專利名稱：易于管理的實時流媒體p2p網(wǎng)絡傳輸系統(tǒng)設計方法
技術領域：
本發(fā)明屬于視頻編碼及網(wǎng)絡傳輸領域。具體涉及到易于管理的流媒體在異構IP網(wǎng)絡的P2P(Peer-to-Peer)實時傳輸?shù)捏w系結構設計方法。
背景技術：
傳統(tǒng)的流媒體傳輸播放方式是基于Client/Server集中式網(wǎng)絡模式，面臨網(wǎng)絡帶寬受限的問題，表現(xiàn)在媒體服務器負擔過重，支持客戶數(shù)目有限，節(jié)目播放效果較差，實時性和整個流媒體直播或點播傳輸網(wǎng)絡負載也不平衡，因而不能充分滿足數(shù)字媒體時代異構網(wǎng)絡下的不同帶寬和終端用戶的需求；同時如果采用純粹的P2P分布式網(wǎng)絡傳輸結構，其用戶Peer的管理、流媒體的服務及版權方面，是目前流媒體P2P直播或點播中所面臨的主要問題，因此也不適應現(xiàn)代信息社會的發(fā)展和需求。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)上述背景技術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，能自適應多媒體傳輸網(wǎng)絡的流媒體在異構IP網(wǎng)絡下實時傳輸?shù)腜eer-to-Peer(P2P)體系結構設計方法。
為了實現(xiàn)上述任務，本發(fā)明采用的技術解決方案是一種易于管理的實時流媒體P2P網(wǎng)絡傳輸系統(tǒng)設計方法，其特征在于，具體包括下列步驟采用分布式中心服務器作為Peer用戶首次登陸流媒體傳輸網(wǎng)絡的服務器，用于實現(xiàn)用戶的管理和認證，得到授權和認證的用戶之間可以同時作為服務器和客戶端彼此服務。中心服務器同時存儲Peer端的信息包括Buffer的內(nèi)容信息，每個新加入的Peer都會周期性的獲得相關節(jié)目信息和Peer的buffer信息；把得到授權和認證的用戶根據(jù)節(jié)目進行聚類，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現(xiàn)最大的共享服務；將屬于流媒體碼流先分成Part，并進而經(jīng)二叉樹分成block塊，把屬于同一層的block與可伸縮層的級數(shù)相關聯(lián)，并對塊進行HASH，以便網(wǎng)絡傳輸、查詢和糾錯，下載完的Part首先驗證Part的Hash值，如果一旦有錯誤信息，再進一步根據(jù)二叉樹結構進行查找所缺少或有錯誤的Block塊；采用分布式的結點服務模式，提供給用戶Peer端觀看的流媒體節(jié)目源，相當于一個特殊的Peer，只提供上傳服務，不需要下載服務；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完整時才可以提供上傳服務，以實現(xiàn)用戶Peer之間下載和共享服務，即Peer既可以作為客戶端享有下載服務，也可以作為服務器提供上傳服務，Peer Buffer中的信息及時與分布式中心服務器更新，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IP網(wǎng)絡下Peer-to-Peer實時傳輸體系結構的設計方案。通過流媒體碼流分塊，在分布式服務器上進行授權、認證、聚類，可以實現(xiàn)P2P的異構網(wǎng)絡的流媒體實時分布式傳輸需求，從而減少服務器的負載，提高碼流傳輸質(zhì)量，滿足用戶的需求。


圖1是本發(fā)明的第一實施例中心式服務器的P2P實時傳輸網(wǎng)絡體系結構示意圖。
圖2是本發(fā)明的第二實施例Peer節(jié)點的服務控制模型示意圖。
圖3是本發(fā)明的第三實施例流媒體碼流文件劃分結構示意圖。
圖4是本發(fā)明的第四實施例Buffer管理示意圖。
下面結合附圖和發(fā)明人給出的實施例對本發(fā)明進一步詳細說明。
具體實施例方式
本發(fā)明提供的易于管理的流媒體在異構IP網(wǎng)絡下實時傳輸?shù)腜eer-to-Peer體系結構設計方法，可以實現(xiàn)流媒體在P2P異構網(wǎng)絡實時傳輸，滿足流媒體傳輸網(wǎng)絡服務和用戶的需求。具體包括1)通過“中心式服務器的P2P架構”技術實現(xiàn)流媒體的Peer信息管理、認證以及Peer Buffer共享信息等操作；2)通過“Peer節(jié)目聚類”技術，實現(xiàn)播放同一節(jié)目源的用戶管理和共享；3)通過“流媒體碼流分塊”技術，實現(xiàn)流媒體內(nèi)容的共享和糾錯。
4)通過“分布式SuperNode”技術，提供流媒體節(jié)目源。
5)通過“Peer Buffer緩存”技術，實現(xiàn)用戶Peer間之間的下載和上傳服務。
所述“中心式服務器的P2P架構”技術是，采用分布式中心服務器作為Peer用戶首次登陸流媒體傳輸網(wǎng)絡的服務器，來實現(xiàn)用戶的管理和認證。得到授權和認證的用戶之間可以同時作為服務器和客戶端彼此服務。中心服務器同時存儲Peer端的信息包括Buffer的內(nèi)容信息。每個新加入的Peer都會周期性的獲得相關節(jié)目信息和Peer的buffer信息。
所述“Peer節(jié)目聚類”技術是，把得到授權和認證的用戶根據(jù)節(jié)目進行聚類，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現(xiàn)最大的共享服務。
所述“流媒體碼流分塊”技術是，將屬于流媒體碼流先分成Part，并進而經(jīng)二叉樹分成塊(block)，把屬于同一層的block與可伸縮層的級數(shù)相關聯(lián)，并對塊進行HASH，以便網(wǎng)絡傳輸、查詢和糾錯。下載完的Part首先驗證Part的Hash值，如果一旦有錯誤信息，再進一步根據(jù)二叉樹結構進行查找所缺少或有錯誤的Block塊。
所述“分布式SuperNode”技術是，采用分布式的結點服務模式，提供給用戶Peer端觀看的流媒體節(jié)目源，相當于一個特殊的Peer，只提供上傳服務，不需要下載服務。
所述“Peer Buffer緩存”技術是，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完整時才可以提供上傳服務，以實現(xiàn)用戶Peer之間下載和共享服務，即Peer既可以作為客戶端享有下載服務，也可以作為服務器提供上傳服務。Peer Buffer中的信息及時與分布式中心服務器更新，以便其它Peer獲得。
按照上述技術方案，發(fā)明人給出了以下的實施例。
圖1給出了第一實施例的流媒體的P2P實時傳輸網(wǎng)絡的體系結構，由中心服務器、分布式的“SuperNode”和多個用戶Peer組成。本實施例并不規(guī)定數(shù)據(jù)實時傳輸數(shù)據(jù)協(xié)議，在本實施例中TCP用于Peer建立連接和傳輸數(shù)據(jù)，UPD協(xié)議只是用來加強Peer之間的信息和服務器的信息的傳遞。對于中心服務器，可以擴展為分布式中心服務器，以提高整個網(wǎng)絡架構的性能。
在本實施例中，新加入的用戶Peer首先通過流媒體P2P網(wǎng)絡架構的中心服務器獲得授權和認證，中心服務器根據(jù)Peer的需求進行“聚類”，將需要同一流媒體節(jié)目源的Peer分成一個Group。這樣一個Group內(nèi)的Peer之間下載的流媒體內(nèi)容相互關聯(lián)，可以形成更好的共享服務和分布式傳輸。中心服務器存儲“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“流媒體碼流分塊”技術將流媒體的碼流文件分成Part，進一步根據(jù)二叉樹算法分成塊block，形成Part-Block樹結構。Peer之間是通過“Buffer緩存技術”進行共享和通信的，Buffer中的流媒體的Part信息隨時與服務器更新，同時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。在下載和共享服務中。Buffer中的碼流數(shù)據(jù)實時傳輸給流媒體播放器，這樣就完成流媒體在異構IP網(wǎng)絡下的P2P實時分布式傳輸，實現(xiàn)實時流媒體傳輸和播放服務。
圖2給出了第二實施例的Peer節(jié)點控制模型。Peer_Management負責與中心服務器通信，下載與其相關的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負責控制和選擇所要下載的part中的Block，即根據(jù)時間和帶寬約束，求得傳輸當前所需Block速度最快的Peer，并與其建立連接實現(xiàn)下載和上傳；Peer_Buffer_Management負責管理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中給出了第三實施例的流媒體碼流的分Part和Block的過程。
本實施例先將流媒體碼流文件分成6MByte大小Part，然后對Part進行二叉樹分解，最小Block大小128KByte，并對Part和Block進行Hash，以便下載、共享和糾錯。首先對下載完的Part進行校驗，一旦發(fā)現(xiàn)其Hash值不符，則再根據(jù)二叉樹進行校驗Block塊的Hash值，直至確定最后的錯誤Block塊，并根據(jù)時間約束要求重傳或者丟棄。
在圖4中，給出了第四實施例Buffer管理模式，Buffer存放一定數(shù)目的Part，并且只有當完整的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)時間和帶寬約束，求得最大速度的Peer，以Block為最小單位進行下載和共享服務。
權利要求
1.一種易于管理的實時流媒體P2P網(wǎng)絡傳輸系統(tǒng)設計方法，其特征在于，具體包括下列步驟采用分布式中心服務器作為Peer用戶首次登陸流媒體傳輸網(wǎng)絡的服務器，用于實現(xiàn)用戶的管理和認證，得到授權和認證的用戶之間可以同時作為服務器和客戶端彼此服務。中心服務器同時存儲Peer端的信息包括Buffer的內(nèi)容信息，每個新加入的Peer都會周期性的獲得相關節(jié)目信息和Peer的buffer信息；把得到授權和認證的用戶根據(jù)節(jié)目進行聚類，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現(xiàn)最大的共享服務；將屬于流媒體碼流先分成Part，并進而經(jīng)二叉樹分成block塊，把屬于同一層的block與可伸縮層的級數(shù)相關聯(lián)，并對塊進行HASH，以便網(wǎng)絡傳輸、查詢和糾錯，下載完的Part首先驗證Part的Hash值，如果一旦有錯誤信息，再進一步根據(jù)二叉樹結構進行查找所缺少或有錯誤的Block塊；采用分布式的結點服務模式，提供給用戶Peer端觀看的流媒體節(jié)目源，相當于一個特殊的Peer，只提供上傳服務，不需要下載服務；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完整時才可以提供上傳服務，以實現(xiàn)用戶Peer之間下載和共享服務，即Peer既可以作為客戶端享有下載服務，也可以作為服務器提供上傳服務，Peer Buffer中的信息及時與分布式中心服務器更新，以便其它Peer獲得。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種易于管理的實時流媒體P2P網(wǎng)絡傳輸系統(tǒng)設計方法，采用中心服務器實現(xiàn)P2P網(wǎng)絡的Peer管理、授權、認證以及共享服務等；采用Peer聚類技術，使得播放同一節(jié)目源的異構Peer之間可提供下載和上傳服務；采用分布式的SuperNode存放流媒體源；采用Peer Buffer緩存管理技術實現(xiàn)異構Peer之間的上傳和下載服務。Peer既可以是客戶端也可以是服務器，這樣可以充分利用peer之間的資源，大大減少服務器的負載，以更好的質(zhì)量實現(xiàn)流媒體的實時傳輸。能滿足流媒體網(wǎng)絡傳輸服務和用戶Peer的實時需求。
文檔編號H04N7/173GK101060621SQ20071001776
公開日2007年10月24日 申請日期2007年4月28日 優(yōu)先權日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 申請人:西安交通大學