)，通常每秒有25幀畫面，每幀又分為兩場(chǎng)，相應(yīng)的，每秒共有50場(chǎng)數(shù)據(jù)，每?jī)蓤?chǎng)數(shù)據(jù)之間的發(fā)送間隔為20毫秒。鑒于視頻信號(hào)的特點(diǎn)，在視頻數(shù)據(jù)傳輸?shù)倪^(guò)程中用切割順序標(biāo)識(shí)flag代替高層協(xié)議的重發(fā)機(jī)制；并采用每?jī)蓤?chǎng)數(shù)據(jù)間隔20毫秒定時(shí)檢測(cè)和擴(kuò)充緩存區(qū)的方法來(lái)彌補(bǔ)傳輸延時(shí)的不確定性。假設(shè)視頻數(shù)據(jù)速率為8Mbps，每場(chǎng)數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)量DF為DF＝8M bit/50＝1M byte/50＝20K byte以太網(wǎng)數(shù)據(jù)包的最大傳輸單元長(zhǎng)度為1500byte，考慮到視頻數(shù)據(jù)包中還包含有同步的伴音信號(hào)以及每場(chǎng)視頻數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)拆分后需要攜帶的相關(guān)信息等，在傳輸單元中取出1K byte，將拆分成1K byte單位的視頻信號(hào)直接作為以太網(wǎng)包的載荷，以太網(wǎng)包中的其他字節(jié)留給伴音及其他相關(guān)信息。
每場(chǎng)數(shù)據(jù)拆分成20個(gè)以太網(wǎng)數(shù)據(jù)包。在每個(gè)數(shù)據(jù)包中加入簡(jiǎn)單的標(biāo)識(shí)信息，然后再取1byte作為視頻數(shù)據(jù)的切割順序標(biāo)識(shí)flag，flag的取值為1～20，順序循環(huán)使用，數(shù)據(jù)收發(fā)終端中各有一個(gè)計(jì)數(shù)器對(duì)這個(gè)標(biāo)識(shí)進(jìn)行處理。隨后的2byte為length標(biāo)識(shí)，用來(lái)表示在當(dāng)前以太網(wǎng)包中的視頻數(shù)據(jù)實(shí)際長(zhǎng)度。之后的長(zhǎng)度為length的數(shù)據(jù)即為視頻數(shù)據(jù)。最后是伴音信號(hào)。假設(shè)伴音信號(hào)的速率為128K bps，則每場(chǎng)數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)量為128K bps/50＝16K byte/50＝320byte。對(duì)伴音信號(hào)不作拆分處理，所以在伴音信號(hào)中不需要flag標(biāo)識(shí)，只要有2byte的length標(biāo)識(shí)。每一個(gè)數(shù)據(jù)包都攜帶了這一場(chǎng)的伴音信號(hào)。接收端收到發(fā)來(lái)的數(shù)據(jù)后，對(duì)數(shù)據(jù)包解封裝，從中直接取出視頻數(shù)據(jù)，重新組裝成一場(chǎng)視頻數(shù)據(jù)后輸出。由于在發(fā)送端總是按照順序發(fā)送數(shù)據(jù)的，所以發(fā)送端的計(jì)數(shù)器只要按照1到20的順序?qū)Σ鸱值臄?shù)據(jù)包進(jìn)行累加計(jì)數(shù)，一場(chǎng)數(shù)據(jù)的拆分完成以后將計(jì)數(shù)器重置為零，接收端的計(jì)數(shù)器也對(duì)接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行累加計(jì)數(shù)，并與數(shù)據(jù)包中的flag標(biāo)識(shí)進(jìn)行比較，由于網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和運(yùn)行的復(fù)雜性，在接收到的數(shù)據(jù)中有可能會(huì)產(chǎn)生順序的混亂，影響圖象的質(zhì)量。通過(guò)數(shù)據(jù)包中的flag和計(jì)數(shù)器可以解決這個(gè)問題如果在接收計(jì)數(shù)的時(shí)候發(fā)現(xiàn)flag標(biāo)識(shí)不是順序增加，說(shuō)明數(shù)據(jù)產(chǎn)生了亂序，這時(shí)將計(jì)數(shù)器重置為1，同時(shí)檢查接收到數(shù)據(jù)的flag，直到有flag為1再重新開始計(jì)數(shù)，否則將所有的數(shù)據(jù)包都丟棄，同時(shí)將前面接收到的一場(chǎng)正確的數(shù)據(jù)重新輸出一次。由于人眼有100毫秒的視覺暫留，所以一場(chǎng)數(shù)據(jù)的重發(fā)不會(huì)對(duì)視頻圖像產(chǎn)生影響。至于伴音信號(hào)，由于一場(chǎng)數(shù)據(jù)中的每個(gè)數(shù)據(jù)包都攜帶了這一場(chǎng)圖像的伴音，所以只要在每一場(chǎng)圖像的第一個(gè)數(shù)據(jù)包中將伴音信號(hào)取出即可。
同樣的，在數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程中，由于網(wǎng)絡(luò)交換節(jié)點(diǎn)的存儲(chǔ)/轉(zhuǎn)發(fā)機(jī)制，數(shù)據(jù)可能會(huì)有比較大的延時(shí)，例如收到的兩場(chǎng)數(shù)據(jù)之間的時(shí)間間隔大于20毫秒，這時(shí)緩存器將重發(fā)上一場(chǎng)的正確數(shù)據(jù)。如果兩場(chǎng)數(shù)據(jù)的時(shí)間間隔小于20毫秒，則由緩存器B中的另一個(gè)緩存區(qū)來(lái)保存多出的數(shù)據(jù)，等待20毫秒的間隔到達(dá)后再輸出。
本發(fā)明具有實(shí)質(zhì)性特點(diǎn)和顯著進(jìn)步，寬帶以太網(wǎng)視頻數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆椒ê?jiǎn)單有效，提高了視頻數(shù)據(jù)的傳輸效率，降低了網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷，又保證了接收?qǐng)D像的質(zhì)量。
以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步描述


圖1寬帶以太網(wǎng)傳輸數(shù)字化視頻信息傳輸流程示意2標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)數(shù)據(jù)包幀頭結(jié)構(gòu)示意3一場(chǎng)視頻數(shù)據(jù)封裝形式示意4緩存器B重新組裝一場(chǎng)視頻數(shù)據(jù)輸出示意圖如圖1所示，寬帶以太網(wǎng)傳輸數(shù)字化視頻信息的傳輸流程為視頻數(shù)據(jù)輸入→緩存器A→數(shù)據(jù)封裝及發(fā)送→寬帶以太網(wǎng)→數(shù)據(jù)接收及解封裝→緩存器B→視頻數(shù)據(jù)輸出，圖中的兩個(gè)緩存器A、B用來(lái)暫存待封裝的或解封裝后的視頻數(shù)據(jù)。圖中沒有畫出與視頻數(shù)據(jù)傳輸不直接相關(guān)的視頻信號(hào)與視頻數(shù)據(jù)相互轉(zhuǎn)換和處理的環(huán)節(jié)，例如A/D、D/A轉(zhuǎn)換，數(shù)據(jù)壓縮編碼和解壓縮等。由于視頻圖像的清晰度要求和壓縮編碼的不同，通常數(shù)字視頻信號(hào)的數(shù)據(jù)速率在1.5Mbps～20Mbps之間。對(duì)于視頻信號(hào)來(lái)說(shuō)，通常每秒有25幀畫面，每幀又分為兩場(chǎng)，相應(yīng)的，每秒共有50場(chǎng)數(shù)據(jù)，每?jī)蓤?chǎng)數(shù)據(jù)之間的發(fā)送間隔為20毫秒。鑒于視頻信號(hào)的特點(diǎn)，在視頻數(shù)據(jù)傳輸?shù)倪^(guò)程中用切割順序標(biāo)識(shí)flag代替高層協(xié)議的重發(fā)機(jī)制；并采用每?jī)蓤?chǎng)數(shù)據(jù)間隔20毫秒定時(shí)檢測(cè)和擴(kuò)充緩存區(qū)的方法來(lái)彌補(bǔ)傳輸延時(shí)的不確定性。假設(shè)視頻數(shù)據(jù)速率為8Mbps，每場(chǎng)數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)量DF為DF＝8M bit/50＝1M byte/50＝20K byte以太網(wǎng)數(shù)據(jù)包的最大傳輸單元長(zhǎng)度為1500byte，考慮到視頻數(shù)據(jù)包中還包含有同步的伴音信號(hào)以及每場(chǎng)視頻數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)拆分后需要攜帶的相關(guān)信息等，在傳輸單元中取出1K byte，將拆分成1K byte單位的視頻信號(hào)直接作為以太網(wǎng)包的載荷，以太網(wǎng)包中的其他字節(jié)留給伴音及其他相關(guān)信息。每場(chǎng)數(shù)據(jù)拆分成20個(gè)以太網(wǎng)數(shù)據(jù)包。在每個(gè)數(shù)據(jù)包中加入簡(jiǎn)單的標(biāo)識(shí)信息，如圖2所示。圖中DA是6byte的目的地址，SA是6byte的源地址，type是2byte的數(shù)據(jù)包數(shù)據(jù)類型標(biāo)識(shí)。這是標(biāo)準(zhǔn)的以太網(wǎng)數(shù)據(jù)包幀頭結(jié)構(gòu)。然后再取1byte作為視頻數(shù)據(jù)的切割順序標(biāo)識(shí)flag，flag的取值為1～20，順序循環(huán)使用，數(shù)據(jù)收發(fā)終端中各有一個(gè)計(jì)數(shù)器對(duì)這個(gè)標(biāo)識(shí)進(jìn)行處理。隨后的2byte為length標(biāo)識(shí)，用來(lái)表示在當(dāng)前以太網(wǎng)包中的視頻數(shù)據(jù)實(shí)際長(zhǎng)度。之后的長(zhǎng)度為length的數(shù)據(jù)即為視頻數(shù)據(jù)。最后是伴音信號(hào)。假設(shè)伴音信號(hào)的速率為128K bps，則每場(chǎng)數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)量為128K bps/50＝16K byte/50＝320byte。對(duì)伴音信號(hào)不作拆分處理，所以在伴音信號(hào)中不需要flag標(biāo)識(shí)，只要有2byte的length標(biāo)識(shí)。每一個(gè)數(shù)據(jù)包都攜帶了這一場(chǎng)的伴音信號(hào)。接收端收到發(fā)來(lái)的數(shù)據(jù)后，對(duì)數(shù)據(jù)包解封裝，從中直接取出視頻數(shù)據(jù)，在緩存器B中，如圖4所示那樣重新組裝成一場(chǎng)視頻數(shù)據(jù)后輸出。由于在發(fā)送端總是按照順序發(fā)送數(shù)據(jù)的，所以發(fā)送端的計(jì)數(shù)器只要按照1到20的順序?qū)Σ鸱值臄?shù)據(jù)包進(jìn)行累加計(jì)數(shù)，一場(chǎng)數(shù)據(jù)的拆分完成以后將計(jì)數(shù)器重置為零，接收端的計(jì)數(shù)器也對(duì)接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行累加計(jì)數(shù)，并與數(shù)據(jù)包中的flag標(biāo)識(shí)進(jìn)行比較，由于網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和運(yùn)行的復(fù)雜性，在接收到的數(shù)據(jù)中有可能會(huì)產(chǎn)生順序的混亂，影響圖象的質(zhì)量。通過(guò)數(shù)據(jù)包中的flag和計(jì)數(shù)器可以解決這個(gè)問題如果在接收計(jì)數(shù)的時(shí)候發(fā)現(xiàn)flag標(biāo)識(shí)不是順序增加，說(shuō)明數(shù)據(jù)產(chǎn)生了亂序，這時(shí)將計(jì)數(shù)器重置為1，同時(shí)檢查接收到數(shù)據(jù)的flag，直到有flag為1再重新開始計(jì)數(shù)，否則將所有的數(shù)據(jù)包都丟棄，同時(shí)將前面接收到的一場(chǎng)正確的數(shù)據(jù)重新輸出一次。由于人眼有100毫秒的視覺暫留，所以一場(chǎng)數(shù)據(jù)的重發(fā)不會(huì)對(duì)視頻圖像產(chǎn)生影響。至于伴音信號(hào)，由于一場(chǎng)數(shù)據(jù)中的每個(gè)數(shù)據(jù)包都攜帶了這一場(chǎng)圖像的伴音，所以只要在每一場(chǎng)圖像的第一個(gè)數(shù)據(jù)包中將伴音信號(hào)取出即可。
同樣的，在數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程中，由于網(wǎng)絡(luò)交換節(jié)點(diǎn)的存儲(chǔ)/轉(zhuǎn)發(fā)機(jī)制，數(shù)據(jù)可能會(huì)有比較大的延時(shí)，例如收到的兩場(chǎng)數(shù)據(jù)之間的時(shí)間間隔大于20毫秒，這時(shí)緩存器將重發(fā)上一場(chǎng)的正確數(shù)據(jù)。如果兩場(chǎng)數(shù)據(jù)的時(shí)間間隔小于20毫秒，則由緩存器B中的另一個(gè)緩存區(qū)來(lái)保存多出的數(shù)據(jù)，等待20毫秒的間隔到達(dá)后再輸出。
權(quán)利要求
1.一種寬帶以太網(wǎng)視頻數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆椒ǎ涮卣髟谟趯拵б蕴W(wǎng)傳輸數(shù)字化視頻信息的傳輸流程為視頻數(shù)據(jù)輸入→緩存器A→數(shù)據(jù)封裝及發(fā)送→寬帶以太網(wǎng)→數(shù)據(jù)接收及解封裝→緩存器B→視頻數(shù)據(jù)輸出，緩存器A、B是暫存待封裝的或解封裝后的視頻數(shù)據(jù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的這種寬帶以太網(wǎng)視頻數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆椒?，其特征還在于視頻數(shù)據(jù)輸入→緩存器A→數(shù)據(jù)封裝及發(fā)送→寬帶以太網(wǎng)→數(shù)據(jù)接收及解封裝→緩存器B→視頻數(shù)據(jù)輸出。
全文摘要
寬帶以太網(wǎng)視頻數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆椒▽拵б蕴W(wǎng)傳輸數(shù)字化視頻信息的傳輸流程為:視頻數(shù)據(jù)輸入→緩存器A→數(shù)據(jù)封裝及發(fā)送→寬帶以太網(wǎng)→數(shù)據(jù)接收及解封裝→緩存器B→視頻數(shù)據(jù)輸出,緩存器A、B是暫存待封裝的或解封裝后的視頻數(shù)據(jù)。
文檔編號(hào)H04L12/56GK1276664SQ0011949
公開日2000年12月13日 申請(qǐng)日期2000年7月20日 優(yōu)先權(quán)日2000年7月20日
發(fā)明者高威, 陸宏成, 黃明濤, 高漢中 申請(qǐng)人:上海龍林通訊技術(shù)開發(fā)有限公司