冗余媒体分组流.pdf

本发明涉及对诸如音频和视频通道及发光指令之类的数字媒体分组的发送和接收。具体地，本发明涉及对冗余媒体分组流的发送和接收。从第一媒体分组流(904)和第二媒体分组流(906)提取采样(556)。基于每一个采样(556)的输出时间将所提取的采样写入缓冲器(910)中。将具有相同输出时间的所提取的采样写入缓冲器中的相同位置。在没有特别知晓分组流之一实际为冗余的情况下，始终简单地处理两个媒体分组流直至将其写入缓冲器。这就简化了对冗余分组流的管理，例如消除了对于“故障恢复”开关的需求和“主动流”的概念。所述位置是分配用于存储一个采样的存储空间。写入该位置的提取采样可以改写先前写入该位置的来自不同的分组流的另一提取采样。这些被写入相同位置的提取采样可以是相同的。

1.  用于接收来自数据网络的媒体分组流的接收机设备，所述接收机设备包括：
第一数据接口，用于接收第一媒体分组流，所述第一媒体分组流包含媒体通道的采样；
第二数据接口，用于接收第二媒体分组流，所述第二媒体分组流包含所述媒体通道的所述采样；
处理器，用于从所述第一媒体分组流和所述第二媒体分组流中提取采样，并确定该提取的采样的输出时间；
缓冲器，用于暂时存储所述提取的采样，以用于输出；以及
其中，所述处理器操作从而基于所述相应的输出时间将所述提取的采样写入所述缓冲器中，由此具有相同输出时间的提取的采样被写入该缓冲器中的相同位置。

2.  根据权利要求1所述的接收机设备，其中，所述缓冲器能够暂时存储预定最大数目的提取的采样。

3.  根据权利要求1或2所述的接收机设备，其中，所述缓冲器能够根据所述提取的采样的相应输出时间按顺序暂时存储该提取的采样。

4.  根据权利要求1、2或3所述的接收机设备，其中，所述输出时间是播出时间。

5.  根据前述任一权利要求所述的接收机设备，其中，所述位置是分配用于存储一个采样的存储空间。

6.  根据前述任一权利要求所述的接收机设备，其中，被写入所述位置的第一提取的采样改写之前写入该位置的来自不同的分组流的第二提取的采样。

7.  根据前述任一权利要求所述的接收机设备，其中，所述第一提取的采样和所述第二提取的采样是相同的。

8.  根据前述任一权利要求所述的接收机设备，其中，所述缓冲器与一个输出通道相关联，且每一个媒体分组流被导向相同的输出通道。

9.  根据前述任一权利要求所述的接收机设备，其中，所述接收机设备还包括第三数据接口，用于接收包含所述媒体通道的所述采样的第三媒体分组流，其中，所述处理器还操作以从该第三媒体分组流中提取采样，并确定该提取的采样的输出时间，和基于该相应的输出时间将该提取的采样写入所述缓冲器中。

10.  根据前述任一权利要求所述的接收机设备，其中，所述处理器还操作以检测被破坏的采样，并防止这些被破坏的采样被写入所述缓冲器中。

11.  根据前述任一权利要求所述的接收机设备，其中，所述第一媒体分组流的一个媒体分组中所包含的所有采样并非全部被包含在所述第二媒体分组流的任何单个媒体分组中。

12.  根据前述任一权利要求所述的接收机设备，其中，所述第一媒体分组流和所述第二媒体分组流是从与所述数据网络相连接的发送机设备的不同数据接口接收的。

13.  根据前述任一权利要求所述的接收机设备，其中，所述媒体通道的所述采样各自具有关联的时间戳，且所述处理器操作以基于所述相应的时间戳来确定该提取的采样的输出时间。

14.  用于接收来自数据网络的媒体分组流的方法，所述方法包括步骤：
接收第一媒体分组流，所述第一媒体分组流包含媒体通道的采样；
接收第二媒体分组流，所述第二媒体分组流包含所述媒体通道的所述采样；
从所述第一媒体分组流和所述第二媒体分组流中提取采样；
确定所述提取的采样的输出时间；
基于所述提取的采样的相应输出时间，将每一所述提取的采样写入所述缓冲器中以用于输出，由此具有相同输出时间的所述提取的采样被写入该缓冲器中的相同位置。

15.  根据权利要求14所述的方法，其中，所述将每一所述提取的采样写入所述缓冲器中的步骤包括：根据每一所述提取的采样的相应输出时间按顺序写入所述提取的采样。

16.  根据权利要求14或15所述的方法，其中，所述输出时间是播出时间。

17.  根据权利要求14、15或16所述的方法，其中，所述位置是分配用于存储一个采样的存储空间。

18.  根据权利要求14至17中任一项所述的方法，其中，所述将每一所述提取的采样写入所述缓冲器中的步骤包括：将第一提取的采样写入一个位置，然后用来自不同分组流的第二提取的采样改写所述位置处的该第一提取的采样。

19.  根据权利要求14至18中任一项所述的方法，其中，所述第一提取的采样和所述第二提取的采样是相同的。

20.  根据权利要求14至19中任一项所述的方法，其中，所述缓冲器与一个输出通道相关联，且每一个媒体分组流被导向相同的输出通道。

21.  根据权利要求14至20中任一项所述的方法，其中，所述方法还包括以下步骤：接收包含所述媒体通道的所述采样的第三媒体分组流，并从所述第三媒体分组流中提取采样。

22.  根据权利要求14至21中任一项所述的方法，其中，所述方法还包括以下步骤：检测被破坏的采样，并使得这些被破坏的采样不被写入所述缓冲器中。

23.  根据权利要求14至22中任一项所述的方法，其中，所述第一媒体分组流的一个媒体分组中所包含的所有采样并非全部被包含在所述第二媒体分组流的任何单个媒体分组中。

24.  根据权利要求14至23中任一项所述的方法，其中，所述媒体通道中的采样各自具有关联的时间戳，且所述确定所述提取的采样的输出时间的步骤是基于相应的时间戳。

25.  根据权利要求14至23中任一项所述的方法，其中，所述接收所述第一媒体分组流的步骤是来自与所述数据网络相连接的发送机设备的第一数据接口，所述接收所述第二媒体分组流的步骤是来自与所述数据网络相连接的发送机设备的所述第一数据接口或另一数据接口。

26.  根据权利要求14至25中任一项所述的方法，其中，所述方法还包括发送一个消息来请求接收所述第一媒体分组流和所述第二媒体分组流。

27.  用于操作接收机设备来执行根据权利要求14至26中任一项所述的方法的计算机软件。

28.  用于通过数据网络向接收机设备发送媒体分组流的发送机设备，所述发送机设备包括：
一个或多个数据接口，用于向所述接收机设备发送第一媒体分组流和第二媒体分组流，所述媒体流包含一个或多个媒体通道；
处理器，基于来自所述接收机设备的请求对所述媒体通道进行分组化，以创建用于通过所述数据接口进行发送的媒体分组流；以及
控制器，使得所述处理器创建两个独立的媒体分组流，所述两个独立的媒体分组流包含要被发送至所述接收机设备的相同媒体通道。

29.  数据网络，包括：
根据权利要求28所述的发送机设备；
根据权利要求1至13中任一项所述的接收机设备；以及
通信装置，用于使得媒体分组流能够从所述发送机设备发送至所述接收机设备。

冗余媒体分组流
技术领域
本发明涉及对诸如音频和视频通道以及发光指令之类的数字媒体分组的发送和接收。将这些媒体通道作为媒体分组从发送机设备发送至接收机设备，以用于播出。具体地，本发明涉及对冗余媒体分组流的发送和接收。本发明涉及发送机设备、接收机设备、数据网络、接收媒体分组流的方法、以及执行该方法的计算机软件。
背景技术
很久以来，使用应用专用的电缆对诸如音频和视频通道之类的媒体通道进行传送。例如，使用双核扬声器电缆来将左和右音频通道从放大器传送至扬声器。
最近，使用诸如单播或多播之类的协议通过基于计算机的网络来传送媒体信号。单播是通过计算机网络向单一目的地发送分组的方法。针对每一个希望接收分组的媒体设备，必须重传单播分组。
典型地，多播指的是IP多播，IP多播是利用多播地址在TCP/IP网络上同时向多个接收机设备有效地进行发送的协议。计算机网络接着操作以将分组路由到在网络上的每一个希望接收多播分组的设备上。
媒体网络能够允许发送和接收冗余媒体分组流。已知，发送机连续处理主媒体分组流，而简单地忽略媒体分组流的冗余拷贝。在主分组流中检测到问题的事件中(即，网络中的传输路径断开)，出现“故障恢复”开关。一旦激活该开关，接收机设备忽略主媒体分组流，并处理冗余拷贝。
发明内容
在一方面，本发明提供了用于接收来自数据网络的媒体分组流的接收机设备，该接收机设备包括：
第一数据接口，用于接收第一媒体分组流，所述第一媒体分组流包含媒体通道的采样；
第二数据接口，用于接收第二媒体分组流，所述第二媒体分组流包含媒体通道的采样；
处理器，用于从第一媒体分组流和第二媒体分组流中提取采样，并确定所提取的采样的输出时间；
缓冲器，用于暂时存储所提取的采样，以用于输出；以及
其中，所述处理器操作从而基于对应的输出时间来将所提取的采样写入缓冲器中，以使得将所提取的具有相同输出时间的采样被写入缓冲器中的相同位置。
这样，接收机设备能够在没有特别地知晓分组流之一实际上为冗余的情况下始终简单地处理两个媒体分组流直至将其写入缓冲器中。这就简化了对冗余分组流的管理，例如消除了对于“故障恢复”开关的需求。此外，不再需要“主动流”的概念。
缓冲器可以被设计为根据所提取的各采样的输出时间按顺序存储预定最大数目的所提取的采样。位置是分配用于存储一个采样的存储空间。写入位置的第一提取采样可以将先前写入该位置的来自不同分组流的第二提取采样改写。写入相同位置的第一和第二提取采样可以相同。
缓冲器可以与一个输出通道相关联，并且每个媒体分组流可以被导向相同的输出通道。每个媒体分组流可以包含两个或更多个媒体通道。
接收机设备还可包括第三数据接口，用于接收包含媒体通道的采样的第三媒体分组流，其中，所述处理器进一步操作从而从第三媒体分组流中提取采样并确定所提取的采样的输出时间。由于不需要用于处理冗余分组流的特定管理控制，因此可以很容易地增加冗余分组流的数目，并利用相同方式对所有分组流进行处理。
第一和第二媒体分组流可以从与数据网络相连接的相同发送机设备的不同数据接口接收。
处理器还可操作以检测被破坏的采样并防止这些被破坏的采样被写入缓冲器中。
第一媒体分组流的一个媒体分组中所包含的所有采样可以不全部被包含在第二媒体分组流的任何单个媒体分组中。即使没有以相同方式对两个媒体流的采样进行分组化，处理器也可以操作以使用相同方式提取和写入采样。
媒体通道的采样可具有关联的时间戳，且处理器可以操作以基于相应时间戳来确定所提取的采样的输出时间。该时间戳可以是绝对时间戳，并且可以表示采样时间。
本发明还可以包括用于接收来自数据网络的媒体分组流的方法，该方法包括步骤：
接收第一媒体分组流，所述第一媒体分组流包含媒体通道的采样；
接收第二媒体分组流，所述第二媒体分组流包含媒体通道的采样；
从所述第一媒体分组流和第二媒体分组流中提取采样；
确定所提取的采样的输出时间；
基于相应的输出时间，将所提取的采样写入缓冲器中以用于输出，由此将具有相同输出时间的所提取的采样写入缓冲器中的相同位置。
在另一方面，本发明提供了计算机软件以操作接收机设备来执行上述方法。
在又一方面，本发明提供了用于通过数据网络向接收机设备发送媒体分组流的发送机设备，该发送机设备包括：
一个或多个数据接口，用于向接收机设备发送第一媒体分组流和第二媒体分组流，所述媒体流包含一个或多个媒体通道；
处理器，基于来自接收机设备的请求对媒体通道进行分组化，以创建用于通过数据接口进行发送的媒体分组流；以及
控制器，使得所述处理器创建两个独立的媒体分组流，所述两个独立的媒体分组流包含要被发送至接收机设备的相同媒体通道。
该请求可以将包含媒体通道的第一媒体分组流寻址到接收机设备的第一接口，以及将包含相同媒体通道的第二媒体分组流寻址到接收机设备的第二接口。该请求可以是从接收机设备接收到的单个消息。
发送机设备可以包括用于发送第一媒体分组流的第一数据接口以及用于发送第二媒体分组流的第二数据接口。
数据网络可以包括第一和第二数据子网络。控制器可以使得第一媒体分组流通过第一数据子网络进行发送，以及使得第二媒体分组流通过第二子网络进行。这样，如果一个数据网络无法成功地传送一个或多个分组，则经由另一子网络来传送相同的媒体通道，并且不会发生数据丢失。此外，第一数据子网络可以具有和第二数据子网络不同的配置，例如不同的传输协议。
本发明还涉及用于将包含相同媒体通道的两个媒体分组流发送至接收机设备的方法和软件。
在又一方面，本发明提供了包括上述接收机设备和发送机设备的计算机网络。
附图说明
现在将参考附图对本发明的示例进行描述，在附图中：
图1是可以与本发明一同使用的网络的示意图；
图2是使用本发明的通过网络发送的媒体分组流的单个分组的示意图；
图3(a)至3(d)是在数据网络中如何实现冗余的示意图；
图4是根据本发明的实施方案使用冗余接口的网络的示意图；
图5是根据本发明的另一实施方案使用冗余接口的网络的另一示意图；以及
图6是接收机设备的输出通道的缓冲器的示意图。
具体实施方案
网络组件综述
参照图1，其中描述了数据网络。数据网络100包括发送机设备110和接收机设备112。在网络100中可能存在多个发送机设备110和多个接收机设备112，但是这里为了清楚起见，仅讨论其中之一。此外，设备110和112可能可以执行发送和接收两项功能，但是这里为了更加清楚起见，将设备110和112描述为各自仅执行一项功能。
发送机设备110和接收机设备112通过网络114彼此连接，因此它们能够发送和接收作为媒体分组流的一部分的数字媒体分组。发送机设备110包括音频处理引擎(APE)120和音频处理引擎控制器(APEC)122。接收机设备112也包括APE 124和APEC 126。媒体分组在可包含一个或多个媒体通道的媒体分组流中发送。为了简单起见，实施方案将媒体分组流中的所有媒体通道描述为相同的格式，然而本发明能够适用于一个媒体分组流内的多个媒体通道格式。
诸如吉他之类的媒体设备140与APE 120连接，APE 120接收媒体设备140所产生的媒体信号。可以添加预处理器(未示出)，以将媒体通道从模拟转换为数字或从一种数字格式转换到另一数字格式(例如，采样速率或比特深度转换)。然后，APE 120对数字媒体通道进行分组化。利用网络114将产生的分组流发送到接收机设备112的APE 124。然后，APE 124对数字媒体信号进行解分组化，(如果适当的话)将其转换为模拟信号，并将模拟媒体信号发送至媒体设备142，例如用于播出的扬声器。当媒体信号为诸如MIDI源之类的非模拟源时，不必进行转换。在时间上严格控制分组化和发送的速率和偏移，以确保通过媒体设备142对媒体信号的播出与连接到网络114同样从APE 120接收媒体信号的另一媒体设备(未示出)对媒体信号的播出之间同步。在共同未决的PCT申请PCT/AU2006/000538(WO2006/110960)中详细描述了APE 120和124的分组化操作。此外，还参考同一天提交的要求AU2006906015和AU2006902741的优先权的共同未决PCT申请。
APEC 122/126是以软件或硬件实现的组件。在该网络100中，APEC122/126与APE 120/124处于相同的物理设备上，但是可选地可以远离APE120/124，例如可以处于与网络114连接的另一设备或中央计算机上。APEC122/126向用户提供APE 120/124以及与其连接的任意音频设备140和142的概述。发送机设备110具有能够被命名、并可以提供给网络114上的接收机设备112的多个可发送通道；这被称为广告。接收设备112具有多个接收通道。可以将已命名的发送通道分配给接收通道；这被称为预订。APEC 122和126将对APE 120/124进行配置，以将媒体信号从发送通道路由到接收通道。
接收和发送APEC 126和122通过网络114交换配置信息和控制消息。经由诸如DNS-SD之类的服务发现数据库118交换配置信息。该数据库可以利用分布式方式实现，使得每个设备110和112存储和提供与其APEC 122/126相关联的配置信息。有时需要附加控制消息来完成预订过程，并使得媒体信号被路由。这些附加控制消息在接收APEC 126与发送APEC 122之间发送。
每个APEC 122/126配置其自身的APE 120/124，并与其它APEC 122/126进行交互，以确保配置在通信的APE 120/124之间匹配。
在每个设备110和112内部，诸如来自音频设备140的通道之类的输入通道被称为“TX通道”，因为它们将通过网络进行发送，而诸如被发送至音频设备142的通道之类的输出通道被称为“RX通道”，因为它们将从网络上接收数据。
首先，设备必须进行连接以创建网络104。参照图4，四个媒体设备(键盘144、吉他140、用于CD的左通道146和用于CD的右通道148)与发送机设备110的四个输入通道连接。在本示例中，键盘和吉他使用相同的采样速率和采样格式(比如48kHz，24比特，PCM编码)。CD通道具有不同的采样速率和采样格式(比如44.1kHz，16比特，PCM编码)。
媒体分组流
现在参照图2，其示意性地示出了单个媒体分组550。顺序发送的多个媒体分组构成了媒体分组流。相同媒体流中的每个媒体分组550包括相同的媒体通道。每个媒体分组550包括帧554。在媒体分组550的每帧554中，必须给每个媒体通道分配采样空间556。该采样空间也被称为时隙。每个分组550具有每通道一个时隙，由此具有每桢554一个采样空间556。
每一帧554与绝对时间戳相关联，该绝对时间戳也被记录在分组内。时间的概念在网络100上的所有设备110和112之间同步，因此它们共享公共时钟。控制帧554内所包含的媒体通道的播出的所有设备112必须同步地播出每一帧中的通道。这是基于每一帧554中的时间戳完成的。例如，参照公共时钟，每一个播出设备可以以超过绝对时间戳的预定延迟播出每一帧554中的采样556。
冗余媒体分组流
现在将参考图4描述冗余。冗余是通过在网络设备的不同接口上对分组流进行复制来实现的。主要在APEC层对冗余进行控制。APEC可以将在APE上的给定分组流程序设计为要通过特定数据接口发送或接收。如果要冗余地发送特定媒体分组流，那么APEC会程序设计分组流的两个或更多个拷贝。一个拷贝从APE 120的第一接口130发送，分组流的第二拷贝从APE 120的第二接口136发送。
类似地，进行接收的APEC 126将其APE 124程序设计为通过各数据接口132和134接收拷贝。每个复制的分组流被程序设计为将采样提供给相同的输出通道。这意味着分组流被写入相同的缓冲器中。由于两个分组流中的采样和所确定的输出时间相同，因此对相同的采样进行处理，并用其覆写缓冲器，以用于输出通道。通常，这将会导致错误和竞争的状态。然而，由于所有的冗余媒体分组流都包含具有同步的输出时间的相同采样，因此哪一个媒体分组流的哪一个采样数据首先被写入缓冲器并不要紧，因为所有的重复拷贝被简单地覆写，因而实际上只将每个采样的一份拷贝发送到输出通道。
输出时间指示采样要被写到缓冲器中的哪个位置。采样的输出时间是基于与媒体分组流中的采样相关联的时间戳而确定的。这可以包括对每个媒体分组流的延迟和偏移进行补偿。注意，给媒体通道的每个采样添加时间戳并不需要给每个采样添加物理时间戳。如果在一个分组中发送来自单个媒体信号的周期音频数据的20个采样，则简单地给第一采样添加时间戳也隐含了对其余的添加时间戳。因此，其余的采样通过关联也具有时间戳。
图3示出了在数据网络上实现冗余的一些方式。接口可以经由多个路径连接到独立的网络114(a)和114(b)或者连接到单个网络114。图8(c)中的接口138和139分别为发送机110和接收机112的第二冗余接口。图8(d)示出了发送机110上的一个接口可以向接收机112上的多个分离接口进行发送。
具有多个通道数据接口的APE 120和124各自指定一个接口作为主接口。该主接口为接口#0。任何其它(冗余的)通道数据接口从1开始编号。例如，图4中具有一个主接口132和一个冗余接口134的APE 124具有接口#0和#1。
为了简单起见，当进行发送或接收时，将APE 120和124配置为只与等同接口进行发送或接收。一个APE 120上的主接口130与另一APE 124上的主接口132进行通信。一个APE 120上的接口136#1只与另一APE 124上的接口134#1进行通信。以此类推。这就使得能够从外部对各APE接口做标记。例如，在硬件本身上，主接口可以着黑色，第一冗余接口为红色，第二冗余接口为蓝色，等等。这就使得用户能够容易地区分不同的接口，并确保在组装期间它们被正确地接线。
单播协议中的冗余
在网络114上对媒体通道进行广告，以指示接收机能够利用单播协议来预订该媒体通道。接收机能够请求接收媒体通道的TXT记录，该TXT记录包括媒体通道的信息，包括采样速率(rate)、比特深度(bits)和编码(enc)(1＝PCM)。“txtvers”字段是TXT记录的版本号。“nchan”字段是每个动态束的最大通道数。接口箱(stage-box)110的每个动态束具有最多四个通道，这足以通过单个分组来发送所有输入144、140、146和148。id字段是由APEC 120用来简要地标识其通道的任意物理通道标识符。名为“键盘(keyboard)”的通道正好具有ID 16。除了发送APEC 120之外，这个ID只对接收机APEC 124配置APEC 122上的动态束有帮助。
广告的TXT记录包括被标记为“nred”的字段。“nred”的值指示了冗余接口的数目。如果省略该字段，则该值被视为零。零值指示没有冗余接口，这意味着发送机110的APE 120仅支持主数据流。值1指示有单个冗余接口。大于1的值指示多个冗余接口(编号为1..n)。
除了发送单个动态束请求，进行接收的APEC 126还可以对每一发送机上可用的冗余接口发送一个请求，每一个具有不同的接口字段。可选地，可以将发向冗余接口的对冗余流的请求合并到发向非冗余接口的对分组流的初始请求消息中。
如图4所示，除了主接口130(#0)之外，接口箱110还具有冗余接口136(#1)。现在对通道广告的TXT记录进行格式化如下：
记录：keyboard@stage-box._netaudio_chan._udp.local TXT
        txtvers＝2
        rate＝48000
        bits＝24
enc＝1
nchan＝4
id＝16
nred＝1
混合器112也支持冗余通道。其主数据接口132的地址为169.254.28.12。其第二数据接口134的地址为169.254.132.15。
在本地，混合器112从其APEC 126向其APE 124发送如下‘创建RX束’消息：