CN101753271B - 多描述编码的分布式媒体流分发系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种多描述编码的分布式媒体流分发系统及方法,所述多描述编码的分布式媒体流分发系统包括:存储子系统;存储调度子系统,用于从所述多个分布式存储单元中选择N个第一分布式存储单元;多描述编码子系统,用于对原始视频进行多描述编码,形成N路多描述编码码流,并将所述N路多描述编码码流分别发送到所述N个第一分布式存储单元进行存储;分发子系统,与存储子系统连接,包括多个分布式分发单元;分发调度子系统,用于根据客户端请求,从与所述第一分布式存储单元连接的分布式分发单元中选择M个第一分布式分发单元,并通知设置于客户端的多描述解码子系统。本发明提高了系统的可靠性。
Description
技术领域
本发明涉及多媒体分布式网络实时视频系统,包括移动流媒体、IPTV实况转播和网络视频监控等领域的存储和播放系统。
背景技术
随着FTTH((Fiber To The Home,光纤到家)、EPON(Ethernet PassiveOptical Network,以太网无源光网络)等技术的推进,固网宽带接入带宽对IPTV和视频监控等业务提供了客观的条件。
无线通信技术的发展,也为多媒体无线应用打破了带宽瓶颈的限制,尤其是3G网络升级到HSPA(High Speed Packet Access,高速分组接入)阶段后,3G网络的传输带宽可以达到几M,可以完全满足某些特殊场景下高清视频的要求。
目前中国移动的TD-SCDMA(Time Division-Synchronous Code DivisionMultiple Access,时分同步码分多址)网络,其HSDPA(High Speed DownlinkPacket Access,高速分组接入)网络支持下行数据速率最高可达3.6Mbps,上行数据速度最高可达384kbps;中国电信的CDMA2000 EV-DO(Evolution-DataOnly)网络的下行数据速率最高可达3.1Mbps,上行数据速率最高可达1.8Mbps;中国联通的WCDMA(Wide Code Division Multiple Access,宽带码分多址)网络在HSDPA支持下,下行数据速率最高可达14.4Mbps,上行数据速率最高可达5.76Mbps。而另一方面,由于H.264等压缩技术的发展,高清视频也成为当前的趋势。但是带宽的提升并没有很好解决多媒体视频业务的QoS(Quality of Service,服务质量)问题,网络延时、抖动和丢包仍是需要克服的问题,尤其是对于视频监控这类实时要求很高的业务更迫切需要解决这些问题。
多描述编码的提出就是为了解决上述网络问题对视频业务造成的影响。通过将视频源分解为多个独立但具有一定相关性的描述,通过不同或相同的路由发送到客户端,当客户端收到某个描述就可以解码出一定质量的图像,当收到多个码流的时候,通过联合解码可以得到更高质量的图像,从而平滑了因为丢包而造成图像质量的急剧恶化。
然而现有的多描述编码方案至少存在如下的缺点:
多描述编码虽然在一定程度上能够提高图像质量,但由于其没有考虑实际的网络状况,在应用于电信级层面时,不具备冗余备份能力,导致系统的可靠性受到影响。
发明内容
本发明的目的在于,提供一种多描述编码的分布式媒体流分发系统及方法,提高基于多描述编码的媒体流分发方案的可靠性。
为了实现上述目的,本发明实施例还提供了一种多描述编码的分布式媒体流分发系统,包括:
多描述编码子系统;
存储子系统,包括多个分布式存储单元;
存储调度子系统,用于从所述多个分布式存储单元中选择N个第一分布式存储单元,并通知所述多描述编码子系统;所述N大于或等于2;
所述多描述编码子系统,用于对原始视频进行多描述编码,形成N路多描述编码码流,并将所述N路的多描述编码码流分别发送到所述N个第一分布式存储单元进行存储;
分发子系统,与存储子系统连接,包括多个分布式分发单元;
分发调度子系统,用于根据客户端请求,从与所述第一分布式存储单元连接的分布式分发单元中选择M个第一分布式分发单元,并通知设置于客户端的多描述解码子系统,使所述多描述解码子系统建立与所述M个第一分布式分发单元的连接,并通过所述M个第一分布式分发单元从所述第一分布式存储单元的部分或全部进行多描述编码码流的接收和解码,所述M小于或等于N。
上述的一种多描述编码的分布式媒体流分发系统,其中,所述N由所述存储调度子系统根据存储调度子系统与多描述编码子系统之间的第一网络质量和/或分发调度子系统与客户端之间的第二网络质量获取。
上述的一种多描述编码的分布式媒体流分发系统,其中,所述N个第一分布式存储单元为所述多个分布式存储单元中负载最轻的存储单元。
上述的一种多描述编码的分布式媒体流分发系统,其中,所述M由所述分发调度子系统根据分发调度子系统与客户端之间的网络质量获取。
上述的一种多描述编码的分布式媒体流分发系统,其中,所述M个第一分布式分发单元为与所述第一分布式存储单元连接的分布式分发单元负载最轻的分发单元。
上述的一种多描述编码的分布式媒体流分发系统,其中,所述分发调度子系统具体包括:
媒体引向器,用于接收客户端请求,并与存储调度子系统交互,获取多描述编码码流所在的第一分布式存储单元;
网络质量获取模块,用于获取与客户端之间的网络的网络质量;
数量确定模块,用于根据获取的网络质量确定M的数值;
选择模块,用于从与第一分布式存储单元连接的分布式分发单元中选择M个第一分布式分发单元,并通知设置于客户端的多描述解码子系统。
为了实现上述目的,本发明实施例还提供了一种多描述编码的分布式媒体流分发方法,包括:
存储调度子系统从所述多个分布式存储单元获取N个第一分布式存储单元,并通知多描述编码子系统;所述N大于或等于2;
多描述编码子系统对原始视频进行多描述编码,形成N路多描述编码码流,并将所述N路的多描述编码码流分别发送到所述N个第一分布式存储单元进行存储;
分发调度子系统根据客户端请求,从与所述第一分布式存储单元连接的分布式分发单元中选择M个的第一分布式分发单元,并通知设置于客户端的多描述解码子系统,使所述多描述解码子系统建立与所述M个第一分布式分发单元的连接,并通过所述M个第一分布式分发单元从所述第一分布式存储单元的部分或全部进行多描述编码码流的接收和解码,所述M小于或等于N。
上述的多描述编码的分布式媒体流分发方法,其中,所述N由所述存储调度子系统根据存储调度子系统与多描述编码子系统之间的第一网络质量和/或分发调度子系统与客户端之间的第二网络质量获取。
上述的多描述编码的分布式媒体流分发方法,其中,所述N个第一分布式存储单元为所述多个分布式存储单元中负载最轻的存储单元。
上述的多描述编码的分布式媒体流分发方法,其中,所述M由所述分发调度子系统根据分发调度子系统与客户端之间的网络质量获取。
上述的多描述编码的分布式媒体流分发方法,其中,所述M个第一分布式分发单元为与所述第一分布式存储单元连接的分布式分发单元负载最轻的分发单元。
上述的多描述编码的分布式媒体流分发方法,其中,分发调度子系统根据客户端请求,从与所述第一分布式存储单元连接的分布式分发单元中选择M个的第一分布式分发单元,并通知设置于客户端的多描述解码子系统具体包括:
分发调度子系统接收客户端请求,并与存储调度子系统交互,获取多描述编码码流所在的第一分布式存储单元;
分发调度子系统获取与客户端之间的网络的网络质量;
分发调度子系统根据获取的网络质量确定M的数值;
分发调度子系统从与第一分布式存储单元连接的分布式分发单元中选择M个第一分布式分发单元,并通知设置于客户端的多描述解码子系统。
本发明实施例具有如下的有益效果:
与现有技术相比较,本发明实施例引入了对多描述编码码流的分布式存储和多描述编码码流的分布式分发。
因此即使部分存储单元和分发单元出错,也不会影响业务的正常进行,提高了系统的可靠性。
在本发明的具体实施例中,在用户端网络状况较差(如丢包率比较严重)时,用户端会与较多的存储单元建立连接,以获得较多的多描述编码码流来实现冗余备份,以便于能够解码得到满足需求的图像,因此,本发明实施例在丢包差错严重的网络环境下给予视频用户比较理想的下载观看速度,当用户网络质量较好时则获得高清晰的网络视频效果,解决了因网络传输过程中的视频流数据包丢失而可能导致解码端马赛克或花屏等问题。
附图说明
图1是本发明实施例的多描述编码的分布式媒体流分发系统的结构图;
图2a-图2b为分布式分发单元和分布式存储单元的连接方式示意图;
图3为本发明实施例中编码端的多描述编码子系统、存储调度子系统和存储子系统的详细处理流程示意图;
图4为本发明实施例中多描述解码子系统、分发调度子系统和分发子系统的详细处理流程示意图。
具体实施方式
本发明提出的一种多描述编码的分布式媒体流分发系统及方法中,通过设置多个分布式的存储单元和多个分布式的分发单元,通过存储单元和分发单元之间的冗余备份,提高系统的可靠性。
如图1所示,本发明实施例的多描述编码的分布式媒体流分发系统包括:
多描述编码子系统;
存储子系统,包括多个分布式存储单元;
存储调度子系统,用于从所述多个分布式存储单元中选择N个第一分布式存储单元并通知所述多描述编码子系统;所述N大于或等于2;
所述多描述编码子系统,用于对原始视频进行多描述编码,形成N路多描述编码码流,并将所述N路的多描述编码码流分别发送到所述N个第一分布式存储单元进行存储;
分发子系统,与存储子系统连接,包括多个分布式分发单元;
分发调度子系统,用于根据客户端请求,从与所述第一分布式存储单元连接的分布式分发单元中选择M个的第一分布式分发单元,并通知设置于客户端的多描述解码子系统,使所述多描述解码子系统建立与所述M个第一分布式分发单元的连接,并通过所述M个第一分布式分发单元从所述第一分布式存储单元的部分或全部进行多描述编码码流的接收和解码,所述M小于或等于N。
本发明实施例中,所述N由所述存储调度子系统根据存储调度子系统与多描述编码子系统之间的网络质量获取,在存储调度子系统与多描述编码子系统之间的网络状况较好时,该N的数值可以设置的小一些,而在存储调度子系统与多描述编码子系统之间的网络状况较差时,该N的数值可以设置的大一些。
本发明实施例中,所述M由所述分发调度子系统根据分发调度子系统与客户端之间的网络质量获取。在分发调度子系统与客户端之间的网络状况较好时,该M的数值可以设置的小一些,而在分发调度子系统与客户端之间的网络状况较差时,该M的数值可以设置的大一些。
当然,上述的N的设置也可以考虑分发调度子系统与客户端之间的网络质量获取,在分发调度子系统与客户端之间的网络状况较好时,该N的数值可以设置的小一些,而在分发调度子系统与客户端之间的网络状况较差时,该N的数值可以设置的大一些,对上述N和M数值确定的理由解释如下。
在分发调度子系统与客户端之间的网络质量较差时,表明或者丢包率会比较严重,或者延时比较大,数据包无法按时到达(当然,还可能是其他情况),在上述的情况下,如果M的数量设置较小,如2,则有可能2个多描述编码码流都无法正常发送到客户端,则客户端无法进行正常的解码,导致马赛克或花屏,而如果M的数量设置较大,如10,则增加了多描述编码码流正常发送到客户端的数量(如2个),则客户端能够利用接收到的2个多描述编码码流进行正常解码,不会出现马赛克或花屏的现象,而在分发调度子系统与客户端之间的网络质量较好时,就没有必要将M的数量设置较大,因为此时,所有的多描述编码码流都能够被正常接收,足够客户端解码得到清晰的图像,再多的多描述编码码流会导致带宽的浪费。
在本发明的具体实施例中,在确定N和M的数值之后,具体如何选定该M个第一分布式分发单元和N个第一分布式存储单元的选择可以基于多种方式来实现,如:
随机选择;或
根据负载状况选择,所述N个第一分布式存储单元为所述多个分布式存储单元中负载最轻的存储单元,所述M个第一分布式分发单元为与所述第一分布式存储单元连接的分布式分发单元负载最轻的分发单元。
在本发明的具体实施例中,分布式存储单元的负载可以通过CPU占用率、当前存储已占用的带宽和能力、当前和分发单元建立媒体连接消耗的带宽和能力等来描述。
当然,还可以通过其他方式进行选择,在此不一一列举详细说明。
在本发明的具体实施例中,需要根据分发调度子系统与客户端之间的网络质量获取N和M,该网络质量根据以下参数描述:
丢包率;和/或
延时;和/或
抖动。
其中:
丢包率越大,网络状况越差;
延时越大,网络状况越差;
抖动越大,网络状况越差。
当然,描述网络状况的参数不限于以上列举的3种参数,还可以通过Qos、路由路径等进行描述,在此不一一列举。
在本发明的具体实施例中,在用户端网络状况较差(如丢包率比较严重)时,用户端会与较多的存储单元建立连接,以获得较多的多描述编码码流来实现冗余备份,以便于能够解码得到满足需求的图像,因此,本发明实施例在丢包差错严重的网络环境下给予视频用户比较理想的下载观看速度,当用户网络质量较好时则获得高清晰的网络视频效果。
在本发明的具体实施例中,存储子系统,包括多个分布式存储单元,而分发子系统,与存储子系统连接,包括多个分布式分发单元,其中图2a-图2b为几种可能的分布式分发单元和分布式存储单元的连接方式示意图。
如图2a所示,分布式分发单元和分布式存储单元一一对应,而图2b中,有的分布式存储单元与一个分布式分发单元连接,而有的分布式存储单元与多个分布式分发单元连接。
应当理解的是,图2a和图2b仅仅是一种举例说明,在具体的连接方式中,只需要保证每一个存储单元与至少一个分发单元连接即可,也就是只需要保证存储单元中的数据能够被分发单元获取,发送到客户端即可。
在本发明的具体实施例中,分发调度子系统需要用于根据客户端请求,从与所述第一分布式存储单元连接的分布式分发单元中选择M个的第一分布式分发单元,并通知设置于客户端的多描述解码子系统,使所述多描述解码子系统建立与所述M个第一分布式分发单元的连接,并通过所述M个第一分布式分发单元从所述第一分布式存储单元的部分或全部进行多描述编码码流的接收和解码,所述M小于或等于N。
在本发明的具体实施例中,分发调度子系统具体包括:
媒体引向器,用于接收客户端请求,并与存储调度子系统交互,获取多描述编码码流所在的第一分布式存储单元;
网络质量获取模块,用于获取与客户端之间的网络的网络质量;
数量确定模块,用于根据获取的网络质量确定M的数值;
选择模块,用于从与第一分布式存储单元连接的分布式分发单元中选择M个第一分布式分发单元,并通知设置于客户端的多描述解码子系统;
多描述解码子系统在接收到通知后,会建立与所述M个第一分布式分发单元的连接,并通过所述M个第一分布式分发单元从所述第一分布式存储单元的部分或全部进行多描述编码码流的接收和解码,所述M小于或等于N。
当然,在每个分发单元中可以设置媒体引擎,用于内存缓冲或存储待发送到客户端的多描述编码码流。
如图3所示,编码端的多描述编码子系统、存储调度子系统和存储子系统的详细处理流程包括:
步骤31,存储调度子系统测试存储调度子系统与多描述编码子系统之间的网络的当前网络质量(如可以通过丢包率测试、抖动测试、延迟测试等方式来获取当前网络状况);
步骤32,存储调度子系统根据测试结果计算N的数值,并从多个分布式存储单元中选择N个第一分布式存储单元,后通知多描述编码子系统,所述网络质量越好,N的数值越小;
步骤33,多描述编码子系统对原始视频进行多描述编码,形成N路多描述编码码流,并将所述N路的多描述编码码流压缩成适合网络传输的数据包;
步骤34,多描述编码子系统建立与N个第一分布式存储单元之间的连接,并利用建立的连接将N路压缩后得数据包发送给N个第一分布式存储单元进行存储。
通过上述的过程,即可将原始视频拆分成多个多描述编码码流,并存储到不同的分布式存储单元中。
而将多描述编码码流保存到分布式存储单元是为了传输到用户,如图4所示,多描述解码子系统、分发调度子系统和分发子系统的详细处理流程包括:
步骤41,分发调度子系统接收多描述解码子系统发送的请求;
步骤42,分发调度子系统与存储调度子系统交互,获取多描述编码码流所在的第一分布式存储单元;
步骤43,分发调度子系统测试分发调度子系统与多描述解码子系统(也就是用户端)之间的网络的当前网络质量(如可以通过丢包率测试、抖动测试、延迟测试等方式来获取当前网络状况);
步骤44,分发调度子系统用于根据获取的网络质量确定M的数值,并从与第一分布式存储单元连接的分布式分发单元中选择M个第一分布式分发单元,并通知设置于客户端的多描述解码子系统;
步骤45,多描述解码子系统与M个第一分布式分发单元建立连接,并由M个第一分布式分发单元从与之连接的第一分布式存储单元中读取多描述编码码流后发送给多描述解码子系统;
步骤46,多描述解码子系统对接收到的多描述编码码流进行多描述解码后输出。
在本发明的具体实施例中,所述多描述解码子系统利用缓存来存储接收到的多描述编码码流,并每隔预定时间(如每5秒)解码缓存中的多描述编码码流,如果当前5秒内只收到1个多描述编码码流,则只对该多描述编码码流进行解码;如果当前5秒内收到至少两个多描述编码码流,则以合并解码获得更好的图象质量。
在本发明的具体实施例中,多描述解码子系统获取多描述编码码流的质量参数,在某一个多描述编码码流的质量参数低于预设门限时,通知分发调度子系统,由分发调度子系统通过分发单元断开连接,因此,分发调度子系统还包括:
控制模块,用于断开第三分发单元与客户端自家的连接,所述第三分发单元传输的多描述编码码流的质量参数低于预设门限。
当然,上述的断开连接操作也可以由客户端完成。
以上所述仅是本发明的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以作出若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (12)
1.一种多描述编码的分布式媒体流分发系统,其特征在于,包括:
存储子系统,包括多个分布式存储单元;
存储调度子系统,用于从所述多个分布式存储单元中选择N个第一分布式存储单元;所述N大于或等于2;
多描述编码子系统,用于对原始视频进行多描述编码,形成N路多描述编码码流,并将所述N路多描述编码码流分别发送到所述N个第一分布式存储单元进行存储;
分发子系统,与存储子系统连接,包括多个分布式分发单元;
分发调度子系统,用于根据客户端请求,从与所述N个第一分布式存储单元连接的分布式分发单元中选择M个第一分布式分发单元,并通知设置于客户端的多描述解码子系统,使所述多描述解码子系统通过建立与所述M个第一分布式分发单元的连接,通过所述M个第一分布式分发单元从所述N个第一分布式存储单元的部分或全部进行多描述编码码流的接收和解码,所述M小于或等于N。
2.根据权利要求1所述的一种多描述编码的分布式媒体流分发系统,其特征在于,所述N由所述存储调度子系统根据存储调度子系统与多描述编码子系统之间的第一网络质量和/或分发调度子系统与客户端之间的第二网络质量获取。
3.根据权利要求2所述的一种多描述编码的分布式媒体流分发系统,其特征在于,所述N个第一分布式存储单元为所述多个分布式存储单元中负载最轻的存储单元。
4.根据权利要求1所述的一种多描述编码的分布式媒体流分发系统,其特征在于,所述M由所述分发调度子系统根据分发调度子系统与客户端之间的网络质量获取。
5.根据权利要求4所述的一种多描述编码的分布式媒体流分发系统,其特征在于,所述M个第一分布式分发单元为与所述N个第一分布式存储单元连接的分布式分发单元负载最轻的分发单元。
6.根据权利要求1-5中任意一项所述的一种多描述编码的分布式媒体流分发系统,其特征在于,所述分发调度子系统具体包括:
媒体引向器,用于接收客户端请求,并与存储调度子系统交互,获取多描述编码码流所在的第一分布式存储单元;
网络质量获取模块,用于获取与客户端之间的网络的网络质量;
数量确定模块,用于根据获取的网络质量确定M的数值;
选择模块,用于从与第一分布式存储单元连接的分布式分发单元中选择M个第一分布式分发单元,并通知设置于客户端的多描述解码子系统。
7.一种多描述编码的分布式媒体流分发方法,其特征在于,包括:
存储调度子系统从多个分布式存储单元获取N个第一分布式存储单元,并通知多描述编码子系统;所述N大于或等于2;
多描述编码子系统对原始视频进行多描述编码,形成N路多描述编码码流,并将所述N路的多描述编码码流分别发送到所述N个第一分布式存储单元进行存储;
分发调度子系统根据客户端请求,从与所述N个第一分布式存储单元连接的分布式分发单元中选择M个的第一分布式分发单元,并通知设置于客户端的多描述解码子系统,使所述多描述解码子系统通过建立与所述M个第一分布式分发单元的连接,通过所述M个第一分布式分发单元从所述N个第一分布式存储单元的部分或全部进行多描述编码码流的接收和解码,所述M小于或等于N。
8.根据权利要求7所述的多描述编码的分布式媒体流分发方法,其特征在于,所述N由所述存储调度子系统根据存储调度子系统与多描述编码子系统之间的第一网络质量和/或分发调度子系统与客户端之间的第二网络质量获取。
9.根据权利要求8所述的多描述编码的分布式媒体流分发方法,其特征在于,所述N个第一分布式存储单元为所述多个分布式存储单元中负载最轻的存储单元。
10.根据权利要求7所述的多描述编码的分布式媒体流分发方法,其特征在于,所述M由所述分发调度子系统根据分发调度子系统与客户端之间的网络质量获取。
11.根据权利要求10所述的多描述编码的分布式媒体流分发方法,其特征在于,所述M个第一分布式分发单元为与所述N个第一分布式存储单元连接的分布式分发单元负载最轻的分发单元。
12.根据权利要求10所述的多描述编码的分布式媒体流分发方法,其特征在于,分发调度子系统根据客户端请求,从与所述N个第一分布式存储单元连接的分布式分发单元中选择M个的第一分布式分发单元,并通知设置于客户端的多描述解码子系统具体包括:
分发调度子系统接收客户端请求,并与存储调度子系统交互,获取多描述编码码流所在的第一分布式存储单元;
分发调度子系统获取与客户端之间的网络的网络质量;
分发调度子系统根据获取的网络质量确定M的数值;
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