CN101267541A - 一种适合在线点播或直播的流媒体分发服务器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种适合在线点播或直播的流媒体分发服务器，包括以下部分：人机交互界面，用于设定媒体源信息和流媒体分发服务器的服务器参数；媒体接收端，用于根据媒体源信息访问媒体源，获取媒体流数据；媒体数据临时存储区，用于为每个节目频道提供定长双循环缓冲区，所述定长双循环缓冲区按一定块循环缓存媒体接收端获取的媒体流数据，并向访问用户循环发送缓存内容；分发媒体流模块，用于按频道建立媒体会话通道，生成访问节目频道的资源地址链接并输出。本发明适合于多种网络，具有架设过程简单，配置容易，并发接入量大，可单台服务器多接入亦可多台相同服务器级联等特点，并且成本低廉，可扩展性强。

Description

一种适合在线点播或直播的流媒体分发服务器

技术领域

本发明属于网络通讯和流媒体技术领域，特别涉及一种适合在线点播或直播的流媒体分发服务器。

背景技术

随着网络技术的发展和宽带网络建设的普及，无论在因特网这样的广域网，还是某个信息化程度较高的企业内部局域网，像视频会议、在线电影、IPTV等实时流媒体技术已经逐步实现，能够传输大容量、高质量的实时视音频流。然而随着宽带流媒体应用日益广泛，实时流网络技术覆盖规模的逐步扩大，单纯靠宽带网络技术不能满足巨大的视音频、3D等海量的多媒体数据流量要求。因此流媒体网络技术正朝着如何在带宽限制的条件下，合理运用资源，提高资源利用率，以供大规模流媒体业务运营。现有的流媒体网络播放方式(直播/点播)有如下局限性：

1、节目以广播方式为主，使得服务器向网内所有的用户发送数据，占用大量的带宽。

2、采用广播方式后，能够同时播放的节目数量很有限。

3、用户只能收看电视台允许的有限节目或者某些直播节目。

4、如果服务器在单播情况下，用户都向服务器请求媒体数据，对媒体服务器性能要求很高，网络负荷也随之加重。

5、用户收看会比较慢。

6、为了提高服务覆盖率，大多通过架设高性能服务器基站方式扩建，投入成本高，服务推广慢。

目前最新的技术是采用流式传输的方式在Internet播放的媒体格式，而流式传输方式则是将整个视频音频及3D等多媒体文件经过特殊的压缩方式分成一个个压缩包，由作为媒体源的视频服务器向用户计算机连续、实时传送。例如，美国REAL NETWORKS公司提供的REAL SYSTEM 8，它基本解决了网络视音频传输的最后屏障，使得网络视音频传输的需求迅速上升。该实时播放器技术可供全屏VHS播放质量的效果，最大可实现5MB码流视音频文件的播放，并且适应一定带宽条件下的视音频传输，进行自适应带宽调整，播放质量大大提高，一般用户可使用普通的多媒体PC机或其他移动设备；通过拨号或专线方式入网，得到客户实时直播制作软件和实时直播收看软件后，即可制作直播节目或收看直播节目。但是当在一定区域类过多的用户同时向媒体服务器点播或者直播节目，网络的传输就很难保证用户观看的质量。

发明内容

本发明目的在于提供一种适合在线点播或直播的流媒体分发服务器，适用于流媒体用户比较密集的地方，保证带宽一定情况下多用户同时观看实时播放节目的流畅。

本发明的技术方案包括以下部分：

人机交互界面，用于设定媒体源信息和流媒体分发服务器的服务器参数；

媒体接收端，用于根据媒体源信息访问媒体源，获取媒体流数据；

媒体数据临时存储区，用于为每个节目频道提供定长双循环缓冲区，所述定长双循环缓冲区按按一定块循环缓存媒体接收端获取的媒体流数据，并向访问用户循环发送缓存内容；

分发媒体流模块，用于按频道建立媒体会话通道，生成访问节目频道的资源地址链接并输出，供访问用户与流媒体分发服务器建立流媒体会话，实现收看相应节目频道的节目内容。

而且，所述定长双循环缓冲区采用分为四段的环形缓冲区，其中各分段点依次为起止点、第一过渡检测点、中间点、第二过渡检测点，定长双循环缓冲区的数据循环存取顺序为起止点、第一过渡检测点、中间点、第二过渡检测点、起止点，定长双循环缓冲区设有缓冲区头指针和缓冲区尾指针，指针移动遵循以下规则，

(1)初始时，缓冲区头指针和缓冲区尾指针都指向起止点；

(2)在存媒体流数据时，根据数据长度向定长双循环缓冲区中写入媒体流数据，头指针前移定长，

在头指针前移过程中，头指针从中间点和第二过渡检测点之间到第二过渡检测点和起止点之间时，尾指针从起止点移动到中间点；头指针从起止点和第一过渡检测点之间到第一过渡检测点和中间点之间时，尾指针从中间点移动到起止点。

而且，为每个访问用户建立一个用户头指针；当一个访问用户开始访问时，设定该用户的用户头指针指向缓冲区尾指针的当前位置；当该用户继续访问时，通过比较缓冲区头指针和该用户的用户头指针，读取数据。

而且，所述媒体接收端的工作方式为，根据设定的媒体源信息接收节目链接簇，逐一根据节目链接簇中的节目链接访问媒体源并接收媒体源发送的媒体流数据，然后存入到相应节目频道的定长双循环缓冲区。

而且，媒体接收端在每接收完一个节目链接的相应数据后，选择接收一次广告链接和相应广告信息，广告信息存入相应节目频道的定长双循环缓冲区，随节目内容发出。

而且，媒体数据临时存储区的工作方式包含如下内容，

为每个节目频道申请一个循环缓冲区对象，设定大小，即为定长双循环缓冲区；将媒体接收端接收到的媒体流数据写入到相应频道的定长双循环缓冲区中；

根据访问用户访问流媒体分发服务器时得到的媒体访问ID，从定长双循环缓冲区中读取数据并发送给该访问用户。

而且，所述媒体会话通道根据设定的服务器参数建立，建立后判断定长双循环缓冲区中是否存在缓存内容，如果是则建立一个相应节目频道的子会话，生成访问该节目频道的资源地址链接。

而且，所述媒体源为符合RTSP协议的流媒体服务器，所述媒体源信息为流媒体服务器的IP和端口号，或者为符合RTSP协议的URL链接。

而且，所述访问用户为用户终端或流媒体分发服务器本身或其他支持标准RTSP协议的服务器，所述资源地址链接为URL链接。

本发明提供了一种在客户使用比较密集的地方进行流媒体分发的服务器，该服务器能够通过获取一路的实时直播流，实现多路实时流的转发。用户通过流媒体分发服务器生成的频道链接访问该服务器获得该频道的实时流。该服务器可以从根本上解决带宽一定情况下多用户同时观看直播节目的流畅，能够明显的减轻网络和媒体源的负担，降低硬件投入和软件维护成本。而且，在每次节目交换的过程中，都可以插入一些广告等信息，创造更大的市场价值。本发明特有的定长双循环缓冲区技术，能够保证多路多用户应用时的流媒体数据读写，令多用户访问都能够获取最新的媒体信息。

附图说明

图1本发明的流媒体分发服务器的内部过程示意图；

图2本发明实施例的缓冲区操作示意图；

图3本发明实施例的流媒体分发服务器网络拓扑图。

具体实施方式

本发明将流媒体分发服务器设置在媒体源和访问用户之间，用于转发实时媒体流数据。参见附图3，媒体源A、B、C经网络传输层连接流媒体分发服务器a、b，流媒体分发服务器a、b再经网络传输层连接具体访问用户，访问用户可以采用电脑、笔记本、数字电视、PDA、手机等。网络传输层可采用成熟的路由器技术实现通信传输。同一访问用户可以接收多个流媒体分发服务器的分发，提高收看效率，例如数字电视。网络传输层的具体形式没有限制，本发明提供的流媒体分发服务器可以适用于Internet/LAN/WAN/WLAN等多种网络。具体实施时，只需在媒体源、流媒体分发服务器、访问用户之间采用RTSP协议实现通信，即可方便的接入现有实时流网络，无需担心异构网络造成障碍。

本发明的技术方案包括以下部分，

1.人机交互界面，用于设定媒体源信息和流媒体分发服务器的服务器参数；

通过界面事先配置各种信息参数，可以供实时流分发过程中直接调用。例如媒体源采用符合RTSP协议的流媒体服务器，所述媒体源信息提供流媒体资源地址，可以通过界面输入流媒体服务器的IP和端口号，或者直接输入符合RTSP协议的URL链接。设定流媒体分发服务器自身的服务器参数，可以方便分发媒体流模块生成访问流媒体分发服务器中各频道的资源地址链接。例如设置流媒体分发服务器的端口为8554，频道名称为music，生成并提供给访问用户的链接是rtsp://192.168.101.188:8554/music。还可以通过界面设置节目频道、添加节目源菜单，以便具体选择通过流媒体分发服务器转发的节目。

2.媒体接收端，用于根据媒体源信息访问媒体源，获取媒体流数据；

考虑到同时转发多个节目频道内容的需要，本发明提供了多路实时流接收方式：媒体接收端首先根据设定的媒体源信息接收节目链接簇，然后逐一根据节目链接簇中的节目链接访问媒体源并接收媒体源发送的媒体流数据，存入到相应节目频道的定长双循环缓冲区。由于流式传输方式是将整个视频音频及3D等多媒体文件经过特殊的压缩方式分成一个个压缩包，然后传输。所以，逐一根据节目链接簇中的节目链接访问媒体源并接收媒体源发送的媒体流数据，具体表现为接收某个节目的压缩包后，写入该节目频道的定长双循环缓冲区，节目接收完毕后，转而接收下一个节目的压缩包，写入该定长缓冲区；在多个节目频道中，通过不同的接收线程来接收节目压缩包写入到对应的定长双循环缓冲区中。这种方式不会破坏媒体流数据的结构完整性。

本发明还提供了一种广告方案，只需媒体接收端在每接收完一个节目链接的相应数据后，选择接收一次广告链接和相应广告信息，广告信息存入相应节目频道的定长双循环缓冲区，随节目内容发出。直播广告可以立刻生效，直播节目的收看用户在收看直播节目过程中就能看到直播广告的内容。

3.媒体数据临时存储区，用于为每个节目频道提供定长双循环缓冲区，所述定长双循环缓冲区按一定块循环缓存媒体接收端获取的媒体流数据，并向访问用户循环发送缓存内容；

考虑到媒体数据临时存储区既要存放媒体接收端接收的媒体流数据，又要向访问用户传送媒体流数据，而为了实现实时直播/点播业务，存取数据要求既是循环也是实时的。因此本发明提供了特别的存储区设计，以提高存取效率，避免数据错误。参见附图2，本发明实施例的定长双循环缓冲区采用分为四段的环形缓冲区，其中各分段点依次为起止点①、第一过渡检测点②、中间点③、第二过渡检测点④，定长双循环缓冲区的数据循环存取顺序为起止点①、第一过渡检测点②、中间点③、第二过渡检测点④、起止点①，定长双循环缓冲区设有缓冲区头指针和缓冲区尾指针，指针移动遵循以下规则，

(1)初始时，缓冲区头指针和缓冲区尾指针都指向起止点；

(2)在存媒体流数据时，根据数据长度向定长双循环缓冲区中写入媒体流数据，头指针前移定长，

在头指针前移过程中，头指针从中间点③和第二过渡检测点④之间到第二过渡检测点④和起止点①之间时，尾指针从起止点①移动到中间点③；头指针从起止点①和第一过渡检测点②之间到第一过渡检测点②和中间点③之间时，尾指针从中间点③移动到起止点①。

头尾指针这样移动的目的是为了防止用户访问时，读取线程快于存储线程时，用户读取的信息可能出现数据读不全的情况。

为了实现多用户访问都能够获取最新的媒体信息，本发明提出为每个访问用户建立一个用户头指针；当一个访问用户开始访问时，设定该用户的用户头指针指向缓冲区尾指针的当前位置；当该用户继续访问时，通过比较缓冲区头指针和该用户的用户头指针，读取数据。具体实施时，可以对每个访问用户生成用户ID，以便标记该用户，然后根据用户ID建立一个用户的头指针。如图2中的ID(U1)对应用户U1头指针；同时访问该节目的有6个用户，定长双循环缓冲区中存在用户U1头指针、用户U2头指针、用户U3头指针、用户U4头指针、用户U5头指针、用户U6头指针。第一过渡检测点②、第二过渡检测点④可以辅助确定用户头指针位置。

本发明具体实施例的媒体数据临时存储区的工作方式可以为：为每个节目频道申请一个循环缓冲区对象，预先设定存储区域大小，即为定长双循环缓冲区；媒体接收端接收到的媒体流数据写入到相应频道的定长双循环缓冲区中；根据访问用户访问流媒体分发服务器时得到的用户ID，从定长双循环缓冲区中读取数据并发送给该访问用户。定长双循环缓冲区的大小可以根据具体流媒体格式的压缩包数据长度设定，至少应当可以存放2个压缩包，分供读写。定长双循环缓冲区按一定块循环缓存媒体接收端获取的媒体流数据，就是为了按接收到的压缩包数据总长度完整存储数据，相应头指针移动也以压缩包数据长度进行定长移动。

4.分发媒体流模块，用于按频道建立媒体会话通道，生成访问节目频道的资源地址链接并输出，供访问用户与流媒体分发服务器建立流媒体会话，实现收看相应节目频道的节目内容。

分发媒体流模块的具体实施工作方式可以为：媒体会话通道根据设定的服务器参数建立，建立后判断定长双循环缓冲区中是否存在缓存内容，如果是则建立一个相应节目频道的子会话，生成访问该节目频道的资源地址链接。资源地址链接生成后，可以直接发送给下级访问用户实现直播，也可应下级访问用户主动请求实现点播。具体实施时，访问用户只要支持标准RTSP协议即可方便的接入实时流网络，可以采用手机、电脑等用户终端，流媒体分发服务器本身也可作为一个用户收看节目，或者其他支持标准RTSP协议的服务器。资源地址链接采用标准URL链接，和RTSP协议配合，即可实现流媒体分发服务器与访问用户之间的通信传输。

本发明实施例参见附图1，以下进行详细说明以便形象理解本发明技术方案：媒体源A、B、C内存有的媒体流数据，分别通过频道URL11、12、13建立网络通信传输，经媒体接收端中的接收模块21、22、23分别接收，然后经双循环缓冲区31、32、33分别存取。以上过程在具体实施可采用时分复用方式，媒体源A内存有的媒体流数据经频道URL11，由接收模块21接收一个或数个压缩包数据，存入双循环缓冲区31中；然后媒体源B内存有的媒体流数据经频道URL12，由接收模块22接收一个或数个压缩包数据，存入双循环缓冲区32中……媒体会话通道中，建立的子会话通道包括有：对应于双循环缓冲区31的会话通道41，生成的资源地址链接为rtsp://192.168.101.188:8554/music，向用户51提供；对应于双循环缓冲区32的会话通道421、422、423，分别与用户52、53、54连接，资源地址链接同为rtsp://192.168.101.188:8554/testStream；对应于双循环缓冲区33的会话通道43，生成的资源地址链接为rtsp://192.168.101.188:8554/movie，向用户55提供。

可见本发明与现有实施直播/点播技术相比，具有多方面的区别和优点：利用现有的网络播放技术，实现节目直播，点播收看的功能；流媒体分发服务器能接收媒体源上的媒体数据，自身也是一个用户；直播方式不同与以往的推或拉式，而是可采用服务器转发，用户点播的方式；直播过程中不产生临时文件，节约系统资源；流媒体分发服务器通过缓存技术和媒体服务器技术降低了网络负载；流媒体分发服务器端可以插入广告，提高市场附加值；直播工具没有限制，可以是常用的PC或其他任何媒体服务器；可实现多频道直播，多用户收看；架设过程简单，配置容易，并发接入量大；可单台服务器多接入亦可多台相同服务器级联；成本低廉，可扩展性强。

Claims (9)

1.一种适合在线点播或直播的流媒体分发服务器，其特征在于：包括以下部分，

人机交互界面，用于设定媒体源信息和流媒体分发服务器的服务器参数；

媒体接收端，用于根据媒体源信息访问媒体源，获取媒体流数据；

媒体数据临时存储区，用于为每个节目频道提供定长双循环缓冲区，所述定长双循环缓冲区按一定块循环缓存媒体接收端获取的媒体流数据，并向访问用户循环发送缓存内容；

分发媒体流模块，用于按频道建立媒体会话通道，生成访问节目频道的资源地址链接并输出，供访问用户与流媒体分发服务器建立流媒体会话，实现收看相应节目频道的节目内容。

2.根据权利要求1所述的流媒体分发服务器，其特征在于：所述定长双循环缓冲区采用分为四段的环形缓冲区，其中各分段点依次为起止点、第一过渡检测点、中间点、第二过渡检测点，定长双循环缓冲区的数据循环存取顺序为起止点、第一过渡检测点、中间点、第二过渡检测点、起止点，定长双循环缓冲区设有缓冲区头指针和缓冲区尾指针，指针移动遵循以下规则，

(1)初始时，缓冲区头指针和缓冲区尾指针都指向起止点；

(2)在存媒体流数据时，根据数据长度向定长双循环缓冲区中写入媒体流数据，头指针前移定长，

在头指针前移过程中，头指针从中间点和第二过渡检测点之间到第二过渡检测点和起止点之间时，尾指针从起止点移动到中间点；头指针从起止点和第一过渡检测点之间到第一过渡检测点和中间点之间时，尾指针从中间点移动到起止点。

3.根据权利要求2所述的流媒体分发服务器，其特征在于：为每个访问用户建立一个用户头指针；当一个访问用户开始访问时，设定该用户的用户头指针指向缓冲区尾指针的当前位置；当该用户继续访问时，通过比较缓冲区头指针和该用户的用户头指针，读取数据。

4.根据权利要求1或2或3所述的流媒体分发服务器，其特征在于：所述媒体接收端的工作方式为，根据设定的媒体源信息接收节目链接簇，逐一根据节目链接簇中的节目链接访问媒体源并接收媒体源发送的媒体流数据，然后存入到相应节目频道的定长双循环缓冲区。

5.根据权利要求4所述的流媒体分发服务器，其特征在于：媒体接收端在每接收完一个节目链接的相应数据后，选择接收一次广告链接和相应广告信息，广告信息存入相应节目频道的定长双循环缓冲区，随节目内容发出。

6.根据权利要求1或2或3所述的流媒体分发服务器，其特征在于：媒体数据临时存储区的工作方式包含如下内容，

为每个节目频道申请一个循环缓冲区对象，设定大小，即为定长双循环缓冲区；

将媒体接收端接收到的媒体流数据写入到相应频道的定长双循环缓冲区中；

根据访问用户访问流媒体分发服务器时得到的用户ID，从定长双循环缓冲区中读取数据并发送给该访问用户。

7.根据权利要求1或2或3所述的流媒体分发服务器，其特征在于：所述媒体会话通道根据设定的服务器参数建立，建立后判断定长双循环缓冲区中是否存在缓存内容，如果是则建立一个相应节目频道的子会话，生成访问该节目频道的资源地址链接。

8.根据权利要求1或2或3所述的流媒体分发服务器，其特征在于：所述媒体源为符合RTSP协议的流媒体服务器，所述媒体源信息为流媒体服务器的IP和端口号，或者为符合RTSP协议的URL链接。

9.根据权利要求1或2或3所述的流媒体分发服务器，其特征在于：所述访问用户为用户终端或流媒体分发服务器本身或其他支持标准RTSP协议的服务器，所述资源地址链接为URL链接。

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