Способ передачи двоичных данных в стандартном звуковом медиапотоке
METHOD FOR TRANSMITTING BINARY DATA IN A STANDARD AUDIO MEDIA STREAM

Изобретение относится к области потоковых мультимедийных данных и организации таких данных с помощью метаданных и индексов, а так же к информационным технологиям (интернету вещей), а в частности к различным системам передачи/обработки потоковой информации.
В технологических подходах к реализации «интернет вещей» принято использовать отдельные каналы для передачи потоковой звуковизуальной информации и специфических двоичных данных. В этом случае, как минимум, дублируется количество серверных/клиентских служб и чаще всего разрабатываются отдельные серверные службы для передачи специфических двоичных данных.
В данном техническом решении специфическая информация передается в смеси со стандартной потоковой и не требуется дополнительных усилий для передачи/приема.
В связи с таким широким использованием в промышленности в настоящее время разработаны различные информационные технологии для создания способов и устройств декодирования потока данных, таких, например, как представлено в [1].
Предложенный способ и устройство декодирования потока данных в буферном узле для систем передачи мультимедийных потоковых данных, содержит аудио/видеосубпотоки и управляющие субпотоки, а также буферные узлы, имеющие возможность буферизовать несколько потоков данных в одном буфере, причем используют отдельные параметры для выделенного размера буфера и любого сохраненного пакета, так что не только несколько пакетов может быть сохранено в буферном узле, но также этот узел может существовать до тех пор, пока его буфер пуст, для повторного использования узла.
Недостатком данного аналога является малая степень сохранения и извлечения одного или нескольких блоков данных в мультимедийных буферных узлах систем потоковой передачи данных.
Известно так же техническое решение «Схема передачи данных с текстовой информацией» [2], выбранное за прототип, относится к области передачи контента с текстовой информацией.
Данное изобретение основано на том, что передача текстовой информации осуществляется на основе совместимости с большим числом систем транспортного уровня за счет фрагментации и дефрагментации информационного объекта преимущественно на стороне прикладного уровня, вместо среды транспортного уровня. При подобном подходе текстовый информационный сервис не ограничивается способностью систем транспортного уровня обрабатывать информационные объекты максимального размера. Предпочтение отдается возможности регулирования величины фрагментов, на которые разбиваются информационные объекты для встраивания в наибольший по размерам контентный раздел транспортного пакета, предлагаемый транспортным уровнем в структуре прикладного уровня. К примеру, объем фрагмента может варьироваться даже во времени в ответ на инструкции транспортного уровня, реагирующего, в свою очередь, на меняющиеся во времени характеристики канала связи.
Недостатком данного прототипа является недостаточная функциональная возможность стандартной технологии передачи потоковой звуковой информации для параллельной с ней передачи специфической двоичной информации без внесения серьезных изменений в стандартные программные инструменты.
Предлагаемое изобретение, способ передачи специфических двоичных данных в стандартном звуковом медиа потоке, отвечает критерию изобретения «новизна», так как проведенные патентно-информационные исследования не выявили источников патентной и научно-технической литературы, порочащих новизну предлагаемого способа.
Достигаемым техническим результатом предлагаемого изобретения является расширение функциональных (информационных) возможностей стандартной технологии передачи потоковой звуковой информации для параллельной передачи специфической двоичной информации без внесения серьезных изменений в стандартные программные инструменты.
Расширение функциональных возможностей потоковых сервисов в части передачи специфической двоичной информации достигается без переработки имеющихся программных средств.
Указанный технический результат достигается благодаря тому, что специфическая двоичная информация внедряется в стандартный поток звуковых данных в виде блоков с фиксированной структурой и удаления из звукового потока на приемной стороне. Задача решается с помощью программных фильтров смесителя (фильтр-мультиплексор) и разделителя (фильтр-демультиплексор) и изменения структурной схемы типовой передачи звукового потока.
На фигуре представлена структурная схема способа передачи специфических двоичных и приняты следующие обозначения:
1 - источник потокового звука;
2 - источник специфических двоичных данных;
3 - фильтр-мультиплексор;
4 - именованная очередь;
5 - потоковый RTP сервер;
6 - потоковый RTP клиент;
7 - фильтр-демультиплексор;
8 - приемник специфических двоичных данных;
9 - блок обработки потокового звука.
Способ передачи специфических двоичных данных в стандартном звуковом медиа потоке, содержит: источник потокового звука (1), источник специфических двоичных данных (2), фильтр-мультиплексор (3), именованная очередь (4), потоковый RTP сервер (5), потоковый RTP клиент (6), фильтр-демультиплексор (7), приемник специфических двоичных данных (8), блок обработки потокового звука (9).
Практическая осуществимость способа передачи специфических двоичных данных в стандартном звуковом медиа потоке не вызывает каких либо затруднений.
Способ передачи специфических двоичных данных в стандартном звуковом медиа потоке работает следующим образом.
Источник потокового звука (1) формирует непрерывный оцифрованный поток данных фиксированного формата. Данные выдаются в стандартный выходной канал. Специфические двоичные данные от различных источников (датчики, линии связи и т.п.) собираются в источнике специфических двоичных данных (2). Источник специфических двоичных данных (2) представляет собой динамическую структуру типа очереди, но не является непрерывным (потоковым) источником. Более того, интенсивность поступления данных по этому источнику много ниже темпа поступления звуковой потоковой информации. Тем самым гарантируется передача неискаженного звука с необходимой скоростью. Фильтр-мультиплексор (3), непрерывно пропуская потоковую звуковую информацию приходящую из источника потокового звука (1), отслеживает появление данных из источника специфических двоичных данных (2). При появлении информации из источника специфических двоичных данных сразу по завершению порции пропускаемой звуковой информации в выходной поток вставляется набор двоичных данных из источника специфических двоичных данных (2). Вставка выполняется в виде «капсулы» с префиксом и постфиксом, позволяющими однозначно идентифицировать и выделить эту порцию данных из звукового потока на приемной стороне. Причем формат содержимого вставки не конфликтует со звуковыми потоковыми данными и может передаваться как звуковые данные. Фильтр-мультиплексор (3) формирует выходной поток в именованной очереди (4), который затем передается в потоковый RTP сервер (5). Потоковый RTP сервер (5) отвечает за формирование и передачу потоковой информации в виде RTP (realtimeprotocol) пакетов. Потоковый RTP клиент (6) принимает потоковую информацию из потокового RTP сервера (5) в виде RTP (realtimeprotocol) пакетов и выдает ее в стандартный выходной канал, который соединен с фильтром-демультиплексором (7). Фильтр-демультиплексор (7) пропускает потоковую звуковую информацию из стандартного входного потока в стандартный выходной поток и выделяет «капсулы» со специфической двоичной информацией по фиксированным признакам префикса и постфикса. Специфическая двоичная информация извлекается из потока звуковой информации и отправляется в приемник специфических двоичных данных (8). А на другом выходе из фильтра-демультиплексора (7) потоковая звуковая информация, проходя по стандартному выходному каналу поступает на блок обработки потокового звука (9).
Источник потокового звука (1) является необходимым элементом стандартной технологической цепочки передачи информации.
Источник специфических двоичных данных (2) и фильтр-мультиплексор (3), являются дополнениями к технологической цепочке, реализующей заявленную технологическую задачу.
Наличие именованной очереди (4), в общем случае, не является необходимым, но позволяет получить выигрыш в производительности за счет дополнительной буферизации. То есть именованная очередь (4) не является необходимым элементом технологической цепочки передачи данных, без нее схема также будет работать. А вот такие элементы, как потоковый RTP сервер (5) и потоковый RTP клиент (6), являются необходимыми элементами стандартной технологической цепочки передачи информации.
Фильтр-демультиплексор (7) и приемник специфических двоичных данных (8), являются дополнениями к технологической цепочке, реализующей заявленную технологическую задачу.
Блок обработки потокового звука (9) - это набор программных средств, реализующих требуемый функционал по работе со звуком. Это необходимый элемент стандартной технологической цепочки передачи информации.
Области применения данного способа передачи специфических двоичных данных в стандартном звуковом медиа потоке включают в себя системы:
- обеспечения комплексной безопасности различных объектов;
- мониторинга технологических процессов;
- мониторинга персонала и технологического оборудования.
Таким образом, предлагаемый способ передачи специфических двоичных данных в стандартном звуковом медиа потоке осуществим и требует для реализации внедрения специфической двоичной информации в стандартный поток звуковых данных в виде блоков с фиксированной структурой и удаления из потока на приемной стороне, а также наличия программных фильтров смесителя (фильтр-мультиплексор 2) и разделителя (фильтр-демультиплексор 7).
Источники информации:
1. «Способ и устройство декодирования потока данных в системах потоковой передачи данных». Патент РФ на изобретение №2326504, МПК H04N 7/24, опубликовано: 10.06.2008;
2. «Схема передачи данных с текстовой информацией». Патент РФ на изобретение №2527733, МПК G06F 15/16, H04N 7/24, опубликовано: 10.09.2014 (прототип).