專利名稱：易于管理的實(shí)時(shí)流媒體p2p網(wǎng)絡(luò)傳輸系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于視頻編碼及網(wǎng)絡(luò)傳輸領(lǐng)域。具體涉及到易于管理的流媒體在異構(gòu)IP網(wǎng)絡(luò)的P2P(Peer-to-Peer)實(shí)時(shí)傳輸?shù)捏w系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)的流媒體傳輸播放方式是基于Client/Server集中式網(wǎng)絡(luò)模式，面臨網(wǎng)絡(luò)帶寬受限的問(wèn)題，表現(xiàn)在媒體服務(wù)器負(fù)擔(dān)過(guò)重，支持客戶數(shù)目有限，節(jié)目播放效果較差，實(shí)時(shí)性和整個(gè)流媒體直播或點(diǎn)播傳輸網(wǎng)絡(luò)負(fù)載也不平衡，因而不能充分滿足數(shù)字媒體時(shí)代異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)下的不同帶寬和終端用戶的需求；同時(shí)如果采用純粹的P2P分布式網(wǎng)絡(luò)傳輸結(jié)構(gòu)，其用戶Peer的管理、流媒體的服務(wù)及版權(quán)方面，是目前流媒體P2P直播或點(diǎn)播中所面臨的主要問(wèn)題，因此也不適應(yīng)現(xiàn)代信息社會(huì)的發(fā)展和需求。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)上述背景技術(shù)中存在的缺陷或不足，本發(fā)明的目的在于，提供易于管理的，能自適應(yīng)多媒體傳輸網(wǎng)絡(luò)的流媒體在異構(gòu)IP網(wǎng)絡(luò)下實(shí)時(shí)傳輸?shù)腜eer-to-Peer(P2P)體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法。
為了實(shí)現(xiàn)上述任務(wù)，本發(fā)明采用的技術(shù)解決方案是一種易于管理的實(shí)時(shí)流媒體P2P網(wǎng)絡(luò)傳輸系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法，其特征在于，具體包括下列步驟采用分布式中心服務(wù)器作為Peer用戶首次登陸流媒體傳輸網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)器，用于實(shí)現(xiàn)用戶的管理和認(rèn)證，得到授權(quán)和認(rèn)證的用戶之間可以同時(shí)作為服務(wù)器和客戶端彼此服務(wù)。中心服務(wù)器同時(shí)存儲(chǔ)Peer端的信息包括Buffer的內(nèi)容信息，每個(gè)新加入的Peer都會(huì)周期性的獲得相關(guān)節(jié)目信息和Peer的buffer信息；把得到授權(quán)和認(rèn)證的用戶根據(jù)節(jié)目進(jìn)行聚類，使得播放同一流媒體節(jié)目源的用戶成為一類，以使得屬于一類的用戶之間實(shí)現(xiàn)最大的共享服務(wù)；將屬于流媒體碼流先分成Part，并進(jìn)而經(jīng)二叉樹(shù)分成block塊，把屬于同一層的block與可伸縮層的級(jí)數(shù)相關(guān)聯(lián)，并對(duì)塊進(jìn)行HASH，以便網(wǎng)絡(luò)傳輸、查詢和糾錯(cuò)，下載完的Part首先驗(yàn)證Part的Hash值，如果一旦有錯(cuò)誤信息，再進(jìn)一步根據(jù)二叉樹(shù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行查找所缺少或有錯(cuò)誤的Block塊；采用分布式的結(jié)點(diǎn)服務(wù)模式，提供給用戶Peer端觀看的流媒體節(jié)目源，相當(dāng)于一個(gè)特殊的Peer，只提供上傳服務(wù)，不需要下載服務(wù)；將下載的同一可伸縮層的碼流按Part-Block模式組織，存放在buffer中，只有在buffer中的Part完整時(shí)才可以提供上傳服務(wù)，以實(shí)現(xiàn)用戶Peer之間下載和共享服務(wù)，即Peer既可以作為客戶端享有下載服務(wù)，也可以作為服務(wù)器提供上傳服務(wù)，Peer Buffer中的信息及時(shí)與分布式中心服務(wù)器更新，以便其它Peer獲得。
本發(fā)明是一種將具有易于管理的流媒體在異構(gòu)IP網(wǎng)絡(luò)下Peer-to-Peer實(shí)時(shí)傳輸體系結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方案。通過(guò)流媒體碼流分塊，在分布式服務(wù)器上進(jìn)行授權(quán)、認(rèn)證、聚類，可以實(shí)現(xiàn)P2P的異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的流媒體實(shí)時(shí)分布式傳輸需求，從而減少服務(wù)器的負(fù)載，提高碼流傳輸質(zhì)量，滿足用戶的需求。


圖1是本發(fā)明的第一實(shí)施例中心式服務(wù)器的P2P實(shí)時(shí)傳輸網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是本發(fā)明的第二實(shí)施例Peer節(jié)點(diǎn)的服務(wù)控制模型示意圖。
圖3是本發(fā)明的第三實(shí)施例流媒體碼流文件劃分結(jié)構(gòu)示意圖。
圖4是本發(fā)明的第四實(shí)施例Buffer管理示意圖。
下面結(jié)合附圖和發(fā)明人給出的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明提供的易于管理的流媒體在異構(gòu)IP網(wǎng)絡(luò)下實(shí)時(shí)傳輸?shù)腜eer-to-Peer體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法，可以實(shí)現(xiàn)流媒體在P2P異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)傳輸，滿足流媒體傳輸網(wǎng)絡(luò)服務(wù)和用戶的需求。具體包括1)通過(guò)“中心式服務(wù)器的P2P架構(gòu)”技術(shù)實(shí)現(xiàn)流媒體的Peer信息管理、認(rèn)證以及Peer Buffer共享信息等操作；2)通過(guò)“Peer節(jié)目聚類”技術(shù)，實(shí)現(xiàn)播放同一節(jié)目源的用戶管理和共享；3)通過(guò)“流媒體碼流分塊”技術(shù)，實(shí)現(xiàn)流媒體內(nèi)容的共享和糾錯(cuò)。
4)通過(guò)“分布式SuperNode”技術(shù)，提供流媒體節(jié)目源。
5)通過(guò)“Peer Buffer緩存”技術(shù)，實(shí)現(xiàn)用戶Peer間之間的下載和上傳服務(wù)。
所述“中心式服務(wù)器的P2P架構(gòu)”技術(shù)是，采用分布式中心服務(wù)器作為Peer用戶首次登陸流媒體傳輸網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)器，來(lái)實(shí)現(xiàn)用戶的管理和認(rèn)證。得到授權(quán)和認(rèn)證的用戶之間可以同時(shí)作為服務(wù)器和客戶端彼此服務(wù)。中心服務(wù)器同時(shí)存儲(chǔ)Peer端的信息包括Buffer的內(nèi)容信息。每個(gè)新加入的Peer都會(huì)周期性的獲得相關(guān)節(jié)目信息和Peer的buffer信息。
所述“Peer節(jié)目聚類”技術(shù)是，把得到授權(quán)和認(rèn)證的用戶根據(jù)節(jié)目進(jìn)行聚類，使得播放同一流媒體節(jié)目源的用戶成為一類，以使得屬于一類的用戶之間實(shí)現(xiàn)最大的共享服務(wù)。
所述“流媒體碼流分塊”技術(shù)是，將屬于流媒體碼流先分成Part，并進(jìn)而經(jīng)二叉樹(shù)分成塊(block)，把屬于同一層的block與可伸縮層的級(jí)數(shù)相關(guān)聯(lián)，并對(duì)塊進(jìn)行HASH，以便網(wǎng)絡(luò)傳輸、查詢和糾錯(cuò)。下載完的Part首先驗(yàn)證Part的Hash值，如果一旦有錯(cuò)誤信息，再進(jìn)一步根據(jù)二叉樹(shù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行查找所缺少或有錯(cuò)誤的Block塊。
所述“分布式SuperNode”技術(shù)是，采用分布式的結(jié)點(diǎn)服務(wù)模式，提供給用戶Peer端觀看的流媒體節(jié)目源，相當(dāng)于一個(gè)特殊的Peer，只提供上傳服務(wù)，不需要下載服務(wù)。
所述“Peer Buffer緩存”技術(shù)是，將下載的同一可伸縮層的碼流按Part-Block模式組織，存放在buffer中。只有在buffer中的Part完整時(shí)才可以提供上傳服務(wù)，以實(shí)現(xiàn)用戶Peer之間下載和共享服務(wù)，即Peer既可以作為客戶端享有下載服務(wù)，也可以作為服務(wù)器提供上傳服務(wù)。Peer Buffer中的信息及時(shí)與分布式中心服務(wù)器更新，以便其它Peer獲得。
按照上述技術(shù)方案，發(fā)明人給出了以下的實(shí)施例。
圖1給出了第一實(shí)施例的流媒體的P2P實(shí)時(shí)傳輸網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)，由中心服務(wù)器、分布式的“SuperNode”和多個(gè)用戶Peer組成。本實(shí)施例并不規(guī)定數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸數(shù)據(jù)協(xié)議，在本實(shí)施例中TCP用于Peer建立連接和傳輸數(shù)據(jù)，UPD協(xié)議只是用來(lái)加強(qiáng)Peer之間的信息和服務(wù)器的信息的傳遞。對(duì)于中心服務(wù)器，可以擴(kuò)展為分布式中心服務(wù)器，以提高整個(gè)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的性能。
在本實(shí)施例中，新加入的用戶Peer首先通過(guò)流媒體P2P網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的中心服務(wù)器獲得授權(quán)和認(rèn)證，中心服務(wù)器根據(jù)Peer的需求進(jìn)行“聚類”，將需要同一流媒體節(jié)目源的Peer分成一個(gè)Group。這樣一個(gè)Group內(nèi)的Peer之間下載的流媒體內(nèi)容相互關(guān)聯(lián)，可以形成更好的共享服務(wù)和分布式傳輸。中心服務(wù)器存儲(chǔ)“SuperNode”上的流媒體節(jié)目源，正在下載節(jié)目的Peer群、IP和端口，以及Peer Buffer緩存信息和正在下載的文件Part等信息。存放在SuperNode上的流媒體節(jié)目源通過(guò)“流媒體碼流分塊”技術(shù)將流媒體的碼流文件分成Part，進(jìn)一步根據(jù)二叉樹(shù)算法分成塊block，形成Part-Block樹(shù)結(jié)構(gòu)。Peer之間是通過(guò)“Buffer緩存技術(shù)”進(jìn)行共享和通信的，Buffer中的流媒體的Part信息隨時(shí)與服務(wù)器更新，同時(shí)Peer之間也相互搜索其Buffer中的Part信息，并根據(jù)一定調(diào)度算法，在一定的時(shí)間約束下，相互選擇所需求part中的Block下載和上傳速度最快的Peer下載和上傳。在下載和共享服務(wù)中。Buffer中的碼流數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸給流媒體播放器，這樣就完成流媒體在異構(gòu)IP網(wǎng)絡(luò)下的P2P實(shí)時(shí)分布式傳輸，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)流媒體傳輸和播放服務(wù)。
圖2給出了第二實(shí)施例的Peer節(jié)點(diǎn)控制模型。Peer_Management負(fù)責(zé)與中心服務(wù)器通信，下載與其相關(guān)的Peer群，并更新Peer buffer的信息，包括已下載，正在下載的Data Part信息等；Data_Part_Schelduler負(fù)責(zé)控制和選擇所要下載的part中的Block，即根據(jù)時(shí)間和帶寬約束，求得傳輸當(dāng)前所需Block速度最快的Peer，并與其建立連接實(shí)現(xiàn)下載和上傳；Peer_Buffer_Management負(fù)責(zé)管理Buffer，包括送數(shù)據(jù)給流媒體播放器Video_Player，刪除Buffer中數(shù)據(jù)和填充Buffer等操作。
在圖3中給出了第三實(shí)施例的流媒體碼流的分Part和Block的過(guò)程。
本實(shí)施例先將流媒體碼流文件分成6MByte大小Part，然后對(duì)Part進(jìn)行二叉樹(shù)分解，最小Block大小128KByte，并對(duì)Part和Block進(jìn)行Hash，以便下載、共享和糾錯(cuò)。首先對(duì)下載完的Part進(jìn)行校驗(yàn)，一旦發(fā)現(xiàn)其Hash值不符，則再根據(jù)二叉樹(shù)進(jìn)行校驗(yàn)Block塊的Hash值，直至確定最后的錯(cuò)誤Block塊，并根據(jù)時(shí)間約束要求重傳或者丟棄。
在圖4中，給出了第四實(shí)施例Buffer管理模式，Buffer存放一定數(shù)目的Part，并且只有當(dāng)完整的Part下載完后才可以共享，記錄已下載和已播放的Part及其Block，并計(jì)算所需要下載的Part及其Block。Peer之間根據(jù)各自的需求，相互查找其所需求的Part，并則根據(jù)時(shí)間和帶寬約束，求得最大速度的Peer，以Block為最小單位進(jìn)行下載和共享服務(wù)。
權(quán)利要求
1.一種易于管理的實(shí)時(shí)流媒體P2P網(wǎng)絡(luò)傳輸系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法，其特征在于，具體包括下列步驟采用分布式中心服務(wù)器作為Peer用戶首次登陸流媒體傳輸網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)器，用于實(shí)現(xiàn)用戶的管理和認(rèn)證，得到授權(quán)和認(rèn)證的用戶之間可以同時(shí)作為服務(wù)器和客戶端彼此服務(wù)。中心服務(wù)器同時(shí)存儲(chǔ)Peer端的信息包括Buffer的內(nèi)容信息，每個(gè)新加入的Peer都會(huì)周期性的獲得相關(guān)節(jié)目信息和Peer的buffer信息；把得到授權(quán)和認(rèn)證的用戶根據(jù)節(jié)目進(jìn)行聚類，使得播放同一流媒體節(jié)目源的用戶成為一類，以使得屬于一類的用戶之間實(shí)現(xiàn)最大的共享服務(wù)；將屬于流媒體碼流先分成Part，并進(jìn)而經(jīng)二叉樹(shù)分成block塊，把屬于同一層的block與可伸縮層的級(jí)數(shù)相關(guān)聯(lián)，并對(duì)塊進(jìn)行HASH，以便網(wǎng)絡(luò)傳輸、查詢和糾錯(cuò)，下載完的Part首先驗(yàn)證Part的Hash值，如果一旦有錯(cuò)誤信息，再進(jìn)一步根據(jù)二叉樹(shù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行查找所缺少或有錯(cuò)誤的Block塊；采用分布式的結(jié)點(diǎn)服務(wù)模式，提供給用戶Peer端觀看的流媒體節(jié)目源，相當(dāng)于一個(gè)特殊的Peer，只提供上傳服務(wù)，不需要下載服務(wù)；將下載的同一可伸縮層的碼流按Part-Block模式組織，存放在buffer中，只有在buffer中的Part完整時(shí)才可以提供上傳服務(wù)，以實(shí)現(xiàn)用戶Peer之間下載和共享服務(wù)，即Peer既可以作為客戶端享有下載服務(wù)，也可以作為服務(wù)器提供上傳服務(wù)，Peer Buffer中的信息及時(shí)與分布式中心服務(wù)器更新，以便其它Peer獲得。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種易于管理的實(shí)時(shí)流媒體P2P網(wǎng)絡(luò)傳輸系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法，采用中心服務(wù)器實(shí)現(xiàn)P2P網(wǎng)絡(luò)的Peer管理、授權(quán)、認(rèn)證以及共享服務(wù)等；采用Peer聚類技術(shù)，使得播放同一節(jié)目源的異構(gòu)Peer之間可提供下載和上傳服務(wù)；采用分布式的SuperNode存放流媒體源；采用Peer Buffer緩存管理技術(shù)實(shí)現(xiàn)異構(gòu)Peer之間的上傳和下載服務(wù)。Peer既可以是客戶端也可以是服務(wù)器，這樣可以充分利用peer之間的資源，大大減少服務(wù)器的負(fù)載，以更好的質(zhì)量實(shí)現(xiàn)流媒體的實(shí)時(shí)傳輸。能滿足流媒體網(wǎng)絡(luò)傳輸服務(wù)和用戶Peer的實(shí)時(shí)需求。
文檔編號(hào)H04N7/173GK101060621SQ20071001776
公開(kāi)日2007年10月24日 申請(qǐng)日期2007年4月28日 優(yōu)先權(quán)日2007年4月28日
發(fā)明者蘭旭光, 薛建儒, 鄭南寧, 吳曉光, 高彬, 趙松霖, 陳偉科 申請(qǐng)人:西安交通大學(xué)