IDRS 即時互動式網際網路數位電台解決方案

黃崇明國立成功大學資訊工程研究所多媒體網路實驗室

傳統媒體– 廣播– 電視1-to-n 的傳送模式

節目型態– Stored media ( 影片，音樂）– Live media– Call-in

目前業界方案

– RealNetwork (Realaudio, Realvideo)

– Microsoft Media Server 飛碟電台 ICRT

主要問題

利用點播 （ unicast) 技術：頻寬需求和上線使用人數成正比

單向點播：聽眾 Call-in 時，仍必須用電話機 單一網路服務品質及媒體展現品質：

網路擁擠和順暢時，都放送相同的資料量到使用者端，完全沒有服務品質（ QOS ）可言

我們的解決方案：

利用群播（ multicast) 技術 : 節省大量頻寬，因使用人數和頻寬要求無絕對關係

雙向互動傳播：聽眾 Call-in 時，直接用電腦和網路，即相當於結合 Real Player / Media

Player 和 I-phone 為一體的軟體系統

我們的解決方案：

使用者端俱有自控服務品質的功能：把 Video 資料分層（ layer) ，使用者端在網路順暢時，收播多一些 video layers ，網路擁擠時，收播少一些 video layers 。而系統會依使用者的要求，自動做好影音同步

提供點播和群播 Gateway (AGW): 處在未提供群播（ multicast) 功能 ISP 上的使用者，仍能利用點播(unicast) 方式，收播到群播網路上的節目

點對點 群播

群播技術與 MBone– Multicast ( 群播 )

Multicasting sends a single copy of the data to those clients who request it. Multiple copies of data are not sent across the network, nor is data sent to clients who do not want it.

– MBone Multicast BackboneThe MBone is a virtual network consisting of those portions of the Internet, sometimes called multicast islands, on which multicasting has been enabled.

簡介 ( 續 )

Multicasts that must travel across areas of the Internet that are not yet multicast-enabled are sent as unicasts until they reach the next multicast enabled island.

多媒體群播應用軟體的設計考量– 即時通訊技術層面

Packet Loss & Jitter Intra, Inter-stream synchronization

– 管理層面 目前網路環境中只有部分 router 連上 MBone. Scalability : Unicast Gateway Multicast 轉換閘道伺服器必須

– 對使用者透明化– 方便管理

全方位即時通訊系統整合方案 :– IDRS (Interactive Digital Radio Station)– IMS (Interactive Music Station)– IAVS (Interactive Audio & Video Station)– QMAV (QoS-based Multicast Audio and Video System)

What can they do?– Internet-based radio,music, and TV systems.– Provide a multimedia multicast environment.– Include media streaming & multiple-stream synchronization

Techniques.– Two-way communication in the 1-to-n networking environment:

an audience or a spectator can have Call-Ins using a computer.

IDRS 系統執行架構

MRouter

Modem

PSTN

Audience(Home PC)

Audience(Home PC)

Internet

MRouter

Audience(Net PC)

Audience(Net PC)

MRouter

AGW

TCP/IP-based Network

Audience(Net PC)

Audience(Net PC)

(Net PC)Audience

(Net PC)Audience

(Net PC)Audience

DJ Server(Net PC)Audience

(Net PC)Audience

AGW

ModemModem

IDRS 系統執行架構 ( 續 )

兩種連線模式– audience PCs are attached directly to the same LAN

in which the mrouter is located– audience PCs are not attached to the LANs that are

associated with MBONE

Audio Gateway ( 媒體流轉換閘 )

– 目前 Multicast 的環境

– Multicast Unicast

Audience GateWay

mroutd

Sun Sparc 20Multicast Interface Unicast Interface

AGWMrouter

Internet

Audience

Audience

Audience

(b)

運作模式

共有三種運作模式– Listen mode– Call-in mode– Dual server mode

Call-In

Mix

SNG

QoS 視訊傳輸機制

視訊媒體的壓縮格式特性I P DP D D DP P P P P P P P

D Frame 向前參考 I 或 D Frame

P Frame 向前參考 I,D 或 P Frame

I Frame 不需參考

QoS 視訊傳輸機制 ( 續 )

串流分層I P P D P P D P P D P P D P P

利用不同 Frame 間的相依特性 , 可分出三組 Frame

QoS 視訊傳輸機制 ( 續 )

I

P

P

D

P

P

D

P

P

D

P

P

D

P

P

Base Layer

EnhancementLayer 1

EnhancementLayer 2

IAVS 之 QoS 機制

使用者可根據自己的網路環境 , 動態選擇要接收的 Media Layer

IAVS Server

Internet

Live Audio

Live AudioMP3

Base LayerEnhance Layer1Enhance Layer2

Live Audio

MP3

Base Layer

EnhanceLayer1

EnhanceLayer2

Live AudioMP3

Base Layer

Client 連接 T1 網路Client 連接 ADSL

Client 連接 Modem

IAVS QoS 機制特性

– 從 Modem 使用者到高速網路使用者都可接收節目

– 提供多種媒體 , 多重品質的節目內容

– 收訊途中使用者可隨時切換接收的媒體層級 , 以因應網際網路環境的變化特性

管理層面 –閘道指位器

要解決的問題 : Which one of existing AGWs is suitable for me? How to manage these AGWs? Is there an easy way for clients to get connecting without

maintaining an AGW address list locally?

閘道指位器 ( 續 )

AGW

• Heterogeneous communication model of our approach

Clients using unicastClients using multicast

閘道指位器 ( 續 )

Heterogeneous Environment

Station Locater

Client Client ClientQuery process

AGW AGW AGW

………

………

閘道指位器 ( 續 )

System Locater Architecture and Operation scheme

Address Indexer

Web ServerDatabase

Client Brower + IDRS(IMS, IAVS)

ActiveX Clone

AGW

1

3

2

4

Java daemon maintainActive AGW List

Alive Packets

Station Locater

The Browser has a connection

to the web server

The Browser has a connection

to the web server

The web server executes address indexer. The indexer searches the active AGW list to get an appropriate address according to the address of request client.

The web server executes address indexer. The indexer searches the active AGW list to get an appropriate address according to the address of request client.

The web server returns the AGW’s IP address to client’s ActiveX system.

The web server returns the AGW’s IP address to client’s ActiveX system.

The Client connects with the specific AGW and starts to receive the program.

The Client connects with the specific AGW and starts to receive the program.

結論 本實驗室發展出一系列即時互動式群播通訊解決

方案 , 是能切合目前網路環境並提供有效率溝通的應用軟體

IDRS, IMS, IAVS, and QMAV 中的各項子系統或元件可應用在網際網路中提供多媒體娛樂資訊 .

彈性化的媒體流轉換閘以及閘道指位器所形成的通訊架構能夠大幅擴張應用領域及群播軟體的應用範圍

本實驗室之即時系統整合方案特性為 :– Interactive modes– It is designed to support heterogeneous environments.– The real-time voice compression algorithm is adopted.– Response delay control– Synchronization of the call-in stream and audio streams.– Audience gateway (AGW)– Station Locater– Multiple platform support