三屏互動中DLNA甩屏技術的研究

廖 云

（武漢郵電科學研究院 光纖通信技術與網絡國家重點實驗室，湖北 武漢 430074）

1 DLNA簡介

隨著IPTV和互聯網電視產業鏈的發展，多屏（電視屏、手機屏、PC屏等）業務進一步融合并快速發展。多屏互動業務基于電視屏開展，手機屏、PC屏作為促進和補充，提高了電視業務利用率，推動了業務創新，因此多屏互動業務將成為IPTV，OTT業務發展的趨勢和亮點。提供基于云架構的多屏互動能力平臺，將大大提升電信運營商的業務發展，促進終端客戶對多屏業務豐富內容的消費[1-5]。

利用DLNA（數字生活網絡聯盟）技術，可以實現家庭用戶多屏之間的設備發現機制，它提供基于家庭媒體共享的多屏互動業務，從而實現家庭內無關聯用戶間的多屏同看、多屏續播、多屏互動的業務，提高用戶體驗[6-7]。

DLNA，主要解決包含個人計算機、家庭電器（如電視機）、移動設備（如手機）等在內的有線網絡和無線網絡的互聯互通，它不是專門為家庭網路開發的一種新的通信技術或協議，而是整合目前現有的技術與協議，建立與硬件介質無關的多層架構，實現智能設備之間的互聯互通。正因為它的硬件無關性，使得它可以運行在幾乎所有的操作系統上，在家庭和其他公共場所靈活地構建設備相互連通的運行環境。而UPnP協議[1]是DLNA的基礎協議，它包括尋址、發現、描述、控制、事件、呈現等流程，詳細描述了DLNA各設備間的相互偵測和運行機制，實現了設備的自由接入。

基于DLNA的家庭網絡設備有5種，它們對媒體格式和網絡連接的要求是相同的：

1）DMS：數字媒體服務器。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：數字媒體播放器。查找、獲取由DMS發送的內容，提供播放和渲染功能。

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

4）DMR：數字媒體渲染器。通過其他設備配置后，播放DMS提供的內容。這里的其他設備，指的就是DMC，這也是DMR和DMP的區別所在，即DMP需要DMC的控制才能獲取DMS的內容。

5）DMPr：數字媒體打印機。可在DLNA的架構下提供打印服務。

2 DLNA體系結構

2.1 標準組成

DLNA將其整個應用規定成5個功能組件。從下到上依次為：網絡互連、網絡協議、媒體傳輸、設備的發現控制和管理、媒體格式，見表1。

表1DLNA功能組件

DLNA的媒體格式規定了進行數字媒體和內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 設備模型

2.2.1 設備模型元素

1）Device Category，指明的設備應位于DLNA規定的幾種設備類型中。

2）System Usage：描述2個設備類或設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架構所有層的支持。有時也可包含額外的特性，如“push”媒體內容到rendering設備的特性。

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

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

2.2.2 設備功能

1）IP連接：網絡連接的協議棧。

2）UPnP設備和UPnP控制點：基于UPnP設備架構的設備發現和控制。

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提供訪問媒體內容的方式；MSCP用于瀏覽和選擇MSD提供的媒體內容的控制器；MRD提供播放媒體內容的方式；MRCP是用于選擇MRD播放內容的控制器；PrD提供打印圖像的能力；PrCP是用于創建打印任務的控制器以選擇需要由PrD打印的內容。

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

5）Content：DLNA指導文件定義了強制的和可選的媒體格式類型。

3 DLNA實現甩屏業務

設備發現流程遵循標準UPnP設備和服務發現流程，手機或第四屏的MRCP通過發現流程查找具有流媒體播放能力的MRD設備。機頂盒的UPnP設備描述文件和服務描述文件按照標準DMR設備描述設備和服務。手機或第四屏發現機頂盒DMR設備之后，手機或第四屏承擔DMC的角色。

DLNA實現甩屏業務的流程圖如圖1所示。

圖1 DLNA實現甩屏業務的流程

3.1 流程詳細描述

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

表3 GetProtocolInfo函數參數

其中Sink參數采用＜protocol＞’:’＜network＞’:’＜contentFormat＞’:’＜additionalInfo＞ 格式描述，當機頂盒支持IPTV播放時，其中要含有對應流媒體協議和編碼格式的支持。其中媒體格式參數使用MIME類型描述。

Sink參數字符串示例如下：

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

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

3）第四屏使用AVTransport服務的SetAVTransportURI推送URL信息。

SetAVTransportURI動作對應的函數參數如表4。

表4 SetAVTransportURI函數參數

其中CurrentURI需指出推送節目的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動作通知機頂盒開始播放。

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

4 小結

DLNA方式實現甩屏具有很多優點。甩屏業務的實現，只需要手機、第四屏和機頂盒支持DLNA，同時手機以及機頂盒的EPG Portal實現相關頁面；不需要提前在后臺對手機、第四屏和機頂盒直接設置綁定關系，也不需要對不同平臺的內容和產品進行綁定；業務實現上比較靈活，方便在家庭環境中使用業務，提高了用戶體驗。

同時DLNA方式實現甩屏業務也有一些缺點。由于支持甩屏業務的手機、第四屏和機頂盒之間沒有賬戶綁定關系，不同屏使用的產品和內容之間也沒有提前建立綁定關系，因此甩屏業務常見的媒體內容是既滿足手機、第四屏，又能支持在機頂盒上播放的內容，同時需要點播內容的碼率、分辨率不能太高，否則無線傳輸的速率達不到要求，用戶體驗不會太好。當然也可以在媒體內容注入時，同時注入不同屏對應的媒體內容（UnicontentID區別），媒體元數據同步到Mobile EPG Portal，自動在Mobile EPG Portal上建立內容綁定關系，但這樣增加了業務流程的復雜度。因此，需要結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融合架構的IPTV系統[J].電視技術，2011，35（22）：42-45.

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

[4]謝新洲，嚴富昌.IPTV技術與管理[M].北京：華夏出版社，2010.

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

[6]黃孝建，陶蒙華.IPTV關鍵技術詳解[M].北京：北京郵電大學出版社，2009.

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