CN101595730B - Iptv网络中的方法和节点 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及IPTV网络中的一种方法和一种节点。根据本发明的节点被配置为使用用户信道切换行为的知识以便预测用户信道切换以及在预期的信道切换之前使得预测的将被使用的信道靠近用户的STB。

Description

IPTV网络中的方法和节点
技术领域
本发明涉及因特网协议TV(IPTV)网络，特别它涉及IPTV网络中的节点以及一种在媒体内容分配器所提供的不同媒体信道之间进行切换(zipping)的方法。
背景技术
现今存在几种将电视信道提供给在家里的电视观众的技术：
·通过卫星或地面网络无线模拟广播，通过同轴电缆网络模拟广播；
·通过卫星或地面网络无线数字广播，通过同轴电缆网络数字广播；
以及
·通过IP网络的数字组播流或单播流，被称为IPTV。
用户所体验的信道变换的不同取决于正在使用哪种技术。
在模拟广播的情况下，所有TV信道总是存在并且解调瞬间开始，即观众瞬间地体验信道切换。
在数字领域中，有两个主要因素影响当从第二信道变换至第一信道时第一信道的图像显示在电视屏幕上所花的时间。第一，获取存在在电视机上的第一频道的媒体流所花的时间，第二，一旦它存在，解码时间，即产生该第一信道的第一图像帧所花的时间。在数字广播的情况下信道总是存在的，因此获取存在在电视机上的第一信道媒体流所花的时间几乎为零，但为了节约存储空间和传输带宽，图像帧被编码。解码以产生第一信道的第一图像帧所花的时间给信道变换增加了明显的大约几秒的延迟。常用的移动图像专家组定义的MPEG-2编码方案以简单的方式说明这点。MPEG-2编码给出由三种不同类型的编码帧构成的流：包含将帧解码为电视图像帧所需足够信息的I-帧，只包含相对于先前帧变化的信息的B-帧和P-帧，即不可能从B-帧和P-帧开始解码并产生电视图像帧。图1示出了I-、B-和P-帧的序列。因而，为了产生图像帧，需要I-帧并且两个I-帧之间的时间大约在1到5秒。
当通过IP网络使用IP组播流(或单播流)传送TV信道时，两个因素，即获取存在在电视机上的新信道的媒体流所花的时间和生成新信道的第一图像帧的时间都会有助于信道变换时间(也被称为信道切换时间)。为了节省网络带宽，TV信道仅在其被需要时才送至用户并被数字编码，如上所述这将增加变换时间。然而，随着利用IP网络的宽带链路变得越来越普遍，很多运营者希望向他们的顾客提供包括通过IP网络发送的TV的捆绑服务。通过IP网络发送TV信号也使得互动和个性化TV成为可能。也就是说，观众可以通过例如投票参与电视节目或接收与TV信道相关联的个性化内容，例如与广告相关的私人报价。
如上所述，在IPTV网络中信道变换时间会达到数秒，这会导致用户满意度的缺乏。因而，IPTV信道变换的主要问题是由于过长的切换延迟即从切换开始直到来自被选择的信道图像存在TV屏幕上的时间导致用户满意度的缺乏。该延迟的主要原因是，如上所述，获取所选媒体流至TV所花的时间以及生成第一图像帧所花的时间(在MPEG-2编码的情况下，获取下一I-帧所花的时间)。
为了进一步解释现有技术的缺陷，描述从一个IPTV信道变至另一个的步骤，假设该信道用IP组播流传送：
首先，IPTV网络发送IGMP离开消息至已存在的组播会话，并发送IGMP加入消息至选择的组播会话。离开会话的过程增加了固定的延迟时间。IGMP加入增加了与会聚层的数量成比例的时间，该IGMP加入必须穿过该会聚层直到它到达提供所选择的组播流的组播路由器。
试图减轻获取所选择的媒体流到TV所花的时间导致的延迟的现有解决方案是基于迫使所有内容流的静态组播订阅尽量靠近最后一英里接口。由于不能保证订阅将被使用，并且最后订阅组的通道是携带开销而不是有效负载，这有效地成为广播解决方案的摸索。
进一步的，也没有已知解决方案来解决由编码导致的延迟，例如在MPEG2情况下的帧间延迟。
发明内容
因此，本发明的一个目的是减少IPTV网络中的信道切换时间。
本发明的概念是基于在给定时间预测可能的信道，喜欢信道，终端用户将在给定的时间切换到该喜欢的信道。基于该预测，预测的信道在预期的变换之前被订阅。
因此，根据本发明的第一方面，提供一种IPTV网络中的节点，用来通过信道从媒体内容分配器分配媒体至接收分配的媒体的用户的可连接的机顶盒。该节点包括检索有关用户信道切换行为的信息的装置，预测器，被配置为基于检索的信息预测将被用户选择的至少一个信道，起始器，被配置为用来订阅一个(或多个)预测的信道，以及缓冲器，被配置为缓冲订阅的一个(或多个)预测的信道以实现快速信道切换。
根据本发明的第二方面，提供一种IPTV网络中的方法，用于通过信道从媒体内容分配器分配媒体至接收分配的媒体的用户的可连接的机顶盒。该方法包括以下步骤：检索有关用户信道切换行为的信息，基于检索的信息预测将被用户选择的至少一个信道，订阅一个(或多个)预测的信道，以及缓冲订阅的一个(或多个)预测的信道以实现快速信道切换。。
通过缓冲预测的信道，使每一缓冲器优选地从最近的I-帧开始，可以几乎是立即产生图像帧，使得用户立刻感觉到信道切换。然而，用户现在将观看反向时间偏移一个I帧长度的信道，即几毫秒到几秒之前。根据一个实施例，提供一种装置，用于决定何时放弃B-帧或/和P-帧直到所述从缓冲器馈送的缓冲的信道与主馈送(main feed)同步并且然后切换到主馈送。
如果选择了新信道，为了能够切换回目前的信道，根据一个实施例，缓冲器将开始高速缓存正在收看的信道的I-帧循环。
本发明的优点在于它允许终端用户接收感知的信道切换，其相当于终端用户喜欢的信道列表的模拟世界的信道切换。
本发明进一步的优点在于它允许在最后一英里驱动设备上动态的加入和离开，减少了加入命令静态供应通常消耗的带宽。
本发明实施例的进一步的优点在于，至少一个I-帧循环的缓冲解决了STB中mpeg解码器上I-帧同步的问题。在信道切换中，其提供I-帧，用于生成在屏幕上显示的图像的mpeg解码器所需的关键帧。
附图说明
图1示意性地示出了根据现有技术的MEG-2的I-帧、P-帧、B-帧序列；
图2示意性地示出了IPTV网络，在其中根据本发明的节点被实现；
图3a示意性地示出了根据本发明的节点；
图3b示意性地示出了本发明的实施例；
图4示意性地示出了根据本发明的一个实施例的缓冲器；
图5示出了根据本发明的实施例的缓冲器的一部分；
图6和7是根据本发明的实施例的方法的流程图。
本发明的对象和特征在以下结合附图的详细描述中会更加明显。然而，应该这样理解，附图是完全为示意目的而设计的，并不作为对本发明的限定，这应参考随附权利要求。可以进一步理解的是，附图并不是必须依比例绘制，除非另外指出，否则它们旨在概念性地示出在此所述的结构和步骤。
具体实施方式
本发明的基本思路是利用用户信道变换行为的知识以及建立信道切换预测表。根据本发明的节点被配置为利用用户信道变换行为的知识以便预测用户信道变换，并使得在预期的信道切换之前使得预测的要使用的信道靠近用户的STB。
该节点可以在图2所示的IPTV网络的视频边缘中实现。图2的IPTV网络包括头端201，其与内容提供商200相连接，并且适用于将包含来自内容提供商的内容的媒体流分配至编码器202和组播分配器209。编码器202编码媒体流，并且组播分配器209通过组播分配来分配编码的媒体。编码的媒体流通过不同的IP-网络和路由器203组播至IPTV网络的视频边缘205。该视频边缘205被确定为其中终端用户接入IP网络的点。这通常被定义为BRAS(宽带远程接入服务器)/DSLAM组合。普通边缘只解决到终端用户的数据信道的建立。视频边缘包括一组器件，其在该区域中增加了提供用于改善向终端用户进行视频服务传送的方法的功能。因此，视频边缘205包括DSLAM 206(数字用户线路接入多路复用器)，并进一步与被称为最后一英里网络207的接入网络相连接。最后一英里网络是用户的STB(机顶盒)与IP网络连接的网络，即STB和DSLAM之间的链路。最后一英里网络207进一步连接至用户的STB208，由此STB208与用户的电视机210连接。根据本发明的节点300优选地在视频边缘中实现，但其也可在DSLAM206或STB208或电视机210中实现。STB是接收加密、未加密多媒体和服务信号，并通过接口将它们再现在电视上的设备。
本发明涉及IPTV网络中的节点，用以通过信道从内容提供器200分配媒体或其他内容至接收信道的用户的可连接的机顶盒208。图3a中示出了节点300，其包括适于用来检索与用户信道切换行为相关的信息306的检索器301和基于检索的信息来预测将被用户选择的至少一个信道的预测器302。进一步的，节点300包括适于订阅预测的一个(或多个)信道的起始器308和用于缓冲一个(或多个)组播信道以实现快速信道切换至预测的一个(或多个)信道的缓冲器303。应当注意，起始器308启动缓冲器303的缓冲。
与信道切换行为相关的信息包括用户执行信道变换(即执行信道切换)的时间以及所涉及的信道的属性，例如，是否被分类为戏剧、体育、新闻、喜剧等，即信息可以包括用户A周一下午8点从信道1变为信道3，其中信道1现在的节目是体育新闻，如被分类为体育，信道3现在的节目是“ER”的插曲，如被分类为戏剧。进一步的，与用户行为相关的信息必须还包括相关STB的标识。STB特殊用户的标识也可包含在该信息中。即在具有同一个STB的四个成员的家庭中，每个成员被标识并且为为每个家庭成员预测独立的信道切换行为。
最开始，给每个用户分配默认的用户切换行为。用户可以通过图形用户界面(GUI)手动地更新该默认的用户切换行为。用户标识和信道标识优选地在信道改变时被记录，这意味着信道切换行为可以基于用户执行的信道切换行为定期的或根据需要来更新。
基于与标识的用户的用户信道切换行为相关的信息，可以使用已被证实的数据采堀技术来高确定度地预测标识的用户在任意给定时间将切换至的信道。因此，根据本发明的节点包括预测器，其适用于基于检索的与信道切换行为相关的信息来在不久的将来预测由用户选择的至少一个信道。给定操作者定义的切换至某一信道的可能性的阈值，可以定义“喜欢的信道列表”307，包含有被用户选择的可能性高于所定义阈值的信道。该“喜欢的信道列表”为每个用户定义并且根据一天的时刻是动态的。喜欢的列表上的信道数量将由操作者基于缓冲器中可用的存储器来定义。
根据本发明，“喜欢的信道列表”307中定义的信道被订阅并缓冲到缓冲器303中以实现快速信道变换至预测信道。通过存储用户选择的预测信道至缓冲器中，当信道切换发生时信道已经可用于用户的STB。也就是说，在用户的STB上具有信道媒体流所花的时间所导致的延迟被基本上消除。应当注意的是，如果本发明的节点在视频边缘中实现，与从首端传送媒体流至用户的STB的总时间相比，从视频边缘传送媒体流至用户的STB所花的时间可以忽略。当信道缓冲至缓冲器中时，信道被订阅并加入送至用户STB的组播组。因此，节点的起始器被配置为在预定的时间段内订阅被预测会被选择的信道，如通过发出IGMP加入命令。然后，如果用户不选择任何预测信道，节点被配置为处理向免费资源发出离开命令。
缓冲器303优选地被配置为存储被预测使用的每个信道I-帧至I-帧的信道，以及正在收看的信道。如果用户选择了另一个信道但自己后悔了并希望返回到先前信道，通过缓冲目前正在使用的信道，可以变回该信道。因此，根据一个实施例，缓冲器适用于至少缓冲每个所缓冲的媒体流(信道)的最近的I-帧循环。
该节点还包括监控器305，适用于监控信道切换行为，例如通过监控IGMP请求。图3b示出了该监控器。监控器305因而适用于记录和创建信道切换行为的日志，并向检索器301提供用户行为信息306。应当注意的是，监控器305还可远离本发明的节点300被放置，例如置于在最后一英里网络的设备中。
此外，节点300，如检索器301，还可以包括数据库309，用于存储监控的信道行为，即创建的日志。还应当注意的是，该数据库还可保持与监控器关联，例如如上所述与该节点分离。
根据一个实施例，该节点包括适用来将缓冲的媒体流之一从缓冲器馈送至用户的机顶盒的加入推动器(join facilitator)。该缓冲保证了当切换至该信道时，可以立刻馈送至与STB同步的地方，并且如果用户切换回去也不会有中断。
可替换地，当缓冲的信道被馈送至STB时，缓冲器寻找所讨论的信道上的下一I-帧，并且当它被定位时从首端将流馈送给STB。图4示出了包括缓冲器303和加入推动器304的节点300。从内容提供器将由预测器302基于由检索装置检索的用户行为信息预测的将被使用的信道的媒体流馈送至缓冲器303。这种情况下，两个信道是在缓冲器303的303a和303b中缓冲的I帧-I帧。当缓冲的其中一个信道被用户选择时(例如，当发出加入命令时)，加入推动器适用于将选择的信道的媒体流407馈送至用户的STB208。应当注意的是，图4中至STB208的虚线表示可能省略中间节点。
本发明还允许缓冲的信道和由于I-帧循环时间的可能延迟未被缓冲在主馈送的信道之间的同步。该同步通过放弃大小小于可配置阈值的b-帧和p-帧来发生，即包含少量信息(由该可配置阈值确定)的b-帧和p-帧被放弃。应当注意的是，被放弃的p-帧和b-帧的识别是由缓冲器在缓冲的媒体流被馈送至用户的STB之前执行的。图5示出了该同步。图5示出了当将缓冲501在缓冲器303中时(在这种情况下，图4的缓冲器部分303a)以及当直接从主馈送(内容提供器)馈送时的媒体流。在时间t1，用户切换至缓冲的媒体流。为了能够解码该流，必须从缓冲器中存储的第一I-帧开始传输。然而由于主馈送是在缓冲的流前面的三个帧，其与主馈送并不同步。那意味着为了与主馈送同步而不得不放弃来自缓冲器的B-帧和P-帧中的三个帧。
因而，加入推动器优选地适用于监控缓冲器以能够根据可配置的阈值决定何时放弃B-帧，直至所述来自缓冲器缓冲的媒体流与对应的从媒体内容分配器(被称为主馈送)直接分配的媒体流同步。
可替换地，在信道被用户收看的整个时间期间从缓冲器馈送信道，即不执行同步并且只给STB馈送来自缓冲器而非来自上述实施例中的主馈送的流。如果通过缓冲器给STB馈送流，建议在缓冲器中存储两个I-帧循环。
因此，基于加入信道所需的时间，称为“m”，本发明的节点适用于在预期的信道切换之前“n”秒按照喜欢的信道列表加入组播组，其中“n”是加入组所需的时间加上安全裕度以确保在请求的信道切换前m(n＝m+安全裕度)秒完成加入。
本发明还允许网络工程师预测网络需求，因为它为每个用户接收喜欢的信道列表。该统计还可以提供正在收看的信道和没有被收看的信道的市场和商业开发者信息。
本发明及其实施例还涉及以下与将结合图6描述的方法。
601、监控信道切换行为。
602、检索关于信道切换行为的信息。
603、基于检索信息预测将被选择的至少一个信道。
604、订阅一个(或多个)预测的媒体流。
605、缓冲订阅的一个(或多个)预测媒体流以实现快速信道切换至一个(或多个)预测的媒体流。根据一个实施例，缓冲预测的媒体流的至少一个I-帧循环。
606、将缓冲的信道之一从缓冲器馈送至用户的机顶盒。
根据可替换的实施例，还执行以下步骤。
607、监控缓冲器以决定何时放弃B-帧或/和P-帧直至所述从缓冲器馈送的缓冲信道与从媒体内容提供商直接分配的相应信道(即不是通过缓冲器馈送的相应信道，其也称为主馈送)同步。
608、馈送来自主馈送的信道。
因此，当用户的STB发出了到被预测将使用的信道的信道切换命令时，根据实施例的节点被配置以执行以下步骤：
停止正在收看的信道的馈送并开始缓冲信道I-帧至I-帧的馈送。
把缓冲的I-帧至I-帧馈送至用户的STB。
开始检查B-帧和P-帧以根据可配置的阈值来决定哪些帧被放弃。
当检测到缓冲的信道的下一I-帧时，执行非无缝切换或执行无缝切换。
非无缝切换意味着至STB的流被从缓冲的馈送切换至主馈送。这将导致描述了缓冲的耗尽和主流中的切换点间的时间的数据的丢失。这将导致场景间的突然转变并将被终端用户察觉。
无缝切换意味着基于上述的阈值放弃b-帧和p-帧，直至缓冲的媒体流与主馈送的媒体流同步。当实现同步时，来自主馈送的媒体流被馈送至用户的STB。该方法确保了视频的感知平滑度并改善了终端用户的满意度。
如果用户决定切换回之前收看的信道，馈送所缓冲的之前收看的信道的媒体流并且重复同步的过程。
尽管已经以多个实施例的方式描述了本发明，但是可以预期的是改变、修改、替换和其同等物对于本领域的技术人员来说一旦阅读了说明书和附图将变得显而易见。因而，这意味着以下所附的权利要求包含了在本发明的范围之内这样的改变、修改、替换和等同物。

Claims (13)

1.一种IPTV网络中的节点，用来通过信道从媒体内容分配器分配媒体至接收分配的媒体的用户的可连接的机顶盒，包括：
检索有关用户信道切换行为的信息的装置，
预测器，被配置为基于检索的信息预测将被用户选择的至少一个信道，
起始器，被配置为订阅至少一个预测的信道，和
缓冲器，被配置为缓冲订阅的至少一个预测的信道以使得能实现快速信道切换，其特征在于加入推动器，其适用于从缓冲器馈送用户选择的缓冲的信道之一至用户的机顶盒并且放弃B-帧或/和P-帧直到所述从缓冲器馈送的缓冲的信道与直接从媒体内容提供商分配的相应信道同步。
2.如权利要求1所述的节点，其特征在于：该缓冲器进一步适用于存储目前正被收看的信道。
3.如前述权利要求1-2中的任一权利要求所述的节点，其特征在于：有关信道切换行为的信息包括信道切换的时间和切换信道的至少一个属性。
4.如权利要求1-2中任一权利要求所述的节点，其特征在于：监控器，被配置为监控信道切换行为并被配置向检索器提供有关用户信道切换行为的信息。
5.如前述权利要求1-2中的任一权利要求所述的节点，其特征在于：数据库，用于存储检索的用户行为信息。
6.如前述权利要求1-2中的任一权利要求所述的节点，其特征在于：所述缓冲器适用于缓冲至少一个缓冲的信道的至少最近的I-帧循环。
7.如前述权利要求1-2中的任一权利要求所述的节点，其特征在于：该节点在视频边缘中实现。
8.如前述权利要求1-2中的任一权利要求所述的节点，其特征在于：该信道包括媒体。
9.IPTV网络中的一种方法，用于通过信道从媒体内容分配器分配媒体至接收分配的媒体的用户的可连接的机顶盒，包括以下步骤：
检索有关用户信道切换行为的信息，
基于检索的信息预测将被用户选择的至少一个信道，
订阅至少一个预测的信道，和
缓冲订阅的至少一个预测的信道以使得能实现快速信道切换，其特征在于以下步骤：
从缓冲器馈送用户选择的缓冲的信道之一至用户的机顶盒，以及
决定何时放弃B-帧或/和P-帧直到所述从缓冲器馈送的缓冲的信道与直接从媒体内容提供商分配的相应信道同步。
10.如权利要求9的方法，其特征在于：缓冲步骤还包括缓冲目前正在收看的信道。
11.如权利要求9-10中的任一权利要求所述的方法，其特征在于以下步骤：监控信道切换行为。
12.如前述权利要求9-10中任一权利要求所述的方法，其特征在于：缓冲步骤包括缓冲至少一个缓冲的信道的至少最近的I-帧循环。
13.如前述权利要求12所述的方法，其特征在于以下步骤：馈送来自主馈送的信道，其中该信道对应于所述缓冲的信道。
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