數位家庭中多媒體內容分享平台之介紹

1. 數位家庭中多媒體內容分享平台之介紹 楊竹星教授 國立成功大學電機工程學系

2. 大綱 • 數位家庭中多媒體服務發展現況 • UPnP(Universal Plug and Play) • UPnP AV(Audio and Video) • DLNA (Digital Living Network Alliance) • 多媒體內容分享平台之實作 • 結論

3. 大綱 • 數位家庭中多媒體服務發展現況 • UPnP(Universal Plug and Play) • UPnP AV(Audio and Video) • DLNA (Digital Living Network Alliance) • 多媒體內容分享平台之實作 • 結論

4. 數位家庭中多媒體服務發展現況 • DLNA ( Digital Living Network Alliance) • 讓家庭中的消費性電子產品 (CE)、個人電腦 (PC) 及行動裝置，能藉由有線/無線網路，彼此相互通訊。 • 打造無縫(seamless)分享數位內容與服務的環境 • 在DLNA數位家庭下，使用者能夠 • 輕易地在家中任何地方，獲取音樂與影片內容。 • 輕鬆地瀏覽、觀看、列印及分享照片。 • DLNA 並不為家庭網路開發具體的通訊技術或協定，而是依據現有產業標準，建立一套互通的開放平台，提供產品設計的指導原則。而其中在設備尋找、設備控制及多媒體管理的功能，是採納 UPnP與UPnP AV

5. 數位家庭中多媒體服務發展現況 • UPnP(Universal Plug and Play) • 目的為打造簡單與無縫的家庭網路環境 • 基於IP網路，自動地為使用者尋找家庭網路中的其他設備，並提供使用者操控設備的方法。 • 目前UPnP聯盟已定義了多種種類的設備標準 • AV (Audio & Video )、Printer、Scanner、IGD ( Internet Gateway Device)、Lighting Control …等。 • UPnP AV(Audio and Video) • 基於UPnP之架構，定義影音設備與服務的標準，包含多媒體伺服器(Media Server)與多媒體播放器(Media Renderer)，以及設備的控制方法。

6. 情境描述 • 電視藉由網路能取得並播放位於電腦中的多媒體內容

7. 大綱 • 數位家庭中多媒體服務發展現況 • UPnP(Universal Plug and Play) • UPnP AV(Audio and Video) • DLNA (Digital Living Network Alliance) • 多媒體內容分享平台之實作 • 結論

8. UPnP簡介 • 1999年微軟所提出的架構 • 是一種用於個人電腦和智慧設備中的網路連接架構，尤其是在家庭網路中。 • 以網際網路的標準和技術為基礎，使設備彼此可以自動連接和協同工作。 • 主要定義:尋找設備的方法、描述設備的格式、控制設備的方法、設備回報事件的方法

9. 元件之定義與關係 • Service • 提供Control Point 操作方法與狀態變數紀錄 • 由狀態表、控制伺服器與事件伺服器組成 • Device • 為服務的容器 • 使用XML的格式來描述提供的服務與設備資訊 • Control Point • 尋找與控制家庭網路中的Device

10. Device Architecture • Addressing - 定義 Control Point 與 Device 獲得IP的方法，使用DHCP協定 或 AutoIP • Discovery – 定義Control Point 找到 Device的方法，使用SSDP協定，藉由群播的方式，群播IP為239.255.255.250，Port為1900。 • Description – 定義Device描述的方法，使用XML格式。 • Control - 定義Control Point控制Device的方法，使用SOAP協定。 • Eventing – 定義Control Point收到Device的事件通知之方法，使用GENA協定。 • Presentation – 定義Control Point使用 Device 的HTML介面，操控Device的方法。 3.Control 4. Eventing 5.Presentation 2. Description 1. Discovery 0.Addressing

11. Addressing • 定義UPnP設備獲得IP Address的方法 • 一般情況下，UPnP設備會利用DCHP Protocol尋找DHCP Server配置IP • 但是如果沒有DHCP Server時，會使用Auto IP的方法配置位址 • 在使用Auto IP時，若是發現網路上有DHCP Server存在，會自動改成DHCP的方法。

12. Discovery • 定義發現UPnP設備的方法，有兩種是方式 : • Advertisement : UPnP設備會週期性的發出群播封包(MultiCast)，封包內容為設備的資訊與位址等，當Control Point收到封包後，可獲得該設備的相關資訊與位址。 • Search : Control Point要找尋網路上的UPnP設備時，會發出群播的M-Search封包，如果是UPnP設備，收到M-Search封包就會回應，告訴Control Point自己的資訊與位址。 • 使用群播的方式(Multicast) • IP為239.255.255.250 • Port為1900

13. Description • 定義描述UPnP設備的方法。 • 在Discovery時會取得Description存放的位置。 • Description中描述有設備的資訊、設備提供的服務資訊，亦包含Control與Eventing的通訊URL。

14. Control • 定義控制設備的方法 • 使用SOAP(Simple Object Access Protocol) • Control Point發出SOAP控制訊息給UPnP設備，UPnP設備收到訊息後，執行操作，並回應訊息給Control Point。

15. Eventing • 定義設備發出事件通知的方法 • 使用GENA(General Event Notification Architecture) Protocol • Control Point向UPnP設備訂閱狀態變化通知，當UPnP設備發生狀態變化時，會通知有訂閱的Control Point。

16. Presentation • 定義UPnP設備提供網頁介面的方法 • 使用者能藉由瀏覽器，取得設備提供的網頁介面，獲得設備狀態與控制設備。

17. Device與Control Point的運作流程 Controllers Devices NOTIFY messages (presence announcements) SSDP Discovery M-SEARCH messages (device/service search) SSDP GET device & service description Description XML UPnP Actions SOAP Control Event subscriptions GENA Events Event notifications GENA

18. 大綱 • 數位家庭中多媒體服務發展現況 • UPnP(Universal Plug and Play) • UPnP AV(Audio and Video) • DLNA (Digital Living Network Alliance) • 多媒體內容分享平台之實作 • 結論

19. UPnP AV簡介 • UPnP AV 是基於UPnP Architecture的標準，定義三種設備與其提供之服務，分別為 • Media Server Device– 提供多媒體內容 • Content Directory Service : 瀏覽與尋找內容的服務 • Connection Manager Service : 管理內容傳輸連線的服務 • AV Transport Service : 控制內容傳輸的服務 • Media Renderer Device– 播放並顯示多媒體內容 • Rendering Control Service : 控制播放器周邊硬體設備的服務 • Connection Manager Service : 管理內容傳輸連線的服務 • AV Transport Service : 控制內容傳輸的服務 • Control Point – 控制設備 • 不提供服務，負責控制設備。依據本身的能力分成三種控制的模型 • Control Point + Media Server + Media Renderer ( 3-Box) • Control Point with Content + Media Renderer (2-Box) • Control Point with Decoder + Media Server (2-Box)

20. UPnP AV – 3-Box Model • Control Point 找到 AV Devices • Control Point 使用MS的CDS找到要播放的內容 • Control Point 使用MR的CM取得MR支援的播放內容格式 • Control Point 檢查要播放的內容格式，MR是否有支援 ( 假定有支援 ) • Control Point 使用MR與MS的CM建立MS與MR的內容傳輸連線 • Control Point 使用MR的AVT，設定內容的URL • Control Point 使用MR的AVT，要求開始播放 /暫停播放/停止播放等動作 • Control Point 使用MR的RCS，要求調整音量/亮度等動作 MS:Media Server MR:Media Renderer CDS: Content Directory Service CM: Connection Manager Service AVT: AV Transport Service RCS: Rendering Control Service

21. UPnP AV – 2-Box Model (Control Point with Content) • Control Point 找到 Media Renderer Device • Control Point 從本機端取得要播放的內容 • Control Point 使用MR的CM，取得MR支援的播放格式 • Control Point 檢查要播放的內容格式，MR是否有支援 (假定有) • Control Point 使用MR的AVT，設定內容的URL • Control Point 使用MR的AVT，要求開始播放 /暫停播放/停止播放等動作 • Control Point 使用MR的RCS，要求調整音量/亮度等動作

22. UPnP AV – 2-Box Model(Control Point with Decoder) • Control Point 找到 Media Server • Control Point 使用MS的CDS找到要播放的內容 • 取得Control Point的Decoder支援的播放內容格式。 • Control Point 檢查要播放的內容格式，Decoder是否有支援 ( 假定有 ) • 使用Control Point的Decoder播放內容與控制播放動作

23. 大綱 • 數位家庭中多媒體服務發展現況 • UPnP(Universal Plug and Play) • UPnP AV(Audio and Video) • DLNA (Digital Living Network Alliance) • 多媒體內容分享平台之實作 • 結論

24. DLNA簡介 • 2003年中日本SONY、松下、富士通、SHARP等各大電子公司，以及美國微軟、Intel、HP、IBM等軟硬體公司，終於挺身而出，聯合建立了Digital Home Working Group(DHWG)，率先提出整合前段所述這些影音機材的傳輸規範。 • DHWG成立的一年後，也就是2004年6月22日，這個聯盟正式宣布改稱為「Digital Living Network Alliance」，簡稱「DLNA」。 • DLNA 是由8 家消費性電子、通訊和資訊大廠(包括惠普、英特爾、微軟、諾基亞、Panasonic、飛利浦、三星和SONY)主導而共同制定的產業標準， • 架構於UPnP 的技術上，再加以整合數位多媒體的內容，包含圖片、音樂及影像…等。DLNA 的網路並架構於原有網路架構上的中界層中， 並支援了Ethernet（IEEE803.3u）與Wi-Fi（802.11 a/b/g），在內容傳輸上則支援HTTP 標準協議。

25. DLNA簡介 • DLNA 將產品分別定義為: • Digital Media Server（DMS） • Digital Media Player（DMP） • Digital Media Controller（DMC） • Digital Media Renderer（DMR） • Digital Media Printer（DMPr） • 只要是透過DLNA 陣營認可的，都可以在不必額外安裝驅動程式和使用特殊線材的前提之下共享影音資料，並透過802.3/802.11 的高速網路來進行設備之間的溝通。目前包括PS3、Nokia N95 高階手機等一些熱門的電子產品皆導入並應用了DLNA 技術。

26. Capabilities of DLNA Certified TM Products Send Control Point + Media Server Media Renderer

27. Capabilities of DLNA Certified TM Products Find and Play Media Renderer Media Server Control Point Control Point + Media Server

28. Capabilities of DLNA Certified TM Products Send and Print Control Point + Media Renderer Media Server Printer

29. Capabilities of DLNA Certified TM Products Send, Play and Enjoy Media Renderer Control Point + Media Server + Media Renderer

30. DLNA – Functional Components Image, Audio, AV Media Collections, XHTML Print Documents 第六層:Media Formats • 此層嚴格規定了 DLNA 所支援的多媒體檔案格式，所有通過認證的裝置都必須要可以正常無誤的播放認定的多媒體格式。 第五層: Media Transport • 為傳輸多媒體檔案的基本協定。此層採用 http protocol，利用 http protocol 將所要播放、分享的檔案的 URL 網址傳至 Player 端或 Render 端，再利用 http 網址播放之。 第四層: Media Management • 此層將使裝置能夠接收傳輸多媒體檔案的相關資料如多媒體類型、檔案格式、長度、大小等等。其利用 UPnP AV 1.0 來控制其媒體能夠辨識多媒體檔案的相關資訊並且控制播放、暫停、放大、縮小等等功能。 第三層: Device Discovery & Control • 負責將各種不同類型的裝置賦予自我組織辨識能力，將自動找尋網路內的所有 DLNA 裝置並提供控制的功能讓所有裝置能夠互相傳遞溝通訊息，相互合作。在此採用 UPnP Device Architecture 1.0。 第二層: Networking Stack • 為基本的網路傳輸協定。在此層採用 ipv4 protocol 技術。 第一層: Connectivity • 其由實體的網路架構所組成，可使用無線網路或著有線網路，目前包含 802.3i、802.3u、802.11a/b/g、bluetooth 等等。負責實體的網路傳輸部分。 Media Formats HTTP 1.0/1.1 and RTP Media Transport UPnP AV v1 and Printer 1 Media Management UPnP Device Architecture 1,0 Device Discovery & Control IPv4 Protocol Suite Network Stack Wired : 802.3i , 802.3u Wireless : 802.11 a/b/g Wireless : Bluetooth Other : priority-based QoS Network Connectivity

31. Media Format • 要通過DLNA的認證，裝置需要擁有支援DLNA所規定的codec的能力。

32. DLNA認證 • 目前DLNA 會員有214 家，於2005 年開始DLNA v1.0 產品認證至今，通過認證的產品近400 項，包含了TV、Set Top Box、NAS、Printer、Mobile Device、Laptop/Desktop PC、Blu-Ray Recorder/Player 以及Digital Media Adapter…等，其中以PC 產品的數量最多，其次則是TV 產品。 • DLNA 協會在2007 年11 月開始了v1.5 的產品認證，可認證的產品除了涵蓋原有v1.0 中的DMS 與DMP 外， • 更納入了M-DMS、M-DMP、DMPr 和+PR1+controller 等產品類型。 • 欲取得認證的廠商須先成為DLNA 協會會員並至協會網頁註冊，先利用Conformance Test Tool (CTT)測試工具完成自行測試後再將產品送往DLNA 認證機構進行認證，目前全球共有分布在歐洲、美洲、亞洲的四家測試實驗室，而其中之一就是位於台灣的測試實驗室-百佳泰(Allion)。

33. 大綱 • 數位家庭中多媒體服務發展現況 • UPnP(Universal Plug and Play) • UPnP AV(Audio and Video) • DLNA (Digital Living Network Alliance) • 多媒體內容分享平台之實作 • 結論

34. 多媒體內容分享平台之實作 • 數位家庭多媒體設備管理系統 • 基於UPnP與UPnP AV標準 • 管理系統具有Control Point能控制設備 • 提供Web-based的介面，使用者能藉由Browser操作。 • 系統特色 • 運用資料庫紀錄資訊 • 提供Web-based介面 • 加快內容瀏覽的效能 • 增加內容獲取的來源 • 具有權限管理的能力 • 自動建立內容備援

35. 系統架構 UPnP MR Media Server Home Network User UPnP Network UPnP MS 電視節目 User Internet UPnP IGD Home Management System Home Server 網路相簿 內容提供者 影音網站 Content Provider

36. 運用資料庫紀錄資訊 • 使用資料庫，紀錄設備資訊、設備提供之服務資訊、內容的描述資訊、使用者資訊。 Control Point Web-based UI Database 設備/服務/內容 使用者 管理系統

37. 提供Web-based介面 過去 (Client-based) 現在 (Web-based) • 僅能透過同一台機器操控設備 管理系統 Control Point 能位在不同地點使用不同機器操控設備

38. 加快內容瀏覽效能 過去 現在 • 內容瀏覽是分散式的 • 即時解析內容的描述資訊，但並無規範描述資訊的大小 Pre-browsing Pre-parsing 集中分散於各設備的內容描述資訊 預先瀏覽與解析內容的描述資訊 大的描述資訊

39. 增加內容獲取的來源 過去 現在 僅能獲得該設備能產生的內容 內容獲取來源除了設備以外，還包含網路空間、網路內容、電視節目

40. 具有權限管理的能力 • 依據不同身分給予不同使用權限。 • 在操作介面上，依據使用者的身分呈現不同的內容。 • 例如，小孩無法觀看暴力片，在介面上就無法看到暴力片的內容

41. 自動建立內容備援 Backup Content Backup Content Content Provider Backup Content RSS Content Website Content Providing Content Provider Home Server UPnP MS TVProgram Content Sync Content Consumer UPnP MR Content Sharing Servicing Content Browser Servicing Content Servicing Content Media Server

42. 大綱 • 數位家庭中多媒體服務發展現況 • UPnP(Universal Plug and Play) • UPnP AV(Audio and Video) • DLNA (Digital Living Network Alliance) • 多媒體內容分享平台之實作 • 結論

43. 結論 • 數位家庭的產品之間可提供整合性的服務與應用，不光只有個別的設備與應用。 • DLNA的推動，使數位娛樂產品在內容分享的標準逐漸成熟，經過DLNA認證之產品也不斷推出。 • 除了多媒體娛樂之用途，家庭自動化、居家保全與健康照護等應用，也是數位家庭發展之趨勢。