CN100490405C - 一种流媒体数据多点传输方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种流媒体数据多点传输方法，其将源服务器通过对应的路由器与广域网联接；将中转代理服务器通过对应的路由器与广域网联接，且所述的中转代理服务器通过局域网与多媒体终端连接；其中：所述的源服务器采用单播通信方式将多媒体数据传送给所述的中转代理服务器；所述的中转代理服务器采用组播通信方式将多媒体数据传送给与之相联的所述局域网内的多媒体终端。以在不增加路由器负担的前提下，突破路由器和网络带宽的限制，在广域网范围内实现媒体数据的多点传输。本发明将完全依托国际标准，完全兼容现在和将来该技术领域的所有产品，全面提升该技术领域的应用解决方案，从而扩大视频会议技术和产品的应用范围。
Description
技术领域
本发明涉及宽带多媒体通信，其特别涉及视频会议和视频监控技术，具体的讲是一种流媒体数据多点传输方法。
背景技术
互联网的普及和多媒体技术在互联网上的应用，迫切要求能解决实时传送音频、视频、计算机动画等媒体数据的技术。流媒体传输技术就是在这一背景下出现的。
当前的流媒体技术在传输层绝大部分都采用了UDP协议，而UDP传输可以使用三种通信方式：单播(Unicast)、组播(Multicast)和广播(Broadcast)。
多媒体数据在网络传输时吞吐量非常大，如果使用端对端的单播技术进行多点传输(如图1所示)，存在很多缺陷。首先，服务器站点必须始终保持在侦听状态，以了解每一个动态加入的客户终端(客户终端为：T1至Tn、TN-1、TN)的服务请求，而套接字的侦听非常消耗系统的CPU资源，过于频繁的侦听容易造成系统的不稳定，同时还会影响数据传输的实时性，造成多媒体数据在网络中传输时出现频繁抖动，最终影响数据传输的服务质量；其次，服务器站点面对不同客户站点的同一服务请求，需要进行重复发送，N个客户请求需要占用N倍的网络带宽，极大地浪费了网络带宽资源。因此单播通信方式不适用于流媒体的多点传输。另一方面，广播通信会将数据包发送给局域网内所有的机器，而不管它们是否愿意接受，这样会造成不必要的资源浪费；并且因为路由器会封锁广播通信，因此广播技术只适用于不跨越局域网的多媒体数据的多点传输。
相比之下，组播技术(如图2所示)允许发送站点仅向一个组地址发送数据，接收站点只需加入到这个组就可以接收数据。由于所有接收站点接收的是同一个数据流，因此大大降低了对网络带宽的要求。组成员可以根据自己的意愿随时随意加入或退出分组。一个站点可以同时加入多个组，而且不同的端口或套接字(Socket)可以使用一个组播地址传输数据，从而实现多个应用共享同一组地址。组播技术能够有效地避免重复发送可能引起的广播风暴，并且可以突破路由器的限制，将数据包传送到其它网段。
从理论上来说，现有的组播技术的确可以摆脱局域网的限制，在广域网范围内实现规模化的媒体数据多点传输。但在实际应用中，组播技术的应用仍然存在许多限制。首先，组播技术需要DVMRP、MOSPF、CBT或PIM等路由协议的支持，但出于对安全性的考虑，实际应用中的路由器都没有打开组播服务；其次，即使路由器打开了组播服务，它们所采用的协议也可能互不兼容；另外，提供组播支持会占用路由器资源，从而加重路由器的负担，降低路由器处理速度，严重时甚至可能导致系统崩溃。因此，组播技术的应用在广域网范围内并没有得到推广。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种流媒体数据多点传输方法，以在不增加路由器负担的前提下，突破路由器和网络带宽的限制，在广域网范围内实现媒体数据的多点传输。本发明将完全依托国际标准，完全兼容现在和将来该技术领域的所有产品，全面提升该技术领域的应用解决方案，从而扩大视频会议技术和产品的应用范围。
本发明的技术方案为：一种流媒体数据多点传输方法，其特征在于：
将源服务器通过对应的路由器与广域网联接；
将中转代理服务器通过对应的路由器与广域网联接，且所述的中转代理服务器通过局域网与多媒体终端连接；
其中：
所述的源服务器采用单播通信方式将多媒体数据传送给所述的中转代理服务器；
所述的中转代理服务器采用组播通信方式将多媒体数据传送给与之相联的所述局域网内的多媒体终端。
一个所述的源服务器对应n(n≥1)个所述的中转代理服务器，n的值为预先设定，并将n个中转代理服务器的地址存储在所述的源服务器中，每个中转代理服务器中均存储有所述的源服务器的地址；
一个所述的中转代理服务器对应m(m≥1)个所述的多媒体终端，并将m个多媒体终端的地址存储在与之相联的所述局域网内的中转代理服务器中，每个多媒体终端中均存储有该中转代理服务器的地址。
一个所述的源服务器与多个中转代理服务器耦合，如果将中转代理服务器分为一级中转代理服务器、二级中转代理服务器、......、N(N≥2)级中转代理服务器；则有：
一个所述的源服务器与n1(n1≥1)个所述的一级中转代理服务器联接，n1的值为预先设定，并将n1个一级中转代理服务器的地址存储在所述的源服务器中，每个一级中转代理服务器中均存储有所述的源服务器的地址；
一个所述的一级中转代理服务器与m1(m1≥1)个所述的多媒体终端和n2(n2≥1)个所述的二级中转代理服务器联接，并将m1个多媒体终端的地址和n2个二级中转代理服务器的地址存储在与之相联的所述局域网内的一级中转代理服务器中，且每个多媒体终端和二级中转代理服务器中均存储有该一级中转代理服务器的地址；
一个所述的二级中转代理服务器与m2(m2≥1)个所述的多媒体终端和n3个所述的三级中转代理服务器联接，并将m2个多媒体终端的地址和n3个三级中转代理服务器的地址存储在与之相联的所述局域网内的二级中转代理服务器中，且每个多媒体终端和三级中转代理服务器中均存储有该二中转代理服务器的地址；
……
一个所述的N-1级中转代理服务器与mN-1个所述的多媒体终端和nN个所述的N级中转代理服务器联接，并将mN-1个多媒体终端的地址和nN个N级中转代理服务器的地址存储在与之相联的所述局域网内的N-1级中转代理服务器中，且每个多媒体终端和N级中转代理服务器中均存储有该N-1中转代理服务器的地址；
其中：
所述的源服务器采用单播通信方式将多媒体数据传送给每一个一级中转代理服务器；
所述的各级中转代理服务器之间采用单播通信方式传送多媒体数据；
所述的各级中转代理服务器采用组播通信方式将多媒体数据传送给与之相联的局域网内的多媒体终端。
所述的各级中转代理服务器需执行以下步骤：
根据用户配置表信息确定多叉通信树的拓扑结构，并建立与上一级中转代理服务器或源服务器以及下一级中转代理的单播信道，从而建立起所需的多叉通信树；
使用IGMP协议维护局域网中各多媒体终端的加入和离开；
通过单播信道接收来自上一级站点的数据，并通过单播信道将其转发给下一级代理站点；
将接收来的数据通过组播信道转发给局域网内的所有多媒体终端。
所述的源服务器为计算机；
所述的中转代理服务器可为计算机；
所述的多媒体终端可为计算机、电视墙。
本发明的有益效果在于：
可以不依赖路由器组播协议的支持直接突破局域网的限制，在广域网范围内实现媒体数据的多点传输。
隔离了广播数据包，避免了广播风暴发生的可能性，降低了网络系统全面崩溃的概率。
通过在子网内使用组播通信方式消除了不相关的主机的无谓资源消耗。
减小了因复制数据而造成的网络带宽资源的浪费，从而降低了对网络带宽的需求。
使用中转代理技术将单一服务器所承受的负载分散到多个代理站点，从而减小了系统当机的可能性。
依托国际标准，完全兼容本技术领域的产品；全面提升视频会议技术的应用解决方案，极大的扩大视频会议技术的应用领域。
附图说明
图1为现有技术中的单播通信方式示意图；
图2为现有技术中的组播通信方式示意图；
图3为本发明单播加组播通信方式示意图；
图4为本发明多叉通信树框图；
图5为本发明所述局域网中的组播通信方式示意图。
具体实施方式
下面结合附图说明本发明的具体实施方式：
本发明提供了一种流媒体数据多点传输方法，该方法为：
将源服务器通过对应的路由器与广域网联接；
将中转代理服务器通过对应的路由器与广域网联接，且所述的中转代理服务器通过局域网与多媒体终端连接；
其中：
所述的源服务器采用单播通信方式将多媒体数据传送给所述的中转代理服务器；
所述的中转代理服务器采用组播通信方式将多媒体数据传送给与之相联的所述局域网内的多媒体终端。
一个所述的源服务器对应n(n≥1)个所述的中转代理服务器，n的值为预先设定，并将n个中转代理服务器的地址存储在所述的源服务器中，每个中转代理服务器中均存储有所述的源服务器的地址；
一个所述的中转代理服务器对应m(m≥1)个所述的多媒体终端，m的值为预先设定，并将m个多媒体终端的地址存储在与之相联的所述局域网内的中转代理服务器中，每个多媒体终端中均存储有该中转代理服务器的地址。
如图3所示，一个所述的源服务器与多个中转代理服务器耦合，如果将中转代理服务器分为一级中转代理服务器、二级中转代理服务器、......、N(N≥2)级中转代理服务器；则有：
一个所述的源服务器与n1(n1≥1)个所述的一级中转代理服务器联接，n1的值为预先设定，并将n1个一级中转代理服务器的地址存储在所述的源服务器中，每个一级中转代理服务器中均存储有所述的源服务器的地址；
一个所述的一级中转代理服务器与m1(m1≥1)个所述的多媒体终端T和n2(n2≥1)个所述的二级中转代理服务器联接，m1和n2的值为预先设定，并将m1个多媒体终端的地址和n2个二级中转代理服务器的地址存储在与之相联的所述局域网内的一级中转代理服务器中，且每个多媒体终端和二级中转代理服务器中均存储有该一级中转代理服务器的地址；
一个所述的二级中转代理服务器与m2(m2≥1)个所述的多媒体终端和n3个所述的三级中转代理服务器联接，m2和n3(n3≥1)的值为预先设定，并将m2个多媒体终端的地址和n3个三级中转代理服务器的地址存储在与之相联的所述局域网内的二级中转代理服务器中，且每个多媒体终端和三级中转代理服务器中均存储有该二中转代理服务器的地址；
......
一个所述的N-1级中转代理服务器与mN-1个所述的多媒体终端和nN个所述的N级中转代理服务器联接，mN-1和nN的值为预先设定，并将mN-1个多媒体终端的地址和nN个N级中转代理服务器的地址存储在与之相联的所述局域网内的N-1级中转代理服务器中，且每个多媒体终端和N级中转代理服务器中均存储有该N-1中转代理服务器的地址；
其中：
所述的源服务器采用单播通信方式将多媒体数据传送给每一个一级中转代理服务器；
所述的各级中转代理服务器之间采用单播通信方式传送多媒体数据；
所述的各级中转代理服务器采用组播通信方式将多媒体数据传送给与之相联的局域网内的多媒体终端。
所述的各级中转代理服务器需执行以下步骤：
根据用户配置表信息确定多叉通信树的拓扑结构，并建立与上一级中转代理服务器或源服务器以及下一级中转代理的单播信道，从而建立起所需的多叉通信树；
使用IGMP协议维护局域网中各多媒体终端的加入和离开；
通过单播信道接收来自上一级站点的数据，并通过单播信道将其转发给下一级代理站点；
将接收来的数据通过组播信道转发给局域网内的所有多媒体终端。
所述的源服务器为计算机；
所述的中转代理服务器可为计算机；
所述的多媒体终端可为计算机、电视墙。
如图4所示，发送站点根据用户配置表从下一级目的子网中选择n(具体数目n由用户配置表决定)中转代理站点，然后使用端到端的单播通信方式将数据发送给这些代理站点。中转代理站点使用组播通信方式将数据转发给子网内其他目的站点，并根据用户配置表(见表1)选择下一级中转代理站点。后者采用与上一级中转代理相同的组播+单播通信方式继续向其他目的站点发送数据，直至所有目的站点都接收到所需要的信息。这样就形成了一棵多叉通信树，从而在广域网范围内实现了媒体数据的多点传输。
表1.用户配置表
| ①上一级中转代理服务器的地址 |
| ②下一级中转代理服务器的地址 |
| ③用于局域网的组播地址，对于非代理站点只要保存局域网的组播地址即可 |
如表1，该用户配置表可由用户手工配置，其描述了多叉通信树的拓扑结构，包含了所述中转代理服务器的信息。
所述的中转代理模块的实现方式非常灵活：可以作为独立的设备，作为独立的软件模块，也可以内置于终端内部。该中转代理模块主要实现如下功能：
1)根据用户配置表信息确定多叉通信树的拓扑结构，并建立与上一级中转代理及下一级中转代理的单播信道，从而建立起所需的多叉通信树；(如图4所示)
2)使用IGMP协议维护本地子网(局域网)中组成员站点的加入和离开；(如图5所示)
3)通过单播信道接收来自上一级站点的数据，并通过单播信道将其转发给n个下一级代理站点；
4)将接收来的数据通过组播信道转发给本地子网的所有接收站点。(如图5所示)
本发明相对现有技术而言所具有的优点和效果为：
可以不依赖路由器组播协议的支持直接突破局域网的限制，在广域网范围内实现媒体数据的多点传输。
隔离了广播数据包，避免了广播风暴发生的可能性，降低了网络系统全面崩溃的概率。
通过在子网内使用组播通信方式消除了不相关的主机的无谓资源消耗。
减小了因复制数据而造成的网络带宽资源的浪费，从而降低了对网络带宽的需求。
使用中转代理技术将单一服务器所承受的负载分散到多个代理站点，从而减小了系统当机的可能性。
依托国际标准，完全兼容现有和未来该技术领域的产品。
全面提升视频会议技术的应用解决方案，极大的扩大视频会议技术的应用领域。
以上具体实施方式仅用于说明本发明，而非限定本发明。
Claims (5)
1.一种流媒体数据多点传输方法，其特征在于：
将源服务器通过对应的路由器与广域网联接；
将中转代理服务器通过对应的路由器与广域网联接，且所述的中转代理服务器通过局域网与多媒体终端连接；
所述的源服务器采用单播通信方式将多媒体数据传送给所述的中转代理服务器；
所述的中转代理服务器采用组播通信方式将多媒体数据传送给与之相联的所述局域网内的多媒体终端；其中：
一个所述的源服务器与多个中转代理服务器耦合，且将中转代理服务器分为一级中转代理服务器、二级中转代理服务器、......、N级中转代理服务器；
所述的源服务器采用单播通信方式将多媒体数据传送给每一个一级中转代理服务器；
相邻中转代理服务器之间采用单播通信方式传送多媒体数据；
所述的各级中转代理服务器采用组播通信方式将多媒体数据传送给与之相联的局域网内的多媒体终端。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，一个所述的源服务器对应n个所述的中转代理服务器，n的值为预先设定，并将n个中转代理服务器的地址存储在所述的源服务器中，每个中转代理服务器中均存储有所述的源服务器的地址；
一个所述的中转代理服务器对应m个所述的多媒体终端，并将m个多媒体终端的地址存储在与之相联的所述局域网内的中转代理服务器中，每个多媒体终端中均存储有该中转代理服务器的地址。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的将中转代理服务器分为一级中转代理服务器、二级中转代理服务器、......、N级中转代理服务器包括：
一个所述的源服务器与n1个所述的一级中转代理服务器联接，n1的值为预先设定，并将n1个一级中转代理服务器的地址存储在所述的源服务器中，每个一级中转代理服务器中均存储有所述的源服务器的地址；
一个所述的一级中转代理服务器与m1个所述的多媒体终端和n2个所述的二级中转代理服务器联接，并将m1个多媒体终端的地址和n2个二级中转代理服务器的地址存储在与之相联的所述局域网内的一级中转代理服务器中，且每个多媒体终端和二级中转代理服务器中均存储有该一级中转代理服务器的地址；
一个所述的二级中转代理服务器与m2个所述的多媒体终端和n3个所述的三级中转代理服务器联接，并将m2个多媒体终端的地址和n3个三级中转代理服务器的地址存储在与之相联的所述局域网内的二级中转代理服务器中，且每个多媒体终端和三级中转代理服务器中均存储有该二中转代理服务器的地址；
一个所述的N-1级中转代理服务器与mN-1个所述的多媒体终端和nN个所述的N级中转代理服务器联接，并将mN-1个多媒体终端的地址和nN个N级中转代理服务器的地址存储在与之相联的所述局域网内的N-1级中转代理服务器中，且每个多媒体终端和N级中转代理服务器中均存储有该N-1中转代理服务器的地址。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述的各级中转代理服务器需执行以下步骤：
根据用户配置表信息确定多叉通信树的拓扑结构，并建立与上一级中转代理服务器或源服务器以及下一级中转代理的单播信道，从而建立起所需的多叉通信树；
使用通讯协议维护局域网中各多媒体终端的加入和离开；
通过单播信道接收来自上一级站点的数据，并通过单播信道将其转发给下一级代理站点；
将接收来的数据通过组播信道转发给局域网内的所有多媒体终端。
5.根据权利要求1至4任意一项所述的方法，其特征在于，所述的源服务器为计算机；
所述的中转代理服务器可为计算机；
所述的多媒体终端可为计算机、电视墙。
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Legal Events
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|---|---|---|---|
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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Owner name: POLYCOM COMMUNICATION TECHNOLOGY ( BEIJING ) CO., Free format text: FORMER NAME: BEIJING DINGSHITONG SOFTWARE TECHNOLOGY CO., LTD. |
|
| CP03 | Change of name, title or address |
Address after: Beijing city Chaoyang District East Third Ring Road No. two Tianyuan port C center A block 17 layer 1701170317051710 unit Patentee after: POLYCOM Communications Technology (Beijing) Co., Ltd. Address before: Executive Hotel garden 30, Garden East Road, Beijing, Haidian District Patentee before: Beijing Dingshitong Software Technology Co., Ltd. |
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Addressee: POLYCOM communication technology (Beijing) Co., Ltd. Liu Na Document name: Notification to Pay the Fees |
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| C56 | Change in the name or address of the patentee | ||
| CP02 | Change in the address of a patent holder |
Address after: 100027, A, No. 3, Xinyuan South Road, Beijing, Chaoyang District, 25 Patentee after: POLYCOM communication technology (Beijing) Co., Ltd. Address before: 100027, 1701-17031705-1710 17, block A, Tianyuan port center, No. two East Third Ring Road, Chaoyang District, Beijing Patentee before: POLYCOM communication technology (Beijing) Co., Ltd. |
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| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20090520 Termination date: 20190903 |