CN103561013A

CN103561013A - 流媒体的数据分发系统

Info

Publication number: CN103561013A
Application number: CN201310519414.0A
Authority: CN
Inventors: 陈中华; 姚巍; 林伟雄; 惠亚文; 郑利春
Original assignee: Lenovo Chinaweal System and Service Co Ltd
Current assignee: Lenovo Chinaweal System and Service Co Ltd
Priority date: 2013-10-29
Filing date: 2013-10-29
Publication date: 2014-02-05
Anticipated expiration: 2033-10-29
Also published as: CN103561013B

Abstract

本发明提供一种流媒体的数据分发系统，包括：媒体库、索引服务器、区域代理节点；媒体库将流媒体资源装成若干流媒体资源数据段；索引服务器根据资源请求查询数据存储表，当查询到时，发送第一命令；当未查询到时，发送第二命令；区域代理节点当接收到第一命令时，获取相应的流媒体资源数据段；当接收到第二命令时，向媒体库转发资源请求；当向客户端传输数据时，获取客户端的网络带宽，把即将传输的数据转换成质量等级与网络带宽相适应的数据；再经解析得到RTP数据包；当传输完第一RTP数据包后，向客户端传输第二RTP数据包。本发明可以减轻媒体库的负担，提高流媒体的数据质量，提高流媒体的数据传输效率。

Description

流媒体的数据分发系统

技术领域

本发明涉及数据传输控制领域，更为具体地，涉及流媒体的数据分发系统。

背景技术

流媒体是指采用流式传输的方式在互联网上实时播放的媒体，包括在线的视频直播和点播业务。随着视频会议、远程教学、在线游戏和娱乐等应用的日益广泛，流媒体传输技术经历了从IP组播、内容分发技术CDN到P2P技术的发展；由于用户规模的剧增，传统基于客户/服务器(C/S)模式或内容分发技术(CDN)模式存在服务器性能的瓶颈，针对用户在不同时段的资源请求需要进行分别的数据处理和传输，大量的用户请求资源，会给媒体库造成过度负担；在流媒体文件进行数据传输时，通常是采用单一的码率传输，不能有效利用当前的数据带宽，使得流媒体的质量低下，传输效率不高。

发明内容

本发明的目的在于提出一种流媒体的数据分发系统，可以减轻媒体库的负担，提高流媒体的数据质量，提高流媒体的数据传输效率，提供良好的用户体验。

本发明采用的方案是：提供了一种流媒体的数据分发系统，包括：媒体库、索引服务器、区域代理节点；

其中，所述媒体库，用于将流媒体资源封装成RTP数据包，并将RTP数据包组装成若干流媒体资源数据段，根据所述区域代理节点转发的资源请求，向所述区域代理节点返回相应的流媒体资源数据段；其中，所述资源请求包括：媒体资源名称、媒体资源的时戳、媒体播放时长，以及采样率；

所述索引服务器，用于根据所述资源请求查询数据存储表，其中，所述数据存储表记录各个区域代理节点所缓存的流媒体资源数据段的缓存信息；当查询到区域代理节点存储有相应的流媒体资源数据段时，向对应的区域代理节点发送将相应的流媒体资源数据段传输到客户端的第一命令；当未查询到区域代理节点存储有相应的流媒体资源数据段时，向对应的区域代理节点发送向所述媒体库转发所述资源请求的第二命令；

所述区域代理节点，用于当接收到所述第一命令时，根据所述资源请求获取相应的流媒体资源数据段；当接收到所述第二命令时，向所述媒体库转发所述资源请求；以及存储的所述媒体库传来的各个流媒体资源数据段；当向客户端传输流媒体资源数据段时，获取所述客户端的网络带宽，把即将传输的流媒体资源数据段转换成质量等级与网络带宽相适应的流媒体资源数据段；解析所述与网络带宽相适应的流媒体资源数据段得到RTP数据包；当传输完第一RTP数据包后，向客户端传输第二RTP数据包；其中，所述第一RTP数据包为解析当前流媒体资源数据段得到的RTP数据包，所述第一RTP数据包为解析所述与网络带宽相适应的流媒体资源数据段得到的RTP数据包。

利用上述系统，将被请求过的流媒体资源数据段存储在各个区域代理节点，通过个区域代理节点的数据存储表记录各自的流媒体资源数据段存储信息；当接收到资源请求时，先查询数据存储表，若找到区域代理节点存储有相应的流媒体资源数据段，则从该区域代理节点响应客户端的资源请求，向客户端传输相应的刘媒体资源数据段；若没有找到相应的流媒体资源数据段，则根据资源请求向媒体库获取相应的数据；向客户端传输数据时，根据客户端的网络带宽，适时调整传输数据的质量；从而可以减轻媒体库的负担，提高流媒体的数据质量，提高流媒体的数据传输效率，提供良好的用户体验。

为了实现上述以及相关目的，本发明的一个或多个方面包括后面将详细说明并在权利要求中特别指出的特征。下面的说明以及附图详细说明了本发明的某些示例性方面。然而，这些方面指示的仅仅是可使用本发明的原理的各种方式中的一些方式。此外，本发明旨在包括所有这些方面以及它们的等同物。

附图说明

根据下述参照附图进行的详细描述，本发明的上述和其他目的、特征和优点将变得更加显而易见。在附图中：

图1示出了流媒体的数据分发系统的一个功能框图；

图2示出了流媒体的数据分发系统的另一个功能框图。

在所有附图中相同的标号指示相似或相应的特征或功能。

具体实施方式

下面描述本公开的各个方面。应该明白的是，本文的教导可以以多种多样形式具体体现，并且在本文中公开的任何具体结构、功能或两者仅仅是代表性的。基于本文的教导，本领域技术人员应该明白的是，本文所公开的一个方面可以独立于任何其它方面实现，并且这些方面中的两个或多个方面可以按照各种方式组合。例如，可以使用本文所阐述的任何数目的方面，实现装置或实践方法。另外，可以使用其它结构、功能、或除了本文所阐述的一个或多个方面之外或不是本文所阐述的一个或多个方面的结构和功能，实现这种装置或实践这种方法。此外，本文所描述的任何方面可以包括权利要求的至少一个元素。

下面将参照附图描述本发明的各个实施例。

首先请参考图1，图1示出了流媒体的数据分发系统的功能框图；流媒体的数据分发系统包括：媒体库、索引服务器、若干区域代理节点；

媒体库连接各个区域代理节点、客户端向区域代理节点发送资源请求；各个区域代理节点间可相互联系，索引服务器可与各个区域代理节点建立联系；

其中，媒体库，用于将流媒体资源封装成RTP（Real-time Transport Protocol，实时传送协议）数据包，并将RTP数据包组装成若干流媒体资源数据段，根据区域代理节点转发的资源请求，向区域代理节点返回相应的流媒体资源数据段；其中，资源请求包括：媒体资源名称、媒体资源的时戳、媒体播放时长，以及采样率；

媒体库包括存储库和编码器，存储库中存储经过编码器重编码组织的数据，编码器主要功能是从mp4文件中抽取音视频编码数据组织RTP数据包构成数据段，媒体库可实现对大量资源请求的分发调度。

索引服务器，用于根据资源请求查询数据存储表，其中，数据存储表记录各个区域代理节点所缓存的流媒体资源数据段的缓存信息；当查询到区域代理节点存储有相应的流媒体资源数据段时，向对应的区域代理节点发送将相应的流媒体资源数据段传输到客户端的第一命令；当未查询到区域代理节点存储有相应的流媒体资源数据段时，向对应的区域代理节点发送向媒体库转发资源请求的第二命令；

区域代理节点，用于当接收到第一命令时，根据资源请求获取相应的流媒体资源数据段；当接收到第二命令时，向媒体库转发资源请求；以及存储的媒体库传来的各个流媒体资源数据段；当向客户端传输流媒体资源数据段时，获取客户端的网络带宽，把即将传输的流媒体资源数据段转换成质量等级与网络带宽相适应的流媒体资源数据段；其中，质量等级包括流媒体文件数据的分辨率。

解析与网络带宽相适应的流媒体资源数据段得到RTP数据包；当传输完第一RTP数据包后，向客户端传输第二RTP数据包；其中，第一RTP数据包为解析当前流媒体资源数据段得到的RTP数据包，第一RTP数据包为解析与网络带宽相适应的流媒体资源数据段得到的RTP数据包。

客户端采用第三方软件或独立开发，凡是支持RTSP（Real Time Streaming Protocol，实时流传输协议）播放的软件都可以接收和播放流媒体。且客户端没有限制使用为计算机，目前，3G手机、PDA（Personal Digital Assistant，掌上电脑）等都支持RTSP流媒体播放。数据段是传输与缓存的最小单位，它是由多个或一个的RTP数据包组成。

流媒体数据分段后的首段为媒体信息段，信息主要包括：媒体分段总数、media track（媒体跟踪）数、总播放时长、首数据段时长和每个media track的time scale（时戳）、sample rate（采样率）等，此外，还包括SDP（会话描述协议）描述脚本。原始数据为非结构化数据，非结构化描述的致命缺点在于难以扩展。随着时间的推移，系统进行下一步的开发和优化需要对首段信息进行增添和删除，必须重构解析函数才可防止解析程序产生的错误解析而导致程序的崩溃。所以，必须将非结构化数据进行结构化描述，利用少量的冗余描述信息，保证描述的结构化和可扩展性。

本领域的技术人员可以理解的是，在本发明中，“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

优选地，在本发明的一个或者多个实施方式中，区域代理节点还用于在剩余存储空间小于预设的阈值，和/或在预定时间内，流媒体资源数据段的未被使用时，删除该流媒体资源数据段；以及将删除该流媒体资源数据段的消息通知索引服务器；索引服务器根据删除该流媒体资源数据段的消息更新数据存储表。这样做的好处是：选择性地删除某些不用的流媒体资源数据段，可以节省存储空间，以便存储其他热门的流媒体资源；或者在存储空间不够时，选择性地删除某些流媒体资源数据段，如删除最先存储，且未被请求或者被请求次数较少的流媒体资源数据段。

优选地，在本发明的一个或者多个实施方式中，当向客户端传输完当前流媒体资源数据段的第一预定数据长度后，区域代理节点获取当前流媒体资源数据段的第二预定数据长度内客户端的网络带宽的平均值；当网络带宽的平均值小于根据原始网络带宽确定的带宽范围的下限值，或者，当网络带宽的平均值大于根据原始网络带宽确定的带宽范围的上限值时，把即将传输的流媒体资源数据段转换成质量等级与网络带宽的平均值相适应的流媒体资源数据段。

优选地，在本发明的一个或者多个实施方式中，区域代理节点根据资源请求的频率，选出被请求次数高于预设的次数阈值的资源请求；根据选出的资源请求向媒体库获取相应的流媒体资源数据段进行存储。这样媒体库可以根据资源请求的频率预先将频率较高的流媒体资源数据段传输至各个区域代理节点存储。

优选地，在本发明的一个或者多个实施方式中，当接收资源请求消息的区域代理节点中没有客户端所需的流媒体资源数据段，而其他区域代理节点存储有客户端所需的流媒体资源数据段时，接收资源请求消息的区域代理节点从存储有客户端所需的流媒体资源数据段的区域代理节点获取相应的流媒体资源数据段后转发至客户端。

优选地，在本发明的一个或者多个实施方式中，区域代理节点包括：RTSP服务管理模块、RTP服务器、内存空间管理模块、磁盘空间管理模块、索引管理模块以及网络通信模块；其功能方框图请参考图2；

RTSP服务管理模块与客户端进行RTSP会话，接收到客户端的资源请求后，将资源请求转发至索引管理模块；

索引管理模块更新和维护本地的数据存储表，并将本地的数据存储表上传索引服务器；以及，根据资源请求查询本地数据存储表，当查询到相应的流媒体资源数据段时，向RTSP服务管理模块发出第一命令；当未查询到相应的流媒体资源数据段时，将资源请求转发至索引服务器；

当RTSP服务管理模块接收到第一命令时，通知内存空间管理模块根据资源请求从磁盘空间管理模块中获取相应的流媒体资源数据段；当RTSP服务管理模块接收到第二命令时，通知网络通信模块向媒体库转发资源请求；

磁盘空间管理模块将媒体库传来的各个流媒体资源数据段存储在磁盘空间；

当RTSP服务管理模块向客户端传输流媒体资源数据段时，获取客户端的网络带宽，通知内存空间管理模块把即将传输的流媒体资源数据段转换成质量等级与网络带宽相适应的流媒体资源数据段；

RTP服务器解析与网络带宽相适应的流媒体资源数据段得到RTP数据包；当RTP服务器传输完第一RTP数据包后，向客户端传输第二RTP数据包；其中，第一RTP数据包为解析当前流媒体资源数据段得到的RTP数据包，第一RTP数据包为解析与网络带宽相适应的流媒体资源数据段得到的RTP数据包。

本发明可以应用于PC客户端也可以应用于移动终端；此外，典型地，本发明所述的移动终端可为各种具有蓝牙功能的手持终端设备，例如具有蓝牙功能的手机、个人数字助理（PDA）。

此外，根据本发明的方法还可以被实现为由移动终端中的处理器（比如CPU）执行的计算机程序，并且存储在移动终端的存储器中。在该计算机程序被处理器执行时，执行本发明的方法中限定的上述功能。

此外，根据本发明的方法还可以实现为一种计算机程序产品，该计算机程序产品包括计算机可读介质，在该计算机可读介质上存储有用于执行本发明的方法中限定的上述功能的计算机程序。

此外，上述方法步骤以及系统单元也可以利用控制器以及用于存储使得控制器实现上述步骤或单元功能的计算机程序的计算机可读存储设备实现。

本领域技术人员还将明白的是，结合这里的公开所描述的各种示例性逻辑块、模块、电路和算法步骤可以被实现为电子硬件、计算机软件或两者的组合。为了清楚地说明硬件和软件的这种可互换性，已经就各种示意性组件、方块、模块、电路和步骤的功能对其进行了一般性的描述。这种功能是被实现为软件还是被实现为硬件取决于具体应用以及施加给整个系统的设计约束。本领域技术人员可以针对每种具体应用以各种方式来实现所述的功能，但是这种实现决定不应被解释为导致脱离本发明的范围。

尽管前面公开的内容示出了本发明的示例性实施例，但是应当注意，在不背离权利要求限定的本发明的范围的前提下，可以进行多种改变和修改。根据这里描述的发明实施例的方法权利要求的功能、步骤和/或动作不需以任何特定顺序执行。此外，尽管本发明的元素可以以个体形式描述或要求，但是也可以设想多个，除非明确限制为单数。

虽然如上参照图描述了根据本发明的各个实施例进行了描述，但是本领域技术人员应当理解，对上述本发明所提出的各个实施例，还可以在不脱离本发明内容的基础上做出各种改进。因此，本发明的保护范围应当由所附的权利要求书的内容确定。

Claims

1.一种流媒体的数据分发系统，其特征在于，包括：媒体库、索引服务器、区域代理节点；

2.根据权利要求1所述的流媒体的数据分发系统，其特征在于，所述区域代理节点还用于在剩余存储空间小于预设的阈值，和/或在预定时间内，流媒体资源数据段的未被使用时，删除该流媒体资源数据段；以及将删除该流媒体资源数据段的消息通知所述索引服务器；

所述索引服务器根据所述删除该流媒体资源数据段的消息更新所述数据存储表。

3.根据权利要求1所述的流媒体的数据分发系统，其特征在于，

当向客户端传输完当前流媒体资源数据段的第一预定数据长度后，所述区域代理节点获取所述当前流媒体资源数据段的第二预定数据长度内所述客户端的网络带宽的平均值；

当所述网络带宽的平均值小于根据原始网络带宽确定的带宽范围的下限值，或者，当所述网络带宽的平均值大于根据原始网络带宽确定的带宽范围的上限值时，把即将传输的流媒体资源数据段转换成质量等级与所述网络带宽的平均值相适应的流媒体资源数据段。

4.根据权利要求1所述的流媒体的数据分发系统，其特征在于，所述区域代理节点根据资源请求的频率，选出被请求次数高于预设的次数阈值的资源请求；根据选出的资源请求向所述媒体库获取相应的流媒体资源数据段进行存储。

5.根据权利要求1所述的流媒体的数据分发系统，其特征在于，

当接收资源请求消息的区域代理节点中没有客户端所需的流媒体资源数据段，而其他区域代理节点存储有客户端所需的流媒体资源数据段时，所述接收资源请求消息的区域代理节点从存储有客户端所需的流媒体资源数据段的区域代理节点获取相应的流媒体资源数据段后转发至客户端。

6.根据权利要求1至5任一项所述的流媒体的数据分发系统，其特征在于，区域代理节点包括：RTSP服务管理模块、RTP服务器、内存空间管理模块、磁盘空间管理模块、索引管理模块以及网络通信模块；

所述RTSP服务管理模块与客户端进行RTSP会话，接收到客户端的资源请求后，将资源请求转发至所述索引管理模块；

所述索引管理模块更新和维护本地的数据存储表，并将本地的数据存储表上传所述索引服务器；以及，根据资源请求查询本地数据存储表，当查询到相应的流媒体资源数据段时，向所述RTSP服务管理模块发出所述第一命令；当未查询到相应的流媒体资源数据段时，将资源请求转发至所述索引服务器；

当所述RTSP服务管理模块接收到所述第一命令时，通知所述内存空间管理模块根据所述资源请求从所述磁盘空间管理模块中获取相应的流媒体资源数据段；当所述RTSP服务管理模块接收到所述第二命令时，通知所述网络通信模块向所述媒体库转发所述资源请求；

所述磁盘空间管理模块将媒体库传来的各个流媒体资源数据段存储在磁盘空间；

当所述RTSP服务管理模块向客户端传输流媒体资源数据段时，获取所述客户端的网络带宽，通知所述内存空间管理模块把即将传输的流媒体资源数据段转换成质量等级与网络带宽相适应的流媒体资源数据段；

所述RTP服务器解析所述与网络带宽相适应的流媒体资源数据段得到RTP数据包；当所述RTP服务器传输完第一RTP数据包后，向客户端传输第二RTP数据包；其中，所述第一RTP数据包为解析当前流媒体资源数据段得到的RTP数据包，所述第一RTP数据包为解析所述与网络带宽相适应的流媒体资源数据段得到的RTP数据包。