CN103685314A - 实现流媒体播放单播和多播无缝切换的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提出一种实现流媒体播放单播和多播无缝切换的方法，解决现有流媒体播放单播、多播切换过程中可能出现的中断、滞后、跳帧的问题，实现流媒体播放单播和多播无缝切换。在切换过程中，同时以单播与多播的方式向需要切换的旧的客户端发送流媒体数据，客户端确保接收到重复的流媒体数据包才向流媒体服务器发送加入成功消息或退出成功消息，并且同时以多播的方式向新的客户端发送从当前帧开始的流媒体数据，以单播的方式向新的客户端发送所述最新的I帧到当前帧之间的流媒体数据。新的客户端接收所述流媒体服务器以单播和多播方式发送的流媒体数据后，可以快速解码出从当前帧开始的流媒体数据，使流媒体播放不会出现解码失败和花屏的问题。
Description
技术领域
本发明涉及流媒体数据传输方法的技术领域，特别涉及一种实现流媒体播放单播无缝切换成多播的方法，以及一种流媒体播放单播和多播无缝切换的方法。
背景技术
多播技术中，通过向多个接收方传送单信息流方式，可以减少具有多个接收方同时收听或查看相同资源情况下的网络通信流量。而交换机支持同时并发的多播组数量是有限的，为了尽量节省网络通信流量，需要合理的利用交换机的多播组。
有新的客户端请求同一流媒体数据，且请求同一流媒体数据的新的客户端数和旧的客户端数的总和超过阀值（根据系统情况设定）时，则流媒体服务器发送流媒体数据的方式由单播切换成多播；有部分客户端不再请求同一流媒体数据或线路断开，且剩余的客户端数低于阀值时，则流媒体服务器发送流媒体数据的方式由多播切换成单播。
现有技术的流媒体数据单播、多播切换方法流程通常是:接收组播RTP（Real-time Transport Protocol，实时传输协议）数据包的IPTV（交互式网络电视）终端收到组播转单播指令后，建立单播通道；单播通道建好后，退出组播通道，并请求单播数据；根据记录的组播通道最后收到RTP数据包的时戳和编号，以及记录的最新收到RTP数据包的时戳和编号，对收到的RTP数据包进行过滤。该方法在多播、单播切换的时候有可能造成丢包。
另一种方法通过在接收单播业务时采用快进,保证在切换到多播业务后追赶上直播进度,从而解决了节目滞后的问题，在视频播放容易造成跳帧的现象，且很大部分数据的发送都不能以快进的方式发送（如实时视频等），这种方式也存在很大的限制。
并且，因为用户端对视频图像编码时可能会对压缩的数据做前向预测或双向预测编码，这样压缩出来的数据是可能是前后依赖的，所以并不是客户端只要收到一帧数据就能解码成功的，通常解码器只能从I帧（I frame，内部画面）开始正常解码数据，因此可能会造成数据解码失败或图像花屏的问题。
发明内容
为解决现有流媒体播放单播、多播切换时存在的视频节目中断、滞后、跳帧和花屏的问题，本发明提出一种实现流媒体播放单播无缝切换成多播的方法。
一种实现流媒体播放单播无缝切换成多播的方法，其特征在于，包括以下步骤：
a1）、流媒体服务器缓存流媒体数据中最新的I帧到当前帧之间的流媒体数据；
a2）、所述流媒体服务器向所有请求同一流媒体数据的客户端发送加入多播组命令；以及
所述流媒体服务器同时以单播与多播的方式向旧的客户端发送从当前帧开始的流媒体数据，并以多播的方式向新的客户端发送从当前帧开始的流媒体数据，同时以单播的方式向新的客户端发送所述最新的I帧到当前帧之间的流媒体数据；
其中，所述旧的客户端，是指在接收所述加入多播组命令之前通过单播方式从所述流媒体服务器接收流媒体数据的客户端；所述新的客户端，是指当前向所述流媒体服务器请求同一流媒体数据的客户端中除了旧的客户端以外的客户端；
a3）、所述旧的客户端根据所述加入多播组命令，加入多播组，并检查通过多播和单播方式接收的流媒体数据是否有重复：如果有，则丢弃重复的流媒体数据，并向所述流媒体服务器发送加入成功消息；和
所述新的客户端根据所述加入多播组命令，加入多播组，接收所述流媒体服务器以单播和多播方式发送的流媒体数据，并根据接收的流媒体数据的播放时序，解码出从当前帧开始的流媒体数据，向所述流媒体服务器发送加入成功消息；
a4）、若所述流媒体服务器在规定时长内接收到所述客户端发送的所述加入成功消息，则在发送完所述最新的I帧到当前帧之间的流媒体数据之后，停止以单播的方式向对应的客户端发送流媒体数据，只以多播的方式向所述对应的客户端发送流媒体数据。
为解决现有流媒体播放单播、多播切换时存在的视频节目中断、滞后、跳帧和花屏的问题，本发明还提出一种实现流媒体播放单播和多播无缝切换的方法。
一种实现流媒体播放单播和多播无缝切换的方法，其特征在于，包括上述实现流媒体播放单播无缝切换成多播的方法，还包括以下的实现流媒体播放多播无缝切换成单播的方法：
b1）、流媒体服务器向当前请求同一流媒体数据的客户端发送退出多播组命令；以及
所述流媒体服务器同时以单播和多播的方式向所述客户端发送流媒体数据；
b2）、所述客户端接收所述退出多播组命令，并检查通过单播和多播方式接收的流媒体数据是否有重复：如果有，则丢弃重复的流媒体数据包，退出多播组，并向所述流媒体服务器发送退出成功消息；
b3）、若所述流媒体服务器在规定时长内接收到所述客户端发送的所述退出成功消息，则所述流媒体服务器停止以多播的方式向对应的客户端发送流媒体数据，只以单播的方式向所述对应的客户端发送流媒体数据。
本发明提出的一种实现流媒体播放单播无缝切换成多播的方法以及实现流媒体播放单播和多播无缝切换的方法，在切换的过程中，同时以单播与多播的方式向需要切换的客户端发送流媒体数据，客户端确保接收到重复的流媒体数据包才向流媒体服务器发送加入成功消息或退出成功消息，保证切换不丢帧、不跳帧，解决现有流媒体播放单播、多播切换过程中可能出现的中断、滞后、跳帧的问题，实现流媒体播放单播和多播无缝切换。
并且在切换的过程中，同时以多播的方式向新的客户端发送从当前帧开始的流媒体数据，以单播的方式向新的客户端发送所述最新的I帧到当前帧之间的流媒体数据。所述新的客户端接收所述流媒体服务器以单播和多播方式发送的流媒体数据后，根据接收的流媒体数据的播放时序、所述最新的I帧到当前帧之间的流媒体数据以及从当前帧开始的流媒体数据，可以快速解码出从当前帧开始的流媒体数据，使流媒体播放不会出现解码失败和花屏的问题。
附图说明
图1是本发明一种实现流媒体播放单播无缝切换成多播的方法的流程示意图；
图2是本发明实现流媒体播放单播和多播无缝切换的方法中，实现流媒体播放多播无缝切换成单播的方法的流程示意图。
具体实施方式
请参阅图1，图1是本发明一种实现流媒体播放单播无缝切换成多播的方法的流程示意图。
所述实现流媒体播放单播无缝切换成多播的方法，包括以下步骤：
a1）、流媒体服务器缓存流媒体数据中最新的I帧到当前帧之间的流媒体数据；
在本步骤中，所述流媒体服务器不断更新缓存最新的I帧到当前帧之间的流媒体数据。
在一个实施方式中，所述流媒体服务器缓存第n个I帧到当前帧之间的流媒体数据，并在第n+1个I帧到来时，缓存所述第n+1个I帧，并删除第n+1个I帧之前缓存的流媒体数据，之后开始缓存第n+1个I帧到此时的当前帧之间的流媒体数据。使保证缓存的媒体流数据不会在占用过多的储存空间。
a2）、所述流媒体服务器向所有请求同一流媒体数据的客户端发送加入多播组命令；以及
所述流媒体服务器同时以单播与多播的方式向旧的客户端发送从当前帧开始的流媒体数据，并以多播的方式向新的客户端发送从当前帧开始的流媒体数据，同时以单播的方式向新的客户端发送所述最新的I帧到当前帧之间的流媒体数据；
其中，所述旧的客户端，是指在接收所述加入多播组命令之前通过单播方式从所述流媒体服务器接收流媒体数据的客户端；所述新的客户端，是指当前向所述流媒体服务器请求同一流媒体数据的客户端中除了旧的客户端以外的客户端；
在本步骤中，所述流媒体服务器向所有请求同一流媒体数据的客户端发送多播组地址、端口信息和加入多播组的命令。
优选地，当所述流媒体服务器接收到客户端对流媒体数据的请求时，所述流媒体服务器判断请求同一流媒体数据的客户端个数是否超过预设的用户端个数阈值，如果是，则所述流媒体服务器向所有请求同一流媒体数据的客户端发送所述加入多播组命令；否则，所述流媒体服务器不发送所述加入多播组命令。
所述流媒体服务器向所有请求同一流媒体数据的客户端发送所述加入多播组命令的同时，以单播与多播的方式向旧的客户端发送流媒体数据，使所述旧的客户端可以同时通过单播和多播的方式接收到流媒体数据，发生切换过程中发生中断、滞后、跳帧的问题。
并且，所述流媒体服务器以多播的方式向新的客户端发送从当前帧开始的流媒体数据，同时以单播的方式向新的客户端发送所述最新的I帧到当前帧之间的流媒体数据。
a3）、所述旧的客户端根据所述加入多播组命令，加入多播组，并检查通过多播和单播方式接收的流媒体数据是否有重复：如果有，则丢弃重复的流媒体数据，并向所述流媒体服务器发送加入成功消息；和
所述新的客户端根据所述加入多播组命令，加入多播组，接收所述流媒体服务器以单播和多播方式发送的流媒体数据，并根据接收的流媒体数据的播放时序，解码出从当前帧开始的流媒体数据，向所述流媒体服务器发送加入成功消息；
在本步骤中，旧的客户端接收流媒体服务器以单播的方式发送的流媒体数据，并根据接收到的多播组地址、端口信息、加入多播组命令，加入多播组，侦听指定的端口，接收流媒体服务器以多播方式发送的流媒体数据，检查通过多播和单播方式接收到的流媒体数据是否有重复：如果有，则丢弃重复的流媒体数据包，并向流媒体服务器发送加入成功消息；如果没有，则不向流媒体服务器发送加入成功消息；
在本实施例中，通过端口复用技术，使旧的客户端接收多播数据使用的端口与旧的客户端接收单播数据使用的端口一致；
新的客户端根据接收到的多播组地址、端口信息、加入多播组的命令后，加入多播组，侦听指定的端口。新的客户端接收所述最新的I帧到当前帧之间的流媒体数据，以及从当前帧开始的流媒体数据，根据流媒体数据的播放时序，对所述最新的I帧到当前帧之间的流媒体数据，以及从当前帧开始的流媒体数据进行排序，然后解码出从当前帧开始的流媒体数据。
a4）、若所述流媒体服务器在规定时长内接收到所述客户端发送的所述加入成功消息，则在发送完所述最新的I帧到当前帧之间的流媒体数据之后，停止以单播的方式向对应的客户端发送流媒体数据，只以多播的方式向所述对应的客户端发送流媒体数据。
在本步骤中，所述流媒体服务器在规定时长内接收到所述客户端发送的所述加入成功消息，判断所述客户端是新的客户端或者旧的客户端，如果是旧的客户端，则停止以单播的方式向对应的客户端发送流媒体数据，只以多播的方式向所述对应的客户端发送流媒体数据；
如果是新的客户端，则将缓存的所述最新的I帧到当前帧之间的流媒体数据发送完之后，停止以单播的方式向对应的客户端发送流媒体数据，只以多播的方式向所述对应的客户端发送流媒体数据。
若所述流媒体服务器在规定时长内没有接收到所述客户端发送的所述加入成功消息，则所述流媒体服务器向对应的客户端发送一条查询指令，检查所述对应的客户端状态，若没有收到所述对应的客户端的回应消息，则将所述对应的客户端从多播组删除，不再向所述对应的客户端发送流媒体数据。
在一个优选实施方式中，所述流媒体服务器以单播的方式向新的客户端发送所述最新的I帧到当前帧之间的流媒体数据时，将所述最新的I帧到当前帧之间的流媒体数据标记为过时数据；所述新的客户端接收所述流媒体服务器以单播和多播方式发送的流媒体数据，并根据接收的流媒体数据的播放时序，解码出当前帧开始的流媒体数据后，将标记为过时数据的流媒体数据丢弃，并向所述流媒体服务器发送加入成功消息。
在本实施方式中，新的客户端不仅可以快速正确地解码出当前帧之后流媒体数据，并且可以根据数据标记识别出当前帧之前的数据为过时数据，丢弃所述过时数据，不再对过时数据进行播放处理，保持媒体流数据播放的实时性。
通过本发明的实现流媒体播放单播无缝切换成多播的方法，在切换的过程中，同时以单播与多播的方式向需要切换的客户端发送流媒体数据，客户端确保接收到重复的流媒体数据包才向流媒体服务器发送加入成功消息或退出成功消息，保证切换不丢帧、不跳帧，解决现有流媒体播放单播、多播切换过程中可能出现的中断、滞后、跳帧的问题，实现流媒体播放单播和多播无缝切换。
并且在切换的过程中，同时以多播的方式向新的客户端发送从当前帧开始的流媒体数据，以单播的方式向新的客户端发送所述最新的I帧到当前帧之间的流媒体数据。所述新的客户端接收所述流媒体服务器以单播和多播方式发送的流媒体数据后，根据接收的流媒体数据的播放时序、所述最新的I帧到当前帧之间的流媒体数据以及从当前帧开始的流媒体数据，可以快速解码出从当前帧开始的流媒体数据，使流媒体播放不会出现解码失败和花屏的问题。
本发明的一种实现流媒体播放单播和多播无缝切换的方法，包括上述实现流媒体播放单播无缝切换成多播的方法之外，还包括以下实现流媒体播放多播无缝切换成单播的方法。
请参阅图2，图2是本发明一种实现流媒体播放多播无缝切换成单播的方法的流程示意图。
所述实现流媒体播放多播无缝切换成单播的方法，包括以下步骤：
b1）、流媒体服务器向当前请求同一流媒体数据的客户端发送退出多播组命令；以及
所述流媒体服务器同时以单播和多播的方式向所述客户端发送流媒体数据；
在本步骤中，流媒体服务器向当前请求同一流媒体数据的客户端发送多播组地址、端口信息、退出多播组的命令；并且同时以单播与多播的方式向所述客户端发送流媒体数据。
b2）、所述客户端接收所述退出多播组命令，并检查通过单播和多播方式接收的流媒体数据是否有重复：如果有，则丢弃重复的流媒体数据包，退出多播组，并向所述流媒体服务器发送退出成功消息；
本步骤中，所述客户端接收以多播的方式发送的流媒体数据，并根据接收到的多播组地址、端口信息、退出多播组命令，退出多播组，使用端口复用技术，侦听指定的端口，通过相同的端口接收流媒体服务器以单播和多播的方式发送的流媒体数据，检查通过多播和单播方式接收到的流媒体数据包是否有重复：如果有，则丢弃重复的流媒体数据包，退出多播组，并向流媒体服务器发送退出成功消息；如果没有，则不向流媒体服务器发送退出成功消。
b3）、若所述流媒体服务器在规定时长内接收到所述客户端发送的所述退出成功消息，则所述流媒体服务器停止以多播的方式向对应的客户端发送流媒体数据，只以单播的方式向所述对应的客户端发送流媒体数据。
在本步骤中，若所述流媒体服务器在规定时长内接收到所述客户端发送的所述退出成功消息，则所述流媒体服务器停止以多播的方式向对应的客户端发送流媒体数据，释放多播组资源，只以单播的方式向对应的客户端发送流媒体数据。
若所述流媒体服务器在规定的时长内没有接收到所述客户端发送的所述退出成功消息，则所述流媒体服务器向对应的客户端发送一条查询指令，检查所述对应的客户端的状态，若没有收到所述对应的客户端的回应消息，则将所述对应的客户端从多播组删除，不再向所述对应的客户端发送流媒体数据。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，任何在本发明的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的权利要求保护范围之内。
Claims (10)
1.一种实现流媒体播放单播无缝切换成多播的方法，其特征在于，包括以下步骤：
a1）、流媒体服务器缓存流媒体数据中最新的I帧到当前帧之间的流媒体数据；
a2）、所述流媒体服务器向所有请求同一流媒体数据的客户端发送加入多播组命令；以及
所述流媒体服务器同时以单播与多播的方式向旧的客户端发送从当前帧开始的流媒体数据，并以多播的方式向新的客户端发送从当前帧开始的流媒体数据，同时以单播的方式向新的客户端发送所述最新的I帧到当前帧之间的流媒体数据；
其中，所述旧的客户端，是指在接收所述加入多播组命令之前通过单播方式从所述流媒体服务器接收流媒体数据的客户端；所述新的客户端，是指当前向所述流媒体服务器请求同一流媒体数据的客户端中除了旧的客户端以外的客户端；
a3）、所述旧的客户端根据所述加入多播组命令，加入多播组，并检查通过多播和单播方式接收的流媒体数据是否有重复：如果有，则丢弃重复的流媒体数据，并向所述流媒体服务器发送加入成功消息；和
所述新的客户端根据所述加入多播组命令，加入多播组，接收所述流媒体服务器以单播和多播方式发送的流媒体数据，并根据接收的流媒体数据的播放时序，解码出从当前帧开始的流媒体数据，向所述流媒体服务器发送加入成功消息；
a4）、若所述流媒体服务器在规定时长内接收到所述客户端发送的所述加入成功消息，则在发送完所述最新的I帧到当前帧之间的流媒体数据之后，停止以单播的方式向对应的客户端发送流媒体数据，只以多播的方式向所述对应的客户端发送流媒体数据。
2.根据权利要求1所述的实现流媒体播放单播无缝切换成多播的方法，其特征在于，所述流媒体服务器判断请求同一流媒体数据的客户端个数是否超过预设的用户端个数阈值，如果是，则所述流媒体服务器向所有请求同一流媒体数据的客户端发送所述加入多播组命令；否则，所述流媒体服务器不发送所述加入多播组命令。
3.根据权利要求1所述的实现流媒体播放单播无缝切换成多播的方法，其特征在于，
所述流媒体服务器以单播的方式向新的客户端发送所述最新的I帧到当前帧之间的流媒体数据时，将所述最新的I帧到当前帧之间的流媒体数据标记为过时数据；
所述新的客户端接收所述流媒体服务器以单播和多播方式发送的流媒体数据，并根据接收的流媒体数据的播放时序，解码出当前帧开始的流媒体数据后，将标记为过时数据的流媒体数据丢弃，并向所述流媒体服务器发送加入成功消息。
4.根据权利要求1所述的实现流媒体播放单播无缝切换成多播的方法，其特征在于，所述新的客户端接收所述最新的I帧到当前帧之间的流媒体数据，以及从当前帧开始的流媒体数据；根据流媒体数据的播放时序，对所述最新的I帧到当前帧之间的流媒体数据，以及从当前帧开始的流媒体数据进行排序，然后解码出从当前帧开始的流媒体数据。
5.根据权利要求1所述的实现流媒体播放单播无缝切换成多播的方法，其特征在于，
所述流媒体服务器在规定时长内接收到所述客户端发送的所述加入成功消息，判断所述客户端是新的客户端或者旧的客户端，如果是旧的客户端，则停止以单播的方式向对应的客户端发送流媒体数据，只以多播的方式向所述对应的客户端发送流媒体数据；
如果是新的客户端，则将缓存的所述最新的I帧到当前帧之间的流媒体数据发送完之后，停止以单播的方式向对应的客户端发送流媒体数据，只以多播的方式向所述对应的客户端发送流媒体数据。
6.根据权利要求1至5任意一项所述的实现流媒体播放单播无缝切换成多播的方法，其特征在于，所述步骤a4还包括：若所述流媒体服务器在规定时长内没有接收到所述客户端发送的所述加入成功消息，则所述流媒体服务器向对应的客户端发送一条查询指令，检查所述对应的客户端状态，若没有收到所述对应的客户端的回应消息，则将所述对应的客户端从多播组删除，不再向所述对应的客户端发送流媒体数据。
7.根据权利要求1至5任意一项所述的实现流媒体播放单播无缝切换成多播的方法，其特征在于，通过端口复用技术使所述客户端通过相同的端口分别接收所述流媒体服务器以单播方式和多播的方式发送的流媒体数据。
8.一种实现流媒体播放单播和多播无缝切换的方法，其特征在于，包括如权利要求1-7所述的实现流媒体播放单播无缝切换成多播的方法，还包括以下的实现流媒体播放多播无缝切换成单播的方法：
b1）、流媒体服务器向当前请求同一流媒体数据的客户端发送退出多播组命令；以及
所述流媒体服务器同时以单播和多播的方式向所述客户端发送流媒体数据；
b2）、所述客户端接收所述退出多播组命令，并检查通过单播和多播方式接收的流媒体数据是否有重复：如果有，则丢弃重复的流媒体数据包，退出多播组，并向所述流媒体服务器发送退出成功消息；
b3）、若所述流媒体服务器在规定时长内接收到所述客户端发送的所述退出成功消息，则所述流媒体服务器停止以多播的方式向对应的客户端发送流媒体数据，只以单播的方式向所述对应的客户端发送流媒体数据。
9.根据权利要求8所述的实现流媒体播放单播和多播无缝切换的方法，其特征在于，所述步骤b3还包括：若所述流媒体服务器在规定的时长内没有接收到所述客户端发送的所述退出成功消息，则所述流媒体服务器向对应的客户端发送一条查询指令，检查所述对应的客户端的状态，若没有接收到所述对应的客户端的回应消息，则将所述对应的客户端从多播组删除，不再向所述对应的客户端发送流媒体数据。
10.根据权利要求8或者9所述的实现流媒体播放单播和多播无缝切换的方法，其特征在于，所述客户端通过端口复用技术，使用相同的端口分别接收所述流媒体服务器以单播方式和多播的方式发送的流媒体数据。
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