三屏互動中DLNA甩屏技術(shù)的研究

廖 云

（武漢郵電科學(xué)研究院 光纖通信技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)國家重點實驗室，湖北 武漢 430074）

1 DLNA簡介

隨著IPTV和互聯(lián)網(wǎng)電視產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展，多屏（電視屏、手機(jī)屏、PC屏等）業(yè)務(wù)進(jìn)一步融合并快速發(fā)展。多屏互動業(yè)務(wù)基于電視屏開展，手機(jī)屏、PC屏作為促進(jìn)和補(bǔ)充，提高了電視業(yè)務(wù)利用率，推動了業(yè)務(wù)創(chuàng)新，因此多屏互動業(yè)務(wù)將成為IPTV，OTT業(yè)務(wù)發(fā)展的趨勢和亮點。提供基于云架構(gòu)的多屏互動能力平臺，將大大提升電信運營商的業(yè)務(wù)發(fā)展，促進(jìn)終端客戶對多屏業(yè)務(wù)豐富內(nèi)容的消費[1-5]。

利用DLNA（數(shù)字生活網(wǎng)絡(luò)聯(lián)盟）技術(shù)，可以實現(xiàn)家庭用戶多屏之間的設(shè)備發(fā)現(xiàn)機(jī)制，它提供基于家庭媒體共享的多屏互動業(yè)務(wù)，從而實現(xiàn)家庭內(nèi)無關(guān)聯(lián)用戶間的多屏同看、多屏續(xù)播、多屏互動的業(yè)務(wù)，提高用戶體驗[6-7]。

DLNA，主要解決包含個人計算機(jī)、家庭電器（如電視機(jī)）、移動設(shè)備（如手機(jī)）等在內(nèi)的有線網(wǎng)絡(luò)和無線網(wǎng)絡(luò)的互聯(lián)互通，它不是專門為家庭網(wǎng)路開發(fā)的一種新的通信技術(shù)或協(xié)議，而是整合目前現(xiàn)有的技術(shù)與協(xié)議，建立與硬件介質(zhì)無關(guān)的多層架構(gòu)，實現(xiàn)智能設(shè)備之間的互聯(lián)互通。正因為它的硬件無關(guān)性，使得它可以運行在幾乎所有的操作系統(tǒng)上，在家庭和其他公共場所靈活地構(gòu)建設(shè)備相互連通的運行環(huán)境。而UPnP協(xié)議[1]是DLNA的基礎(chǔ)協(xié)議，它包括尋址、發(fā)現(xiàn)、描述、控制、事件、呈現(xiàn)等流程，詳細(xì)描述了DLNA各設(shè)備間的相互偵測和運行機(jī)制，實現(xiàn)了設(shè)備的自由接入。

基于DLNA的家庭網(wǎng)絡(luò)設(shè)備有5種，它們對媒體格式和網(wǎng)絡(luò)連接的要求是相同的：

1）DMS：數(shù)字媒體服務(wù)器。提供媒體檔案的獲取、錄制、儲存以及作為播放源的能力。

2）DMP：數(shù)字媒體播放器。查找、獲取由DMS發(fā)送的內(nèi)容，提供播放和渲染功能。

3）DMC：數(shù)字媒體控制器。作為遙控裝置使用，可搜尋DMS上可供播放的媒體文件，并可播放該內(nèi)容格式的終端進(jìn)行播放操作，可匹配到DMR的渲染功能，建立DMS到DMR的連接。

4）DMR：數(shù)字媒體渲染器。通過其他設(shè)備配置后，播放DMS提供的內(nèi)容。這里的其他設(shè)備，指的就是DMC，這也是DMR和DMP的區(qū)別所在，即DMP需要DMC的控制才能獲取DMS的內(nèi)容。

5）DMPr：數(shù)字媒體打印機(jī)?？稍贒LNA的架構(gòu)下提供打印服務(wù)。

2 DLNA體系結(jié)構(gòu)

2.1 標(biāo)準(zhǔn)組成

DLNA將其整個應(yīng)用規(guī)定成5個功能組件。從下到上依次為：網(wǎng)絡(luò)互連、網(wǎng)絡(luò)協(xié)議、媒體傳輸、設(shè)備的發(fā)現(xiàn)控制和管理、媒體格式，見表1。

表1DLNA功能組件

DLNA的媒體格式規(guī)定了進(jìn)行數(shù)字媒體和內(nèi)容的共享及使用時候的媒體格式。其必須支持：JPEG，LPCM，MPEG-2。其他可選的媒體格式見表2。

表2 DLNA支持的媒體格式

2.2 設(shè)備模型

2.2.1 設(shè)備模型元素

1）Device Category，指明的設(shè)備應(yīng)位于DLNA規(guī)定的幾種設(shè)備類型中。

2）System Usage：描述2個設(shè)備類或設(shè)備功能間的交互模型。

3）Device Class：是由System Usage衍生出來的符合DLNA規(guī)范的實體。

4）Device Capability：必須依附于一個有效的Device Class，不一定提供對DLNA架構(gòu)所有層的支持。有時也可包含額外的特性，如“push”媒體內(nèi)容到rendering設(shè)備的特性。

5）Device Funcition：設(shè)備功能是DLNA設(shè)備的構(gòu)建模塊，通常是DLNA架構(gòu)的一個層，是一個無法分割的操作屬性。

6）Device Option：提供額外可選的設(shè)備類擴(kuò)展能力，如為媒體服務(wù)器設(shè)備添加一個上傳功能。

2.2.2 設(shè)備功能

1）IP連接：網(wǎng)絡(luò)連接的協(xié)議棧。

2）UPnP設(shè)備和UPnP控制點：基于UPnP設(shè)備架構(gòu)的設(shè)備發(fā)現(xiàn)和控制。

3）UPnP AV MediaServers（MSD），UPnP AV Media-Server Control Point（MSCP），UPnP AV MediaRenderer（MRD），UPnP AV MediaRenderer ControlPoint（MRCP），UPnP Printer Device（PrD），UPnP Printer Control Point（PrCP）:MSD提供訪問媒體內(nèi)容的方式；MSCP用于瀏覽和選擇MSD提供的媒體內(nèi)容的控制器；MRD提供播放媒體內(nèi)容的方式；MRCP是用于選擇MRD播放內(nèi)容的控制器；PrD提供打印圖像的能力；PrCP是用于創(chuàng)建打印任務(wù)的控制器以選擇需要由PrD打印的內(nèi)容。

4）Media Transport Server和 Media Transport Client：用于媒體傳輸。

5）Content：DLNA指導(dǎo)文件定義了強(qiáng)制的和可選的媒體格式類型。

3 DLNA實現(xiàn)甩屏業(yè)務(wù)

設(shè)備發(fā)現(xiàn)流程遵循標(biāo)準(zhǔn)UPnP設(shè)備和服務(wù)發(fā)現(xiàn)流程，手機(jī)或第四屏的MRCP通過發(fā)現(xiàn)流程查找具有流媒體播放能力的MRD設(shè)備。機(jī)頂盒的UPnP設(shè)備描述文件和服務(wù)描述文件按照標(biāo)準(zhǔn)DMR設(shè)備描述設(shè)備和服務(wù)。手機(jī)或第四屏發(fā)現(xiàn)機(jī)頂盒DMR設(shè)備之后，手機(jī)或第四屏承擔(dān)DMC的角色。

DLNA實現(xiàn)甩屏業(yè)務(wù)的流程圖如圖1所示。

圖1 DLNA實現(xiàn)甩屏業(yè)務(wù)的流程

3.1 流程詳細(xì)描述

1）第四屏以DMC的角色首先使用ConnectionManager::GetProtocolInfo（）獲取DMR的協(xié)議和格式信息。函數(shù)參數(shù)如表3。

表3 GetProtocolInfo函數(shù)參數(shù)

其中Sink參數(shù)采用＜protocol＞’:’＜network＞’:’＜contentFormat＞’:’＜additionalInfo＞ 格式描述，當(dāng)機(jī)頂盒支持IPTV播放時，其中要含有對應(yīng)流媒體協(xié)議和編碼格式的支持。其中媒體格式參數(shù)使用MIME類型描述。

Sink參數(shù)字符串示例如下：

http-get:*:mpeg4:*;rtsp-rtp-udp:*:mpeg4/h.264:*

2）第四屏使用連接管理服務(wù)提供的動作ConnectionManager::PrepareForConnection（）向DMR（被甩屏機(jī)頂盒）發(fā)送通知。DMR通過函數(shù)返回另兩個服務(wù)（RenderingControl和AVTransport）的實例號，第四屏可以使用這兩個實例實現(xiàn)播放和顯示控制。也可以用后面描述的遙控器服務(wù)來進(jìn)行播放控制。這一步可以省略，如果有調(diào)用，則必須有最后一步的釋放。

3）第四屏使用AVTransport服務(wù)的SetAVTransportURI推送URL信息。

SetAVTransportURI動作對應(yīng)的函數(shù)參數(shù)如表4。

表4 SetAVTransportURI函數(shù)參數(shù)

其中CurrentURI需指出推送節(jié)目的URL信息。示例如下：

Rtsp://10.12.245.32/path/programname.mpg

4）第四屏隨后使用AVTransport::Play動作通知機(jī)頂盒開始播放。

播放過程結(jié)束后，再通過ConnectionManager::ConnectionComplete斷開連接。（如果前面沒有調(diào)用Prepare-ForConnection，那么這一步可以省略）

4 小結(jié)

DLNA方式實現(xiàn)甩屏具有很多優(yōu)點。甩屏業(yè)務(wù)的實現(xiàn)，只需要手機(jī)、第四屏和機(jī)頂盒支持DLNA，同時手機(jī)以及機(jī)頂盒的EPG Portal實現(xiàn)相關(guān)頁面；不需要提前在后臺對手機(jī)、第四屏和機(jī)頂盒直接設(shè)置綁定關(guān)系，也不需要對不同平臺的內(nèi)容和產(chǎn)品進(jìn)行綁定；業(yè)務(wù)實現(xiàn)上比較靈活，方便在家庭環(huán)境中使用業(yè)務(wù)，提高了用戶體驗。

同時DLNA方式實現(xiàn)甩屏業(yè)務(wù)也有一些缺點。由于支持甩屏業(yè)務(wù)的手機(jī)、第四屏和機(jī)頂盒之間沒有賬戶綁定關(guān)系，不同屏使用的產(chǎn)品和內(nèi)容之間也沒有提前建立綁定關(guān)系，因此甩屏業(yè)務(wù)常見的媒體內(nèi)容是既滿足手機(jī)、第四屏，又能支持在機(jī)頂盒上播放的內(nèi)容，同時需要點播內(nèi)容的碼率、分辨率不能太高，否則無線傳輸?shù)乃俾蔬_(dá)不到要求，用戶體驗不會太好。當(dāng)然也可以在媒體內(nèi)容注入時，同時注入不同屏對應(yīng)的媒體內(nèi)容（UnicontentID區(qū)別），媒體元數(shù)據(jù)同步到Mobile EPG Portal，自動在Mobile EPG Portal上建立內(nèi)容綁定關(guān)系，但這樣增加了業(yè)務(wù)流程的復(fù)雜度。因此，需要結(jié)合實際運營需求考慮。

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[1]UPnP-DeviceArchitecture-v1.0[EB/OL].[2012-06-30].http://wenku.baidu.com/view/a52a8564783e0912a2162a06.html.

[2]廖劍鋒.基于CDN和P4P融合架構(gòu)的IPTV系統(tǒng)[J].電視技術(shù)，2011，35（22）：42-45.

[3]饒敏，鄭斌，張治中.IPTV流媒體點播與直播系統(tǒng)設(shè)計[J].電視技術(shù)，2011，35（22）：46-48.

[4]謝新洲，嚴(yán)富昌.IPTV技術(shù)與管理[M].北京：華夏出版社，2010.

[5]蔣力，施唯佳.三屏互動下的IPTV融合業(yè)務(wù)探討[J].電信科學(xué)，2009（3）：17-21.

[6]黃孝建，陶蒙華.IPTV關(guān)鍵技術(shù)詳解[M].北京：北京郵電大學(xué)出版社，2009.

[7]Open IPVT forum whitepater[EB/OL].[2012-07-05].http://wenku.baidu.com/view/246b41c69ec3d5bbfd0a746a.html.