专利名称：一种移动多媒体广播系统的ip包压缩、解压缩方法
技术领域：
本发明涉及一种移动多媒体广播系统的IP (InternetProtocol,互联网协 i义)包压缩、解压缩方法。
背景技术：
近年来，数字无线移动多媒体广播技术和标准发展迅速，例如欧洲的 DVB-H (Digital Video Broadcast Handheld,数字视频广播手持式接收)、美 国的MediaFLO (Media Forward Link Only,媒体单一前向链路)和中国的 CMMB (China Mobile Multimedia Broadcasting,移动多々某体广播)等。
移动多媒体广播系统可以为移动终端用户提供视频和音频服务，同时也 可以提供多种数据广播业务，如基于文件下载模式的视频片段文件，MP3 (MPEG Audio Layer 3,运动图像专家组音频层3 )歌曲，基于实时数据流 的业务，如交通信息，以及各种基于IP的业务。
CMMB移动多媒体广播采用时分方式发送多媒体广播服务，其广播信 道帧的持续时间为1秒，由40个25毫秒时隙组成。服务数据通过复用的方 式承载在一个或者多个时隙上。广播信道帧由控制逻辑信道和业务逻辑信道 组成；其中，控制逻辑信道占用时隙O传送系统控制信息，系统控制信息由 多个控制信息表组成；业务逻辑信道占用时隙1到时隙39传送移动多媒体 广播业务数据。
图1为各种业务数据在移动多々某体广播前端系统中被复用后传输的示 意图。如图l所示，视频编码、音频编码、数据、电子业务指南、用户管理 信息、控制信息等各种业务数据要经过复用和调制等信道处理操作后才能承 载在时隙化的信道上进行发送。
在CMMB终端开发中，为了充分利用现有移动终端的操作系统资源、加快终端业务的开发，需要采用将IP数据包直接复用到时隙上的方法，这
样可以最有效地利用CMMB物理层信道带宽资源。例如，对于实时的音#见 频业务凄t据，可以采用RTP ( Real-time Transport Protocol,实时传输协议) /UDP (User Datagram Protocol,用户数据报协议)/IP的方式承载；也就是 说，在发送业务数据时，将业务分割并封装成RTP包，并将RTP包进一步 封装成UDP包，然后将UDP包封装为IP包后发送。
根据现有的RTP、UDP和IP协议， 一个承载了音视频业务数据的IP包， 其包含RTP头、UDP头和IP头的组合头的开销在40字节左右，组合头开 销较大，且其中很多信息是不变的。这就存在了对RTP头、UDP头和IP头 分别进行压缩或对其中的任意组合进行压缩的必要性和可能性。
针对这一需求，国际标准组织IETF (Internet Engineering Task Force, 国际互联网工程任务组)提出了 一系列的IP头压缩协议，如RFC ( Request For Comment,请求注解)2507, RFC 2508， RFC 2509等(下文中统称为 RFCIP头压缩协议)。
上述RFC IP头压缩协议的基本思想是，在发送端(压缩器)和接收端 (解压器)共同维护一个会话环境表，会话环境表中可包含多个会话环境。 每一个会话环境由IP数据包流的IP源地址和目的地址，UDP源端口和目的 端口，以及RTP的SSRC (Synchronization source,同步源)字段定义。每 个会话环境由一个8位或16位的环境标识符(Context IDentifier,简称CID) 标识，未压缩和压缩的IP包都必须携带环境标识符和一个4位的用来纟全测 IP包通信中丟失的顺序号。解压器根据CID查找会话环境表，恢复(解压 缩)纟皮压缩的IP包头。
按照RFC 2508等RFC IP头压缩协议进行IP包压缩时，为了建立和维 护上述会话环境表，以实现IP包的压缩，需要由发送端发送多种特殊类型 的非IP包(可以统称为会话环境数据包)，例如
FULL—HEADER包(完整头会话环境数据包)用于传送未压缩IP头 和任何用来在解压方为特定环境建立未压缩头状态的后续头和数据。 FULL—HEADER包也携带了 8或16位的会话环境标识符和4位的顺序号用 来建立双方的同步。COMPRESSED一UDP包(UDP压缩会话环境数据包)用于传送压缩 到6字节或更少字节(当禁用UDP校验和时通常为2字节)的IP和UDP 头，后面是任何未压缩形式的后续头(可能为RTP头)和数据。当RTP头 的常量字段有所不同时才使用该类型的数据包。RTP包头包括一个会变化的 SSRC字段值，可以使用该类型的数据包重新定义会话环境。
COMPRESSED_RTP包(RTP压缩会话环境数据包)用于表示RTP 头和IP及UDP头一起压缩。该头的大小可以是2个字节，或者当需要传送 变化时更多一些。当二次差分值(至少在通常的常量字段)为O时使用该类 型的数据包。它包括delta (德耳塔)编码，以便能在未压缩RTP头发送后 并当发生改变时对于那些变化字段建立一次差分队列。
CONTEXT—STATE包(上下文状态包)由解压器发送给压缩器的特 殊包，用来传输已经或者可能已经失去同步的CID。
除上述数据包外，还有COMPRESSED—NON_TCP包(非TCP (Transfer Control Protocol,传输控制协议)会话环境数据包)等。
关于IP头压缩的其它数据包类型，以及压缩、解压缩算法的细节请参 考相关协议文档。
但是，将上述IP头压缩方法应用于CMMB移动多媒体广播存在一些问 题。主要表现在以下几个方面
(一) 系统前端在压缩编码时，需要周期性发送FULL—HEADER包等 会话环境数据包，并且对于每一个RTP压缩包，还需要为其计算时戳差值； 而终端在解压缩时，需要维护一个复杂的状态机，根据接收到的会话环境数 据包进行参数更新和状态跳转，压缩器和解压器的实现较为复杂，不适于在 手机等系统软硬件资源较为紧张的嵌入式终端上实现。
(二) CMMB移动多媒体广播信道是一个单向的广播链路，终端不能 与系统前端进行实时的数据交互。因此，采用RFC2508等RFCIP头压缩协 议进行IP包压缩时存在一定的性能损失。例如，在单向的广播链路上使用 RFC2S08等协议时，由于不能使用CONTEXT—STATE包，为了防止终端解压缩发生错误，CMMB前端需要用一个含有未压缩数据包头的数据包(如 FULL—HEADER包)进行周期性的刷新。解压器一旦侦测到某个特定的流 中出现错误，只能放弃该流中所有的后续数据包，直到接收到一个未压缩的 IP数据包头为止，然后才能继续正常解压。其致命弱点在于，即便是一个数 据包接收出现错误，例如因为链路误码丢包，导致接收到的包序号错误或者 时戳无法恢复，也可能要在恢复解压前(接收到新的未压缩IP包头前)放 弃大量的数据包。对于终端而言，大量的丟包会导致音视频出现严重的断续。 如果仅仅依赖提高周期性刷新频率的方法减少上述问题的发生几率，势必会 影响到数据包的传输效率。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，克服现有技术的不足，提出一种应用于 移动多媒体广播系统，实现方式简单，并可提高数据压缩效率和可靠性的IP 包压缩、解压缩方法。
为了解决上述问题，本发明提出一种移动多媒体广播系统的IP包压缩 方法，其特征在于，将IP包的稳定字段从待发送业务流的原始IP包中去除， 生成压缩IP包；在移动多々某体广播系统的控制逻辑信道发送包含所述稳定 字段和会话环境信息表标识的会话环境信息表；将压缩IP包封装在包含会 话环境信息表标识的无线广播复用包中，并在移动多媒体广播系统的业务逻 辑信道发送；
所述IP包的稳定字段为在待发送业务流的连续多个原始IP包中保持不 变的数据包头字段。
此外，所述数据包头包含IP头，UDP头，RTP头中的 一种或多种的组合。
此外，所述稳定字段包含源IP地址，目的IP地址，UDP端口号和 SSRC字段。
此外，所述无线广播复用包由无线广播复用头和所述压缩IP包组成； 无线广播复用头包含用于在业务逻辑信道识别无线广播复用包的复用包标识符，和数据包编码信息；数据包编码信息中包含所述压缩IP包的长度， 和所述会话环境信息表标识。
此外，所述数据包编码信息中还包含所述压缩IP包中所封装的RTP包 的时间戳字段。
此外，所述无线广播复用头中还包含编码校验信息；编码校验信息采用 Turbo编码或LDPC编码或巻积码算法对所述编码系统信息进行编码生成。
此外，所述会话环境信息表标识包含会话环境标识符和会话环境版本 号；所述会话环境标识符与所述业务流——对应。
本发明还提供一种移动多媒体广播系统的IP包解压缩方法，其特征在 于，在移动多媒体广播系统的控制逻辑信道接收包含IP包的稳定字段和会 话环境信息表标识的会话环境信息表；在移动多媒体广播系统的业务逻辑信 道接收包含会话环境信息表标识和业务流的压缩IP包的无线广播复用包； 使用会话环境信息表标识获取压缩IP包对应的稳定字段，并使用稳定字段 对压缩IP包进行解压缩生成对应的原始IP包；
所述IP包的稳定字段为在所述业务流的连续多个原始IP包中保持不变 的数据包头字段。
此外，所述数据包头包含IP头，UDP头，RTP头中的一种或多种的 组合。
此外，所述稳定字段包含源IP地址，目的IP地址，UDP端口号和 SSRC字段。
此外，所述无线广播复用包由无线广播复用头和所述压缩IP包组成； 无线广^"复用头包含用于在所述业务逻辑信道识别无线广播复用包的复用 包标识符，和数据包编码信息；数据包编码信息中包含所述压缩IP包的 长度，和所述会话环境信息表标识。
此外，所述数据包编码信息中还包含所述压缩IP包中所封装的RTP包 的时间戳字段；进行所述解压缩时，使用所述时间戳字段恢复所述压缩IP 包中封装的RTP包的时间戳信息。此外，所述无线广播复用头中还包含编码校验信息；编码校验信息采用 Turbo编码或LDPC编码或巻积码算法对所述编码系统信息进行编码生成； 接收所述无线广播复用头后，使用编码校验信息对所述编码系统信息进行校 验。
此外，所述会话环境信息表标识包含会话环境标识符和会话环境版本 号；所述会话环境标识符与所述业务流一一对应；移动多媒体广播系统的接 收端接收到所述会话环境信息表后，根据所述会话环境标识符判别是否对其 进行保存。
综上所述，本发明的IP包压缩、解压缩方法实现方式简单，适于对各 种负载格式的IP包进行压缩和解压缩，并且IP包的压缩效率和可靠性高。 可有效减少软硬件资源紧张的嵌入式接收终端的处理负担和电能消耗。
图1为各种业务数据在移动多媒体广播前端系统中被复用后传输的示 意图2是本发明实施例移动多媒体广播系统的IP包压缩方法流程图； 图3是无线广播复用包的封装结构示意图4是本发明实施例移动多々某体广播系统的IP包解压缩方法流程图。
具体实施例方式
本发明的基本思路是，发送端对IP包进行压缩后在业务逻辑信道中传 输，同时在控制逻辑信道中传输用于对压缩IP包进行解压缩的会话环境信 息；接收端使用在控制逻辑信道中接收到的会话环境信息对压缩的IP包进 行解压操作。
下面将结合附图和实施例对本发明进行详细描述。图2是本发明实施例移动多媒体广播系统的IP包压缩方法流程图。如 图2所示，该方法包含如下步骤
101:确定第M帧待发送业务流的IP包中的各数据包头中的稳定字段， 根据稳定字段生成该业务流的会话环境信息表；
上述IP包中的数据包头包含IP头，UDP头，RTP头。
上述数据包头中的稳定字段是指在业务流发送的一个时间段内不会发 生改变的字段，其中包含IP头，UDP头，RTP头中的字段。
我们可以将RTP、 UDP和IP协议数据包中的字段根据变化的频繁程度 进行如下分类
1) 在确定的使用环境下不会发生改变的字段；例如
IP头中的版本号(Version)字段，在目前IPv4 (IP版本4 )和IPv6 (IP 版本6)尚未通用的使用环境下，该字段不会发生改变；
IP头中生存时间(TTL)字段，该字段用于防止由于故障而导致IP包 在网络中不停被转发，IP包经过每一个沿途的路由器的时候，每个沿途的路 由器会将IP包的TTL值减少1;在CMMB广^番系统中，该字段不会发生改变。
2) 在整个会话过程中较少发生改变的字段；例如，源IP地址，目的IP 地址IP, UDP端口号和RTPSSRC字段等。
3) 经常发生改变的字段；例如，数据包长度等。
我们可以将上述第1) 、 2)类型的字段统称为稳定字段(即在连续的 多个数据包中都保持不变的数据包头字段)，将第3)类型的字段称为非稳 定字段。
在本实施例中，会话环境信息表中包含如下会话环境信息(稳定字段) 源IP地址，目的IP地址，UDP端口号和RTP SSRC字段。
除了从数据包头中提取的稳定字段外，会话环境信息表中还包含会话环境标识符和版本号。
会话环境标识符用于标识会话环境信息表。通常一个业务流对应一个会 话环境信息表。
会话环境标识符的长度可以是8比特或者16比特。
版本号用于标识会话环境信息表的变化。例如，当业务流中的某个稳定 字段(如RTP SSRC字段)发生变化时，需要更新相应的会话环境信息表中 的该字段的值。在这种情况下，可以不改变会话环境标识符，仅改变该会话 环境信息表的版本号。
版本号的长度可以是4比特，即版本号从0 ~ 15循环改变。
此外，每个业务流的一帧IP数据包可能对应多个会话环境信息表，即 对应了多个版本的会话环境信息表。
102:对第M帧发送的IP包进行压缩，将压缩IP包封装在如图3所示 的无线广播复用包中；
对IP包进行压缩就是将IP包中的稳定字段从IP包中去除，以减小IP 包中的IP头、UDP头、RTP头等数据包头的长度。
图3是无线广播复用包的封装结构示意图。如图3所示，无线广播复用 包由无线广4番复用头和IP包组成。
无线广播复用头包含复用包标识符(简称标识符)、数据包编码信息。
复用包标识符的长度大于或等于1字节，用于标识该无线广播复用包中 所封装的不同类型的网络层数据包。
网络层数据包的类型可分为未压缩IP包，压缩IP包两种。例如，
压缩IP包的复用包标识符为A3B2B2A3;
未压缩IP包的复用包标识符为A4B3B3A4;
本发明仅对压缩IP包的封装方法进行讨论。
数据包编码信息包含编码系统信息和编码校验信息。编码系统信息包含数据包长度，会话环境标识符，会话环境版本号， RTP时间戳。
数据包长度表示该无线广播复用包所封装的压缩IP包的长度。
会话环境标识符与该无线广播复用包所封装的压缩IP包所对应的会话 环境信息表的会话环境标识符相同。
会话环境版本号为该无线广播复用包所封装的压缩IP包所对应的会话 环境信息表的版本标识号。
会话环境标识符和会话环境版本号唯一对应了 一个会话环境信息表，因 此可以合并称为会话环境信息表标识信息。
使用会话环境标识符和会话环境版本号共同作为会话环境信息表标识 信息的目的是，在发送端发送业务流之前，或准备对正在发送的业务流的IP 包进行压缩前，在控制逻辑信道中发送会话环境信息表时，使接收端根据会 话环境标识符快速识别该会话环境信息表是否为其需要接收的业务流所对 应的会话环境信息表，以便于保存。也就是说，该会话环境标识符与业务流 ——对应。
RTP时间戳为该无线广播复用包所封装的RTP包的时间戳字段。压缩 后，从RTP头中去除该字段，接收端根据收到的时间戳和会话环境信息表 恢复RTP头。当然，该字段仍然可以作为冗余信息保留在相应的RTP包中， 以提高数据传输的可靠性。
编码校验信息是对编码系统信息进行编码后所生成的校验信息，用于对 编码系统信息提供校验和冗余信息。使用编码校验信息可对编码系统信息进 行校验，以检测编码系统信息的正确性；且在出现数据传输错误时，使用编 码校验信息对编码系统信息进行恢复处理。
常用的编码算法包括Turbo编码，LDPC ( Low Density Parity Check, 低密度奇偶校验)编码，巻积码(Convolutional Code)等。
103:第M帧发送时，在控制逻辑信道发送会话环境信息表，在业务逻辑信道中发送无线广播复用包。
图4是本发明实施例移动多媒体广播系统的IP包解压缩方法流程图。 如图4所示，该方法包含如下步骤
201:接收端从控制逻辑信道中接收并保存会话环境信息表；
202:接收端根据复用包标识符从业务逻辑信道中识别并接收各无线广 播复用包；
203:从无线广播复用包中的无线广播复用头中获取编码系统信息和编 码校验信息；使用编码校验信息对编码系统信息进行校验和恢复。
上述校验算法采用与选用的编码算法Turbo编码，LDPC编码，巻积 码等相对应的算法。
204:从编码系统信息中获取会话环境标识符，会话环境版本号，RTP 时间戳；
205:根据会话环境标识符和会话环境版本号从对应的会话环境信息表 中获取该压缩IP包所对应的会话环境信息(即多个未发生改变的稳定字段)， 使用会话环境信息和RTP时间戳对该压缩IP包进行解压缩。
上述解压缩操作即通过查表操作获得该会话环境标识符和会话环境版 本号所对应的会话环境信息，按照IP、 UDP、 RTP协议恢复各压缩的数据 包头。
综上所述，本发明通过将IP包中在连续的多个数据包中都保持不变的 数据包头字段从原始IP包中去除，并将上述字段在控制逻辑信道进行传输， 不仅起到了较好的IP包压缩效率，同时也保证了数据传输的可靠性。
使用本发明的方法，在链路传输出现误码时，仅丟弃出错的包即可，不 会影响到下一个压缩包的解压。
基于本发明的基本原理，上述实施例还有多种变换方式，例如( 一 )上述实施例中，接收端在每一帧中都从控制逻辑信道接收并保存
会话环境信息表；
在其它实施例中，发送端在会话环境信息表发生变更前在业务逻辑信道 中发送会话环境表更新信息；接收到该更新信息后，接收端才从控制逻辑信 道接收并存储更新的会话环境信息表，以减少接收端的电能和处理资源。
(二 )上述实施例中，发送端分别在控制逻辑信道和业务逻辑信道同时 发送压缩IP包和对应的会话环境信息表；
在其它实施例中，发送端可以预先发送会话环境信息表，接收端根据会 话环境标识符识别是否需要保存对应的会话环境信息表。
(三)还有一种实现方式，发送端可以将会话环境信息表和压缩数据同 时在业务信道上传送。
权利要求
1、一种移动多媒体广播系统的IP包压缩方法，其特征在于，将IP包的稳定字段从待发送业务流的原始IP包中去除，生成压缩IP包；在移动多媒体广播系统的控制逻辑信道发送包含所述稳定字段和会话环境信息表标识的会话环境信息表；将压缩IP包封装在包含会话环境信息表标识的无线广播复用包中，并在移动多媒体广播系统的业务逻辑信道发送；所述IP包的稳定字段为在待发送业务流的连续多个原始IP包中保持不变的数据包头字段。
2、 如权利要求1所述的移动多媒体广播系统的IP包压缩方法，其特征 在于，所述数据包头包含IP头，UDP头，RTP头中的一种或多种的组合。
3、 如权利要求1所述的移动多媒体广播系统的IP包压缩方法，其特征 在于，所述稳定字段包含源IP地址，目的IP地址，UDP端口号和SSRC字段。
4、 如权利要求1所述的移动多Jf某体广播系统的IP包压缩方法，其特征 在于，所述无线广播复用包由无线广播复用头和所述压缩IP包组成；无线 广播复用头包含用于在业务逻辑信道识别无线广播复用包的复用包标识 符，和数据包编码信息；数据包编码信息中包含所述压缩IP包的长度， 和所述会话环境信息表标识。
5、 如权利要求4所述的移动多媒体广播系统的IP包压缩方法，其特征 在于，所述数据包编码信息中还包含所述压缩IP包中所封装的RTP包的时 间戳字段。
6、 如权利要求4所述的移动多媒体广播系统的IP包压缩方法，其特征 在于，所述无线广播复用头中还包含编码校验信息；编码校验信息采用Turbo 编码或LDPC编码或巻积码算法对所述编码系统信息进行编码生成。
7、 如权利要求1所述的移动多Jf某体广播系统的IP包压缩方法，其特征 在于，所述会话环境信息表标识包含会话环境标识符和会话环境版本号；所述会话环境标识符与所述业务流——对应。
8、 一种移动多媒体广播系统的ip包解压缩方法，其特征在于，在移动 多媒体广播系统的控制逻辑信道接收包含ip包的稳定字段和会话环境信息表标识的会话环境信息表；在移动多媒体广播系统的业务逻辑信道接收包含 会话环境信息表标识和业务流的压缩ip包的无线广播复用包；使用会话环 境信息表标识获取压缩ip包对应的稳定字段，并使用稳定字段对压缩ip包 进行解压缩生成对应的原始ip包；所述ip包的稳定字段为在所述业务流的连续多个原始ip包中保持不变 的数据包头字段。
9、 如权利要求8所述的移动多媒体广播系统的ip包解压缩方法，其特 征在于，所述数据包头包含ip头，udp头，rtp头中的一种或多种的组合。
10、 如权利要求8所述的移动多媒体广播系统的ip包解压缩方法，其 特征在于，所述稳定字段包含源ip地址，目的ip地址，udp端口号和 ssrc字段。
11、 如权利要求8所述的移动多媒体广播系统的ip包解压缩方法，其 特征在于，所述无线广播复用包由无线广播复用头和所述压缩ip包组成； 无线广播复用头包含用于在所述业务逻辑信道识别无线广播复用包的复用 包标识符，和数据包编码信息；数据包编码信息中包含所述压缩ip包的 长度，和所述会话环境信息表标识。
12、 如权利要求11所述的移动多j 某体广播系统的ip包解压缩方法，其 特征在于，所述数据包编码信息中还包含所述压缩ip包中所封装的rtp包 的时间戳字段；进行所述解压缩时，使用所述时间戳字段恢复所述压缩ip 包中封装的rtp包的时间戳信息。
13、 如权利要求11所述的移动多々某体广播系统的ip包解压缩方法，其 特征在于，所述无线广播复用头中还包含编码校验信息；编码校验信息采用Turbo编码或LDPC编码或巻积码算法对所述编码系统信息进行编码生成； 接收所述无线广播复用头后，使用编码校验信息对所述编码系统信息进行校 验。
14、如权利要求8所述的移动多媒体广播系统的IP包解压缩方法，其 特征在于，所述会话环境信息表标识包含会话环境标识符和会话环境版本 号；所述会话环境标识符与所述业务流一一对应；移动多媒体广播系统的接 收端接收到所述会话环境信息表后，根据所述会话环境标识符判别是否对其 进行保存。
全文摘要
一种移动多媒体广播系统的IP包压缩、解压缩方法，压缩方法包含如下步骤将IP包的稳定字段从待发送业务流的原始IP包中去除，生成压缩IP包；在移动多媒体广播系统的控制逻辑信道发送包含所述稳定字段和会话环境信息表标识的会话环境信息表；将压缩IP包封装在包含会话环境信息表标识的无线广播复用包中，并在移动多媒体广播系统的业务逻辑信道发送；所述IP包的稳定字段为在待发送业务流的连续多个原始IP包中保持不变的数据包头字段。本发明的IP包压缩、解压缩方法实现方式简单，适于对各种负载格式的IP包进行压缩和解压缩，并且IP包的压缩效率和可靠性高。可有效减少软硬件资源紧张的嵌入式接收终端的处理负担和电能消耗。
文档编号H04L29/06GK101453465SQ20071019655
公开日2009年6月10日 申请日期2007年11月29日 优先权日2007年11月29日
发明者方源立, 晏祥彪, 朱晓光, 华 江, 标 王 申请人:中兴通讯股份有限公司