CN104583996B - 移动视频传送 - Google Patents

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Abstract

用于移动视频传送的方法和装置，其包括计算机程序产品。一种方法，包括在包括至少一个核心元件和一个或多个演进节点B(eNB)的移动网络中接收发起渐进式下载视频对象的请求、将所述请求的视频对象分成自包含独立视频片段、针对不同速率转换每一个所述自包含独立视频片段以及从与通过带宽估计确定的当前网络状况匹配的速率桶传送片段。

Description

移动视频传送
技术领域
本发明大体涉及无线网络，更具体地涉及移动视频传送。
背景技术
一般而言，渐进式下载是指通过常规超文本传输协议(HTTP)Web服务器而非流媒体服务器传送的视频。在大多数情况下，使用这种技术传送的视频在被接收时存储在观看者的硬盘驱动器上，然后从硬盘驱动器播放。相比之下，视频流通常不会本地存储(也称作高速缓存)，因此如果观看者不能实时检索并播放视频流，则其根本无法流畅地播放视频流。
现如今，HTTP渐进式下载是从互联网传送视频的最常见的方式。遗憾的是，这种传送方法不响应于变化的网络状况，这会影响终端用户的体验。考虑以下情况，即HTTP PD视频对象以720p进行编码。如果网络状况较差，则需要很长时间来下载视频，且视频播放器将停止以等待更多的帧。对于这种状况，需以更低的分辨率(或许360P)对对象进行编码。类似地，如果网络状况好转，视频流化器(streamer)需开始发送质量较高的视频片段。
发明内容
以下内容对本发明进行了简单概括以提供对本发明一些方面的基本理解。本概述并非是对本发明的广泛综述。其并非意在确定本发明的关键或重要元素，也并非意在勾画本发明的范围。其唯一目的是以简要形式展示本发明的一些概念，以作为下文所做详细描述的前序。
本发明提供了用于移动视频传送的方法和装置，包括计算机程序产品。
一般而言，一方面本发明的特征在于一种方法，包括在包括至少一个核心元件和一个或多个演进节点B(eNB)的移动网络中接收发起渐进式下载视频对象的请求、将所请求的视频对象分成自包含独立视频片段、针对不同速率转换每一个自包含独立视频片段，以及从与通过带宽估计确定的当前网络状况匹配的速率桶传送视频片段。
另一方面，发明的特征在于在移动网络中包括一个或多个中央处理器(CPU)和存储器的服务器，存储器包括操作系统(OS)和移动视频传送进程，移动视频传送进程包括接收发起渐进式下载视频对象的请求、将所请求的视频对象分成自包含独立视频片段、针对不同速率转换每一个自包含独立视频片段，以及从与通过带宽估计确定的当前网络状况匹配的速率桶传送视频片段。
根据以下描述和权利要求，本发明的其它特征和优点将变得更明显。
附图说明
通过参考结合附图的详细描述，将更全面地理解本发明，其中：
图1是框图。
图2是框图。
图3是流程图。
图4是框图。
具体实施方式
现在将结合附图描述本发明，其中相同附图标记在所有附图中用于指示相同元件。在以下的描述中，出于说明目的，对很多具体细节进行了阐述，以提供对本发明的全面理解。然而，明显的是，没有这些具体细节也可实践本发明。在其它情况下，为了便于描述本发明，以框图形式示出公知的结构和设备。
本申请中使用的术语“组件”、“系统”、“平台”等可指与计算机相关的实体或与具有一个或多个特定功能的操作机器相关的实体。本文公开的实体可以是硬件、硬件和软件的组合、软件，或执行中的软件。例如，组件可以是(但不限于)处理器上运行的进程，处理器、对象、可执行程序、执行线程、程序和/或计算机。作为说明，在服务器上运行的应用程序和服务器本身都可以是组件。一个或多个组件可驻留在进程和/或执行线程内，且组件可在一台计算机上本地化和/或分布在两台或多台计算机之间。这些组件也可从其上存储有各种数据结构的各种计算机可读介质执行。组件可通过本地和/或远程进程通信，例如根据具有一个或多个数据分组(例如，来自一个与本地系统、分布式系统中的另一组件交互、和/或通过诸如因特网等网络与其它系统交互的组件的数据)的信号进行通信。
此外，术语“或”意指包括性“或”而非排他性“或”。即，除非另外指明或从上下文可明确，否则X使用A或B意指任何自然的包括性排列。即，如果X使用A；X使用B；或X使用A和B，则“X使用A或B”满足上述任何一种实例。此外，除非另外指明或可从上下文清楚得知要指示单数形式，否则本说明书和附图中使用的冠词“a”和“an”通常应解释为表示“一个或多个/一种或多种”。
此外，术语如“用户设备”、“移动站”、“移动”、“订户站”、通信设备、“接入终端”、“终端”、“手持设备”以及相似术语指的是无线通信服务的订户或用户用于接收或传送数据、控制、语音、视频、声音、游戏或基本上任何数据流或信令流的无线设备(例如，蜂窝电话、智能电话、计算机、个人数字助理(PDA)、机顶盒、互联网协议电视(IPTV)、电子游戏设备、打印机等)。以上术语在说明书和相关附图中可互换使用。同样地，术语“接入点”、“基站”、“节点B”、“演进节点B”、“家庭节点B(HNB)”等在本说明书中可互换使用，且指的是提供服务并从一组订户站接收数据、控制、语音、视频、声音、游戏或基本上任何数据流或信令流的无线网络组件或设备。数据和信令流可以是分组化或基于帧的流。
此外，除非上下文特别指出术语之间的区别，否则术语“用户”、“订户”、“客户”等在整个说明书中可互换使用。
不论接入技术如何，本文描述的本发明应用于所有无线网络，包括全球移动通信系统(GSM)、码分多址(CDMA)、长期演进(LTE)、WiMAX等。为了便于解释，将在4G网络环境下描述本发明。
如图1所示，示例性移动网络10包括用户设备(UE)12，例如智能电话。US12的其它实例包括(但不限于)蜂窝电话、计算机、个人数字助理(PDA)、机顶盒、互联网协议电视(IPTV)、电子游戏设备、打印机、平板电脑、Wi-Fi热点等。UE 12无线链接至演进节点B(eNB)14。eNB 14是小区站点的无线电部分。单个eNB可包含几个无线电发送器、接收器、控制部分和电源。eNB 14回传至城域以太网环16，城域以太网环16包括移动管理实体(MME)18和服务网关(SGW)20。回传是将分组或通信信号长距离传输至分开的地点进行处理的过程。SGW 20路由并转发用户数据分组，同时在eNodeB间切换期间作为用户平面的移动锚点。
SGW 20链接至互联网协议(IP)干线22。IP主干22包括至在线计费系统(OCS)24、离线计费子系统(OFCS)26和政策控制和计费功能(PCRF)28的链路。一般而言，OCS 24为一组相互连接的使得能够实时(或近乎实时)地确认、计费以及过账的网络元件。订户使用网络资源后，OFCS 26从网络元件接收呼叫详细记录(CDR)和Diameter计费消息形式的计费数据。
IP主干22包括实现用于3G和4G移动网络的虚拟化开放式无线服务软件架构的网络服务器30。网络服务器30通过互联网服务提供商(ISP)34链接至网络服务器32。
如图2所示，网络服务器30包括至少一个中央处理器(CPU)50和存储器52。存储器52包括至少一个操作系统(OS)54，例如Linux，以及下文描述的移动视频传送进程100。
如图3所示，移动视频传送进程100包括接收开始渐进式下载视频对象的请求(102)。
移动视频传送进程100将所请求的视频对象分成自包含独立视频片段(104)。
移动视频传送进程100针对不同速率转换每一个自包含独立视频片段(106)。
移动视频传送进程100从与通过带宽估计确定的当前网络状况匹配的速率桶传送视频片段(108)。
如上所述，移动视频传送进程100将多媒体内容(例如，Flash视频(FLV视频))分成小块(104)，其中每一个视频片段是一个可播放单元(即，从关键帧，例如I-帧开始)。为每一个视频片段创建不同的位速率版本并注册到媒体服务器，以便当可用带宽变化时媒体服务器可选择合适的版本用于视频片段传输。
例如，在FLV视频通过超文本传输协议(HTTP)流传输的情况下，FLV视频头的视频文件大小是基于最高的位速率内容。在HTTP服务器或客户端不支持分块编码的情况下，该大小还用于HTTP应答头的内容-大小头字段。在每个视频片段传输间隔，HTTP服务器利用带宽估计技术估计传输控制协议(TCP)链接的可用带宽，并选择位速率最适合估计的链接带宽的视频片段版本。
HTTP媒体服务器充当部署在3G、4G接入网(AN)内的HTTP媒体代理服务器，位于PGW或PDSN后面作为AN基础结构的一部分，并可获得更多关于客户端设备或服务计划的信息，且因此可确定设备的上限内容。例如，由于设备屏幕尺寸的限制，因此没有必要向智能手机流传输高清质量的视频。因此，即使可以，媒体服务器也不会尝试提供高清(HD)质量的媒体视频片段。
带宽估计可包括几种方法的其中一种。例如，带宽估计可以是基于TCP的带宽估计方法，其不可知无线访问协议。在本实例中，带宽估计由媒体服务器通进行，无需另一个端的媒体播放器通过监控媒体服务器的TCP套接字队列长度来提供帮助。代理服务器在确定客户端的TCP连接的带宽时，可使用任何以下数据和技术。首先，周期性地获得TCP套接字队列长度并确定流出速率。其次，在套接字队列长度上运行主动队列管理(AQM)进程，例如RED或PI控制器以检测TCP链路上即将发生的拥塞，并估计带宽。
由于TCP连接在移动设备终止，因此该TCP链路带宽估计技术保证会适用于AN的HTTP媒体代理服务器，但是对于AN外部的总的HTTP媒体服务器而言并非如此。图4描绘了服务器的行为。
另一个可利用的带宽估计进程是基于X2界面的用于LTE网络的带宽估计。核心元件(例如，SGW/PGW/视频优化器)可使用该方法来确定LTE网络内eNB(基站)上的小区负载。通常，拥塞在空中界面上发生，因此该信息相对精确地反映了接入网络内可用的带宽。LTE体系结构未指定任何通过其可在接入网络和核心网络之间交换该信息的方法，因此本发明利用了eNB上的X2应用协议(X2AP)界面，小区负载信息可通过该界面交换，且可使用两种方法的任何一个。在第一种方法中，核心网络元件利用eNB执行X2AP协议在第二种方法中，核心网络元件充当路由器，且任何eNB之间所有通信均通过该核心网络元件。然后，核心网络元件监听eNB之间的X2流量来确定小区负载。
一般而言，X2AP协议在任意两个eNB之间运行。X2AP处理E-UTRAN内的整体过程和用户设备(UE)移动性过程，并提供以下功能：
功能：移动性管理
基本过程：(a)切换准备；(b)SN状态转移；(c)UE上下文释放；以及(d)切换取消
功能：负载管理
基本过程：(a)负载指示；(b)资源状态报告发起；以及(c)资源状态报告
功能：通用错误情况报告
基本过程：错误指示
功能：重启X2
基本过程：重启
功能：建立X2
基本过程：X2建立
功能：eNB配置更新
基本过程：(a)eNB配置更新；以及(b)小区激活
功能：移动性参数管理
基本过程：移动性设置改变
功能：移动鲁棒性优化
基本过程：(a)无线链路故障指示；以及(b)切换报告
功能：节能
基本过程：(a)eNB配置更新；以及(b)小区激活
在第一种方法中，核心网络元件建立每一个相关的eNB的X2AP。相关协议是负载管理，且以下消息是相关的：
负载指示：eNB通过向控制邻近频内小区的eNB发送负载信息消息来发起该过程。相关的IE为"UL干扰过载指示IE"，其指示所有资源块上的被指示小区所经受的干扰等级。
资源状态报告发起：其为eNB用于向另一个eNB请求负载测量报告的过程。
在请求消息中，请求方可请求无线电资源负载、硬件负载和S1负载Ies，其包含小区所经受的合适的负载信息。负载状态为低负载、中度负载、高负载或过载。
这些应答可基于设置在请求消息中的注册方案周期性地生成，且如果需要可被取消。
在第二种方法中，所有X1AP消息均路由通过核心网络元件，即核心网络元件用于提供eNB之间的连接。相关消息被监听，而其余消息通过。通过监听这些消息来获得小区负载信息。
文中描述的系统和技术的各种实现可在数字电子电路、集成电路、特别设计的ASIC(专用集成电路)、计算机硬件、固件、软件和/或其组合中实现。这些不同的实现可包括在可编程系统上可执行和/或可解释的一个或多个计算机程序中的实现，该可编程系统包括至少一个可编程处理器，该至少一个可编程处理器可以是专用或通用的，并且连接至存储系统、至少一个输入设备和至少一个输出设备，以便从其接收数据和指令，并向其发送数据和指令。
这些计算机程序(也称作程序、软件、软件应用程序或代码)包括用于可编程处理器的计算机指令，且可以高级程序和/或面向对象的编程语言、和/或汇编/机器语言来实现。如文中所用，术语“机器可读介质”、“计算机可读介质”是指用于向可编程处理器提供机器指令和/或数据的任何计算机程序产品、装置和/或设备(例如，磁盘、光盘、存储器、可编程逻辑设备(PLD))，包括接收机器指令作为机器可读信号的机器可读介质。术语“机器可读信号”是指任何用于向可编程处理器提供机器指令和/或数据的信号。
为了提供与用户的交互，文中描述的系统和技术可在具有显示设备(例如，CRT(阴极射线管)监视器或LCD(液晶显示器)监视器)和键盘以及定点设备(例如，鼠标或跟踪球)的计算机上实现，其中显示器用于向用户显示信息，通过键盘和定点设备用户可向计算机输入。其它种类的设备也可用于提供与用户的交互；例如，提供给用户的反馈可以是任何形式的感知反馈(例如，视觉反馈、听觉反馈或触觉反馈)；并且可以任何形式接收来自用户的输入，包括声音、语音或触觉输入。
文中描述的系统和技术可在以下计算系统中实现，该计算系统包括后端组件(例如，数据服务器)，或包括中间件组件(例如，应用程序服务器)，或包括前端组件(例如，具有图形用户界面和网络浏览器的客户端计算机，通过该图形用户界面和网络浏览器用户可与文中描述的系统和技术的实现进行交互)，或这种后端、中间件或前端组件的任意组合。系统组件可以采用任何形式或介质的数字数据通信(例如，通信网络)来实现互连。通信网络的实例包括局域网("LAN")、广域网("WAN")和互联网。
计算系统可包括客户端和服务器。客户端与服务器一般彼此远离，且通常通过通信网络交互。客户端与服务器的关系依靠在各个计算机上运行且彼此具有客户端服务器关系的计算机程序而产生。
以上描述并不代表与本公开相一致的所有可能的实现或描述的实现的所有可能变化的详尽列表。已描述了许多实现。然而，应理解，在不脱离文中描述的系统、设备、方法和技术的精神和范围的情况下可进行各种修改。例如，可使用以上示出的各种形态的流程，可对其步骤进行重新排序，增加或去除。相应地，其它实现在以下权利要求书的范围内。

Claims (10)

1.一种用于移动视频传送的方法，其包括：
在包括至少一个核心元件和一个或多个演进节点B的移动网络中接收发起渐进式下载视频对象的请求；
将所述请求的视频对象分成自包含独立视频片段；
针对不同速率转换每一个所述自包含独立视频片段；
使用带宽估计确定网络的当前网络状况，其中，带宽估计包括以下中的一个：
基于传输控制协议的带宽估计，和
对于长期演进网络基于X2接口的带宽估计；以及
从适用于通过所述带宽估计确定的当前网络状况的速率桶传送片段，
其中，基于传输控制协议的带宽估计包括监控媒体服务器的传输控制协议套接字队列长度，
进一步地，其中，监控所述媒体服务器的传输控制协议套接字队列长度包括：
周期性地获得所述传输控制协议套接字队列长度以确定流出速率；以及
在所述传输控制协议套接字长度上执行主动队列管理进程以检测传输控制协议链路上即将发生的拥塞。
2.根据权利要求1所述的方法，其中每一个所述自包含独立视频片段为可播放单元。
3.根据权利要求1所述的方法，其中针对不同速率转换每一个所述自包含独立视频片段还包括向媒体服务器注册每一个不同的位速率版本，以便当可用带宽变化时，所述媒体服务器可选择合适的版本用于片段传输。
4.根据权利要求1所述的方法，其中用于长期演进网络的基于X2界面的带宽估计包括：
建立每一个演进节点B的X2AP协议；
发起负载指示；
发起资源状态报告；以及
确定资源状态报告。
5.根据权利要求1所述的方法，其中用于长期演进网络的基于X2界面的带宽估计包括：
使所有X2AP消息路由通过所述核心元件；以及
对于相关消息，发起负载指示，发起资源状态报告，以及
确定资源状态报告。
6.一种移动网络中的服务器，包括：
一个或多个中央处理器；和
存储器，所述存储器包括操作系统和机器可读指令，当所述机器可读指令被执行时导致：
一个或多个中央处理器中的至少一个接收发起渐进式下载视频对象的请求；
一个或多个中央处理器中的至少一个将所述请求的视频对象分成自包含独立视频片段；
一个或多个中央处理器中的至少一个针对不同速率转换每一个所述自包含独立视频片段；
一个或多个中央处理器中的至少一个使用带宽估计确定网络的当前网络状况，其中，带宽估计包括以下中的一个：
基于传输控制协议的带宽估计，和
对于长期演进网络基于X2接口的带宽估计；以及
一个或多个中央处理器中的至少一个从适用于通过所述带宽估计确定的当前网络状况的速率桶传送片段，
其中，基于传输控制协议的带宽估计包括监控媒体服务器的传输控制协议套接字队列长度，
进一步地，其中，监控所述媒体服务器的传输控制协议套接字队列长度包括：
周期性地获得所述传输控制协议套接字队列长度以确定流出速率；以及
在所述传输控制协议套接字长度上执行主动队列管理进程以检测传输控制协议链路上即将发生的拥塞。
7.根据权利要求6所述的服务器，其中每一个所述自包含独立视频片段为可播放单元。
8.根据权利要求6所述的服务器，其中针对不同速率转换每一个所述自包含独立视频片段还包括向媒体服务器注册每一个不同的位速率版本，以便当可用带宽变化时，所述媒体服务器可选择合适的版本用于片段传输。
9.根据权利要求6所述的服务器，其中用于长期演进网络的基于X2界面的带宽估计包括：
建立每一个演进节点B的X2AP协议；
发起负载指示；
发起资源状态报告；以及
确定资源状态报告。
10.根据权利要求6所述的服务器，其中用于长期演进网络的基于X2界面的带宽估计包括：
使所有X2AP消息路由通过核心元件；以及
对于相关消息，发起负载指示，发起资源状态报告，以及
确定资源状态报告。
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