СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПЕРЕДАЧИ И ПРИЕМА МУЛЬТИМЕДИЙНЫХ ДАННЫХ

Область техники
Изобретение относится к системе радиопередачи и радиоприема, а более конкретно к устройству и способу для передачи и приема мультимедийных данных, включающих в себя видеоданные, посредством пакета радиосвязи в системе радиопередачи и радиоприема.

Предшествующий уровень техники
В общем случае протокол Н.323 является предпочтительным протоколом сектора телекоммуникаций Международного союза электросвязи (ITU-T) для видео- конференцсвязи в среде связи, в которой качество обслуживания не гарантировано, таким как протокол TCP/IP (протокол управления передачей в сети Интернет/Интернет) и протокол UDP (протокол пользовательских дейтаграмм).

Как показано на фиг.1, формирователь 110 пакетов видеоданных и формирователь 120 пакетов аудиоданных выполняют кодирование источника и создают пакеты видео- и аудиоданных. На уровне 130 протокола RTP передачи в реальном масштабе времени в пакеты видео- и аудиоданных помещается временная метка и формируется пакет RTP путем объединения пакетов видео- и аудиоданных, которые сформированы в формирователе 110 пакетов видеоданных и формирователе 120 пакетов аудиоданных соответственно. На уровне 130 RTP обеспечиваются такие функции, как идентификация типа данных, проверка порядковых номеров, передача внутренних временных меток и контроль передачи данных. Заголовок уровня 130 RTP, как показано на фиг.2, включает в себя поле смешанных данных (СД), поле порядкового номера, поле временной метки, идентификатор источника синхронизации (ИИС) и идентификатор содействующего источника (ИСИ). Поле СД - 16-разрядное поле, включающее в себя версию, дополнение, расширение, номер ИСИ, маркер и полезную информацию. На уровне 160 протокола UDP пользовательских дейтаграмм пакет RTP, сформированный на уровне 130 RTP, смешивается с управляющим сигналом протокола Н.225, генерированным блоком 140 управления протокола Н.225. На уровне 170 протокола TCP управления передачей формируется пакет TCP, который должен повторно передаваться с использованием сигнала управления протокола Н.225 с блока 140 управления протокола Н.225, и сигнала управления средой передачи данных протокола Н.245 с блока 150 управления протокола Н.245. На уровне 180 протокола IP Интернет формируется пакет IP с использованием пакета протокола UDP, сформированного на уровне 160 протокола UDP, и пакета TCP, сформированного на уровне 170 протокола TCP.

Однако в протоколе Н.323, показанном на фиг.1, отсутствуют устойчивые к ошибкам уровни между формирователем пакетов источника, образованным формирователем 110 пакетов видеоданных и формирователем 120 пакетов аудиоданных и уровнем 130 RTP, и заголовок на уровне 130 RTP имеет структуру, показанную на фиг.2.

В результате, в отсутствие средства защиты от ошибок, т.е. надежности в формирователе пакетов источника (или на уровне кодирования-декодирования источника), может происходить потеря пакета в среде передачи данных с ошибками, такой как среда радиосвязи.

Обычная схема прямой коррекции ошибок (ПКО), такая как сверточное кодирование и кодирование Боуза-Чоудхури-Хокенгема (БЧХ), осуществляется только на физическом уровне, и из-за сложности схему ПКО трудно осуществлять на уровнях, находящихся ниже уровня RTP.

Сущность изобретения
Чтобы решить вышеупомянутые проблемы, задачей настоящего изобретения является создание способа передачи и приема мультимедийных данных, в котором устойчивость к ошибкам может быть улучшена за счет защиты от ошибок путем проверки по нечетности в отношении исходных пакетов.

Другой задачей настоящего изобретения является создание устройства для передачи и приема мультимедийных данных, в котором осуществлен способ передачи и приема мультимедийных данных.

Указанная задача, согласно одному из аспектов настоящего изобретения, решается в способе передачи мультимедийных данных в системе передачи и приема мультимедийных данных в беспроводной сети передачи пакетных данных. Способ содержит следующие этапы: (а) пакетирование исходных данных; (b) выполнение защиты от ошибок путем проверки по нечетности в отношении одного исходного пакета или множества исходных пакетов, пакетированных на этапе (а).

Предпочтительно к одному пакету или к множеству исходных пакетов на этапе (b) добавляют информацию избыточности.

Предпочтительно информацию избыточности добавляют к части одного пакета или к множеству исходных пакетов на этапе (b).

Предпочтительно информацию избыточности добавляют к одной части или множеству частей одного исходного пакета или множества исходных пакетов на этапе (b).

Указанная задача согласно другому аспекту настоящего изобретения решается в способе передачи мультимедийных данных в системе передачи или/и приема мультимедийных данных в беспроводной сети передачи пакетных данных. Способ содержит следующие этапы: (а) пакетирование исходных данных; (b) формирование пакета протокола RTP полезной информации, которая является защищенной от ошибок путем проверки по нечетности в отношении одного исходного пакета или множества исходных пакетов, пакетированных на этапе (а), и произвольного заголовка протокола RTP.

Указанная задача согласно еще одному аспекту настоящего изобретения решается в способе приема мультимедийных данных в системе приема мультимедийных данных для приема пакета протокола RTP, к которому добавляется пакет защиты от ошибок, который является защищенным от ошибок путем проверки по нечетности в отношении одного исходного пакета или множества исходных пакетов. Способ содержит следующие этапы: (а) прием пакета протокола RTP посредством предварительно определенного протокола передачи в беспроводной сети передачи пакетных данных и проверка номера принятого пакета протокола RTP; (b) обращение к типу полезной информации в заголовке пакета протокола RTP, принятого на этапе (а), и определение номера пакета протокола RTP, используемого для кодирования, обеспечивающего защиту от ошибок, когда пакет протокола RTP соответствует пакету защиты от ошибок; (с) определение номера потерянного пакета путем сравнения номера пакета протокола RTP, проверенного на этапе (а), с номером пакета протокола RTP, определенного на этапе (b); (d) восстановление непринятого пакета протокола RTP с помощью обращения к номеру потерянного пакета, обнаруженного на этапе (с).

Указанная выше другая задача согласно одному из аспекту настоящего изобретения решается в устройстве для передачи мультимедийных данных в системе передачи или/и приема мультимедийных данных в беспроводной сети передачи пакетов данных. Устройство включает в себя модуль пакетирования источника для пакетирования мультимедийных данных, модуль уровня протокола RTP для вставки временной метки в пакеты мультимедийных данных и для формирования пакета протокола RTP путем объединения пакетов мультимедийных данных, сформированных в модуле пакетирования источника, и модуль защиты от ошибок путем добавления информации нечетной избыточности к одному пакету мультимедийных данных или множеству пакетов мультимедийных данных, которые пакетируются между модулем пакетирования источника и модулем уровня RTP или в модуле уровня RTP.

Указанная другая задача согласно другому аспекту настоящего изобретения решается в устройстве для приема мультимедийных данных в системе приема мультимедийных данных для приема пакета протокола RTP, к которому добавлена информация избыточности для защиты от ошибок одного исходного пакета или множества исходных пакетов. Устройство включает в себя средство для приема пакета мультимедийных данных протокола RTP посредством предварительно определенного протокола передачи в беспроводной сети передачи пакетов данных и средство для исправления битовой ошибки, возникающей в канале, на основе информации избыточности, которая добавлена до нечетности к принятому пакету мультимедийных данных протокола RTP.

Краткое описание чертежей
Фиг.1 - детальная функциональная схема протокола Н.323;
Фиг. 2 - структурная схема заголовка протокола RTP передачи в реальном масштабе времени по фиг.1;
Фиг. 3 - структура протокола для передачи мультимедийных данных согласно настоящему изобретению;
Фиг. 4 - последовательность операций, иллюстрирующая способ для передачи мультимедийных данных согласно настоящему изобретению;
Фиг. 5А-5С - варианты осуществления способа защиты от ошибок путем проверки по нечетности согласно настоящему изобретению;
Фиг. 6А-6D - схемы формата пакетов прямой коррекции ошибок (ПКО) по фиг. 5А-5С;
Фиг. 7 - последовательность операций, иллюстрирующая способ приема мультимедийных данных согласно настоящему изобретению;
Фиг. 8 - система связи, в которой осуществлен способ приема мультимедийных данных согласно настоящему изобретению.

Предпочтительный вариант осуществления изобретения
Как показано на фиг.3, протокол для передачи новых мультимедийных данных помещает первый уровень 330 защиты от ошибок и второй уровень 340 защиты от ошибок соответственно между формирователем пакетов источника, включающем в себя обычные формирователь 310 пакетов видеоданных и формирователь 320 пакетов аудиоданных, и уровнем 350 протокола RTP передачи в реальном масштабе времени.

Первый уровень 330 защиты от ошибок и второй уровень 340 защиты от ошибок формируют пакет прямой коррекции ошибок (ПКО) как результат выполнения защиты от ошибок с помощью проверки по нечетности в отношении одного формирователя пакетов видео- или аудиоданных или множества формирователей пакетов видео- или аудиоданных, которые пакетируются в формирователе 310 пакетов видеоданных и формирователе 320 пакетов аудиоданных.

Как показано на фиг.4, сначала формирователь 310 пакетов видеоданных и формирователь 320 пакетов аудиоданных формируют пакеты видео- и аудиоданных соответственно (этап 410).

Затем первый и второй уровни 330 и 340 защиты от ошибок выполняют защиту от ошибок с помощью проверки по нечетности для сформированных пакетов видео- и аудиоданных (этап 420). То есть пакет ПКО защиты от ошибок добавляется к номеру (N) пакетов видео- и аудиоданных.

Затем на уровне 350 протокола RTP временная метка помещается в каждый пакет и создается один пакет протокола RTP с помощью объединения пакетов видео- и аудиоданных (этап 430).

В другом предпочтительном варианте осуществления протокол для передачи новых мультимедийных данных может добавлять пакет ПКО, который защищен от ошибок за счет проверки по нечетности в отношении исходных пакетов, к верхнему уровню по отношению к уровню протокола RTP, причем на уровне протокола RTP пакет RTP может быть сформирован из полезной информации, и к нему добавляется пакет ПКО, который является защищенным от ошибок за счет проверки по нечетности в отношении произвольного заголовка RTP и исходных пакетов.

Как показано на фиг.5А, когда номера (N) пакетов видео- и аудиоданных (пакет 1, пакет 2, пакет 3 и пакет 4) объединяются друг с другом и формируется пакет протокола RTP, пакет ПКО, который соответствует избыточности длины L, добавляется к пакету протокола RTP для защиты от ошибок в отношении всех пакетов (пакет 1, пакет 2, пакет 3 и пакет 4).

N и L зависят от системы, и избыточность может быть реализована побитовой логической операцией "исключающее ИЛИ" или кодированием с помощью кода Рида-Соломона соответственно для обнаружения ошибок или защиты от ошибок.

Как показано на фиг.5В, когда номера (N) пакетов видео- и аудиоданных (пакет 1, пакет 2, пакет 3 и пакет 4) объединяются друг с другом и создается пакет протокола RTP, пакет ПКО, который соответствует избыточности длины L, добавляется к пакету протокола RTP относительно важной части, например информации заголовка, вместо защиты от ошибок по отношению ко всем пакетам (пакет 1, пакет 2, пакет 3 и пакет 4).

Как показано на фиг.5С, когда номера (N) (N1+N2) пакетов видео- и аудиоданных (пакет 1, пакет 2, пакет 3 и пакет 4) объединяются друг с другом и формируются как пакет протокола RTP, пакет 1 ПКО и пакет 2 ПКО, которые соответствуют избыточности длиной L1 и L2, добавляются к пакету протокола RTP по отношению к разделенным частям по одному пакету (пакет 1, пакет 2, пакет 3 и пакет 4) или множеству пакетов N1 и N2. N1, N2, L1 и L2 зависят от системы. Также, разделенными частями могут быть группы информации заголовка и вектора данных движения, когда разделение данных используется в видеоданных формата MPEG-4 и Н.263.

В еще одном предпочтительном варианте осуществления, когда номера (N) видео- и аудиопакетов данных (пакет 1, пакет 2, пакет 3 и пакет 4) объединяются друг с другом и создается пакет протокола RTP, информация избыточности может быть добавлена иным образом к пакету протокола RTP относительно синтаксиса, имеющего различную важность, одного исходного пакета или множества исходных пакетов.

Когда сформированный пакет протокола RTP декодируется, получатель может исправить битовую ошибку, возникшую в канале, на основе информации избыточности, которая добавлена на основе проверки по нечетности к мультимедийному пакету протокола RTP, который принят посредством предварительно определенного протокола.

Как показано на фиг.6А, пакет ПКО включает в себя заголовок протокола RTP, заголовок ПКО, заголовок первого уровня защиты путем проверки по нечетности (ЗППН) "заголовок 1 уровня ЗППН", полезную информацию первого уровня ЗППН "полезная информация 1 уровня ЗППН", заголовок второго ЗППН уровня "заголовок 2 уровня ЗППН" и полезную информацию ЗППН второго уровня "полезная информация 2 уровня ЗППН". Фиг.6В - схема формата заголовка ПКО на фиг.6А. Тип полезной информации (ПИ) для идентификации пакета ПКО и порядковый номер ПН, соответствующий номеру пакета протокола RTP, сохранены в заголовке протокола RTP. Первые и вторые ЗППН уровни включают в себя информацию защиты и полезную информацию на длинах L1 и L2 пакета ПКО.

Заголовок ПКО (фиг.6В) имеет общее количество 12 байт и включает в себя базовое поле порядкового номера (базовый ПН), соответствующее порядковому номеру первого пакета протокола RTP, используемого в ПКО пакете, поле восстановления длины (восстановление длины), поле расширения (Р), поле восстановления типа полезной информации (восстановление ПИ), поле маски для индикации пакета, используемого в ПКО пакете (маска), и поле восстановления временной метки (восстановление ВМ).

Как показано на фиг.6С, заголовок первого уровня ЗППН "заголовок 1 уровня ЗППН" включает в себя 16-разрядное поле длины защиты.

Как показано на фиг.6D, заголовок второго уровня ЗППН "заголовок 2 уровня ЗППН" включает в себя сумму 16-битового поля длины защиты и 24-битового поля маски.

Как показано на фиг.7, приемник принимает пакет протокола RTP и передает пакет протокола RTP на верхний уровень и сохраняет содержимое того же самого пакета протокола RTP в буфере. Также приемник сохраняет принятый пакет протокола RTP в буфере перед приемом пакета ПКО.

Сначала принимается пакет протокола RTP и проверяется порядковый номер принятого пакета протокола RTP (этап 710). Здесь порядковые номера принятых пакетов протокола RTP записываются в отдельной ячейке памяти.

Затем определяется, является ли пакет протокола RTP пакетом ПКО, путем обращения к типу полезной информации (ТПИ) в заголовке принятого пакета протокола RTP (этап 720).

Затем, когда на этапе 720 определено, что пакет протокола RTP является пакетом ПКО, порядковый номер протокола RTP, используемый в пакете ПКО, обнаруживается путем обращения к базовому полю ПН и полю маски заголовка ПКО (этап 730). В случае, если ПКО пакет сформирован более чем на двух уровнях ЗППН, порядковый номер протокола RTP, используемый в соответствующих уровнях ЗППН, обнаруживается путем обращения к полю маски, содержащемуся в заголовке каждого из уровней ЗППН (этап 730).

Затем порядковый номер, соответствующий потерянному пакету протокола RTP, обнаруживается путем сравнения порядкового номера протокола RTP, записанного в отдельной ячейке памяти, с порядковым номером протокола RTP, используемым в пакете ПКО (этап 740). Например, когда порядковые номера протокола RTP, записанные в памяти - 1, 2, 4, а порядковые номера протокола RTP, используемые в пакете ПКО, - 1, 2, 3 и 4, потерянный порядковый номер протокола RTP - 3.

Затем третий пакет протокола RTP, который не был принят, восстанавливается путем обращения к порядковому номеру протокола RTP потерянного пакета (этап 750). То есть пакет протокола RTP, который не был принят, восстанавливается с помощью полезной информации первого уровня ЗППН и принятого пакета протокола RTP. В случае, когда имеются более чем два заголовка ЗППН в пакете ПКО, пакет протокола RTP, который не был принят, восстанавливается путем обращения к полезной информации каждого из уровней ЗППН. Также пакет протокола RTP, который не был принят, декодируется путем выполнения операции "исключающее ИЛИ" или кодирования с помощью кода Рида-Соломона с использованием декодированного путем выполнения операции "исключающее ИЛИ" или кодирования с помощью кода Рида-Соломона пакета ПКО и пакета протокола RTP, используемого в пакете ПКО.

Этапы повторяются до завершения приема пакета протокола RTP (этап 760).

Как показано на фиг.8, чтобы обеспечить пакет протокола RTP, обеспечивается прямое соединение, имеющее один канал между клиентом С и сервером S, или групповое соединение, имеющее множество каналов между клиентом С и сервером S. То есть сервер S, используя прямое соединение, передает пакет протокола RTP и пакет ПКО клиенту С. В случае, когда клиент С не имеет функции приема пакета ПКО, пакет ПКО отбрасывается. Сервер S, использующий групповое соединение, передает пакет протокола RTP и пакет ПКО соответственно через отдельные каналы клиенту С.

Вышеупомянутые способы кодирования и декодирования могут быть реализованы компьютерной программой. Коды и сегменты кода, выполняющие программу, могут быть легко получены квалифицированным компьютерным программистом. Также программа может быть реализована на носителях, используемых в компьютере, и на обычном цифровом компьютере для работы программы. Программа может быть сохранена на компьютерных считываемых носителях. Носители могут включать в себя магнитные носители, такие как гибкий диск или жесткий диск, и оптические носители, такие как CD-ROM или цифровой видеодиск (DVD). Также программа может быть передана каналами-носителями, такими как Интернет.

В то время как настоящее изобретение подробно показано и описано со ссылкой на предпочтительные варианты его осуществления, специалистам должно быть понятно, что различные изменения в форме и деталях могут быть сделаны без изменения сущности и объема изобретения, как определено в формуле изобретения.

Промышленная применимость
Как описано выше, устойчивость по отношению к ошибкам мультимедийных данных (особенно видеоданных) может быть увеличена за счет защиты от ошибок путем проверки по нечетности по отношению к исходным пакетам без изменения набора протоколов передачи/приема в обычной сети передачи пакетов данных, таких как протокол Н. 323.