（教育技术学专业论文）基于ipdc与jmf的流媒体教学系统.pdf

基于i p d c 与j m f 的流媒体教学系统 摘要 随着教育技术和网络技术的不断发展 流媒体教学成为充分利用网络实施教学的重 要手段 它打破了传统教学在时间和空间上的限制 为学生提供边下载边观看多媒体教 学资源的环境 推动了网络教育的发展 同时 随着手机电视的发展 手机电视标准不 断完善 其中d v b i p d c 手机电视标准描述了一种基于d v b h 的端到端广播系统 该系 统能够借助通用的互联网络平台 融合数字广播网络与移动通信网络 实现区域性与交 互性融合的数据传递业务 该规范涵盖了c d p 内容分发协议 和n o t i f i c a t i o n 通知 消息 标准等多项子标准 论文分析了流媒体教学系统在教育领域的发展现状和存在的问题 综述了 d v b i p d c 规范的主要内容 着重探讨了c d p 标准和n o t i f i c a t i o n 标准 论文从需求分 析 架构设计和功能描述三个方面对基于i p d c 与j m f 的流媒体教学系统进行了总体设 计 着重研究了基于j m f 流媒体平台和f l u t e 文件传输平台的实现 根据n o t i f i c a t i o n 标准要求分析了消息处理中间件的总体架构 主要功能和实现流程 并且 介绍了系统 的实现环境和运行界面 最后 论文对基于i p d c 和j m f 的流媒体教学系统进行了总结 并探讨了系统需要改进和完善的方面 关键字 流媒体教学系统 i p d c 规范 通知消息 j m f r r p n u t e 基于i p d c 与j m f 的流媒体教学系统 a b s t r a c t w i t hc o n t i n u o u sd e v e l o p m e n t0 fe d u c a t i o n 柚dn e m o r kt e c l u l o l o g y s t r e 锄i n gm e d i ah a s b e c o m eo n e0 ft h em o s t 油p o r t 柚tw a y st ou t i l i z en e t l 0 r kf o r t e a c h i n g i th a sb r o k e nd o w n t i m ea n ds p a c er e s t r i c t i o n s0 ft r a d i t i o n a le d u c a t i o n a l s o i tp r o v i d e se n v i r o i 唧e n tw h i c h s t u d e n t sc a nd o w n l o a dm u l t i m e d i ar e s o u r c e sa n dw a t c ht h e ms i m u l t a n e o u s l y s t r e 锄i n g m e d i ah a sp u s h e df o r w a r dt h ed e v e l o p m e n to fn e t w o r ke d u c a t i o n a tt h es 锄et i m e w i t ht h e d e v e l o p m e n to fi t h es t 锄d a r d so fi p t va r cb e c o m i n gm o r e 柚dm o r ec o m p l e t e i p d a t a c a s ts t 锄d a r d0 v e rd v b hd e s c r i b e s 锄e n d t 伊e n db r o a d c a s ts y s t 锄f b rd e l i v e r y0 f 孤y t y p e so fd i g i t a lc o n t e n t 柚ds e r v i c e su s i n gp b a s e dm e c h a i l i s m s i tc o n s i s t so fc d e n o t i f i c a t i o n 锄do t h e rs u b p r o t o c o l s t h i sp a p e r 柚a l y z e ds t r e 锄i n gm e d i ae d u c a t i o ns y s t e m sc u r r e n td e v e l o p m e n ts t a t u s 柚d e x i s t e dp r o b l e m si ne d u c a t i o n a lf i e l d i ta l s os u m m a r 讫e dd v b i p d cm a i nc o n t e n t 柚dp u t e m p h a s i s0 ni n v e s t i g a t i o n0 fc d pp r o t o c 0 ia n dn 0 t i f i c a t i o np r o t o c 0 1 f i o mt h r e em a i np a n s d e m a n da n a l y s i s c h i t e c t u r ed e s i 伊柚df u n c t i o n a ld e s c r i p t i o n t h i sp a p e r b u i l to v e r a l l d e s i g no fs t r e 锄i n gm e d i ae d u c a t i o ns y s t e m 柚dp u te m p h a s i so nt h ei n l p l e m e n t a t i o no f s t r e a m i n gm e d i ap l a t f b 珊b a s e d0 nj m f 锄df l u t e f i l et r 柚s p o n a t i 加p l a t f b 皿 b e s i d eo f t h e s e t h j sp a p e r 卸a l y z e dn d m s0 v e r a ua r c h i t e c t u r c m a i nf u n c t i o na n di m p l e m e n t a t i o n n o wu n d e rr e q u i r e m e n t s0 fn 0 t i f i c a t i o np r o t o c 0 l 卸di n t r o d u c e ds y s t e m si m p l e m e n t a t i o n e n v i r o n m e n t 锄d0 p e r a t i o ni n t e r f a c e i i lt h ee n d t l l i sp a p e rs u m m a r i z e dt h es t r e 锄i n gm e d i a e d u c a t i o ns y s t e mb a s e do ni p d c 卸dj m f 卸dd i s c l l s s e ds e v e r a la s p e c t sw h i c hn e e dt ob e i m p r o v e d k e y w o r d s s t n a i n j n gm e d i ae d u c a t i 佃s y s t e m i p d c n o t m c a t i o n j m e 砌吧 f l u t e 1 1 基于i p d c 与j m f 的流媒体教学系统 图目录 图2 1d v b i p d c 解决方案图 6 图2 2d v b i p d c 协议栈 8 图2 3f u j t e 通信协议的架构 8 图2 4n o t i f i c a t i o n 框架图 1 0 图2 5 单条通知消息在f l i j t e 协议上的映射 1 2 图2 6 通知消息容器在n 朋t e 协议上的映射 1 2 图2 7 通知消息在r t p 协议或r t p 协议 f u j t e 协议上的映射 1 3 图2 8 聚合容器在r t p 协议上的映射 1 3 图3 1 基于口d c 与j m f 的流媒体教学系统架构图 1 4 图3 2 流媒体教学系统功能结构图 1 6 图4 1j m f 体系结构图 1 9 图4 2j m fr t p 结构 1 9 图4 3 基于j m f 的i 汀p 多媒体数据的广播传输和接收示意图 2 1 图4 4r t p 负载文本的包格式 2 5 图4 5r t c p 包的数据流程图 2 7 图4 6 处理r t c p 包的核心类图 2 7 图5 1j n l 功能图 2 9 图6 1n d m 功能图 3 3 图6 2n d m 数据流程图 3 4 图6 4g m u p n o t i f s e r v i c e 表记录 3 6 图6 5s e s s i o n i n f o 表记录 3 7 图6 6m a p r u l e 表记录 3 7 图6 7a g 罩e g a t i o n r u l e 表记录 3 8 图6 8 映射模块内部函数调用关系图 4 0 图6 9 聚合原理图 4 1 图6 1 0 消息聚合模块内部函数调用关系图 4 2 图6 1 1 子系统间通信模块功能图 4 7 图7 1 系统实现环境部署图 5 1 图7 2 教学信息发布与管理平台启动界面 5 2 图7 3n d m 启动时控制台运行图 5 2 图7 4r t p 流媒体服务器启动时控制台运行图 5 3 图7 5f l u t e 文件传输服务器启动时控制台运行图 5 3 图7 6 教学信息发布与管理平台选择课件资源 5 4 图7 7 学生终端收看视频 5 4 图7 8 教学信息发布与管理平台添加教学消息图 5 4 图7 9n d m 处理教学消息生成单条消息示例图 5 5 图7 1 0n d m 处理教学消息生成聚合容器示例图 5 5 图7 1 1 学生终端接收公告类消息示例图 5 6 图7 1 2 学生终端查看教学辅助消息示例图 5 6 基于i p d c 与j m f 的流媒体教学系统 表目录 表2 1 通知消息通用头部分元素 1 1 表6 1 教学消息组基本信息表g r o u p n o t i f s e i c c 3 5 表6 2 会话信息表s e s s i o n m f 0 3 6 表6 3 映射规则表m a p r u l e 3 7 表6 4 聚合规则表a g 伊e g a t i o n r u l e 3 8 东南大学学位论文独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果 尽我所知 除了文中特别加以标注和致谢的地方外 论文中不包含其他人已经发表或撰写过 的研究成果 也不包含为获得东南大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料 与我 一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示了谢意 研究生签名 查茎自日期 盈芝丝车至目兰日 东南大学学位论文使用授权声明 东南大学 中国科学技术信息研究所 国家图书馆有权保留本人所送交学位论文的复印 件和电子文档 可以采用影印 缩印或其他复制手段保存论文 本人电子文档的内容和纸质 论文的内容相一致 除在保密期内的保密论文外 允许论文被查阅和借阅 可以公布 包括 以电子信息形式刊登 论文的全部内容或中 英文摘要等部分内容 论文的公布 包括以电 子信息形式刊登 授权东南大学研究生院办理 研究生签名 奎乳导师签名 丛包期 鲨2 三 第一章绪论 第一章绪论 1 1研究背景 随着网络技术的发展和教育技术的推广 流媒体技术越来越广泛地应用于教学 流 媒体教学平台打破了传统教学在地域和时间上的界限 为学生提供了异地异时学习课堂 内容的环境 从而适应了教学规模的扩大 实现了教育资源的共享 推动了远程教育的 发展 目前 国内外优秀的流媒体平台层出不穷 并且许多流媒体公司已提供了流媒体 平台的源码 为学习 开发和扩展流媒体教学平台奠定了基础 j m f j a v am e d i af r 锄e w o r k 全称j a v a 媒体框架 是由s u n 公司和i b m 公司共同 开发的能够在j a v a 应用程序间传送 显示和获取多媒体数据的一整套类的集合 是对应 j a v a 2 平台标准版 j 2 s e 的一种可选用的应用编程接口软件包 为音频和视频等媒体内 容的捕获 回放和编码转换等提供了统一的框架i l j j m f 提供了先进的媒体处理能力 定义了一系列a p i 插件 允许高级开发人员和技术人员对其进行定制 从而实现功能扩 展 j m f 为本课题的实现提供了良好的开发平台 同时 随着数字技术的发展 便携式装置硬件功能及运算能力的加强 利用手机随 时随地收看移动电视成为可能 由于目前全球手机用户已达1 7 亿 用户基础非常广泛 并且无论是移动运营商还是节目提供商 手机电视都为他们提供了新的经济增长点 因 此 随着手机电视的推广 它将应用于各个领域 在教育领域也会有长足的发展 手机电视标准随着手机电视的发展日臻完善 从国际上看 发展较好的手机电视标 准是d v b h 标准 d v b h d i g i t a lv i d e ob r o a d c a s t i n g h a n d l e d 即数字视频广播一 手持式接收 是针对手持设备开发的数字视频广播标准 目前 d v b h 研究组为弥补 d v b h 网络的交互性不足 正在制定i pd a t a c a s t i p d c 规范 i p d c 规范不仅提供了 数字广播网络服务 还提供了移动通信网络服务 目的在于采用数字广播网络提供电视 节目广播和电子服务指南 e s g 并将d v b h 网络作为一种公开播送管道 为大众提供 交通堵塞 公交车时刻表 天气预报及求职等通知消息 采用移动通信网络为某些消费 者提供点播视频及信息服务 增强交互性 i p d c 规范界定了音视频流和通知消息的发 送内容 内容描述规范 发送方式和保护措施 涵盖了系统构架 使用模式 电子服务 指南 e s g 内容分发协议 c d p 服务购买与保护 s p p 等多项标准 1 2研究现状 流媒体是近年来新兴的网络多媒体形式 r e a ln e t w o r k m i c r o s o f t a p p l e 等公 司相继推出了流媒体的制作 发布和播放软件 目前 国内外流媒体教学系统也有许多 成功的案例 流媒体教学系统主要有两种模型 同步广播授课模型和异步点播授课模型 1 2 1 同步广播授课模型 采用同步广播授课方式的流媒体教学系统 能够将教师的讲课情况实时采集 录制 进行视频 音频数字化处理后 采用流式传输的方式传送到接收端 经过解码后 全班 东南大学硕士学位论文 学生可以利用w e b 浏览器或流媒体播放器直接收看 教学活动不再需要到指定的教室进 行 教师只需在多媒体教室里为本地学生授课的同时开启录制设备 异地学生只要打开 连入i n t e r n e t 的计算机进行登录 便可看到教师授课的情形 包括教师的音容 计算 机桌面的操作过程 甚至课前预备的幻灯片演示 同步授课方式与传统课堂教学相差不大 对于学生而言 能够较快适应 并且采用 广播方式 极大提高教学资源利用率 可以实现一名教师同时给多个教室的学生授课 2 0 0 1 年到2 0 0 3 年 同步广播授课风靡一时 但由于网络带宽的限制 教师在实时授课的 过程中经常出现网络中断等故障 由于修复这些故障往往需要花费大量的时间 导致教 学频繁中断 从而影响正常的教学进度和教学效果 因此 虽然同步广播授课具有录制 简单 时效性强 异地学生与本地学生同进度等特点 但是网络带宽受限 不能保证高 质量的教学效果 1 2 2 异步点播授课模型 在流媒体技术出现以前 进行远程教育的学生要点播某个多媒体课件必须先将它下 载到本地的计算机 一个很小的多媒体课件或一小段教学录像都需要很长的下载时间 并且需要占用本地计算机的系统存储资源 这对于接入速率低和系统存储资源有限的学 习者来说 根本无法忍受 而采用流媒体技术以后 它只需在播放前下载约几秒的多媒 体信息后即可播放 并不需要下载整个文件 即可实现在线播放 流媒体技术可以针对 不同的网络环境生成不同数据传输速率的流文件 一台普通的服务器可允许1 0 0 人左右 并发点播 另一方面 在播放过程中 它还可以根据网络带宽的变化而动态地调整 确 保始终处于最佳播放速率 避免信息流的中断 因此 利用流媒体技术可以很容易地在 远程教学系统中实现多媒体课件点播功能 我们可以将教师上课的过程压缩编码成多媒 体流文件 然后放置到相应的服务器 供学习者浏览点播 目前 三分屏格式的点播模式非常流行 三分屏是指把电脑屏幕分成3 块相对独立 的部分 v i d e o 窗口显示教师授课的视频影像 t e x t 窗口显示c a i 课件 p o w e r p o i n t 幻灯 片 网页 电子文稿 f l a s h 动画等 i n d e x 窗口显示课件的索引信息 用户交互包括 暂停 恢复 前跳 后跳或导航菜单等 2 它采用流媒体技术制作软件对采集的课程 视频进行后期加工 一方面 用实时编码器对现场信息进行编码压缩 这样得到的视频 信息比原始信息的数据量小得多 可节省大量存储空间 另一方面 采用三分屏点播方 式增强课件指导性 三分屏流媒体教学系统是远程教育领域比较流行的一种课件形式 将授课内容录制 完毕 再与教师的p p t 讲义进行同步 课件表现形式生动活泼 学生易于学习 但产生 的文件太多 包含图片 p p t h t m l 和音频视频文件等 而且授课内容与p p t 讲义同步 的制作比较复杂 需要花费大量时间和人力 1 2 3 流媒体教学系统研究现状 随着流媒体领域的不断扩展 流媒体教学系统的研究也成为教学系统开发的一大热 点 开发的方式主要有以下两种 1 基于知名流媒体服务器的开发 第一章绪论 由于流媒体领域有巨大的市场前景 众多厂商倾力投入其中 纷纷推出了各自的流 媒体服务器 如r e 甜n e m o r i s 公司的r e a ls v s t e m m i c r o s o r 公司的w i n d o w sm e d i a a p p l e 公司的q u j c k 面m e c i s c 0 公司的i p 厂t v 等等 由于m i c r o s o f t 等系列产品成熟度 高 可用性好 提供了强大的编解码功能 便于用户使用 因此部分流媒体教学系统基 于上述公司的产品开发 但是这种开发模式导致流媒体教学系统没有接触流媒体服务器 内部程序 仅是将流媒体服务器产品和其他具有教学辅助功能的子系统拼凑在一起 开 发出的流媒体教学系统灵活性不高 很难适应真正的教学环境 2 基于流媒体开源项目的开发 随着流媒体领域研究的不断深入 涌现出大量流媒体开源项目 基于流媒体开源项 目开发的流媒体教学系统 通过改善系统内部结构 修改程序流程 能够较好的整合教 学相关功能 流媒体教学系统目前的研究领域 主要是通过i i l t e m e t 网络实现点对点的流媒体教 学 许多专家和学者致力于研究采用p 2 p 网络来提高流媒体传输的性能 从而保证流媒 体教学的畅通 由于d 网络刚刚起步 许多标准还在制定当中 因此采用d 网络实现流媒 体的广播传送仍然是研究领域的空白 然而 随着3 g 网络和d v b 网络的发展 基于 d v b 网络的流媒体教学系统势必成为研究的热点与重点 1 3研究内容 通过对本课题研究背景和研究现状进行分析 依托东南大学与公司合作项目 手 机电视原型系统开发 拟在p c 机上设计并开发基于口d c 规范和j m f 的流媒体教学系 统 为今后开发手机流媒体教学系统进行一些前期的研究工作 本课题主要的研究工作如下 1 研究手机电视i p d c 规范 重点研究口d c 规范的内容传输协议 c d p 标准和 通知消息 n o t i f i c a t i o n 标准 2 分析基于j m f 的流媒体平台的关键技术 着重研究基于j m f 的音视频流传输 的实现 文本消息流传输的实现 音视频流与文本消息流的同步机制 3 分析基于j f l u t e 的文件传输平台的实现难点 通过研究n t e 协议 j n i 技 术和j f l u t e 开源项目 实现f u j l e 文件传输平台 通过对上述内容的研究 本课题开发的流媒体教学系统将能够播放多媒体教学课 件 同时 实时或非实时向学生发送公告类消息 与多媒体教学课件相关的教学消息 以及课件等教学辅助消息等 这些教学消息将由教学信息发布与管理平台生成 经过教 学消息发送中间件进行规范化处理 再由r 1 r p 流媒体服务器和f l u t e 文件传输服务器 发送到学生终端 学生终端整合r t p 流媒体接收端和f l u t e 文件传输接收端的功能 接收教学课件和教学消息 并提交给终端界面 终端界面为学生提供观看多媒体教学课 件 采用不同方式阅读教学消息的功能 1 4论文组织结构 本文围绕基于i p d c 和j m f 的流媒体教学系统的研究和实现 共可以分为三个 东南大学硕上学位论文 部分 第一部分介绍流媒体教学系统发展现状及其在教育领域中的应用情况 介绍i p d c 规范 第二部分对系统进行总体设计 并分析各子系统的关键技术和具体实现 第三部 分介绍系统的实现环境和运行界面 并探讨了系统需要改进和完善的方面 论文的章节安排如下 第一章绪论 介绍论文的研究背景 研究现状 研究目标和结构安排 第二章d v b i p d c 规范 介绍d v b h 网络 并从d v b i p d c 的体系结构 协议 栈 内容介绍d i p d c 规范 并着重介绍了内容传输协议 c d p 和通知消息标准 n o t i f i c a t i o n 最后分析了d v b i p d c 的发展前景 第三章系统总体设计 从需求分析 架构设计和功能描述三个方面对系统进行了 总体设计 第四章j m f 流媒体平台技术 简要介绍j m f 研究j m f 音视频流和文本信息流 传输的实现 以及j m f 的同步机制的实现 第五章f l u t e 文件传输平台 介绍j a v an a t i v ei i l t e r f a c e 技术 根据j f l u t e 开源 项目 研究n u t e 平台的实现 第六章教学消息发送中间件 首先对教学消息发送中间件的功能进行描述 接下 来研究教学消息组管理模块 教学消息映射模块 聚合模块 封装模块 子系统间通信 模块的实现 第七章系统实现 分析了系统的实验环境 给出了运行实例 第八章结束语 参考文献 致谢 第 二章d v b i p d c 规范 第二章d v b ip d c 规范 2 1d v b h 网络简介 1 9 9 3 年 欧洲成立了国际数字视频广播组织 d 项目组 d 项目组的宗旨 是设计一个通用的数字电视系统 在此系统内的各种传输方式之间的转换有最简单的方 式 并尽可能的增加通用性 d d i 舀t a lv i d e ob r o a d c a s t i n g 数字视频广播 是由 d 项目组提出并维护的一系列国际承认 适用于不同媒介的数字电视系统公开标准 主要包括 d v b s d v b c d v b s u i i v d v b m s d v b m c d v b t 和d v bh 垒窑 3 寸o d v b t d i 西t a lv i d e ob r o a d c a s t i n g t e r r e s t r i a l 在9 0 年代中期开发的地面数字视频广 播传输标准 并于1 9 9 7 年2 月获得欧洲电信标准委员会e t s i 认可 成为欧洲地面数字 电视广播的标准 4 d v b t 在新加坡和德国试运营中被证明在移动环境中高码率传输的 表现非常好 但是由于功耗比较大 不适合靠电池供电的移动终端接收数字电视节目 因此需要一种适合移动终端接收地面广播数字电视节目的传输标准 于是 d v b 组织制定了d v b h d i g i t a l d e ob r o a d c a s t i n g h a n d l e 标准 它是d 组织为通过地面数字广播网络向便携 手持终端提供多媒体业务所制定的传输标准 被 认为是d t 标准的扩展应用 d v b h 不仅与d v b t 部分兼容 还可以满足手持式 装置接收视频讯息的特性 如终端具有更低的功耗 移动接收和抗干扰性能更为优越 共通平台与网络切换服务不中断等 5 1 d v b h 把蜂窝连接用作数据和互动应用的返回 通道 使d h 成为连接传统广播网络和蜂窝无线网络的桥梁 总而言之 d h 网 络依托目前d t 传输系统 通过增加一定的附加功能和改进技术使手机等便携设备 能够稳定地接收广播电视信号 2 2d i p d c 规范简介 d h 为手持式终端用户提供 手机电视业务 的传输标准 为了弥补d h 网 络的交互性不足 d v b c b m s c o n v e f g e n c eo fb r o a d c a s ts e i c e s 工作组研究和制定了 i p d c 规范 i p d c 口d a t a c a s t 全称口数据广播 是一种基于d h 的端到端广播 系统 用于传输各种类型的数字内容和服务 它利用基于口的机制进行设备优化 从 而减少用于计算的资源 节省电池1 6 j i p d c 系统的特性在于可融合双向移动 蜂窝互动 通道的单向d 广播通道 i p d c 也是可汇聚广播媒体和电信领域 如移动 蜂窝 服 务的平台 d 1 p d c 借助通用的互联网络平台 融合数字广播网络与移动通信网络 以实现 具备区域性与交互性融合的个性化或群体化的数据传递业务 用户只要拥有单一移动设 备即能 随时 随地享受个人化数字内容 d v b i p d c 解决方案如图2 1 所示 东南大学硕十学位论文 图2 1d v b i p d c 解决方案图 由图2 1 可以看出 d v b i p d c 底层网络包括两种 广播网络和点对点网络 广播 网络主要负责向终端广播音视频数据 服务指南和通知消息的传送 点对点网络为用户 提供交互服务和网络接入功能 d v b i p d c 规范规定广播网络和点对点网络提供的业务 应完全基于p 实现 所有数据以口协议的格式进行封装 以保证数据具备完整的描述 定义 互通性与一致性 由于口具有灵活封装的特点 i p d c 不仅可以传送视频 还可 以广播任何基于i p 的数据 包括文件 图片 文字等信息 因此 i p d c 系统能够提供 多样化的商业服务 包括即时新闻与股市 交通与旅游数据 多媒体传输 交互式网页 与主题式内容搜索 院线电影数据与预告片 电子投票和电子商务等 2 2 1 d v b i p d c 规范的内容 d i p d c 规范中主要包括的逻辑实体i7 j 如下 服务应用 s e i c ea p p l i c a t i o n 负责把内容提供商提供的内容整合成业务 提 供源端应用逻辑 内容编码 向s m 描述生成e s g 所需的业务信息 与终端进 行交互和业务保护 终端 t e n i l i n a l 是用户设备 是内容的获得和消费端 广播网络 b r o a d c a s tn e t i o r k 实现业务在i p 层的多路复用 在d v b h 的时 间分片中分配i p 流 数据传输 业务保护 服务管理 s e r v i c em 柚a g e m e n t 业务配置和资源分配 e s g 的生成 用于用 户接入到s a 的管理 位置服务 1 0 c a t i o ns e f v i c e 利用交互网络或者g p s 内容源 c o n t e n tc r e a t i 伽 广播内容的生成源 提供内容描述 交互网络 i n t e r a c t i v en e m o r k 提供终端与s a 和s m 交互的双向通道 d v b i p d c 规范详细描述了实体的详细规格和各实体之间的操作 主要包括以下几 个方面1 8 1 1 服务配置 s e r v i c ec o n f i g u r a t i o n 服务配置包括两个方面 一是对各服务端的 第二章d v b i p d c 规范 业务配置 一是对终端将要接收何种业务的配置 其中对各服务器端的服务配 置是一个预先操作的过程 只有这样终端才能根据服务器端传递来的业务信息 进行相应配置 2 电子服务指南 e l e c t r o n i cs e r v i c eg u i d e i p d c 所提出的e s g 是由发展成熟的 e p g e l e c t r o n i cp r o 孕a mg u i d e 演变而来 它为i p d c 用户提供i p d c 业务的 相关信息 用户利用e s g 提供的菜单 选择自己喜欢的频道 查找m d c 提供 的各种信息 包括生活 娱乐和教育信息等 用户也可以利用e s g 菜单查看节 目的附加信息 例如对节目内容介绍 演员及导演的介绍等 3 内容传输 c o n t e n td e l i v e r y 内容传输定义了在口d a t a c a s t 中传输内容的方式 主要采用流式传输和文件下载的方式为终端提供服务 4 服务购买与安全 s e r v i c ep u r c h a s e 锄dp r o t e 嘶o n 定义了业务购买和安全性方 面的规范 根据i p d c 规范描述的上述内容 d v b i p d c 研究组定义了多项手机电视子标准 规范了口层之上的所有功能组件 包含了e s g e l e c t r o n i cs e r v i c eg u i d e 电子服务指南 标准 c d p c o n t e n td e l i v e r yp r o t o c o l s 内容传输协议 标准 以及s p p s e i c ep u r c h a u s e 柚dp r o t e c t i o n 服务购买与保护1 标准 n o t i f i c a t i o n 通知消息 标准 其中 c d p 标准定义了在d v b h 广播网络上 以口封包传送音视频流及文件所 需的通信协议 s p p 标准则是付费收视的基础 定义了保护前述的音视频流广播服务及 文件广播服务 n o t i f i c a t i o n 标准是d v b i p d c 为规范通知消息在d h 网络中的传输 而开发的标准 n o i i f i c a t i o n 标准于2 0 0 7 年5 月开始修订 已于2 0 0 8 年1 1 月正式发布 9 j o 本文致力于研究i p d c 的c d p 和n o t i f i c a t i o n 标准 拟根据两项标准的要求开发一 套符合i p d c 规范的流媒体教学原型系统 同时本文将采用简化的e s g 标准作为课程 视频指南和课程信息介绍 从而增加教学功能 但不作为本文研究的重点 2 2 2c d p 标准 c d p c o n t e n td e l i v e n p r o t o c o l s 内容传输协议 它主要描述了i pd a t a c a s t 系统 中应该如何传输音频 视频 文本 二进制文件等不同类型的数据内容 首先 c d p 标准定义了在口d c 系统中用于传输业务的内容的类型 主要包括两类 流媒体传输和文件传输服判1 0 j 1 流式传输主要用于传输视频流 音频流和实时数据流 其特点如下 曲不需要提前下载 接收即展现 b 实时接收数据流 并且接收到的数据流信息与当前展现的音视频流相关 曲接收端可实时开启或关闭流信息 2 文件传输特点如下 a 与实时流不同 所有的文件数据在被某一特定的应用使用前需要被事先接 收并存储到终端 b 使用单向文件传输协议确保接收到数据的完整性 其次 c d p 标准定义了内容传输协议的协议栈 l 如图2 2 所示 东南大学硕士学位论文 a u d i o v i d e o 3 g p f i l e f o 彻a l s u b t i t i l i n g e t c b i n a r yd a t a p o s tr 印a i r s p p s t i i ii m a g e s e s gd a t a a n d 佗c 印t i o n s p p k s m i h pp a y l o a d t e x t r e p i o r t i n g m e c h a n i s m s k s m f o n n a t s e t c k m m k m m c a r o u s e l s t r e a m i n g h t t p r t p 瓜t c p f i l ed e l i v e 巧 f l u t e 图2 2d v b i p d c 协议栈 从图2 2 可以看出 流式传输主要采用r t p 协议 实现a v 流和数据流的实时传 输 r t p r e a l 币m et r a n s p o np r o t o c 0 1 实时传输协议 提供端到端的实时数据传输 r 1 1 p 数据包运行在u d p 层上 可以封装在u d p 报文中传送 它也可以在其他网络上传 送 为了进行多方的多媒体交互 它不仅要传送连续的数据 分布交互的模拟还要进行 网络的控制与测量1 1 2 l r 1 曙协议是一个框架协议 可以针对不同的承载数据进行裁减 和扩展 完整的r t p 协议包括r t p 和r t c p r t pc o n t f o lp r o t o c o l 实时传输控制协议 两部分 r t p 用来进行数据的传送 r t c p 用来进行控制服务质量和网络信息的传送 文件传输主要采用f l u t e 协议 实现数据的提前下载 n 刖t e 全称为f i l ed e l i v e r yo v e ru n i d i r e c t i o n a lt r 卸s p o n 单向文件传输协议 由 m t f r m t r e l i a b l em u l t i c a s tt r 姐s p o r t 工作组起草 目前d v b 和o m a 均采用f i u t e 协议作为广播通路的文件传输协议 n t e 协议主要用于口组播 但也支持单播 并 且具有以下特点i b j 采用f e c 增加可靠性 可用于大小范围很大的文件下载 可用于一个或者多个文件 包括文本文件 二进制文件 传送 音视频流文件 传送 也可以传送e s g 容器等 允许接收端在会话过程的任意点加入会话并通过f d t 获得会话当前的状态 f l u l e 通信协议的框架 1 4 j 如图2 3 所示 其中 f l u t e a l c l c t c c f e c 图2 3f l u t e 通信协议的架构 第二章d v b i p d c 规范 l c t l a y e r e dc o d i n gt r 卸s p o n 分层编码传输 它提供了高可靠性和可扩展 性的协议模块 在口多播的情况下传送大批量数据时 不需要通过接收端反馈 信息就可以保证传输质量 从而节省大量的反馈和重传 f e c f 0 n a r de r r o rc o r r e c t i o n 前向纠错 一种无需接收确认机制的大规模数 据分发机制 通过f e c s e n d e r 会发送n 个数据包 终端只需要接收到其中的 k 个数据块即可恢复传输的对象 c c c o n g e s t i o nc o n t r 0 1 拥塞控制 可以自动调整吞吐量以确保所有接收端相 对公平的接收数据 a l c a y n c h r o n o u sl a y e r e dc 0 d i n g 异步分层编码 集成了l 了模块 f e c 模块 c c 模块的协议实现 提供了采用多播方式实现异步传输大批量文件内容 的能力 包括诸如拥塞控制 高可靠性等特性 协议模块的概念是r f c2 3 5 7 提出的 目的是将多播方式大数据传输的一些协议特性标准化为模块 并在此 基础上构建高层协议 6 此就是基于这种概念的协议实现 n 刖t e 在 u c 基础上定义了一个特定的 6 战传输应用 增加了如下规范 在 6 岣上层定义了文件传送会话 包括了传输细节和计时限制 灿 会话的传输参数的带内信号传送 传递文件属性的带内信号传送 一个会话内多个文件的多路复用技术相关细节 此外 在f l u t e 协议中还增加了一个重要的概念 f d t f i l ed e s c 订p t i o nt a b l e 它是f l u t e 在魁 会话管理功能基础上新引入的文件属性映射机制 也是f l u t e 协 议的 精髓 所在 j 缸c 协议只提供了针对任意二进制对象的传输 但实际应用中 接收端应用程序还需知道接收到的对象代表什么 或者说文件对象的相关属性是什么 f d t 提供了在文件传输会话内传送与文件有关的各种属性信息的机制 包括文件名 文件i d 文件类型 文件大小等 从逻辑上讲 f i t 可看作一些文件描述条目的集合 每一个条目描述了一个文件 同其属性之间的映射关系 必须包含所描述文件的u r i 和传送文件时分配给该文件的 t o i t r 柚s p o no b j e c tl d e n t i t y 传输对象标识 每个文件传输会话必须有一张f i t 来 描述该会话中所有文件与其属性的对应关系 f d t 以f d t 实例 f d ti i i s t 卸c e 的形式传送 在传送过程中f t 实例被看成一个 特殊的文件对象 同其他文件对象一起在传输会话中传送 n u t e 建议在传输文件内 容之前先传送f i t 实例 以便接收端应用程序在文件内容到达之前得知关于该文件的 描述信息 提前判断是否接收该文件 以避免接收到不希望接收或无法处理的文件而造 成资源浪费 2 2 3 n o t i f i c a t i o n 标准 n o t i f i c a t i o n 标准定义如何通过d v b 网络为终端用户提供即将发生的且是用户可能 感兴趣的消息 它定义了通知消息的种类 重点描述了不同类型通知消息的结构 并且 定义了通知消息映射和聚合的规则 这些通知消息一方面可以为终端用户提供i p d c 系 统 i p 平台的运行情况 如网络是否畅通 某些服务是否可用 另一方面向终端提供 用户感兴趣的信息 如天气预报 体育赛事等 东南大学硕士学位论文 2 2 3 1通知消息的种类 通知消息按照其功能可以分为以下几种 1 5 1 默认通知业务 不需要订阅 终端自动接收的消息 这些消息主要包括和e s g 提供 商相关的 与d v b 网络运行情况相关的 与i p 平台运行情况相关的通知消息 2 独立通知业务 n s 独立的通知业务 和其他一般业务一样需要通过网络订阅 独 立通知业务通常完成一项独立的功能 与主业务无关 如 天气预报 时事新闻等 3 业务相关通知业务 s r 可以和音视频业务同时发送或者提前发送的消息 通常和 广播网络中播放的音视频业务密切相关 2 2 3 2 n o t i f i c a t i o n 框架 n o t i f i c a t i o n 框架描述了不同种类的消息如何通过不同服务器处理传送到终端 n o t i f i c a t i o n 框架副1 6 j 如图2 4 所示 图2 4n o t i f i c a t i o n 框架图 由图2 4 所知 音频和视频信息主要采用r t p 协议进行传输 独立的通知消息 n s 与e s g 相关的通知消息 e d n 与平台相关的通知消息 p d n 与网络相关的通知 消息 n d n 以及节目无关的通知消息 o s r n 采用f l i j t e 协议进行传输 对于节 目相关的通知消息 i s r n 对时间无要求的消息部分采用f u j t e 协议传输 对时间 有要求的消息部分 在某一时刻展现的消息部分 采用r 1 r p 协议传输 2 2 3 3通知消息的结构 n o t i f i c a t i o n 标准定义了不同类型通知消息的通用结构 一个通知消息主要有如下几 部分组成 通用头部分 g e n e r i cn o t i f i c a t i o nm e s s a g ep a n 消息负载 n 0 t i f i c a t i o np a y l o a d 第 二章d i p d c 规范 x 8 e l e m e n tn a m e 暑 n o t i f i c a t i o n d e 8 c r i p t i o n x 8 e l e m e n tn a m e s e r v i c e r e f t y p e 暑 x 8 a n y u r i x s e l e m e n tn 锄e e s g r e f t y p e 暑 x s a n y u r i x s e 1 鲫e n t 上述s c h e m a 中涉及到通知消息通用头部分的许多字段 主要字段含义如表2 1 所 不 表2 1 通知消息通用头部分元素 f i e l d s c m 柚t i c s m e s 鞠g e i d 通知消息的m v b 陪i o n 通知消息的版本号 n o 衄 t i o 岍 消息的类型 根据消息的类型来决定消息该如何映射和聚合 该发送给何种服 务器 是通用头中的重要字段之一 n o t i 五c a t i o l l p a y l d r e f 指明该消息的应用特定部分的信息是什么 m c d i a o b j e c t r e f 指明该消息的媒体对象 附件 是什么 s c n i r e f 通知消息对应的通知业务的信息 e s g r c f 通知消息对应的e s g 的信息 i p p l a t f o 皿r c f 通知消息对应的口平台的信息 1 f i m m g