CN101001312A

CN101001312A - 一种支持点对点技术的网络电视(iptv)机顶盒

Info

Publication number: CN101001312A
Application number: CNA2006100231637A
Authority: CN
Inventors: 任桦; 曾威
Original assignee: Shanghai Jinshilin Digital Science & Technology Co Ltd
Current assignee: Shanghai Jinshilin Digital Science & Technology Co Ltd
Priority date: 2006-01-09
Filing date: 2006-01-09
Publication date: 2007-07-18

Abstract

本发明涉及一种支持点对点技术的网络电视(IPTV)机顶盒，属于电通信技术的图像通信领域。本网络电视(IPTV)机顶盒包括以网络处理器(NP)、高速解码芯片(DSP)为核心的硬件系统和采用嵌入式Linux操作系统为核心的配套软件，该配套软件包含一个点对点功能模块。IP网络上的各种数据经过NP、DSP和应用软件系统各种功能模块的运作转化为电视机可接收的模拟音视频信号，实现了通过机顶盒收看、点播IPTV节目，浏览网页等多种功能；内置点对点功能模块，客户端不仅可以从服务器端获得数据流，也可即时从其他客户端得到数据流，从而达到减轻服务器负担，提高服务质量。本发明所述的机顶盒同时支持直播和点播(VOD)。

Description

一种支持点对点技术的网络电视(IPTV)机顶盒

■技术领域

本发明涉及一种支持点对点技术的网络电视(IPTV)机顶盒，是用于收看网络电视(IPTV)的设备，属于电通信技术的图像通信领域。

■背景技术

随着我国信息技术和互联网的飞速发展，拥有4亿台庞大规模的家庭电视市场将是IPTV最巨大的市场利润点。全国4亿电视用户将在“IP机顶盒+电视机”上告别单一被动的节目接收，走向更为丰富多彩的互动数字娱乐生活。

当前，IP网络服务模式是常见的客户端/服务器(C/S)模式，在这种模式中，网络必须有一个服务器群，所有的数据和信息都集中存储于服务器。服务器根据客户端发出的服务请求指令，选择相应的数据信息发送给客户端。服务器和客户端之间就是一种“请求

响应”的关系。通常，服务请求的数据传输量较小，而服务响应的数据传输量较大，即一个服务器同时为多个客户机服务，这种服务模式凸现了一个弊端，即随着同时在线用户数量的增加，受服务器自身资源的限制，每个用户可占用的资源减小，导致服务质量下降，直至不能提供服务。

点对点技术，是一种通过系统间的直接交换所达成的计算机资源与信息共享的技术。目前，常见的应用于文件传输和计算机上的在线流媒体领域，它不仅能用服务器的资源，同时亦能合理地使用用户计算机的空闲资源。用户在享受服务器资源的同时，也可利用自身计算机空闲的资源为其他的用户提供服务，用户数增多，消耗的资源多了，但是新增的用户又提供了新的资源。这样，无形中扩大了资源的容量，减轻了服务器的压力。如把点对点技术移植入网络电视机顶盒中，就能有效解决因同时在线用户数量的激增所导致的服务器质量下降的问题。

■发明内容

为了克服C/S模式下服务器随着在线客户端数量的增加，客户端享用的资源减少，服务质量下降这一缺陷，本发明引入了有别于C/S服务模式的点对点的流媒体服务模式。

点对点模式的流媒体服务系统不改变现有网络的流媒体传输协议和流媒体服务器系统的构架，只需在客户端机顶盒内设置点对点功能模块，在服务器端设置一个特定的软件。该软件能提供即时在线客户端的IP地址和端口，以及客户端机顶盒性能和出口带宽的相关数据等。这样，在现有的流媒体服务系统的基础上，改变了传统服务器/客户端模式下的服务方式和数据传输路径。

本发明的目的在于提供一种能有效解决服务器随在线用户数量激增而导致服务质量下降问题的网络电视机顶盒。该机顶盒支持点对点技术。为实现上述目的，本发明的技术解决方案是：一种支持点对点技术的网络电视机顶盒，包括网络接口单元、数模转换器、外围接口单元、内存，其特征在于：还包括以网络处理器、高速解码芯片为核心的器件；所述的网络处理器注入了嵌入式Linux操作系统为核心的配套软件；所述的配套软件包含一个点对点功能模块，网络处理器通过网络接口接收并处理IP网络数据，再将音视频数据发送到高速解码芯片，高速解码芯片对各种格式的音视频数据进行解码，并通过数模转换芯片和音视频接口将音视频信号输出。所述的点对点功能模块，按特定的算法从其他客户端和服务器多点下载所需的节目数据流，放入机顶盒的内存中，同时也把内存中的节目数据流发送到其他客户端。

本发明所述的点对点模块的工作原理是将同时请求同一节目的用户归为一组，以这组用户作为结点形成一棵树。服务器是树的根，某个客户一旦开始请求服务，系统将自动首先连接服务器，得到观看同一节目的其他客户列表。树结构能保证客户端不相互传送同样的数据而形成数据风暴。树中第一层的用户直接从服务器获取数据，树中第二层的用户从第一层用户那里获取数据，依此类推。

但是，客户端和服务器相比还是有很多的差异。客户端由用户控制，可能随意退出某个节目的观看而导致不能再为其他的用户提供服务。同时客户端的性能和网络带宽可能不是很高，因此能支持的其他客户数一般都在两、三个左右。客户端在整个点对点模式的流媒体服务系统中具有短暂性，采用重复的数据路径能保证它的退出而不影响其他客户收看节目。在一条数据路径失败后，客户可迅速从另一条路径获得数据，然后再在观看当前节目的用户组中为自己找到一条新的数据路径备份。如此可以使整个系统更加稳定。

本发明的有益效果：本发明的机顶盒具有支持点对点下载和传输功能，有效解决了服务器端受自身资源限制，因在线客户端数量不断增加而导致的服务质量下降问题；采用硬件机顶盒的设计方法，单机成本低；采用嵌入式网络处理器配合嵌入式操作系统，具有低功耗、高效率的特点。

■附图说明

图1是本发明所述机顶盒硬件结构框图；

图2是本发明所述机顶盒配套软件系统结构示意图；

图3A、图3B是本发明所述点对点模块的原理示意图；

图4是结点备份路径建立图；

图5是本发明所述机顶盒工作流程图。

■具体实施方式

结合附图对本发明作说明。

参照图1是本发明所述机顶盒硬件系统结构框图。

网络处理器(NP)，是机顶盒的主控制器，其通过网络接口接收并处理来自IP网络上的各种数据，并将解析出来的音视频数据发送到高速解码芯片(DSP)上。高速解码芯片是机顶盒的解码模块，由网络处理器进行初始化，运行解码程序，将各种格式的音视频数据转换成为音视频信号，通过数模转换芯片转换为模拟的音视频信号，由音视频接口输出。

参照图2是本发明所述机顶盒配套软件系统结构示意图。

网络处理器上运行着配套软件的操作系统和应用程序，服务器下载机顶盒常用的各种程序以及机顶盒在播放各种音视频时所需的对应媒体模式版本的解码程序，更新存储器中的程序和数据。

应用程序包括点对点模块、输入模块、浏览器模块和节目控制模块等多个独立的运行程序模块，各自执行不同的功能。

IP网络上的各种数据经过NP、DSP和应用软件系统各种功能模块的运作转化为电视机可接收的模拟音视频信号，实现了通过机顶盒收看、点播IPTV节目，浏览网页、点对点的下载和传输等多种功能。

参照图3A和图3B是本发明所述点对点模块的原理示意图。

图3A表示将同时请求同一节目的用户归为一组，以这组用户作为结点形成一棵树，服务器是树的根。用户P4、P7、P3直接从服务器S获取数据，而用户P1、P2从P4获取数据，依此类推。图中标示的虚线都是备份路径。如果结点P9退出，由于采用重复的数据路径，客户可迅速从另一条路径获得数据，P11将从P6获取数据，而P12将从P14获取数据。因而P9的退出并没有影响用户P11和P12，他们仍能正常播放节目。如果某个结点无法找到备份路径，说明已经没有其他的客户结点可以提供该数据流的内容，就把备份路经设为直接连接服务器S，将直接从服务器下载。

图3B表示如果一个新用户P16要加入，其步骤是：

(1)用户P16向服务器S请求；

(2)服务器S根据自己所保存的在线客户端IP地址和端口以及其他一些该客户端机顶盒性能和带宽的相关数据等，选择与P16物理拓扑上很近的而且有能力再接入新用户的结点信息I集合，I＝{P11，P12，P13，P15，P3}；

(3)P16从I集合中选择一个与自己之间网络状况好的结点，P16选择了P3。

(4)P16向P3请求连接，P3同意连接，然后P3开始向P16发送数据；

(5)P3向服务器S要求更新信息，P3已连接的用户数量增加到2；

(6)P16向服务器S要求更新信息，P16能够为其他的结点提供服务了。

参照图4表示结点备份路径建立图。按照重复数据路径，当一个或多个客户端数据路径失败时，其他的客户端能迅速找到一条新的备份路径。当P9失败时，P11和P12通过<P6，P11>和<P12，P14>的链路，迅速恢复自身的数据传输。然后结点P7和P6，P14向服务器报告其能力的变化.部分结点开始重新选择其备份的链路。如P3选择到P7作为其备份的新链路。

参照图5是本发明所述机顶盒工作流程图。网络电视机顶盒的工作流程，其步骤是：机顶盒开机，运行引导代码，完成初始化工作，监听网络，判断从服务器来的“启动信号”，判断是否需要从服务器下载操作系统或软件模块，启动操作系统，运行启动模块软件，和其它需初始化的模块。运行浏览器模块，连接EPG服务器，根据用户选定的节目的编码格式和版本，找到对应的解码程序。如果没有，从程序服务器上下载对应的解码程序。同时运行点对点模块，得到当前观看同一节目的客户列表，按照特定的算法从包含所需节目数据块的其他客户端下载数据并存于自己的内存中，然后向服务器汇报并可供其它客户下载。启动DSP运行解码程序和启动节目控制模块，播放节目，节目播放完，关闭节目控制模块，并回到节目菜单。

Claims

1.一种支持点对点技术的网络电视(IPTV)机顶盒，包括：网络接口单元、数模转换器、外围接口单元、内存，其特征在于：还包括以网络处理器、高速解码芯片为核心的器件；所述的网络处理器注入了嵌入式Linux操作系统为核心的配套软件；所述的配套软件包含一个点对点功能模块，网络处理器通过网络接口接收并处理IP网络数据，再将音视频数据发送到高速解码芯片，高速解码芯片对各种格式的音视频数据进行解码，并通过数模转换芯片和音视频接口将音视频信号输出；所述的点对点功能模块，按特定的算法从其他客户端和服务器多点下载所需的节目数据流，放入机顶盒的内存中，同时也把内存中的节目数据流发送到其他客户。

2.根据权利要求1所述的机顶盒，其特征在于：所述的支持点对点技术的网络电视机顶盒的工作流程，其步骤是：机顶盒开机，运行引导代码，完成初始化工作，监听网络，判断从服务器来的“启动信号”，判断是否需要从服务器下载操作系统或软件模块，启动操作系统，运行启动模块软件，和其它需初始化的模块，运行浏览器模块，连接EPG服务器，根据用户选定的节目的编码格式和版本，找到对应的解码程序，如果没有，从程序服务器上下载对应的解码程序，同时运行点对点模块，得到当前观看同一节目的客户列表，按照特定的算法从包含所需节目数据块的其他客户端下载数据并存于自己的内存中，然后向服务器汇报并可供其它客户下载，启动DSP运行解码程序和启动节目控制模块，播放节目，节目播放完，关闭节目控制模块，并回到节目菜单。

3.根据权利要求1所述的机顶盒，其特征在于：请求服务一启动，客户端就得到服务器发送的即时在线客户列表，客户列表周期性更新。

4.根据权利要求1所述的机顶盒，其特征在于：采用重复的数据路径，使客户端之间在一条数据路径失败后，能迅速从另一条路径获得所需数据。

5.根据权利要求1所述的机顶盒，其特征在于：所述的网络处理器包含点对点模块和高速解码芯片上运行的程序可以从机顶盒的存储器中读取或从网络上获取。