CN103959274A - 具有自动速率整形的http自适应流传送服务器 - Google Patents

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Abstract

本文中描述一种自适应流传送服务器和方法，其用于确定网络中的拥塞等级是否超过预定阈值，以及当这种情况发生时，则将内容流的一个或多个较低比特率段发送给客户端。

Description

具有自动速率整形的HTTP自适应流传送服务器
技术领域
本发明涉及自适应流传送服务器以及用于确定网络中的拥塞等级是否超过预定阈值、以及当这种情况发生时将内容流的一个或多个较低比特率段发送给客户端的方法。
背景技术
同此定义下列缩写词，在至少与现有技术和/或本发明有关的以下描述中涉及其中至少一部分。
HLS        HTTP即时流传送
HTTP           超文本传输协议
IP            因特网协议
MPEG     运动图像专家组
MRTG    多路由器流量图示仪
RTP        实时传输协议
RTSP            实时流传送协议
SNMP     简单网络管理协议
自适应比特率流传送是由自适应流传送服务器用于通过一个或多个网络向用户装置(例如计算机、移动通信装置、平板、智能电话)流传送多媒体的技术。虽然在过去，大多数视频流传送技术利用流传送协议、例如RTP和RTSP，但是当今的自适应流传送技术主要基于HTTP，并且设计成通过大分布式HTTP网络、例如因特网有效地工作。
HTTP自适应比特率流传送要求自适应流传送服务器具有以不同比特率来编码的内容流(源视频、多媒体)的多个文件。然后，自适应流传送服务器在基于从用户装置所接收的请求来流传送内容文件的不同编码之间进行切换。HTTP流的结果在于，用户装置遇到极少缓冲和快速开始时间，因此用户对高端和低端网络连接均具有良好体验。当今，存在若干HTTP自适应比特率流传送技术，其能够由自适应流传送服务器用于通过网络、例如因特网向用户装置流传送多媒体。例如，苹果的HTTP即时流(HLS)m3u8文件系统是一种这样的HTTP自适应比特率流传送技术，其中创建“清单”文件，以便引用被实时更新以按照特定顺序播放的许多视频段。其它HTTP自适应比特率流传送技术包括Adobe的Flash动态流、Microsoft的平滑流传送等。
参照图1A-1D(现有技术)，若干简图用来帮助说明传统系统100如何能够实现HTTP自适应比特率流传送技术。如图1A(现有技术)所示，传统系统100包括内容提供商102(例如广播网络102a、CDN/内容存储库102b)、自适应流传送编码器/转码器104、自适应流传送服务器106、网络107(例如IP网络107、CDN网络107)和客户端108。自适应流传送服务器106从特定客户端108a接收对源视频110的请求，并且然后从内容提供商102来检索源视频110(步骤1)。在这个示例中，广播网络102a具有所请求源视频110，并且将源视频110提供给自适应流传送编码器/转码器104。自适应流传送编码器/转码器104取源视频110，并且生成同一视频和音频内容的多个文件112a、112b、112c和112d(例如)，但是其以不同比特率来编码。例如，自适应流传送编码器/转码器104能够输出4M比特率文件112a、2M比特率文件112b、1M比特率文件112c和512K比特率文件112d，其全部通过PTS/DTS 114(参见图1B(现有技术))相互关键帧对齐。因此，4M比特率文件112a具有部分116a，其包含与2M比特率文件112b、1M比特率文件112c和512K比特率文件112d的对应部分116b、116c和116d相同的视频和音频内容。但是，4M比特率文件的部分116a具有比2M比特率文件的部分116b要高的质量，2M比特率文件的部分116b具有比1M比特率文件的部分116c要高的质量，1M比特率文件的部分116c又具有比512K比特率文件的部分116d要高的质量。
自适应流传送服务器106包括：多播分组托管器(escrow)118，其接收多个文件112a、112b、112c和112d；以及分组托管数据库120，其存储多个文件112a、112b、112c和112d。自适应流传送服务器106包括分段单元122，其用来将所存储文件112a、112b、112c和112d的每个文件分段为多个段文件120a1-n、120b1-n、120c1-n和120d1-n(参见图1C(现有技术))。自适应流传送服务器106包括段数据库124，其存储段文件120a1-n、120b1-n、120c1-n和120d1-n。每个段文件120a1-n、120b1-n、120c1-n和120d1-n包含预定持续时间(例如10秒)的视频和音频分组。在这个示例中，段文件120a1、120b1、120c1和120d1(例如)与时间码t1-t2关联，以及段文件120a4、120b4、120c4和120d4(例如)与时间码t4-t5关联。
自适应流传送服务器106具有HTTP服务器126，其与段数据库124进行接口，并且创建主清单文件128(其包括子清单文件130a、130b、130c和130d(例如)(参见图1D(现有技术))。每个子清单文件130a、130b、130c和130d分别包括对段文件120a1-n、120b1-n、120c1-n和120d1-n的每个文件的引用132a1-n、132b1-n、132c1-n和132d1-n。HTTP服务器126经过网络107向客户端108a发送主清单文件128(步骤2)。此后，客户端108a经过网络107向HTTP服务器126发送包括子清单文件的引用其中之一132a1(例如)的请求(步骤3)。HTTP服务器126使用所请求引用132a1来检索对应段文件120a1并且将其经过网络107发送给客户端108a(其播放段文件120a1)(步骤4)。客户端108a经过网络107向HTTP服务器126发送识别子清单文件的引用其中之一132b2(例如)的另一请求(步骤3’)。HTTP服务器126使用所请求引用132a2来检索对应段文件120b2并且将其经过网络107发送给客户端108a(其回放段文件120b2)(步骤4’)。客户端108a继续发送对特定段文件120a3-n、120b3-n、120c3-n、120d3-n(例如)的请求，以及HTTP服务器126向客户端108a(其回放所接收段文件120a3-n、120b3-n、120c3-n和120d3-n)回送所请求段文件120a3-n、120b3-n、120c3-n和120d3-n(步骤3”和4”)。这样，客户端108a能够回放所请求源视频110，同时遇到极少缓冲和快速开始时间，因此用户对高端和低端网络连接均具有良好体验。
但是，通过实现上述HTTP自适应比特率流传送技术的传统系统100将遭受一个问题，其中网络107的整个带宽或者其主要部分实际上能够耗尽，因为所有客户端108每当可能时将向自适应流传送服务器106(和其它自适应流传送服务器)发送请求，以接收最高质量段文件120a1-n而不是较低质量段文件120b1-n、120c1-n和120d1-n。相应地，需要解决与传统系统100关联的这个缺点和其它缺点。这个需要和其它需要通过本发明得到满足。
发明内容
在本申请的独立权利要求中描述解决上述问题和其它问题的自适应流传送服务器、方法和系统。在本申请的从属权利要求中描述了自适应流传送服务器和方法的有利实施例。在一个方面，本发明提供一种用于经过网络向客户端传送内容流的自适应流传送服务器。自适应流传送服务器包括服务器、分段单元、段存储单元和带宽监测器。该服务器还包括输入接口，其配置成从客户端接收播放内容流的请求。分段单元配置成接收内容流的多个文件，其中多个文件以不同比特率来编码，以及还配置成将多个文件的每个文件分段为多个段。段存储单元配置成存储多个段。该服务器还包括处理单元，其配置成生成包括多个子清单的主清单，其中第一子清单具有对具有第一比特率的段的引用，第二子清单具有对具有第二比特率的段的引用，以及第三子清单具有对具有第三比特率的段的引用，并且其中第一比特率比第二比特率要高，第二比特率比第三比特率要高。该服务器还包括输出接口，其配置成向客户端发送主清单。服务器的输入接口配置成从客户端接收取与内容流对应的段的特定段的请求。服务器的处理单元配置成从段存储单元来得到所请求段。服务器的输出接口配置成向客户端发送所请求段。带宽监测器配置成监测网络中的拥塞等级。服务器的处理单元配置成确定网络中的拥塞等级是否超过预定阈值，以及当这种情况发生时，还配置成向客户端发送附加请求段，其中所发送的附加请求段的比特率至少小于与第一子清单关联的第一比特率。自适应流传送服务器的优点在于，能够在向其顾客提供视频时减小峰值利用期间对网络的影响。
在又一方面，本发明提供一种由自适应流传送服务器所实现的、用于经过网络向客户端传送内容流的方法。该方法包括下列步骤：(a) 从客户端接收播放内容流的请求；(b) 接收内容流的多个文件，其中多个文件以不同比特率来编码；(c) 将多个文件的每个文件分段为多个段；(d) 存储多个段；(e) 生成包括多个子清单的主清单，其中第一子清单具有对具有第一比特率的段的引用，第二子清单具有对具有第二比特率的段的引用，第三子清单具有对具有第三比特率的段的引用，并且其中第一比特率比第二比特率要高，第二比特率比第三比特率要高；(f) 向客户端发送主清单；g) 从客户端接收取与内容流对应的段的特定段的请求；(h) 从段存储单元得到所请求段；(i) 向客户端发送所请求段；(j) 监测网络中的拥塞等级；以及(k) 确定网络中的拥塞等级是否超过预定阈值，并且当这种情况发生时则向客户端发送附加请求段，其中所发送的附加请求段的比特率至少小于与第一子清单关联的第一比特率。该方法的优点在于，能够在向其顾客提供视频时减小峰值利用期间对网络的影响。
在又一方面，本发明提供一种用于经过网络向客户端提供内容流的系统。该系统包括内容提供商和自适应流传送服务器。自适应流传送服务器配置成：(a) 从客户端接收播放内容流的请求；(b) 接收由内容提供商所提供的内容流的多个文件，其中多个文件以不同比特率来编码；(c) 将多个文件的每个文件分段为多个段；(d) 存储多个段；(e) 生成包括多个子清单的主清单，其中第一子清单具有对具有第一比特率的段的引用，第二子清单具有对具有第二比特率的段的引用，第三子清单具有对具有第三比特率的段的引用，并且其中第一比特率比第二比特率要高，第二比特率比第三比特率要高；(f) 向客户端发送主清单；g) 从客户端接收取与内容流对应的段的特定段的请求；(h) 从段存储单元得到所请求段；(i) 向客户端发送所请求段；(j) 监测网络中的拥塞等级；以及(k) 确定网络中的拥塞等级是否超过预定阈值，并且当这种情况发生时还配置成向客户端发送附加请求段，其中所发送的附加请求段的比特率至少小于与第一子清单关联的第一比特率。该系统的优点在于，能够在向其顾客提供视频时减小峰值利用期间对网络的影响。
本发明的其它方面将部分在以下详细描述、附图和任何权利要求中提出，并且将部分从详细描述中得出或者能够通过实施本发明来了解。要理解，以上的一般描述和以下的详细描述只是示范和说明性的，而不是对所公开的本发明的限制。
附图说明
通过结合附图参照以下详细描述，可获得对本发明的更全面了解：
图1A-1D(现有技术)是用来帮助说明传统系统如何能够经过网络向客户端提供内容流的若干简图；
图2是按照本发明的一个实施例、配置成经过网络向客户端提供内容流的示范系统的简图；
图3是示出按照本发明的一个实施例、由自适应流传送服务器所实现以经过网络向客户端提供内容流的示范方法的步骤的流程图；
图4A-4E是按照本发明的一个实施例、用来帮助说明包括自适应流传送服务器的示范系统如何能够配置成经过网络向客户端提供内容流的若干简图；
图5A-5B是按照本发明的一个实施例、用来帮助说明包括自适应流传送服务器的示范系统如何能够配置成经过网络向客户端提供内容流的两个简图；
图6A-6C是按照本发明的一个实施例、用来帮助说明包括自适应流传送服务器的示范系统如何能够配置成向客户端提供内容流的若干简图；
图7A-7C是按照本发明的一个实施例、用来帮助说明包括自适应流传送服务器的示范系统如何能够配置成向客户端提供内容流的若干简图；以及
图8A-8B是按照本发明的一个实施例、用来帮助说明包括自适应流传送服务器的示范系统如何能够配置成向客户端提供内容流的若干简图。
具体实施方式
参照图2，图2是按照本发明的一个实施例、配置成经过网络208向客户端202提供内容流203的示范系统200的简图。系统200包括内容提供商204和自适应流传送服务器206(例如IP网络208、CDN网络208、无线网络208或者它们的任何组合)。内容提供商204与自适应流传送服务器206进行接口，自适应流传送服务器206又经过网络208(例如IP网络208、CDN网络208、无线网络208或者它们的任何组合)与客户端202(仅示出一个)进行接口。备选地，内容提供商204可经过网络208连接到自适应流传送服务器206。自适应流传送服务器206配置成确定网络208中的拥塞等级是否超过预定阈值，以及当这种情况发生时防止客户端202(例如个人计算机202、移动电话202(如所示)、平板202或者具有HTTP能力的电视机202)请求内容流203的高比特率段，或者如果客户端202请求内容流203的高比特率段，则发送内容流203的对应较低比特率段。
如所示，自适应流传送服务器206包括分段单元210、段存储单元211、服务器212(例如HTTP服务器212)和带宽监测器214。服务器212还包括输入接口216、处理单元218和输出接口220。在这个示例中，处理单元218包括处理器218a，其运行存储器218a中存储的过程可执行指令，以实现以下所述的操作。输入接口216配置成从客户端202接收播放内容流203的请求(步骤1)。分段单元210配置成接收内容流203的多个文件，其中多个文件以不同比特率来编码(步骤2)。例如，内容提供商204(例如CDN内容存储库204)可提供内容流203的多个文件。或者，内容提供商204(例如广播网络204a)可将内容流203的单个文件提供给自适应流传送友好编码器/转码器，其然后生成内容流203的多个文件，并且将多个文件提供给分段单元210(例如参见图4A)。分段单元210还配置成将多个文件的每个文件分段为多个段(步骤3)。段存储单元211(例如易失性存储器、非易失性存储器)配置成存储内容流203的多个文件的段(步骤4)。处理单元218配置成生成包括多个子清单(例如子清单文件)的主清单(例如主清单文件)(步骤5)。例如，第一子清单具有对具有第一比特率的第一文件的段(例如段文件、数据结构)的引用，第二子清单具有对具有第二比特率的第二文件的段的引用，以及第三子清单具有对具有第三比特率的第三文件的段的引用，等等，其中第一比特率比第二比特率要高，第二比特率比第三比特率要高，等等。输出接口220配置成向客户端202发送主清单(步骤6)。输入接口216配置成从客户端203接收取与内容流203对应的段的特定段的请求(步骤7)。处理单元218配置成从段存储单元211来得到所请求段(步骤8)。输出接口220配置成向客户端202发送所请求段(步骤9)。带宽监测器214配置成监测网络20中的拥塞等级(步骤10)。处理单元218配置成确定网络208中的拥塞等级是否超过预定阈值，以及当这种情况发生时，还配置成向客户端202发送附加请求段，其中所发送的附加请求段的比特率至少小于与第一子清单关联的第一比特率(步骤11)。
参照图3，图3是示出按照本发明的一个实施例、由自适应流传送服务器206所实现的、经过网络208向客户端202提供内容流203的示范方法300的步骤的流程图。在步骤302，自适应流传送服务器206从客户端202接收播放内容流203的请求。在步骤304，自适应流传送服务器206接收内容流203的多个文件，其中多个文件以不同比特率来编码。例如，内容提供商204(例如CDN内容存储库204)可提供内容流203的多个文件。或者，内容提供商204(例如广播网络204)可将内容流203的单个文件提供给自适应流传送友好编码器/转码器，其然后生成内容流203的多个文件，并且将多个文件提供给分段单元210。在步骤306，自适应流传送服务器206将多个文件的每个文件分段为多个段。在步骤308，自适应流传送服务器206存储内容流203的多个文件的段。在步骤310，自适应流传送服务器206生成包括多个子清单(例如子清单文件)的主清单(例如主清单文件)。例如，第一子清单具有对具有第一比特率的第一文件的段(例如段文件、数据结构)的引用，第二子清单具有对具有第二比特率的第二文件的段的引用，以及第三子清单具有对具有第三比特率的第三文件的段的引用，等等，其中第一比特率比第二比特率要高，第二比特率比第三比特率要高，等等。在步骤312，自适应流传送服务器206向客户端202发送主清单。在步骤314，自适应流传送服务器206从客户端203接收取与内容流203对应的段的特定段的请求。在步骤316，自适应流传送服务器206从段存储单元211得到所请求段。在步骤318，自适应流传送服务器206向客户端202发送所请求段。在步骤320，自适应流传送服务器206监测网络208中的拥塞等级。在步骤322，自适应流传送服务器206确定网络208中的拥塞等级是否超过预定阈值，以及当这种情况发生时，还配置成向客户端202发送附加请求段，其中所发送的附加请求段的比特率至少小于与第一子清单关联的第一比特率。下面针对图4-8来提供与自适应流传送服务器206能够实现上述方法300并且特别是步骤322(或者图2中的步骤11)的若干示范方式有关的详细论述。
参照图4A-4E，其中按照本发明的一个实施例、若干简图用来帮助说明示范系统400如何能够配置成经过网络208向客户端202提供内容流203。如图4A所示，系统400包括内容提供商204(例如广播网络204a、CDN内容存储库204b)、自适应流传送编码器/转码器404、自适应流传送服务器206、网络208(例如IP网络208、CDN网络208、无线网络208或者它们的任何组合)和客户端202。自适应流传送服务器206从特定客户端202a接收对源视频203的请求，并且然后从内容提供商204来检索源视频203(步骤1)。在这个示例中，广播网络204a具有所请求源视频203，并且将源视频203提供给自适应流传送编码器/转码器404。自适应流传送编码器/转码器404取源视频203，并且生成同一视频和音频内容的多个文件412a、412b、412c和412d(例如)，但是其以不同比特率来编码。例如，自适应流传送编码器/转码器404输出4M比特率文件412a、2M比特率文件412b、1M比特率文件412c和512K比特率文件412d，其全部通过PTS/DTS 414(参见图4B)相互关键帧对齐。因此，4M比特率文件412a具有部分416a，其包含与2M比特率文件412b、1M比特率文件412c和512K比特率文件412d的对应部分416b、416c和416d相同的视频和音频内容。但是，4M比特率文件的部分416a具有比2M比特率文件的部分416b要高的质量，2M比特率文件的部分416b具有比1M比特率文件的部分416c要高的质量，1M比特率文件的部分416c又具有比512K比特率文件的部分416d要高的质量。
自适应流传送服务器206包括：多播分组托管器418，其接收多个文件412a、412b、412c和412d；以及分组托管数据库420，其存储多个文件412a、412b、412c和412d。自适应流传送服务器206包括分段单元211，其用来将所存储文件412a、422b、412c和412d的每个文件分段为多个段420a1-n、420b1-n、420c1-n、420d1-n(参见图4C)。自适应流传送服务器206包括段存储单元211，其存储段420a1-n、420b1-n、420c1-n、420d1-n。每个段420a1-n、420b1-n、420c1-n和420d1-n包含预定持续时间(例如10秒)的视频和音频分组。在这个示例中，段420a1、420b1、420c1和420d1(例如)与时间码t1-t2关联，以及段420a4、420b4、420c4和420d4(例如)与时间码t4-t5关联。
自适应流传送服务器206具有HTTP服务器212，其与段存储单元211进行接口，并且创建主清单428(其包括子清单430a、430b、430c和430d(例如))(参见图4D)。每个子清单430a、430b、430c和430d分别包括对段420a1-n、420b1-n、420c1-n和420d1-n的每个的引用432a1-n、432b1-n、432c1-n和432d1-n。HTTP服务器212经过网络208向客户端202a发送主清单428(步骤2)。此后，客户端202a经过网络107向HTTP服务器212发送包括子清单的引用其中之一432a1(例如)的请求(步骤3)。HTTP服务器212使用所请求引用432a1来检索对应段文件420a1并且将其经过网络208发送给客户端202a(其播放段420a1)(步骤4)。在过去，客户端202a可能继续发送对最高质量段420a2-n的请求，以及HTTP服务器212向客户端202a回送所请求的最高质量段420a2-n。但是，如果允许这种情况发生，则网络208的带宽的主要部分(若非全部)实际上耗尽，因为所有客户端202每当可能时会向自适应流传送服务器206发送接收最高质量段420a1-n而不是较低质量段420b1-n、420c1-n和420d1-n的请求。
为了克服这个问题，自适应流传送服务器206适合结合带宽监测器214，其配置成通过例如与网络监测和管理系统421进行接口，来监测网络208中的拥塞等级(步骤5)。然后，自适应流传送服务器206(例如处理单元218)配置成确定网络208中的拥塞等级是否超过预定阈值，以及当这种情况发生时，还配置成防止客户端202a请求与第一子清单430a关联的段420a2-n(步骤6)。具体来说，自适应流传送服务器206(例如处理单元418)配置成生成已更新主清单440，其例如没有包括第一子清单430a，而是包括其它子清单430b、430c和430d(参见图4E)。自适应流传送服务器206(例如输出接口220)配置成向客户端202a发送已更新主清单440连同指示符442(步骤7)。指示符442指示已更新主清单440将替代先前发送的主清单428。此后，自适应流传送服务器206(例如输入接口216)配置成从客户端202a接收取与子清单430b、430c和430d关联的段420b2-n、420c2-n和420d2-n的特定段的另一个请求(步骤8)。自适应流传送服务器206(例如处理单元218)配置成从段存储单元211来得到所请求段420b2(例如)。自适应流传送服务器206(例如输出接口220)配置成向客户端202a(其回放所请求段420b2)发送所请求段420b2(步骤9)。自适应流传送服务器206会继续监测网络208的拥塞等级，以及根据所监测拥塞等级来生成并且向客户端202a转发(一个或多个)新的主清单文件。这是对现有技术的显著改进，因为根据网络208的拥塞等级，可防止客户端202a请求其比特率根据网络208的当前拥塞等级被认为是过高的内容流203的段。
参照图5A-5B，图5A-5B是按照本发明的一个实施例、用来帮助说明示范自适应流传送服务器206如何能够配置成经过网络208向一个或多个客户端202(仅示出一个)提供内容流203的两个简图。图5A中是示出能够在自适应流传送服务器206、客户端202和内容提供商204之间经过网络208进行以使得自适应流传送服务器206根据网络208的拥塞等级能够防止客户端202请求其比特率根据网络208的当前拥塞等级被认为是过高的内容流203的段的示范信令的简图。例如，当客户端202请求接收内容流203时，自适应流传送服务器的带宽监测器204“调出”经由SNMP或其它协议的第三方服务或装置、例如对MRTG装置、交换机、网络管理系统或者与网络208关联的其它系统的万维网服务，以确定网络208的总体“健康”和当前利用。如果网络利用在某个可配置量之下，则自适应流传送服务器206构成将要与HTTP自适应流传送配合使用的主清单(索引文件)，其包括以所请求内容流203(视频资产203)的所有可用比特率的所有可用编码。如果网络利用较高或者接近某个可配置阈值，则自适应流传送服务器206将构成不包括最高编码比特率的主清单(索引文件)。此外，当网络利用较高时，自适应流传送服务器206经由轮询或通知来指示客户端202(仅示出一个)检索新的主清单，其迫使客户端202切换到较低比特率流。能够在组件206、208、202和204之间进行的示范信令如下：
1. 客户端202发送播放内容流203的请求，其中请求由自适应流传送服务器206来接收。例如，内容流203能够时即时、广播或时移视频或VOD资产。
2. 自适应流传送服务器206从内容提供商204来检索所请求内容流203。
3. 自适应流传送服务器的带宽监测器214通过经由标准通信、例如万维网服务、SNMP万维网服务或其它消息传递与关联网络208的网络监测和管理系统421进行接口，来检查网络利用(拥塞等级)。
4. 在从网络监测和管理系统421返回带宽可用性或网络利用信息时，自适应流传送服务器206则生成主清单，其被发送给客户端202。自适应流传送服务器206在生成主清单时考虑总带宽可用性或网络利用，以及如果需要的话，则考虑播放内容流203的客户端202的数量。
5. 将主清单返回给客户端202，其使用主清单来开始播放视频资产。
6. 在视频的回放期间，客户端202将轮询自适应流传送服务器206以确定是否需要切换带宽，或者将经由标准消息传递协议来收到关于它们需要重新请求已更新主清单的通知。在轮询自适应流传送服务器206时，自适应流传送服务器206将与网络监测和管理系统421进行核对，以确定网络208的健康。自适应流传送服务器206将向客户端202发送指示新的主清单是否需要被检索的消息。自适应流传送服务器206将在需要时构成已更新主清单，其包括用于网络利用的给定状态的比特率。
7. 客户端202被提供已更新主清单，并且按照其特定HTTP自适应流传送规范、基于已更新主清单来播放下一段。在内容流203是线性广播或VOD广播的情况下，这个具体示例适用。
8. 客户端202稍后能够被发送与清单更新有关的通知，或者以可配置间隔轮询自适应流传送服务器206，以检查网络状态。自适应流传送服务器206还可在主清单(在即时流的情况下又称作索引文件)中包括网络健康信息。在关于网络健康已经降低的指示时，客户端22将向自适应流传送服务器206请求新的主清单(索引文件)。
参照图5B，图5B是示出按照本发明的一个实施例、由自适应流传送服务器206所实现的、经过网络208向一个或多个客户端202提供内容流203的示范方法550的步骤的流程图。在步骤552，自适应流传送服务器206接收对内容流203(视频资产203)的清单的客户端请求。在步骤554，自适应流传送服务器206得到网络带宽分配。在步骤556，自适应流传送服务器206确定网络带宽是否低于当前阈值。如果步骤556的结果为“否”，则自适应流传送服务器206在步骤558确定内容流203的视频比特率阈值。在步骤560，自适应流传送服务器206基于网络利用来构建客户端202的主清单。在步骤562，自适应流传送服务器206通知客户端202关于主清单是可用的。在步骤564，自适应流传送服务器206准许客户端202检索主清单，并且然后返回到步骤554。如果步骤556的结果为“是”，则自适应流传送服务器206在步骤566确定是否存在新会话。如果步骤566的结果为“否”，则自适应流传送服务器206返回到步骤554。如果步骤566的结果为“是”，则自适应流传送服务器206在步骤568构建主清单。在步骤570，自适应流传送服务器206向客户端202发送主清单，并且然后返回到步骤554。
参照图6A-6C，图6A-6C是按照本发明的一个实施例、用来帮助说明示范系统600如何能够配置成经过网络208向一个或多个客户端202(仅示出一个)提供内容流203的若干简图。如图6A所示，示范系统600包括内容提供商204和自适应流传送服务器206。内容提供商204与自适应流传送服务器206进行接口，自适应流传送服务器206又经过网络208(例如IP网络208、CDN网络208、无线网络208或者它们的任何组合)与客户端202(仅示出一个)进行接口。备选地，内容提供商204可经过网络208连接到自适应流传送服务器206。能够在组件202、204、206和208之间进行的示范信令如下：
1. 客户端202发送播放内容流203的请求，其中请求由自适应流传送服务器206来接收。例如，内容流203能够时即时、广播或时移视频或VOD资产。
2. 自适应流传送服务器206从内容提供商204来检索所请求内容流203。
3. 自适应流传送服务器的带宽监测器214通过经由标准通信、例如万维网服务、SNMP万维网服务或其它消息传递与关联网络208的网络监测和管理系统421进行接口，来检查网络利用(拥塞等级)。
4. 在从网络监测和管理系统421返回带宽可用性或网络利用信息时，自适应流传送服务器206则生成主清单128，其被发送给客户端202。自适应流传送服务器206在生成清单文件128时考虑总带宽可用性或网络利用，以及如果需要的话，则考虑播放内容流203的客户端202的数量。在这点上，假定网络利用在某个可配置量之下，则自适应流传送服务器206构成将要在HTTP自适应流传送中使用的主清单128(索引文件128)，其包括以所请求内容流203(视频资产203)的所有可用比特率的所有可用编码。图6B示出示范主清单128，其具有四个子清单130a、130b、130c和130d。
5. 将主清单128返回给客户端202，其使用主清单128来开始播放视频资产。
6. 在视频的回放期间，自适应流传送服务器206以可配置周期来与网络监测和管理系统421进行核对，以确定网络208的健康。在这点上，假定网络利用这时超过某个可配置量。然后，自适应流传送服务器206在从客户端202接收检索与较高比特率子清单其中之一(例如子清单130a)关联的段的请求时将不是提供所请求段，而是提供来自较低比特率子清单其中之一(例如子清单130b)的对应段。在这个示例中，自适应流传送服务器206将主清单128理解为“伪”主清单128’，其中与最高比特率关联的原始子清单130a实际上被认为是与较低比特率关联的子清单130b。图6C示出示范“伪”主清单128’，其中原始子清单130a这时被认为是子清单130b，使得存在四个子清单130b、130b、130c和130d。自适应流传送服务器206根据网络拥塞的程度能够将主清单128理解为“伪”主清单128’，其中与较高比特率关联的多个原始子清单130a和130b(例如)实际上被认为是与较低比特率关联的子清单130c。
7. 客户端202被提供较低质量段，并且按照其特定HTTP自适应流传送规范、基于“伪”主清单128’来播放较低质量段。在这点之后，自适应流传送服务器206能够根据网络拥塞使用主清单128或者不同的“伪”主清单128’来响应来自客户端202、对检索内容流203的特定段的请求。这个具体示例适用，其中内容流203是线性广播。
参照图7A-7C，图7A-7C是按照本发明的一个实施例、用来帮助说明示范系统700如何能够配置成经过网络208向一个或多个客户端202(仅示出一个)提供内容流203的若干简图。如图7A所示，示范系统700包括内容提供商204和自适应流传送服务器206。内容提供商204与自适应流传送服务器206进行接口，自适应流传送服务器206又经过网络208(例如IP网络208、CDN网络208、无线网络208或者它们的任何组合)与客户端202(仅示出一个)进行接口。备选地，内容提供商204可经过网络208连接到自适应流传送服务器206。能够在组件202、204、206和208之间进行的示范信令如下：
1. 客户端202发送播放内容流203的请求，其中请求由自适应流传送服务器206来接收。例如，内容流203能够时即时、广播或时移视频或VOD资产。
2. 自适应流传送服务器206从内容提供商204来检索所请求内容流203。
3. 自适应流传送服务器的带宽监测器214通过经由标准通信、例如万维网服务、SNMP万维网服务或其它消息传递与关联网络208的网络监测和管理系统421进行接口，来检查网络利用(拥塞等级)。
4. 在从网络监测和管理系统421返回带宽可用性或网络利用信息时，自适应流传送服务器206则生成主清单128，其被发送给客户端202。自适应流传送服务器206在生成清单文件128时考虑总带宽可用性或网络利用，以及如果需要的话，则考虑播放内容流203的客户端202的数量。在这点上，假定网络利用在某个可配置量之下，则自适应流传送服务器206构成将要在HTTP自适应流传送中使用的主清单128(索引文件128)，其包括以所请求内容流203(视频资产203)的所有可用比特率的所有可用编码。图7B示出示范主清单128，其具有四个子清单130a、130b、130c和130d。
5. 将主清单128返回给客户端202，其使用主清单128来开始播放视频资产。
6. 在视频的回放期间，自适应流传送服务器206以可配置周期来与网络监测和管理系统421进行核对，以确定网络208的健康。在这点上，假定网络利用这时超过某个可配置量。然后，自适应流传送服务器206在从客户端202接收检索与较高比特率子清单(例如子清单130a)关联的较高比特率段(例如段132a3)的请求时将不是提供所请求段，而是提供来自较低比特率子清单其中之一(例如子清单130b)的对应段(例如段132b3)。图7C示出示范主清单128，其具有四个子清单130a、130b、130c和130d，但是其中所请求的高比特率段132a3(例如)没有由自适应流传送服务器206来检索，而是对应的较低质量段132b3(例如)被检索并且发送给客户端203。
7. 客户端202被提供较低质量段，并且按照其特定HTTP自适应流传送规范来播放较低质量段。在这点之后，自适应流传送服务器206能够根据网络拥塞使用主清单128向客户端202提供所请求段或者提供对应较低质量段。这个具体示例适用，其中内容流203是线性广播或VOD广播。
参照图8A-8B，图8A-8B是按照本发明的一个实施例、用来帮助说明示范系统800如何能够配置成经过网络208向一个或多个客户端202(仅示出一个)提供内容流203的若干简图。如图8A所示，示范系统800包括内容提供商204和自适应流传送服务器206。内容提供商204与自适应流传送服务器206进行接口，自适应流传送服务器206又经过网络208(例如IP网络208、CDN网络208、无线网络208或者它们的任何组合)与客户端202(仅示出一个)进行接口。备选地，内容提供商204可经过网络208连接到自适应流传送服务器206。能够在组件202、204、206和208之间进行的示范信令如下：
1. 客户端202发送播放内容流203的请求，其中请求由自适应流传送服务器206来接收。例如，内容流203能够时即时、广播或时移视频或VOD资产。
2. 自适应流传送服务器206从内容提供商204来检索所请求内容流203。
3. 自适应流传送服务器的带宽监测器214通过经由标准通信、例如万维网服务、SNMP万维网服务或其它消息传递与关联网络208的网络监测和管理系统421进行接口，来检查网络利用(拥塞等级)。
4. 在从网络监测和管理系统421返回带宽可用性或网络利用信息时，自适应流传送服务器206则生成主清单128，其被发送给客户端202。自适应流传送服务器206在生成清单文件128时考虑总带宽可用性或网络利用，以及如果需要的话，则考虑播放内容流203的客户端202的数量。在这点上，假定网络利用在某个可配置量之下，则自适应流传送服务器206构成将要在HTTP自适应流传送中使用的主清单128(索引文件128)，其包括以所请求内容流203(视频资产203)的所有可用比特率的所有可用编码。图8B示出示范主清单128，其具有四个子清单130a、130b、130c和130d。
5. 将主清单128返回给客户端202，其使用主清单128来开始播放视频资产。
6. 在视频的回放期间，自适应流传送服务器206以可配置周期来与网络监测和管理系统421进行核对，以确定网络208的健康。在这点上，假定网络利用这时超过某个可配置量。然后，自适应流传送服务器206在从客户端202接收检索与较高比特率子清单(例如子清单130a)关联的较高比特率段(例如段132a3)时将得到所请求段(例如段132a3)，并且然后对所得请求段(例如段132a3)进行速率整形，因此具有比与较高比特率子清单(例如子清单130a)关联的比特率要小的比特率。在需要时，自适应流传送服务器206能够对所得请求段(例如段132a3)进行速率整形，因此具有与关联子清单的任一个的比特率的任一个不同的比特率。图8C示出示范主清单128，其具有四个子清单130a、130b、130c和130d，但是其中所请求的高比特率段132a3(例如)由自适应流传送提供商206来检索，并且然后经过速率整形，以具有比所请求的高比特率段132a3(例如)的比特率(例如4.0 Mbs)要低的比特率(例如2.1 Mbs)。
7. 客户端202被提供较低质量段，并且按照其特定HTTP自适应流传送规范来播放较低质量段。在这点之后，自适应流传送服务器206能够根据网络拥塞使用主清单128向客户端202提供所请求段或者提供对应较低质量段。这个具体示例适用，其中内容流203是线性广播或VOD广播。
通过以上所述，具有上述教导的技术人员将易于理解，所公开的自适应流传送服务器206(例如HTTP自适应流传送服务器206)是网络感知的。具体来说，自适应流传送服务器206配置成“调出”第三方装置或系统来确定跨服务提供商的网络208的全部或特定段的当前网络负荷。自适应流传送服务器206还配置成在高网络利用时间期间调整其可用视频比特率(质量)，以进行速率整形和平衡整个视频流传送网络。因此，在峰值利用期间，客户端202将接收它们消耗的视频的带宽不太密集版本。在需要时，自适应流传送服务器202在网络拥塞期间能够配置成允许客户端202的一部分继续接收与较高比特率关联的段，同时防止客户端202的另一部分接收与较高比特率关联的所请求段，而是向那些客户端202发送具有较低比特率的对应段。在任何情况下，因为这是基于服务器的解决方案，所以客户端202的至少一部分将需要调整其预期比特率，并且因此网络负荷将减小。自适应流传送服务器206具有许多优点，其中之一是它允许通过其网络正服务于视频的网络运营商对视频进行速率整形，以降低跨其网络的带宽消耗。具体来说，服务提供商在峰值利用时间期间将能够在向其顾客提供视频时减小对网络的影响。在需要时，这种速率整形例如可用来保持被购买的视频的服务质量，同时对免费电影和其它内容进行速率整形。
虽然在附图中已经示出以及在以上详细描述中描述本发明的多个实施例，但是应当理解，本发明并不局限于所公开的实施例，而是还能够有许多重新布置、修改和替换，而没有背离以下权利要求书中提出和限定的本发明。

Claims (25)

1. 一种用于经过网络向客户端传送内容流的自适应流传送服务器，所述自适应流传送服务器包括：
服务器，包括配置成从所述客户端接收播放所述内容流的请求的输入接口；
分段单元，配置成接收所述内容流的多个文件，其中所述多个文件以不同比特率来编码，并且还配置成将所述多个文件的每个文件分段为多个段；
段存储单元，配置成存储所述多个段；
所述服务器还包括：
    处理单元，配置成生成包括多个子清单的主清单，其中第一子清单具有对具有第一比特率的所述段的引用，第二子清单具有对具有第二比特率的所述段的引用，以及第三子清单具有对具有第三比特率的所述段的引用，并且其中所述第一比特率比所述第二比特率要高，所述第二比特率比所述第三比特率要高；
    输出接口，配置成向所述客户端发送所述主清单；
    所述输入接口配置成从所述客户端接收取与所述内容流对应的所述段的特定段的请求；
    所述处理单元配置成从所述段存储单元来得到所述所请求段；
    所述输出接口配置成向所述客户端发送所述所请求段；
    带宽监测器，配置成监测所述网络中的拥塞等级；以及
    所述处理单元配置成确定所述网络中的所述拥塞等级是否超过预定阈值，并且当这种情况发生时，还配置成向所述客户端发送附加请求段，其中所述所发送的附加请求段的比特率至少小于与所述第一子清单关联的所述第一比特率。
2. 如权利要求1所述的自适应流传送服务器，其中，所述服务器在所述网络超过所述预定阈值时配置成通过下列各项来防止所述客户端请求与所述第一子清单关联的所述段：
所述处理单元配置成生成另一主清单，所述另一主清单没有包括所述第一子清单，而是包括具有对具有所述第二比特率的所述段的引用的所述第二子清单和具有对具有所述第三比特率的所述段的引用的所述第三子清单；
所述输出接口配置成向所述客户端发送所述另一主清单连同指示符，其中所述指示符指示所述另一主清单将替代所述主清单；
所述输入接口配置成从所述客户端接收取与所述内容流对应的所述第二子清单或者所述第三子清单关联的所述段的特定段的请求；
所述处理单元配置成从所述段存储单元来得到所述所请求段；以及
所述输出接口配置成向回放所述所请求段的所述客户端发送所述所请求段。
3. 如权利要求1所述的自适应流传送服务器，其中，所述内容流是视频点播内容流的线性内容流。
4. 如权利要求1所述的自适应流传送服务器，其中，所述服务器在所述网络超过所述预定阈值时配置成使得如果所述客户端请求与所述第一子清单关联的所述段，则通过下列各项向所述客户端发送其比特率小于所述第一比特率的段：
所述输入接口配置成从所述客户端接收取与所述内容流对应的所述第一子清单关联的所述段其中之一的请求；
所述处理单元配置成得到其比特率小于所述第一比特率的所述多个文件之一关联的对应段，而不是得到所述所请求段；以及
所述输出接口配置成向回放所述所得段的所述客户端发送所述所得段。
5. 如权利要求4所述的自适应流传送服务器，其中，所述处理单元配置成将所述第一子清单所引用的所述段认为是所述第二子清单所引用的所述段。
6. 如权利要求5所述的自适应流传送服务器，其中，所述内容流是线性内容流。
7. 如权利要求4所述的自适应流传送服务器，其中，所述处理单元配置成将所述第一子清单所引用的所述所请求段认为是所述第二子清单所引用的所述对应段。
8. 如权利要求7所述的自适应流传送服务器，其中，所述内容流是视频点播内容流的线性内容流。
9. 如权利要求1所述的自适应流传送服务器，其中，所述服务器在所述网络超过所述预定阈值时配置成使得如果所述客户端请求与所述第一子清单关联的附加段，则通过下列各项向所述客户端发送其比特率小于所述第一比特率的所述附加段：
所述输入接口配置成从所述客户端接收取与所述内容流对应的所述第一子清单关联的所述段其中之一的请求；
所述处理单元配置成得到所请求段，并且然后对所述所得请求段进行速率整形，因此具有比所述第一比特率要小的比特率；以及
所述输出接口配置成向所述客户端发送其比特率小于所述第一比特率的所述所得段，所述客户端则回放所述所得段。
10. 如权利要求9所述的自适应流传送服务器，其中，所述处理单元配置成对所述所得请求段进行速率整形，因此具有比所述第一比特率要小、而且还与所述第二比特率和所述第三比特率不同的比特率。
11. 如权利要求1所述的自适应流传送服务器，其中，所述服务器配置成向多个客户端发送所述主清单，并且当所述网络中的所述拥塞等级超过所述预定阈值时，所述服务器则还配置成允许所述客户端的一部分继续接收与所述第一子清单关联的段，同时防止所述客户端的另一部分请求与所述第一子清单关联的所述段，或者如果那些客户端请求与所述第一子清单关联的所述段，则向那些客户端发送其比特率小于所述第一比特率的所述对应段。
12. 如权利要求1所述的自适应流传送服务器，其中，所述客户端为下列之一：个人计算机、移动电话、平板、具有超文本传输协议(HTTP)能力的电视机。
13. 一种由自适应流传送服务器所实现的、用于经过网络向客户端传送内容流的方法，所述方法包括下列步骤：
从所述客户端接收播放所述内容流的请求；
接收所述内容流的多个文件，其中所述多个文件以不同比特率来编码；
将所述多个文件的每个文件分段为多个段；
存储所述多个段；
生成包括多个子清单的主清单，其中第一子清单具有对具有第一比特率的所述段的引用，第二子清单具有对具有第二比特率的所述段的引用，以及第三子清单具有对具有第三比特率的所述段的引用，并且其中所述第一比特率比所述第二比特率要高，所述第二比特率比所述第三比特率要高；
向所述客户端发送所述主清单；
从所述客户端接收取与所述内容流对应的所述段的特定段的请求；
得到所述所请求段；
向所述客户端发送所述所请求段；
监测所述网络中的拥塞等级；以及
确定所述网络中的所述拥塞等级是否超过预定阈值，并且当这种情况发生时，则向所述客户端发送附加请求段，其中所述所发送的附加请求段的比特率至少小于与所述第一子清单关联的所述第一比特率。
14. 如权利要求13所述的方法，其中，当所述网络超过所述预定阈值时，通过下列步骤来防止所述客户端请求与所述第一子清单关联的所述段：
生成另一主清单，所述另一主清单没有包括所述第一子清单，而是包括具有对具有所述第二比特率的所述段的引用的所述第二子清单和具有对具有所述第三比特率的所述段的引用的所述第三子清单；
向所述客户端发送所述另一主清单连同指示符，其中所述指示符指示所述另一主清单将替代所述主清单；
从所述客户端接收取与所述内容流对应的所述第二子清单或者所述第三子清单关联的所述段的特定段的请求；
得到所述所请求段；以及
向回放所述所请求段的所述客户端发送所述所请求段。
15. 如权利要求14所述的方法，其中，所述内容流是视频点播内容流的线性内容流。
16. 如权利要求13所述的方法，其中，当所述网络超过所述预定阈值时，并且如果所述客户端请求与所述第一子清单关联的所述段，则通过下列步骤向所述客户端发送其比特率小于所述第一比特率的段：
从所述客户端接收取与所述内容流对应的所述第一子清单关联的所述段其中之一的请求；
得到其比特率小于所述第一比特率的所述多个文件之一关联的对应段，而不是得到所述所请求段；以及
向回放所述所得段的所述客户端发送所述所得段。
17. 如权利要求16所述的方法，其中，在所述得到步骤期间，还将所述第一子清单所引用的所述段认为是所述第二子清单所引用的所述段。
18. 如权利要求17所述的方法，其中，所述内容流是线性内容流。
19. 如权利要求16所述的方法，其中，在所述得到步骤期间，还将所述第一子清单所引用的所述所请求段认为是所述第二子清单所引用的所述对应段。
20. 如权利要求19所述的方法，其中，所述内容流是视频点播内容流的线性内容流。
21. 如权利要求13所述的方法，其中，当所述网络超过所述预定阈值时，并且如果所述客户端请求与所述第一子清单关联的附加段，则通过下列步骤向所述客户端发送其比特率小于所述第一比特率的所述附加段：
从所述客户端接收取与所述内容流对应的所述第一子清单关联的所述段其中之一的请求；
得到所请求段，并且然后对所述所得请求段进行速率整形，因此具有比所述第一比特率要小的比特率；以及
向所述客户端发送其比特率小于所述第一比特率的所述所得段，所述客户端则回放所述所得段。
22. 如权利要求21所述的方法，其中，对所述所得请求段进行速率整形，因此具有比所述第一比特率要小、而且还与所述第二比特率和所述第三比特率不同的比特率。
23. 如权利要求13所述的方法，还包括向多个客户端发送所述主清单，并且当所述网络中的所述拥塞等级超过所述预定阈值时，则允许所述客户端的一部分继续接收与所述第一子清单关联的段，同时防止所述客户端的另一部分请求与所述第一子清单关联的所述段，或者如果那些客户端请求与所述第一子清单关联的所述段，则向那些客户端发送其比特率小于所述第一比特率的所述对应段。
24. 如权利要求13所述的方法，其中，所述客户端是个人计算机、移动电话、平板或者具有超文本传输协议(HTTP)能力的电视机其中之一。
25. 一种用于经过网络向客户端提供内容流的系统，所述系统包括：
内容提供商；
自适应流传送服务器，配置成：
    从所述客户端接收播放所述内容流的请求；
    接收所述内容流的多个文件，其中所述多个文件以不同比特率来编码，并且还配置成将所述多个文件的每个文件分段为多个段；
    存储所述多个段；
    生成包括多个子清单的主清单，其中第一子清单具有对具有第一比特率的所述段的引用，第二子清单具有对具有第二比特率的所述段的引用，以及第三子清单具有对具有第三比特率的所述段的引用，并且其中所述第一比特率比所述第二比特率要高，所述第二比特率比所述第三比特率要高；
    向所述客户端发送所述主清单；
    从所述客户端接收取与所述内容流对应的所述段的特定段的请求；
    从所述段存储单元得到所述所请求段；
    向所述客户端发送所述所请求段；
    监测所述网络中的拥塞等级；以及
    确定所述网络中的所述拥塞等级是否超过预定阈值，并且当这种情况发生时，还配置成向所述客户端发送附加请求段，其中所述所发送的附加请求段的比特率至少小于与所述第一子清单关联的所述第一比特率。
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