三屏互动中DLNA甩屏技术的研究

廖 云

（武汉邮电科学研究院 光纤通信技术与网络国家重点实验室，湖北 武汉 430074）

1 DLNA简介

随着IPTV和互联网电视产业链的发展，多屏（电视屏、手机屏、PC屏等）业务进一步融合并快速发展。多屏互动业务基于电视屏开展，手机屏、PC屏作为促进和补充，提高了电视业务利用率，推动了业务创新，因此多屏互动业务将成为IPTV，OTT业务发展的趋势和亮点。提供基于云架构的多屏互动能力平台，将大大提升电信运营商的业务发展，促进终端客户对多屏业务丰富内容的消费[1-5]。

利用DLNA（数字生活网络联盟）技术，可以实现家庭用户多屏之间的设备发现机制，它提供基于家庭媒体共享的多屏互动业务，从而实现家庭内无关联用户间的多屏同看、多屏续播、多屏互动的业务，提高用户体验[6-7]。

DLNA，主要解决包含个人计算机、家庭电器（如电视机）、移动设备（如手机）等在内的有线网络和无线网络的互联互通，它不是专门为家庭网路开发的一种新的通信技术或协议，而是整合目前现有的技术与协议，建立与硬件介质无关的多层架构，实现智能设备之间的互联互通。正因为它的硬件无关性，使得它可以运行在几乎所有的操作系统上，在家庭和其他公共场所灵活地构建设备相互连通的运行环境。而UPnP协议[1]是DLNA的基础协议，它包括寻址、发现、描述、控制、事件、呈现等流程，详细描述了DLNA各设备间的相互侦测和运行机制，实现了设备的自由接入。

基于DLNA的家庭网络设备有5种，它们对媒体格式和网络连接的要求是相同的：

1）DMS：数字媒体服务器。提供媒体档案的获取、录制、储存以及作为播放源的能力。

2）DMP：数字媒体播放器。查找、获取由DMS发送的内容，提供播放和渲染功能。

3）DMC：数字媒体控制器。作为遥控装置使用，可搜寻DMS上可供播放的媒体文件，并可播放该内容格式的终端进行播放操作，可匹配到DMR的渲染功能，建立DMS到DMR的连接。

4）DMR：数字媒体渲染器。通过其他设备配置后，播放DMS提供的内容。这里的其他设备，指的就是DMC，这也是DMR和DMP的区别所在，即DMP需要DMC的控制才能获取DMS的内容。

5）DMPr：数字媒体打印机。可在DLNA的架构下提供打印服务。

2 DLNA体系结构

2.1 标准组成

DLNA将其整个应用规定成5个功能组件。从下到上依次为：网络互连、网络协议、媒体传输、设备的发现控制和管理、媒体格式，见表1。

表1DLNA功能组件

DLNA的媒体格式规定了进行数字媒体和内容的共享及使用时候的媒体格式。其必须支持：JPEG，LPCM，MPEG-2。其他可选的媒体格式见表2。

表2 DLNA支持的媒体格式

2.2 设备模型

2.2.1 设备模型元素

1）Device Category，指明的设备应位于DLNA规定的几种设备类型中。

2）System Usage：描述2个设备类或设备功能间的交互模型。

3）Device Class：是由System Usage衍生出来的符合DLNA规范的实体。

4）Device Capability：必须依附于一个有效的Device Class，不一定提供对DLNA架构所有层的支持。有时也可包含额外的特性，如“push”媒体内容到rendering设备的特性。

5）Device Funcition：设备功能是DLNA设备的构建模块，通常是DLNA架构的一个层，是一个无法分割的操作属性。

6）Device Option：提供额外可选的设备类扩展能力，如为媒体服务器设备添加一个上传功能。

2.2.2 设备功能

1）IP连接：网络连接的协议栈。

2）UPnP设备和UPnP控制点：基于UPnP设备架构的设备发现和控制。

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提供访问媒体内容的方式；MSCP用于浏览和选择MSD提供的媒体内容的控制器；MRD提供播放媒体内容的方式；MRCP是用于选择MRD播放内容的控制器；PrD提供打印图像的能力；PrCP是用于创建打印任务的控制器以选择需要由PrD打印的内容。

4）Media Transport Server和 Media Transport Client：用于媒体传输。

5）Content：DLNA指导文件定义了强制的和可选的媒体格式类型。

3 DLNA实现甩屏业务

设备发现流程遵循标准UPnP设备和服务发现流程，手机或第四屏的MRCP通过发现流程查找具有流媒体播放能力的MRD设备。机顶盒的UPnP设备描述文件和服务描述文件按照标准DMR设备描述设备和服务。手机或第四屏发现机顶盒DMR设备之后，手机或第四屏承担DMC的角色。

DLNA实现甩屏业务的流程图如图1所示。

图1 DLNA实现甩屏业务的流程

3.1 流程详细描述

1）第四屏以DMC的角色首先使用ConnectionManager::GetProtocolInfo（）获取DMR的协议和格式信息。函数参数如表3。

表3 GetProtocolInfo函数参数

其中Sink参数采用＜protocol＞’:’＜network＞’:’＜contentFormat＞’:’＜additionalInfo＞ 格式描述，当机顶盒支持IPTV播放时，其中要含有对应流媒体协议和编码格式的支持。其中媒体格式参数使用MIME类型描述。

Sink参数字符串示例如下：

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

2）第四屏使用连接管理服务提供的动作ConnectionManager::PrepareForConnection（）向DMR（被甩屏机顶盒）发送通知。DMR通过函数返回另两个服务（RenderingControl和AVTransport）的实例号，第四屏可以使用这两个实例实现播放和显示控制。也可以用后面描述的遥控器服务来进行播放控制。这一步可以省略，如果有调用，则必须有最后一步的释放。

3）第四屏使用AVTransport服务的SetAVTransportURI推送URL信息。

SetAVTransportURI动作对应的函数参数如表4。

表4 SetAVTransportURI函数参数

其中CurrentURI需指出推送节目的URL信息。示例如下：

Rtsp://10.12.245.32/path/programname.mpg

4）第四屏随后使用AVTransport::Play动作通知机顶盒开始播放。

播放过程结束后，再通过ConnectionManager::ConnectionComplete断开连接。（如果前面没有调用Prepare-ForConnection，那么这一步可以省略）

4 小结

DLNA方式实现甩屏具有很多优点。甩屏业务的实现，只需要手机、第四屏和机顶盒支持DLNA，同时手机以及机顶盒的EPG Portal实现相关页面；不需要提前在后台对手机、第四屏和机顶盒直接设置绑定关系，也不需要对不同平台的内容和产品进行绑定；业务实现上比较灵活，方便在家庭环境中使用业务，提高了用户体验。

同时DLNA方式实现甩屏业务也有一些缺点。由于支持甩屏业务的手机、第四屏和机顶盒之间没有账户绑定关系，不同屏使用的产品和内容之间也没有提前建立绑定关系，因此甩屏业务常见的媒体内容是既满足手机、第四屏，又能支持在机顶盒上播放的内容，同时需要点播内容的码率、分辨率不能太高，否则无线传输的速率达不到要求，用户体验不会太好。当然也可以在媒体内容注入时，同时注入不同屏对应的媒体内容（UnicontentID区别），媒体元数据同步到Mobile EPG Portal，自动在Mobile EPG Portal上建立内容绑定关系，但这样增加了业务流程的复杂度。因此，需要结合实际运营需求考虑。

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

[2]廖剑锋.基于CDN和P4P融合架构的IPTV系统[J].电视技术，2011，35（22）：42-45.

[3]饶敏，郑斌，张治中.IPTV流媒体点播与直播系统设计[J].电视技术，2011，35（22）：46-48.

[4]谢新洲，严富昌.IPTV技术与管理[M].北京：华夏出版社，2010.

[5]蒋力，施唯佳.三屏互动下的IPTV融合业务探讨[J].电信科学，2009（3）：17-21.

[6]黄孝建，陶蒙华.IPTV关键技术详解[M].北京：北京邮电大学出版社，2009.

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