CN101409679B - 一种点到点流媒体中数据块请求动态调整的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种点到点流媒体中数据块请求动态调整的方法，其包括以下步骤：媒体传输模块发起源请求会话，获取可用的源节点，并与所述源节点建立传输连接；用户客户端根据与源节点之间的资源状态BITMAP交互，由所述媒体传输模块向源节点发送数据块请求；所述媒体传输模块在得到数据后由媒体存储模块写入缓存，由所述播放器模块播放。本发明所提供的点到点流媒体中数据块请求动态调整的方法由于采用了对网络实时带宽的计算处理，适应了不同的带宽要求，保证了P2P流媒体数据传输的顺畅性，能够保证实时的适配带宽的变化。

Description

一种点到点流媒体中数据块请求动态调整的方法

技术领域

本发明属于一种点到点P2P(Point to Point)流媒体技术领域的方法，具体涉及到的是P2P流媒体中的一种数据块请求动态调整方法。

背景技术

现有技术中，随着视音频编码技术和IP网络传输技术的发展和完善，数字媒体业务得到了迅速发展，业已成为宽带的核心应用。

现阶段中国电信数字媒体业务采用集中服务的模式，通过基于C/S或C/S+CDN架构为用户提供服务。伴随着日益增长的业务需求，这种架构下系统投资剧增，产出效益不明显的问题日益显现。而且系统的服务能力始终有限，尤其在一些特殊情况下(如球赛实况转播时)，仍然难以满足用户密集突发的流媒体业务需求。

相比之下，P2P业务平台具有低成本、高扩展性、高服务质量、高安全性等先天优势，可解决现有数字媒体业务发展中所面临的平台高投入、低回报、热点效应等问题，为此，有必要建设P2P业务平台，以优化宽带网络流量，提高现有资源利用率，节省投资，为数字媒体产业的发展构建新型的业务支撑平台，创造良好的发展环境，促进其持续、健康、良性发展。

在P2P系统中，由于节点的网络状况相差很大，并且在传输过程中两个节点之间的带宽也会发生变化，因此节点之间的数据块请求如何分配就显得比较重要。分配策略应能够充分利用发送端与接收端之间的可利用带宽，使每个连接能够自动适应特定网络状况。现有技术还有待于改进和发展。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种P2P流媒体中的数据块请求动态调整方法，以适应流媒体传输节点之间的带宽变化，进行数据块请求的合理分配。

本发明采用以下技术方案：

一种点到点流媒体中数据块请求动态调整的方法，其包括以下步骤：

A、用户客户端中的总控模块通知媒体控制模块开始播放，所述媒体控制模块根据待播放的媒体元数据设置播放器模块、媒体存储模块以及媒体传输模块；

B、所述媒体传输模块发起源请求会话，获取可用的源节点，并与所述源节点建立传输连接；

C、用户客户端根据与源节点之间的资源状态BITMAP交互，由所述媒体传输模块向源节点发送数据块请求；

D、所述媒体传输模块在得到数据后由媒体存储模块写入缓存，由所述播放器模块播放，并且所述播放器模块接受其它节点的请求，从所述媒体存储模块中读取数据以发送给对应节点。

所述的方法，其中，所述步骤B还包括：

B1、所述媒体传输模块与一源节点建立传输连接时，所述播放器模块进行数据块请求生成。

所述的方法，其中，所述步骤B1还包括：

将所述数据块请求的集合分为紧急待请求集合和一般待请求集合，设置紧急待请求集合包括在播放窗口以内数据块的数据块请求，设置一般待请求集合包括在缓冲区中且不在播放窗口以内数据块的数据块请求。

所述的方法，其中，所述B1中还包括：设置源节点分为静态节点和动态节点，所述静态节点为部署在局端的服务器，所述动态节点为其他客户端，并且：

源节点列表中在静态节点有空闲时，从紧急待请求集合中取出数据分配，直到静态节点无法分配新的请求或紧急待请求集合为空；

源节点列表中动态节点有空闲时，从一般待请求集合中取出数据分配，直到动态节点无法分配新的请求或一般待请求集合为空。

所述的方法，其中，所述步骤D还包括：

在资源状态BITMAP更新事件发生时，则重新检查数据块请求分配；并在所述播放器模块播放完一数据块时，其播放指针前移，所述紧急待请求集合和一般待请求集合进行更新。

所述的方法，其中，所述步骤C中对所述媒体传输模块的数据块请求进行分配，并动态调整分配数据块请求以满足网络状况的变化。

所述的方法，其中，所述步骤C中还包括：所述媒体传输模块从相应源节点接收数据块时，触发重请求检查事件，确认是否需要进行某些数据块的重新请求。

所述的方法，其中，对所述媒体传输模块的数据块请求进行分配之过程还包括：

C11、对该传输连接的带宽计算过程：记录所述传输连接中该媒体传输模块向所述源节点发送某个数据块请求的发送时间，该媒体传输模块在接收到该源节点返回的请求数据时记录接收时间，并用以计算带宽；

C12、该传输连接上在紧接着的某段时间内以带宽乘以时间再除以包的大小，计算所述媒体传输模块能够发送的数据块请求最大数目，所述媒体传输模块发出数据块请求的数目，小于根据带宽所计算出的最大数目。

所述的方法，其中，对所述媒体传输模块的数据块请求进行分配之过程还包括：

C21、所述源节点将接收到的数据块请求追加到自己的发送队列中，并定时告知所述媒体传输模块在该预定周期内发送队列空闲的时间，所述媒体传输模块根据该队列空闲时间的信息调整发送的数据块请求。

所述的方法，其中，所述步骤C21还包括：如果发送队列空闲的时间较长，则增加发送数据块请求的数目；否则，减少发送数据块请求的个数。

所述的方法，其中，所述步骤D还包括：所述媒体传输模块维护一全局的发送数据块请求列表，用于记录发送数据块请求对应数据块的编号以及该数据块请求的发送时间信息，用户客户端通过该表检查发出去的数据块请求在超时范围内是否已经回复，用以确定所述传输连接是否异常。

本发明所提供的一种点到点流媒体中数据块请求动态调整的方法，由于采用了对网络实时带宽的计算处理，适应了不同的带宽要求，保证了P2P流媒体数据传输的顺畅性，能够保证实时的适配带宽的变化。

附图说明

图1为本发明点到点流媒体中数据块请求动态调整方法中的媒体子系统软件模块和流程示意图；

图2为本发明方法中数据状态信息交互流程示意图；

图3为本发明方法中数据块请求和服务流程示意图。

具体实施方式

以下结合附图，将对本发明各较佳实施例进行更为详细的说明。

本发明点到点流媒体中数据块请求动态调整的方法中，如图1所示的，在用户的客户端中设置有数据块请求控制的多个模块，其中包括总控模块110、媒体控制模块120、媒体传输模块130、媒体存储模块140、播放器模块150等，这些模块之间联系比较紧密，共同完成流媒体数据块的获取、播放和对外共享。

上述各模块的功能参照图1所示的流程，分别执行如下步骤：

步骤101：所述总控模块110通知所述媒体控制模块120开始播放；

步骤102：所述媒体控制模块120根据媒体元数据分别对播放器模块150、媒体存储模块140和媒体传输模块130进行相应设置，其中包括所需要播放的流媒体大小，相应调整设置的所述媒体存储模块140的缓存空间等；

步骤103：所述媒体传输模块130向一区域管理服务器170发起源请求会话，以查找具有相关流媒体数据块的源节点，得到可用的源节点(一个或多个)，并与这些源建立传输连接；一旦建立连接，并可进行相互共享时，所述用户客户端所在的节点和与该节点传输连接的其他源节点形成伙伴节点；

步骤104：所述播放器模块150根据缓存情况确定需要申请的数据，然后通知所述媒体传输模块130；

步骤105：所述媒体传输模块130向相应的源节点发起数据块请求，该数据块请求根据P2P流媒体的特点是预先进行分片的多个数据块，并按照播放算法对相应数据块向源节点发送数据块请求，有对应的源节点回应反馈相应的数据块，得到数据后由所述媒体存储模块140写入缓存；在缓存后可通过所述播放器模块150进行播放。

所述媒体传输模块130接收其它伙伴节点的请求，从所述媒体存储模块140中读取数据为其它伙伴节点服务，以实现P2P的共享服务。

由此可知，本发明方法中所述媒体传输模块在整个客户端软件中具有重要的作用。

在本发明方法中，对数据块请求需要采用预定的分配策略，根据每个伙伴节点拥有哪些数据块，以及伙伴的网络状况来决定哪些数据块由哪个伙伴节点提供。

同时，本发明方法还实行实时带宽的计算，在实际的网络连接中，由于RTT(数据块往返时间，Round Trip Time)的存在和带宽的不断变化，在一个连接上一次发送数据块的数量就需要适应这种变化。如在一条连接上采用每次请求一个数据块，等接收到这个数据块后再请求下一个数据块，由于RTT(数据块往返时间)的存在，就无法充分利用全双工的网络带宽，而如果采用一次发送多个请求的方式让对端一直处于传输状态，保持对端的发送队列不为空，这样又会产生另外一个问题，即：一次具体发送多少个请求才是合适的，这个数目不能是一个固定值，需要根据该连接的带宽和对端的处理能力进行动态调整。

本发明方法中，还设置数据重请求机制，所述数据传输模块130从某些个源节点接收数据，由于网络状况的不稳定性和用户行为的不可预知性，某个连接可能会断掉；由于伙伴节点之间资源状态BITMAP的交互存在滞后性，会导致数据块请求无法收到回复。针对这些情况，客户端的数据块请求策略必须要有合适的数据重请求机制，在预定时间收不到回复时可以重新发起数据块请求。

BITMAP是每个节点对某个媒体元数据的存储情况记录，当节点之间进行数据块请求之前，要通过节点之间关于该媒体元数据BITMAP的交互，例如有该媒体元数据的记为1，无媒体元数据的记为0，如果对方作为源节点上有该媒体元数据，则根据发送过来的BITMAP为1可知该源节点可用。

本发明所述点到点流媒体中数据块请求动态调整的方法中，伙伴节点之间数据状态信息交互是通过节点之间交互BITMAP数据来实现的，具体实施流程步骤如图2所示，包括：

步骤201：所述媒体传输模块130向第一源节点161和第二源节点162申请BITMAP信息；

步骤202：所述第一及第二源节点161和162向所述媒体传输模块130发送BITMAP信息；

步骤203：所述媒体传输模块130对返回的BITMAP信息设置有效生存时间；

步骤204：所述媒体传输模块130定时检测BITMAP的生存时间是否已过期，如已过期，则表明该BITMAP可能是不准确的，例如源节点可能因为某种原因删除了该对应的媒体元数据，则转向步骤201重新获取该媒体元数据的BITMAP信息。

本发明所述方法中的数据块请求过程具体实施流程，如图3所示的，包括步骤如下：

步骤301：所述媒体传输模块130与第一源节点161和第二源节点162建立连接；

步骤302：所述播放器模块150进行数据块请求生成，数据块请求集合分为紧急待请求集合和一般待请求集合，在播放窗口(从播放指针开始向后的一块缓冲区)以内的数据分配给紧急待请求集合，而缓冲区中不在播放窗口以内的数据都划分为一般待请求集合。

源节点分为静态节点和动态节点，静态节点是部署在局端的服务器，可提供补偿服务，而动态节点就是其他客户端，可能随时上线或下线，会有动态的变化；所述数据块请求的生成过程如下：

源节点列表中在静态节点有空闲时，从紧急待请求集合中取出数据分配，直到静态节点无法分配新的请求或紧急待请求集合为空；

源节点列表中动态节点有空闲时，从一般待请求集合中取出数据分配，直到动态节点无法分配新的请求或一般待请求集合为空；

资源状态(BITMAP)更新事件发生时，则需要重新检查分配；

播放完一数据块，则播放指针前移，紧急待请求集合和一般待请求集合也要相应的做调整。

步骤303：所述媒体传输模块130进行数据块请求分配，为了使得数据块请求分配能够满足网络状况的异常变化，需要实现数据块请求分配的动态调整，具体过程包括如下步骤：

连接带宽的计算：所述媒体传输模块130和所述第一源节点161建立了一条连接，记录该媒体传输模块130向所述第一源节点161发送某个请求包的发送时间，该媒体传输模块130在接收到第一源节点161返回的请求数据时记录接收时间，据此就可以计算出带宽；由于网络状况会随时发生变化，因此可以取一段时间内多个数据块的速率求其平均值作为该连接的带宽；

计算该连接上在紧接着的某段时间内所述媒体传输模块130能够发送的数据块请求个数，这个数目等于带宽乘以时间再除以数据块的大小，所述媒体传输模块130发出一定数目的请求，该数目须小于根据带宽所计算出的最大数目；

所述第一源节点161将接收到的数据块请求追加到自己的发送队列中；

所述第一源节点161定时告知所述媒体传输模块130其自身在该周期内发送队列空闲的时间，所述媒体传输模块130在获取到了这个信息之后对发送的数据块进行调整，如果空闲时间较长，则增加发送数据块请求的数目，而如果所述第一源节点161比较繁忙，则减少发送数据块请求的个数。

所述媒体传输模块130从相应源节点接收数据，并触发重请求检查事件，确认是否需要进行某些数据块的重新请求。为此所述媒体传输模块维护了一个全局的发送数据块请求列表，该列表中的元素内容包含了发送块请求的编号以及该数据块请求的发送时间等信息，用户可以通过该表检查发出去的请求在超时范围内是否已经回复。

对于由于BITMAP发送延迟导致的数据块请求无法回复这种情况，所述第一源节点161在接收到这个数据块请求后，会向所述媒体传输模块130发送一个数据块请求不存在的消息，这样所述媒体传输模块130在接收到这个消息后，可以将该数据块的请求从全局的请求列表中删除，从而数据块请求分配机制会自动将其分配给其他具有该数据的源节点。

对于所述第一源节点161的用户正常下线情况，则所述媒体传输模块130能够检测到该连接断了，这时候将全局列表中所有向该连接发送的数据块请求都删除掉，从而这些数据就可以重新请求；

对于所述第一源节点161的用户异常下线情况，例如死机或者网络断了等情况，这时候所述媒体传输模块130无法立即检测到该连接的异常，而靠TCP的超时又需要等待很长一段时间，这种情况下所述媒体传输模块130采用预设定时方式，在一定时间内还没有接受到回应的BITMAP消息时，就认为该条连接不可用，从而采用和前述相同的处理，向其他可用的源节点发送数据块请求；

对于网络连接正常，但是网络状况突然变差或者带宽突然变小等情况，客户端在确定某个数据块是否需要重新请求时，本发明方法采用的不单纯是超时这样一个指标，还需要看这个数据是不是急需要播放的，也就是综合考虑其预计播放时间、当前播放时间等几个因素。用户客户端定时检测全局列表中的数据块请求，首先比较当前时间和数据块请求发送时间相差比较大的数据块请求，如果时间差值超过预定值，则认为该数据块接收超时，再根据该数据块的数据编号与当前播放指针的差值来计算该数据块预计播放时间，如果该数据块的预计播放时间小于预定的值，则该数据块需要重新请求。

本发明点到点流媒体中数据块请求动态调整的方法中，通过上述对带宽的实时计算和判断，适应了实时的状态，可随时调整数据块请求的策略，实现了对P2P流媒体的顺畅播放。

当然，本发明还可有其他多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (11)

1.一种点到点流媒体中数据块请求动态调整的方法，其包括以下步骤：

A、用户客户端中的总控模块通知媒体控制模块开始播放，所述媒体控制模块根据待播放的媒体元数据设置播放器模块、媒体存储模块以及媒体传输模块；

B、所述媒体传输模块发起源请求会话，获取可用的源节点，并与所述源节点建立传输连接；

C、用户客户端根据与源节点之间的资源状态BITMAP交互，由所述媒体传输模块向源节点发送数据块请求；

D、在资源状态BITMAP更新事件发生时，则重新检查数据块请求分配；客户端在确定某个数据块是否需要重新请求时，还要看这个数据是不是急需要播放的，综合考虑该数据预计播放时间和当前播放时间；

所述媒体传输模块在得到数据后由媒体存储模块写入缓存，由所述播放器模块播放，并且所述播放器模块接受其它节点的请求，从所述媒体存储模块中读取数据以发送给对应节点。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤B还包括：

B1、所述媒体传输模块与一源节点建立传输连接时，所述播放器模块进行数据块请求生成。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述步骤B1还包括：

将所述数据块请求的集合分为紧急待请求集合和一般待请求集合，设置紧急待请求集合包括在播放窗口以内数据块的数据块请求，设置一般待请求集合包括在缓冲区中且不在播放窗口以内数据块的数据块请求。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述B1中还包括：设置源节点分为静态节点和动态节点，所述静态节点为部署在局端的服务器，所述动态节点为其他客户端，并且：

源节点列表中在静态节点有空闲时，从紧急待请求集合中取出数据分配，直到静态节点无法分配新的请求或紧急待请求集合为空；

源节点列表中动态节点有空闲时，从一般待请求集合中取出数据分配，直到动态节点无法分配新的请求或一般待请求集合为空。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述步骤D还包括：

并在所述播放器模块播放完一数据块时，其播放指针前移，所述紧急待请求集合和一般待请求集合进行更新。

6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述步骤C中对所述媒体传输模块的数据块请求进行分配，并动态调整分配数据块请求以满足网络状况的变化。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述步骤C中还包括：所述媒体传输模块从相应源节点接收数据块时，触发重请求检查事件，确认是否需要进行某些数据块的重新请求。

8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，对所述媒体传输模块的数据块请求进行分配之过程还包括：

C11、对该传输连接的带宽计算过程：记录所述传输连接中该媒体传输模块向所述源节点发送某个数据块请求的发送时间，该媒体传输模块在接收到该源节点返回的请求数据时记录接收时间，并用以计算带宽；

C12、该传输连接上在紧接着的某段时间内以带宽乘以时间再除以包的大小，计算所述媒体传输模块能够发送的数据块请求最大数目，所述媒体传输模块发出数据块请求的数目，小于根据带宽所计算出的最大数目。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，对所述媒体传输模块的数据块请求进行分配之过程还包括：

C21、所述源节点将接收到的数据块请求追加到自己的发送队列中，并定时告知所述媒体传输模块在该预定周期内发送队列空闲的时间，所述媒体传输模块根据该队列空闲时间的信息调整发送的数据块请求。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述步骤C21还包括：如果发送队列空闲的时间较长，则增加发送数据块请求的数目；否则，减少发送数据块请求的个数。

11.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤D还包括：所述媒体传输模块维护一全局的发送数据块请求列表，用于记录发送数据块请求对应数据块的编号以及该数据块请求的发送时间信息，用户客户端通过该表检查发出去的数据块请求在超时范围内是否已经回复，用以确定所述传输连接是否异常。

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