CN103139656A - 一种视频直播分发网络的集簇式动态网络分发树管理方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及信息与通信技术领域，具体涉及视频直播分发网络中的一种视频直播分发网络的集簇式动态网络分发树管理方法。为了进一步降低视频直播服务对骨干网络传输带宽的需求，降低中继节点服务器的传输负荷，本发明提供了一种集簇式动态网络分发树管理方法。当边缘节点服务器需要接入到某个视频直播业务的视频直播分发树时，视频分发网络全局服务器首先在视频直播分发树中查找距离所述边缘节点服务器最近的视频分发网络节点服务器，并将其分配给边缘节点服务器作为其上级接入节点，从而使处于相同地理位置的边缘节点服务器不需要重复从远端中继节点服务器获取同一直播媒体流。

Description

一种视频直播分发网络的集簇式动态网络分发树管理方法

技术领域

本发明涉及通信网络，尤其涉及视频直播分发网络中的一种视频直播分发网络的集簇式动态网络分发树管理方法。

背景技术

随着视频技术的广泛应用，基于Internet的视频直播服务的需求日益增加，而基于Internet的大规模视频流量分发是视频直播服务所面临的一个严峻挑战。虽然CDN技术被广泛应用于分发Web流量和视频点播流量，实现网络内容的就近访问，缓解流媒体传输的高吞吐率对骨干网带宽带来的压力，提高业务响应速度，但目前CDN技术还不能很好地解决大规模视频直播业务的流量分发问题。

如图1所示，对于大规模视频直播服务，可以通过部署由直播源站节点服务器集群、中继节点服务器集群和边缘节点服务器集群等视频分发网络节点服务器集群所组成的视频直播分发网络来提高大规模视频直播业务的服务效率，降低视频直播服务传输所占用的网络带宽。

对于图1所示的视频直播分发网络而言，对大量分散部署的节点服务器集群的高度集中管理和控制是确保网络效率、可靠性、可控性的必要手段。

视频分发网络全局服务器可以看作是一组逻辑设备，实现了视频直播分发网络的管理、监控、动态配置、控制、调度等功能，对视频直播分发网络中的所有视频分发网络节点服务器进行集中控制、管理和调度。

在视频直播分发网络中，直播媒体流通过直播源站节点服务器、中继节点服务器流入边缘节点服务器。当用户客户端请求接入一个视频直播业务时，指向一个边缘节点服务器的URL被分配给用户客户端，用户客户端可以利用这个URL接入到所请求的视频直播服务。

在大规模视频直播分发网络中，位于相同地理位置的多个边缘服务器可能会均需要向部署在异地的中继节点服务器请求相同的视频直播流，这样会造成多个相同内容的视频直播流在骨干网络上传输，造成骨干网带宽的浪费，同时也加大了中继节点服务器的传输负荷。

发明内容

为了解决目前视频直播分发网络的技术空白，进一步降低视频直播服务对骨干网络传输带宽的需求，降低中继节点服务器的传输负荷，本发明提供了一种集簇式动态网络分发树管理方法。

根据本发明的第一方面，提供了一种视频直播分发网络的集簇式动态网络分发树管理方法，其特征在于：当边缘节点服务器需要接入到某个视频直播业务的视频直播分发树时，视频分发网络全局服务器首先在所述视频直播业务的视频直播分发树中查找距离所述边缘节点服务器部署位置最近的视频分发网络节点服务器，分配给边缘节点服务器作为其上级接入节点。边缘节点服务器的上级接入节点可以是中继节点服务器或者其它边缘节点服务器。

根据本发明的第二方面，提供了一种视频直播分发树管理表，它被视频分发网络全局服务器用于记录网络中负责分发的所有视频直播业务的视频直播分发树组成信息。视频直播分发树管理表由0到多条分发树管理记录组成，每条分发树管理记录对应一个视频直播业务，其中包含所述业务的视频直播分发树构成信息。分发树管理记录由业务标识、直播源地址、节点服务器列表等部分组成。其中：业务标识用于标识一个视频直播业务；直播源地址表示视频直播业务的视频直播源的地址；节点服务器列表包含视频直播业务的视频直播分发树的拓扑信息。

根据本发明的第三方面，提供了边缘节点服务器接入视频直播分发树的处理过程。其中，包括以下步骤：

a)用户客户端请求接入一个视频直播业务；

b)视频分发网络全局服务器为用户客户端分配一个边缘节点服务器作为所述视频直播业务的业务接入点；

c)用户客户端向步骤b)分配的边缘节点服务器发送直播业务接入请求消息；

d)边缘节点服务器检查其正在接收的视频直播业务，发现用户客户端请求的视频直播业务的直播媒体流未被转发到本边缘节点服务器；

e)边缘节点服务器发送直播业务路由查询请求消息到视频分发网络全局服务器，请求获取所述视频直播业务的上级转发节点服务器信息；

f)视频分发网络全局服务器执行集簇式直播分发路径推举过程，获得可以向边缘节点服务器转发所述视频直播业务的直播媒体流的视频分发网络节点服务器；

g)视频分发网络全局服务器发送直播业务路由查询响应消息给边缘节点服务器，消息中携带步骤f)所获得的视频分发网络节点服务器的信息；

h)边缘节点服务器发送直播业务接入请求消息到步骤g)中获取到的视频分发网络节点服务器；

i)边缘节点服务器发送直播业务路由添加请求消息到视频分发网络全局服务器；

j)视频分发网络全局服务器修改视频直播分发树管理表中所述视频直播业务的分发树管理相关记录，将所述边缘节点服务器添加进节点服务器列表中。

根据本发明的第四方面，提供了边缘节点服务器退出视频直播分发树的处理过程。其中，包括以下步骤：

a)边缘节点服务器接收到视频直播业务退出请求消息；

b)边缘节点服务器检查所述视频直播业务的业务接收端个数，发现业务接收端个数为1；

c)边缘节点服务器向转发所述视频直播业务的上级视频分发网络节点服务器发送视频直播业务退出请求消息；

d)边缘节点服务器发送直播业务路由变化请求消息到视频分发网络全局服务器，表示边缘节点服务器已从所述视频直播业务的视频直播分发树中离开；

e)视频分发网络全局服务器修改视频直播分发树管理表中所述视频直播业务的分发树管理相关记录，将所述边缘节点服务器从节点服务器列表中移除。

根据本发明的第五方面，提供了集簇式直播分发路径推举过程。其中，包括以下步骤：

a)视频分发网络全局服务器接收到来自边缘节点服务器的直播业务路由查询请求消息，请求获取接入一个视频直播业务的上级视频分发网络节点服务器信息；

b)视频分发网络全局服务器在视频直播分发树管理表中检索所述视频直播业务的视频直播分发树拓扑信息，获取视频直播分发树中距离所述边缘节点服务器部署位置最近的视频分发网络节点服务器；

c)视频分发网络全局服务器产生业务路由查询响应消息，消息中携带步骤b)所获得的视频分发网络节点服务器地址信息；

d)视频分发网络全局服务器发送业务路由查询响应消息到所述边缘节点服务器。

采用本发明的方案，当边缘节点服务器需要接入到某个视频直播业务的视频直播分发树时，视频分发网络全局服务器在该视频直播业务的视频直播分发树中挑选与所述边缘节点服务器部署位置最近的视频分发网络节点服务器作为所述边缘节点服务器的上级视频分发网络节点服务器，转发所述视频直播业务的直播媒体流到所述边缘节点服务器，从而降低视频直播服务对骨干网络传输带宽的需求。

附图说明

通过参照附图阅读以下所作的对非限制性实施例的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显。本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1示出了视频直播分发网络系统结构示意图；

图2示出了根据本发明的一个具体实施例的集簇式动态网络分发树的媒体流转发路径示意图；

图3示出了根据本发明的一个具体实施例的边缘节点服务器接入视频直播分发树的处理过程的流程图；

图4示出了根据本发明的一个具体实施例的边缘节点服务器退出视频直播分发树的处理过程的流程图；

图5示出了根据本发明的一个具体实施例的集簇式直播分发路径推举过程的流程图。

其中，相同或相似的附图标记表示相同或相似的步骤特征或装置/模块。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的优选实施方式进行详细的说明。

如图1所示，在视频直播分发网络中，作为视频分发网络全局服务器，全局服务器1负责对网络内的所有视频分发网络节点服务器进行集中控制、管理、监控和调度。针对网络中分发的每个视频直播业务，全局服务器1都会为其创建一棵独立的视频直播分发树来负责所述视频直播业务的直播媒体流实时分发。

在现有的实现方案中，视频直播业务的视频直播分发树是在视频直播业务向视频分发网络进行注册时建立的，由视频分发网络全局服务器预先配置负责所述视频直播业务分发的视频分发网络节点服务器集合。

以图1中所示的全局服务器1、视频分发网络节点服务器和终端为例，如：边缘节点服务器J31、边缘节点服务器J32、中继节点服务器J21、直播源站节点服务器J11均在视频直播业务x的视频直播分发树中，终端1通过边缘节点服务器J31获取视频直播业务x的直播服务，终端2通过边缘节点服务器J32获取视频直播业务x的直播服务。中继节点服务器J21分别转发视频直播业务x的直播媒体流到边缘节点服务器J31和边缘节点服务器J32。这样会导致中继节点服务器J21发送两个相同的视频直播流到部署在同一位置的两个边缘节点服务器，即：边缘节点服务器J31和边缘节点服务器J32，从而浪费了骨干网的传输带宽。

以下根据图2对本发明的第一方面进行描述。其中，图1及其相关描述在此一并作为参考。

以图2中所示的全局服务器1、视频分发网络节点服务器和终端为例，如：终端1已通过边缘节点服务器J31获取视频直播业务x的直播服务，即：视频直播业务x的直播媒体流已经通过中继节点服务器J21转发到边缘节点服务器J31，并由边缘节点服务器J31转发到终端1。当终端2请求边缘节点服务器J32获取视频直播业务x的直播服务时，全局服务器1检查视频直播业务x的视频直播分发树，发现视频直播业务x的直播媒体流已经被转发到和边缘节点服务器J32部署在同一地理位置的边缘节点服务器J31，则全局服务器1指派边缘节点服务器J31作为边缘节点服务器J32的视频直播业务x的上级转发视频分发网络节点服务器，由边缘节点服务器J31负责转发视频直播业务x的直播媒体流到边缘节点服务器J32，再由边缘节点服务器J32转发视频直播业务x的直播媒体流到终端2。由于边缘节点服务器J31和边缘节点服务器J32被部署在同一区域，所以边缘节点服务器J31和边缘节点服务器J32之间的直播媒体流转发属于本地转发，不会浪费骨干网络传输带宽。

以下，对本发明的第二方面进行描述，其中，图1、图2及其相关描述在此一并作为参考。

以图2中所示的视频直播分发网络为例，全局服务器1中维护一个视频直播分发树管理表，用于记录视频分发网络负责分发的所有视频直播业务的视频直播分发树组成信息。视频直播分发树管理表由0到多条分发树管理记录组成，每条分发树管理记录对应一个视频直播业务，其中包含所述视频直播业务的视频直播分发树构成信息。分发树管理记录由业务标识、直播源地址、节点服务器列表等部分组成。其中：业务标识用于标识一个视频直播业务；直播源地址表示视频直播业务的视频直播源的地址；节点服务器列表包含视频直播业务的视频直播分发树的拓扑信息。

例如，视频直播业务x是视频直播分发网络负责分发的一个视频直播业务。当视频直播业务x注册时，全局服务器1为其分配直播源站节点服务器J11、中继节点服务器J21、边缘节点服务器J31、边缘节点服务器J32来负责视频直播业务x的直播媒体流分发。视频直播分发树管理表中维护一条分发树管理记录，记录视频直播业务x的视频直播分发树组成信息。该分发树管理记录中包含：视频直播业务x的业务标识、视频直播业务x的直播源地址、节点服务器列表。节点服务器列表中包含直播源站节点服务器J11、中继节点服务器J21的信息。此时，边缘节点服务器均未加入到节点服务器列表中。当边缘节点服务器J31或者边缘节点服务器J32接收到视频直播业务x的视频直播接入请求消息，向全局服务器1请求接入到视频直播业务x的视频直播分发树中时，所述边缘节点服务器才会被加入到视频直播业务x的分发树管理记录的节点服务器列表中，表示视频直播业务x的直播媒体流已经被转发到所述边缘节点服务器上。

以下，参照图3对本发明的第三方面进行描述，其中，图1、图2及其相关描述在此一并作为参考。

以图2中所示的全局服务器1、直播源站节点服务器J11、中继节点服务器J21、边缘节点服务器J31、边缘节点服务器J32、终端2为例，假设视频直播业务x的视频直播分发树中当前包含直播源站节点服务器J11、中继节点服务器J21、边缘节点服务器J31组成。边缘节点服务器J32接入视频直播业务x的视频直播分发树的处理过程包括如下步骤：

步骤S10，终端2请求接入视频直播业务x。

步骤S11，全局服务器1为终端2分配边缘节点服务器J32作为视频直播业务x的业务接入点，由边缘节点服务器J32负责转发视频直播业务x的直播媒体流到终端2。

步骤S12，终端2发送直播业务接入请求消息到边缘节点服务器J32，请求接入视频直播业务x。

步骤S13，边缘节点服务器J32检查其上正在接收的视频直播业务，发现视频直播业务x的直播媒体流尚未被转发到边缘节点服务器J32。

步骤S14，边缘节点服务器J32发送直播业务路由查询请求消息到全局服务器1，请求获取可以向其转发视频直播业务x的直播媒体流的上级转发节点服务器信息。

步骤S15，全局服务器1执行集簇式直播分发路径推举过程，获得可以为边缘节点服务器J32提供视频直播业务x转发服务的视频分发网络节点服务器，即：边缘节点服务器J31。

步骤S16，全局服务器1发送直播业务路由查询响应消息给边缘节点服务器J32，消息中携带边缘节点服务器J31的信息。

步骤S17，边缘节点服务器J32发送直播业务接入请求消息到边缘节点服务器J31，请求边缘节点服务器J31转发视频直播业务x的直播媒体流到边缘节点服务器J32。此后，边缘节点服务器J31将接收到的视频直播业务x的直播媒体流实时转发到边缘节点服务器J32。边缘节点服务器J32继续将接收到的视频直播业务x的直播媒体流实时转发到终端2。

步骤S18，边缘节点服务器J32发送直播业务路由添加请求消息到全局服务器1，表示边缘节点服务器J32已加入视频直播业务x的视频直播分发树。

步骤S19，全局服务器1修改视频直播分发树管理表中视频直播业务x的分发树管理相关记录，将边缘节点服务器J32添加进节点服务器列表中。

以下，参照图4对本发明的第四方面进行描述，其中，图1、图2及其相关描述在此一并作为参考。

以图2中所示的全局服务器1、直播源站节点服务器J11、中继节点服务器J21、边缘节点服务器J31、边缘节点服务器J32、终端2为例，假设视频直播业务x的视频直播分发树当前包含直播源站节点服务器J11、中继节点服务器J21、边缘节点服务器J31、边缘节点服务器J32，边缘节点服务器J32通过边缘节点服务器J31接收视频直播业务x的直播媒体流。边缘节点服务器J32退出视频直播业务x的视频直播分发树的处理过程包括如下步骤：

步骤S20，终端2发送视频直播业务退出请求消息到边缘节点服务器J32，请求停止接收视频直播业务x的直播媒体流。

步骤S21，边缘节点服务器J32检查视频直播业务x的的业务接收端个数，即：有多少个用户客户端或者下级节点服务器正在通过边缘节点服务器J32接收视频直播业务x的直播媒体流。边缘节点服务器J32发现其上视频直播业务x的业务接收端个数为1，即：只有终端2。

步骤S22，边缘节点服务器J32发送视频直播业务退出请求消息到边缘节点服务器J31，请求停止接收视频直播业务x的直播媒体流。边缘节点服务器J31接收到此消息后，将停止向边缘节点服务器J32转发视频直播业务x的直播媒体流。

步骤S23，边缘节点服务器J32发送直播业务路由变化请求消息到全局服务器1，表示边缘节点服务器J32己从视频直播业务x的视频直播分发树中离开。

步骤S24，全局服务器1修改视频直播分发树管理表中视频直播业务x的分发树管理相关记录，将边缘节点服务器J32从节点服务器列表中移除。

以下，参照图5对本发明的第五方面进行描述，其中，图1、图2及其相关描述在此一并作为参考。

以图1中所示的全局服务器1、直播源站节点服务器J11、中继节点服务器J21、边缘节点服务器J31、边缘节点服务器J32、终端2为例，假设视频直播业务x的视频直播分发树中当前由直播源站节点服务器J11、中继节点服务器J21、边缘节点服务器J31组成。集簇式直播分发路径推举过程包括如下步骤：

步骤S30，全局服务器1接收到来自边缘节点服务器J32的直播业务路由查询请求消息，请求提供可以为边缘节点服务器J32转发视频直播业务x的上一级视频分发网络节点服务器信息。

步骤S31，全局服务器1在视频直播分发树管理表中检索视频直播业务x的视频直播分发树拓扑信息，获取视频直播业务x的视频直播分发树中部署位置距离边缘节点服务器J32最近的视频分发网络节点服务器，即：边缘节点服务器J31。

步骤S32，全局服务器1生成业务路由查询响应消息，消息中携带边缘节点服务器J31的地址信息。

步骤S33，全局服务器1发送业务路由查询响应消息到边缘节点服务器J32。

边缘节点服务器J32在接收到业务路由查询响应消息后，从中取出边缘节点服务器J31的地址信息，并利用该信息向边缘节点服务器J31请求视频直播业务x的直播媒体流转发服务。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改，等同替换，改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种视频直播分发网络的集簇式动态网络分发树管理方法，其特征在于：当边缘节点服务器需要接入到某个视频直播业务的视频直播分发树时，视频分发网络全局服务器在所述视频直播业务的视频直播分发树中查找距离所述边缘节点服务器部署位置最近的视频分发网络节点服务器，分配给边缘节点服务器作为其上级接入节点。

2.根据权利要求1所述的视频直播分发网络的集簇式动态网络分发树管理方法，其特征还在于：边缘节点服务器的上级接入节点可以是中继节点服务器或者其它边缘节点服务器。

3.根据权利要求1-2所述的视频直播分发网络的集簇式动态网络分发树管理方法，其特征还在于：视频直播分发树管理表被视频分发网络全局服务器用于记录网络中负责分发的所有视频直播业务的视频直播分发树组成信息。

4.根据权利要求1-3所述的视频直播分发网络的集簇式动态网络分发树管理方法，其特征还在于，边缘节点服务器接入视频直播分发树的处理过程包括如下步骤：

a)用户客户端请求接入一个视频直播业务；

b)视频分发网络全局服务器为用户客户端分配一个边缘节点服务器作为所述视频直播业务的业务接入点；

c)用户客户端向步骤b)分配的边缘节点服务器发送直播业务接入请求消息；

d)边缘节点服务器检查其正在接收的视频直播业务，发现用户客户端请求的视频直播业务的直播媒体流未被转发到本边缘节点服务器；

e)边缘节点服务器发送直播业务路由查询请求消息到视频分发网络全局服务器，请求获取所述视频直播业务的上级转发节点服务器信息；

f)视频分发网络全局服务器执行集簇式直播分发路径推举过程，获得可以向边缘节点服务器转发所述视频直播业务的直播媒体流的视频分发网络节点服务器；

g)视频分发网络全局服务器发送直播业务路由查询响应消息给边缘节点服务器，消息中携带步骤f)所获得的视频分发网络节点服务器的信息；

h)边缘节点服务器发送直播业务接入请求消息到步骤g)中获取到的视频分发网络节点服务器；

i)边缘节点服务器发送直播业务路由添加请求消息到视频分发网络全局服务器；

j)视频分发网络全局服务器修改视频直播分发树管理表中所述视频直播业务的分发树管理相关记录，将所述边缘节点服务器添加进节点服务器列表中。

5.根据权利要求1-4所述的视频直播分发网络的集簇式动态网络分发树管理方法，其特征还在于，边缘节点服务器退出视频直播分发树的处理过程包括如下步骤：

a)边缘节点服务器接收到视频直播业务退出请求消息；

b)边缘节点服务器检查所述视频直播业务的业务接收端个数，发现业务接收端个数为1；

c)边缘节点服务器向转发所述视频直播业务的上级视频分发网络节点服务器发送视频直播业务退出请求消息；

d)边缘节点服务器发送直播业务路由变化请求消息到视频分发网络全局服务器，表示边缘节点服务器已从所述视频直播业务的视频直播分发树中离开；

e)视频分发网络全局服务器修改视频直播分发树管理表中所述视频直播业务的分发树管理相关记录，将所述边缘节点服务器从节点服务器列表中移除。

6.根据权利要求1-5所述的视频直播分发网络的集簇式动态网络分发树管理方法，其特征还在于，集簇式直播分发路径推举过程包括如下步骤：

a)视频分发网络全局服务器接收到来自边缘节点服务器的直播业务路由查询请求消息，请求获取接入一个视频直播业务的上级视频分发网络节点服务器信息；

b)视频分发网络全局服务器在视频直播分发树管理表中检索所述视频直播业务的视频直播分发树拓扑信息，获取视频直播分发树中距离所述边缘节点服务器部署位置最近的视频分发网络节点服务器；

c)视频分发网络全局服务器产生业务路由查询响应消息，消息中携带步骤b)所获得的视频分发网络节点服务器地址信息；

d)视频分发网络全局服务器发送业务路由查询响应消息到所述边缘节点服务器。

7.根据权利要求5所述的边缘节点服务器退出视频直播分发树的处理过程，在步骤a)中，边缘节点服务器接收到的视频直播业务退出请求消息可以来自用户客户端，也可以来自其下级边缘节点服务器。

8.根据权利要求3所述的视频直播分发树管理表，其特征还在于：视频直播分发树管理表由0到多条分发树管理记录组成，每条分发树管理记录对应一个视频直播业务，其中包含所述视频直播业务的视频直播分发树构成信息。

9.根据权利要求3和权利要求8所述的视频直播分发树管理表，其特征还在于：

a)分发树管理记录由业务标识、直播源地址、节点服务器列表等部分组成；

b)业务标识为视频直播业务的标识信息；

c)直播源地址表示视频直播业务的视频直播源的地址；

d)节点服务器列表包含视频直播业务的视频直播分发树的拓扑信息。

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