CN101562530A - 一种点对点移动流媒体的传输方法和播放器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种点对点移动流媒体的传输方法和播放器，支持流媒体播放器在移动通信网络中共享及分发运营商组织的内容，包括：根据播放所述流媒体信息的需要周期性地发出分片请求；记录所述分片请求发出的时间并增加到请求列表中；接收分片请求的回复，同时将收到回复的分片请求从请求列表中删除；按照设定的定时器周期性地根据每一个分片请求发出的时间判断所述请求列表中是否有分片请求超时，否则回到步骤(1)，是则从所述请求列表中删除所述超时的分片请求并重新发出请求，回到步骤(2)。本发明通过上层应用的改进实现了UDP的可靠传输，克服了现有P2P的UDP传输冗余消息比较多并且无法针对网络状况的波动进行相应调整的缺点。

Description

一种点对点移动流媒体的传输方法和播放器

技术领域

本发明涉及移动通信网络，尤其涉及一种点对点移动流媒体的传输方法和播放器，具体地说涉及一种基于UDP(User Datagram Protocol，用户数据包协议)的点对点移动流媒体的可靠传输实现方法。

背景技术

在传统的互联网中，目前流行的P2P(Point to Point点对点)应用形式涵盖了视频、语音、搜索、下载等多种应用，已成为互联网最大核心应用。在传统互联网技术与应用飞速发展的同时，移动互联网也不甘落后，随着无线通信技术的日渐成熟，移动互联网的规模也正在逐步发展壮大。随着无线带宽的增加，P2P已经自发的走向移动网内。移动P2P技术的提出就是把传统互联网P2P技术的思想应用到移动/无线网络中来，这是移动互联网发展的必然需求。

在移动通信网络中实现P2P多媒体内容共享是一项创新型业务，目前在国内尚未发现完全一致的竞争项目，产品或服务。但在国际上存在2家较为类似或接近的服务，分别是爱尔兰NewBay公司的Foneshare业务，美国的SplashData公司的SplashBlog，但是这两家公司的移动P2P业务都不支持流媒体业务。

目前对于WIFI(Wireless Fidelity无线宽带)，最高带宽为11Mbps，在信号较弱或有干扰的情况下，带宽可调整为5.5Mbps、2Mbps或者1Mbps。带宽的自动调整，有效地保障了网络的稳定性和可靠性。但是，移动互联网的传输速率与固定互联网相比，还是有着很大的差距，因为无线网络的无线带宽/链路质量变化比较大，因此固定互联网中的P2P应用很难简单地移植到移动互联网环境中。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足之处，公开一种点对点移动流媒体的传输方法和播放器，面向WiFi移动数据网络环境，针对无线互联网带宽/链路质量变化比较大的特点，基于UDP实现的可靠的传输方法和播放器。

本发明公开的一种点对点移动流媒体的传输方法，支持流媒体播放器在移动通信网络中的流媒体文件内容共享及分发运营商组织的内容，包括如下步骤：

(1)所述流媒体播放器根据播放所述流媒体信息的需要周期性地发出分片请求；

(2)所述流媒体播放器记录所述分片请求发出的时间并增加到请求列表中；所述流媒体播放器接收分片请求的回复，同时将收到回复的分片请求从请求列表中删除；

(3)所述流媒体播放器按照设定的定时器周期性地根据每一个分片请求发出的时间判断所述请求列表中是否有分片请求超时？否则回到步骤(1)，是则从所述请求列表中删除所述超时的分片请求并重新发出请求，回到步骤(2)。

本发明公开的这种点对点移动流媒体的传输方法，还包括如下从属技术特征：

在所述步骤(1)中，还包括在计数器A中记录发出的分片请求的数量；在所述步骤(2)中，还包括在计数器B中记录接收到的分片请求的回复的数量；并且在步骤(1)中还比较所述计时器A和计数器B所记录的数量的大小并且根据比较的结果调整所述发出分片请求的周期。

在所述步骤(1)中，所述调整所述发出分片请求的周期对于在单位时间内发出分片请求的数量设定上限。

在所述步骤(1)中，所述流媒体播放器首先扫描根据其数据处理的速度设置的窗口W，只有当所述窗口W不满时才发出分片请求。

在所述步骤(3)中，所述根据每一个分片请求发出的时间判断所述请求列表中是否有分片请求超时的方法包括：根据所述每一个分片请求距离指示当前播放到所述媒体文件的哪一块的播放指针的差值赋予相应的超时阀值，距离所述播放指针近的分片请求的超时阀值比距离播放指针远的分片请求的超时阀值小。

在所述步骤(3)中，还根据所述流媒体播放器的播放码率来确定每一个分片请求的超时阀值。

在所述步骤(3)中，所述流媒体播放器按照设定的定时器周期性地根据每一个分片请求发出的时间判断所述请求列表中是否有分片请求超时？否则回到步骤(1)，是则从所述请求列表中删除所述超时的分片请求，并重新发出请求，回到步骤(2)。

本发明还公开了一种点对点移动流媒体的播放器，在移动通信网络中共享及分发运营商组织的流媒体文件的内容，包括分片请求发送模块，用于周期性地定时发出分片请求；还包括，请求列表维护模块，用于记录发出的分片请求以及所述分片请求发出的时间；超时检查模块，用于周期性地定时检查所述请求列表中的分片请求是否超时，并且删除所述请求列表中超时的分片请求同时重新发出所述分片请求；分片请求接收模块，用于接收发出的分片请求的回复信息，同时删除所述请求列表中的所述分片请求的相应记录。

还包括，计数器A，用于记录所述分片请求发送模块发出的分片请求的数量；计数器B，用于记录所述分片请求接收模块接收到的分片请求的回复的数量；所述播放器比较所述计时器A和计数器B所记录的数量的大小并且根据比较的结果调整发出分片请求的周期。

还包括，播放指针，用于指示当前播放到所述媒体文件的哪一块，所述播放器根据每一个分片请求距离所述播放指针的差值赋予相应的超时阀值，使得距离所述播放指针近的分片请求的超时阀值比距离播放指针远的分片请求的超时阀值小。

本发明公开的一种点对点移动流媒体的传输方法和播放器，重点针对P2P传输的特点，在采用UDP协议来传输数据的基础上，结合当前播放进度，对于每一个数据块请求，通过与播放指针距离和播放码率来相应的给定一个重传超时值，解决了丢包重传的问题。通过上层应用进行请求发送的调整，避免了网络状况不好时发包过多，导致网络崩溃的情况，解决了网络拥塞的问题。增加了流量控制，从而使得终端能够及时的处理所获得的消息和数据，解决了终端之间的交互问题。本发明重点面向WiFi移动数据网络环境，针对无线互联网的特点，综合考虑了无线网络的无线带宽/链路质量变化比较大和移动IP产生的波动问题，提供了一个WiFi网络内基于UDP的可靠传输实现方法。

附图说明

图1是本发明的WIFI P2P网络结构示意图。

图2是基于UDP的信令传输会话流程图。

图3是基于UDP的数据传输会话流程图。

图4是本发明的丢包检测方法流程图。

图5是本发明的流媒体播放器结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细说明。

本发明主要针对的是WiFi网络中的无线终端(笔记本、PC)。在这些终端上安装P2P客户端，以P2P的方式组织在一起，形成一张WiFi中的P2P网络。P2P客户端以P2P的模式分享用户提供的内容及分发运营商自己组织的内容。

如图1所示是本发明的WIFI P2P网络结构示意图，在WiFi网络中有多个用户节点，区域管理服务器也是作为一个用户节点存在，区域管理服务器是作为静态PEER的补偿服务器，同时也是区域中心。内容源管理服务器和中心片库，以及EPG和版本升级服务器，服务于WiFi网络。该处区域中心包括区域管理服务器和静态PEER(静态节点)，区域管理服务器是用来管理所有用户节点的，而静态节点就是补充服务器，是用来为用户节点提供补偿服务的。

如图2所示是基于UDP的信令传输会话流程图，不同的源Peer分别通过UDP驱动线程向信令处理线程发出数据状态请求，信令处理线程根据请求发回数据状态(Bitmap)。

图2中，211是源Peer 1向UDP驱动线程发出数据状态请求，212是UDP驱动线程向信令处理线程发出数据状态请求，213是信令处理线程向源Peer 1发回数据状态(Bitmap)。同样的，图2中的221是源Peer 2向UDP驱动线程发出数据状态请求，222是UDP驱动线程向信令处理线程发出数据状态请求，223是信令处理线程向源Peer 2发回数据状态(Bitmap).

如图3所示是基于UDP的数据传输会话流程图，图中的301是数据请求任务模块进行传输分配，302是数据请求任务模块向源Peer发出块请求，303是源Peer向UDP驱动线程发出数据块回复消息，304是UDP驱动线程向数据处理任务模块发出数据块回复消息，305是数据处理任务模块向缓冲区发送数据。

目前现有的互联网上的P2P流媒体软件在进行数据传输时都采用了UDP协议进行传输，UDP相对于TCP(Transmission Control Protocol传输控制协议)而言，传输速度快，比较适合流媒体传输，但是由于其没有拥塞控制，丢包重传和流量控制机制，从而导致UDP协议难以适应网络抖动性比较大的情况，而在P2P流媒体传输里如果不处理丢包的情况，则会影响终端之间的相互共享。

如图4所示是本发明的丢包检测方法流程图，图中，步骤401首先是根据播放器需要发出分片请求，然后步骤402将该请求加入到请求列表中，并记录该请求发出的时间；接收分片请求的回复，并删除请求列表中的相应记录；然后步骤403判断定时器时间是否到？否则回到步骤401。是则步骤404检查请求列表，并且步骤405判断是否有请求超时，否则回到步骤401；是则步骤406将该请求从请求列表中删除，然后对超时的分片重新请求，回到步骤402继续执行，直至请求结束。

本发明重点解决了UDP传输中需要解决的几个重要的问题，首先是丢包重传的问题，具体实施方案即如图4所示，下面详细描述如下：

终端之间的交互主要包括信令和数据的交互(如图2和图3所示)，这两类消息都可能在传输过程中丢掉。由于P2P的数据传输采用的是拉模式，即所有信令和数据的传输都是应请求方的请求而进行回复的，因此请求方可以知道哪些信令和数据丢失了。终端维护一个请求列表，在终端发出一个分片请求后，将该分片的请求加入到请求列表中，同时记录该分片请求发出去的时间。终端定时检查请求列表，如发现某个分片超时，则将该分片从请求列表中删除，同时优先重新发出该分片请求。如果请求的分片及时回复，则同样需要将该分片请求从请求列表中删除。

没有及时回复的数据何时进行重请求，对系统性能的影响比较重要，如果超时时间定的太长，导致终端需要的数据不能满足播放进度的需要，如果太短，则又会导致过多的数据重请求。本发明提出了一种根据播放进度的紧迫程度来确定该超时时间的方法，从而能够有效的结合P2P流媒体播放的特点。

对于P2P流媒体的播放器，设置一播放指针，所谓播放指针，就是当前播放器播放到媒体文件的哪一块，则对于某个发出去的块请求，根据其离当前播放指针的差值赋予一超时值，如果该块里播放指针比较近，则设置的超时值比较短，而如果该块里播放指针比较远，则超时值设置得相对比较大一点，该超时值可以根据块的大小、该块与播放指针相差的块数以及播放的码率来确定。

上段主要描述了如何设置已请求列表中的超时值，这里如果某个数据的超时值到，则就重新请求，不再判断距离播放指针的远近。

或者，对于每次数据请求的生成，首先扫描已请求列表，检查已请求列表中的数据请求，如果某个数据的超时值已到，则再根据该块里播放指针的距离，如果该块离播放指针的距离比较近，则重新发出该块数据的请求，而如果该块离播放指针比较远，则将该块从请求列表中删除，从而在下次数据请求生成时该块则有可能会被再次选择到。

其次本发明解决的是拥塞控制问题，具体实施方案：

由于移动网络的波动性比较大，当网络比较拥塞的时候，如果还是在不停的发出数据请求，则会导致网络的更加拥塞，甚至会导致网络的崩溃。对于TCP而言，其本身就有拥塞控制过程，而对于UDP传输而言，如果不考虑拥塞控制，则难以应对网络抖动性比较大的情况。针对这一问题，本发明结合P2P传输的特点，提出了一种适合P2P流媒体的拥塞控制方案。

鉴于P2P客户端的数据获得都是事先通过发出数据请求才获得的，而不是对端主动发送的，因此可以通过客户端的数据请求机制的动态调整来实现数据传输的自适应调整。当网络状况比较好时，可以多发请求，而当网络状况比较差时，则减少数据请求的发生。这里比较重要的是客户端如何判断网络状况的好坏，本发明结合P2P的特点，提出一种方案，即请求方记录两个变量：一个是发送请求的数目，二是回复的数目，如果回复的数目远小于发送请求的数目，则认为网络状况不好，此时需要减少发送请求的数目，如果接近，则认为网络状况比较好，可以考虑增加请求的数目，但是增加有一个上限，超过该上限就不再考虑增加。

本发明还解决了流量控制问题，具体实施方案：

由于客户端处理速度的限制，当网络状况比较好时，大量数据的到来可能会导致客户端来不及处理，这时候客户端就只能将到来的数据丢弃掉，虽然丢弃掉的数据会重新请求，但这与本发明的拥塞控制过程相冲突，由于本发明的拥塞控制过程在判断网络状况好坏的一个标准就是发出去的数据请求回复了多少，如果回复的少，则认为网络状况不好，而丢弃掉的数据则会认为是没有回复的数据。因此客户端在进行数据请求时要引入窗口机制，该窗口会设置一个上限值，而在该上限值内，窗口是动态调整的，数据处理速度快，就增大窗口的大小，但不能超过上限值，处理慢，就减少窗口大小。即该窗口的大小取决于数据处理的速度，在发生数据请求时，首先需要扫描该窗口的大小，当窗口满时，则数据请求无法发出，只有在发送窗口不满时才能够进行数据请求。

目前互联网上的解决方案通过抓包分析，发现这些P2P软件的UDP传输方式采用一问一答的方式，即接收方对于每一个接收到的数据都需要进行一个回复，这种方式会造成网络间存在大量的回复消息，当网络状况变差出现丢包时，如果回复消息丢失，则会造成数据传输的性能大大降低，不能根据网络状况的波动而做一些调整。本发明相对于现有方案的特点在于：去除了每个UDP消息的回复消息，减少了无效的流量，节约了网络带宽。由于本发明没有回复消息，因此图中没有对应的项。

如图5所示是本发明的流媒体播放器结构示意图，图中所示是在移动通信网络中共享及分发运营商组织的流媒体文件的内容的流媒体播放器，实现本发明的功能的部分，包括分片请求发送模块，用于周期性地定时发出分片请求；请求列表维护模块，用于记录发出的分片请求以及所述分片请求发出的时间；超时检查模块，用于周期性地定时检查所述请求列表中的分片请求是否超时，并且删除所述请求列表中超时的分片请求同时重新发出所述分片请求；分片请求接收模块，用于接收发出的分片请求的回复信息，同时删除所述请求列表中的所述分片请求的相应记录。

本发明重点针对P2P传输的特点，在采用UDP协议来传输数据的基础上，通过上层应用来实现了UDP的可靠传输，克服了现有P2P的UDP传输冗余消息比较多并且无法针对网络状况的波动进行相应调整的缺点。

重传超时值的确定，结合了当前播放进度，对于每一个数据块请求，都相应的给定一个超时值，该超时值通过与播放指针距离和播放码率来共同确定。

对于网络拥塞的情况，通过上层应用进行请求发送的调整来进行控制，从而避免了网络状况不好时还是在极力发包，导致网络崩溃。

对于终端之间的交互增加了流量控制，从而使得终端能够及时的处理所获得的消息和数据。

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的权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种点对点移动流媒体的传输方法，支持流媒体播放器在移动通信网络中的流媒体文件内容共享及分发运营商组织的内容，其特征在于，包括如下步骤：

(1)所述流媒体播放器根据播放所述流媒体信息的需要周期性地发出分片请求；

(2)所述流媒体播放器记录所述分片请求发出的时间并增加到请求列表中；所述流媒体播放器接收分片请求的回复，同时将收到回复的分片请求从请求列表中删除；

(3)所述流媒体播放器按照设定的定时器周期性地根据每一个分片请求发出的时间判断所述请求列表中是否有分片请求超时？否则回到步骤(1)，是则从所述请求列表中删除所述超时的分片请求并重新发出请求，回到步骤(2)。

2.如权1所述的传输方法，其特征在于，在所述步骤(1)中，还包括在计数器A中记录发出的分片请求的数量；在所述步骤(2)中，还包括在计数器B中记录接收到的分片请求的回复的数量；并且在步骤(1)中还比较所述计时器A和计数器B所记录的数量的大小并且根据比较的结果调整所述发出分片请求的周期。

3.如权2所述的传输方法，其特征在于，在所述步骤(1)中，所述调整所述发出分片请求的周期对于在单位时间内发出分片请求的数量设定上限。

4.如权3所述的传输方法，其特征在于，在所述步骤(1)中，所述流媒体播放器首先扫描根据其数据处理的速度设置的窗口W，只有当所述窗口W不满时才发出分片请求。

5.如权4所述的传输方法，其特征在于，在所述步骤(3)中，所述根据每一个分片请求发出的时间判断所述请求列表中是否有分片请求超时的方法包括：根据所述每一个分片请求距离指示当前播放到所述媒体文件的哪一块的播放指针的差值赋予相应的超时阀值，距离所述播放指针近的分片请求的超时阀值比距离播放指针远的分片请求的超时阀值小。

6.如权5所述的传输方法，其特征在于，在所述步骤(3)中，还根据所述流媒体播放器的播放码率来确定每一个分片请求的超时阀值。

7.如权5所述的传输方法，其特征在于，在所述步骤(3)中，所述流媒体播放器按照设定的定时器周期性地根据每一个分片请求发出的时间判断所述请求列表中是否有分片请求超时？否则回到步骤(1)，是则从所述请求列表中删除所述超时的分片请求，并重新发出请求，回到步骤(2)。

8.一种点对点移动流媒体的播放器，在移动通信网络中共享及分发运营商组织的流媒体文件的内容，包括分片请求发送模块，用于周期性地定时发出分片请求；其特征在于，还包括，请求列表维护模块，用于记录发出的分片请求以及所述分片请求发出的时间；超时检查模块，用于周期性地定时检查所述请求列表中的分片请求是否超时，并且删除所述请求列表中超时的分片请求同时重新发出所述分片请求；分片请求接收模块，用于接收发出的分片请求的回复信息，同时删除所述请求列表中的所述分片请求的相应记录。

9.如权8所述的播放器，其特征在于，还包括，计数器A，用于记录所述分片请求发送模块发出的分片请求的数量；计数器B，用于记录所述分片请求接收模块接收到的分片请求的回复的数量；所述播放器比较所述计时器A和计数器B所记录的数量的大小并且根据比较的结果调整发出分片请求的周期。

10.如权9所述的播放器，其特征在于，还包括，播放指针，用于指示当前播放到所述媒体文件的哪一块，所述播放器根据每一个分片请求距离所述播放指针的差值赋予相应的超时阀值，使得距离所述播放指针近的分片请求的超时阀值比距离播放指针远的分片请求的超时阀值小。

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