行政院國家科學委員會專題研究計畫 期中進度報告
子計畫三：網路軟體與 MPEG-4 串流技術之建構與開發(1/3)
計畫類別： 整合型計畫
計畫編號： NSC92-2220-E-006-005-
執行期間： 92 年 08 月 01 日至 93 年 07 月 31 日 執行單位： 國立成功大學工程科學系（所）
計畫主持人： 黃悅民 共同主持人： 黃慶祥
報告類型： 完整報告
處理方式： 本計畫可公開查詢
中 華 民 國 93 年 6 月 7 日
行政院國家科學委員會專題研究計劃期中成果報告 MPEG-4 多媒體資訊家電之整合系統晶片設計-
子計劃三:網路軟體與 MPEG-4 串流技術之建構與開發(1/3) 計畫編號：NSC92-2220-E006-005
執行期限：92 年 8 月 1 日至 93 年 7 月 31 日 主持人：黃悅民教授 國立成功大學 工程科學系
一、 中文摘要
此計畫是發展嵌入式系統應用於 多媒體資訊家電上，隨著網路與嵌入 式資訊家電的結合，人們可以透過網 路的便利性與穿透性以及嵌入式應用 產 品 的 高 度 可 移 動 性 來 獲 得 更 多 即 時、重要訊息。同時，寬頻時代的到 來，正意謂著網路傳輸功能儼然成為 資訊家電中不可或缺的功能之一。。
此計畫於多媒體資訊家電之整合 系統晶片上修改網路上免費之網路協 定軟體 – LWIP，並設計一套即時影 音串流與善用網路頻寬之機制，使得 我們開發出來的產品可以提供品質良 好的影音串流服務。
關鍵詞：嵌入式系統、多媒體資訊家 電、MPEG4、網路、串流系統
Abstract
This project develops an embedded system for multi-media IA, the integrated of internet network and embedded IA, people can get more real, important information via mobile embedded system.
This project alter free software –
LWIP for embedded system, and designed a real-time video/audio streaming mechanism for the produces whick can provide A/V streaming service.
Keywords: embedded system, multi-media IA, MPEG4, network, streaming service.
二、緣由與目的
隨著網路的普及與嵌入式系統的 發展，多媒體的應用也越來越多元 化。在這樣的背景之下，我們利用成 本低廉的硬體平台搭配網路上免費的 網路協定原始碼 LWIP 來發展出一套 具有穩定性的嵌入式系統影音多媒體 系統。由於過去多媒體影音系統大部 分都在 PC 平台上，因此具有缺少可攜 性與成本過高等缺點，我們透過與嵌 入式平台結合的方案，將可以提供一 套成本低廉、產品應用面廣與具有強 大功能的的資訊產品。
LWIP 網路協定移植與效能最佳化 在此研究重點裡頭，我們所討論 的主題為將 LWIP 移植至系統平台上之 後，我們將使此系統平台具有最佳的 網路效能，以提供更平順的即時影音 串流品質。
我們設計了幾種方式來測量 LWIP 的效能，我們由不同的系統與不同的 環境交叉測試 LWIP 的網路能，系統方 面我們分為 1. NoOS 配合 LWIP、2. eSOL 配合 LWIP；網路環境方面，我們測試 三種不同的網路環境，1. Intranet、
2. Internet (512 / 512)、3. GPRS ( 115.2K bps )。我們在嵌入式系統 平台上發展一 Server，經由 Server 送 出一連串的資料 ( 封包 size 為 512 bytes、1k bytes、1460 bytes、2k bytes 以及 4k bytes ) 至 PC，在經由檢查 我們自訂的 check sum 來檢驗 TCP 的 穩定度，並由連續送出 10000 個封包 所花費的時間來衡量網路效能並藉由 分析數據找出可提升網路效能的方 法。
測試數據如下表：
我們可以發現在不同的網路環境 下，一次送出 1460bytes 的傳送方式 將具有最佳的網路效能，因此我們在 撰寫串流系統時，引進了 Optimized Buffer 的觀念來增加網路效能。
影音串流系統
當我們順利完成移植網路協定之 後，並且於各種網路環境測試出網路 頻寬之後，我們著手發展影音串流系 統，示意圖如下：
在影音串流系統中，我們定義了 Client 端與 Server 端的通訊協定，以 及定義了影音封包的格式，並且設計 了一些串流的機制，使得影音串流在 各種不同的網路環境 ( Intranet、
Internet、GPRS )下能有其最大頻寬 的表現，使得影音串流更為平順與穩 定。
四、系統實作結果與測試
下圖為網路實驗環境架構圖，主 機與系統晶片之間以HUB 相連接作測 試。
圖 網路實驗環境架構圖
在實作過程之中，我們可以了解 到 lwIP 正如其名 lightweight IP，
精簡的 TCP/IP 協定實作，並透過編譯 器最佳化的設置可以達到整個網路協 定核心不到 50k Bytes 的 object code 大小(以 gcc 2.95 版本為例)，因此若 能針對 Code Composer Studio 的編譯 環 境 作 最 佳 化 的 設 置 ， 相 信 整 體 的 object code size 會大幅度的減少。
五、結論與未來之發展
本計畫以設計、實作嵌入式系統 上網路的功能與串流系統。為了使整 個系統更加完善，在未來的功能延伸 上，可以考慮以下幾點：
(1).雙向的影音即時串流。
(2).配合不同作業系統，使網路效能 更加穩定與提升。
參考文獻
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http://www.sics.se/~adam/lwip/os.h tml
