CN104854838B - 用于向客户端设备分发视听内容的系统和方法 - Google Patents
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Abstract
为了向客户端设备分发视听内容，互连设备将第一网络互连至第二网络，客户端设备连接至第二网络，适于提供视听内容的仪器连接至第一网络，该仪器执行：从客户端设备接收请求接收视听内容的第一请求；将重定向消息发送至客户端设备，该重定向消息将客户端设备重定向至实现在互连设备中的代理。此外，上述代理执行：从客户端设备接收请求接收视听内容的第二请求；以及用作仪器与客户端设备之间的中继器。
Description
本发明大体上涉及向客户端设备分发视听内容，互连第一网络与第二网络的互连设备，连接至第二网络的客户端设备，以及连接至第一网络的适于提供视听内容的仪器。
自适应比特率流传输(ABS)是一种流行的HTTP流传输技术，其用于在计算机网络和HLS(“HTTP实时流传输”)上的流传输多媒体中，其中HLS是基于HTTP(“超文本传输协议”，如规范文件RFC2616中所定义的)且由苹果公司开发的媒体流传输通信协议。HLS按照以下方式工作：将整个AV流分成一系列基于HTTP的小文件下载，每个文件下载包含整个可能无界的传输流的一个短块。当播放流时，解码AV流的客户端设备可从包含以不同比特率编码的相同材料的多个不同可替代性流中选择，从而允许流传输会话适于可用网络资源和/或客户端设备的处理资源。在流传输会话开始时，客户端设备下载具有M3U或m3u8文件扩展的文本文件形式的播放列表。该文本文件包括可用于相关AV内容的各种流的元数据。对应于各比特率的各种流也称作层。
通过平滑流传输实现类似的ABS方法，平滑传输是互联网信息服务(IIS)媒体服务的特征，是由微软公司提供的集成的基于HTTP的媒体分发平台。与HLS不同(其中，在HLS中，AV流切割成多个包含具有播放列表的块的文件)，平滑流传输依靠切割成块的单个AV文件，每块文件包含描述符，其指示在AV内容中的参考时间以及相关层。然而，协议基础和益处是等同的。
类似地，人们可考虑Adobe系统的HTTP动态流传输(HDS)以及HTTP上的动态自适应流传输，一种由运动图像专家组开发的多媒体流传输技术并被称作MPEG DASH，其与HDS、HLS以及平滑流传输相关。
基于HTTP的流传输技术非常便利，因为HTTP允许穿过防火墙并依靠TCP(“传输控制协议”，如规范文件RFC793定义的)保证数据完整性。然而，在ABS背景中HTTP的单播性质正在给内容分发网络(CDN)运营商造成巨大的可扩展性问题，该可扩展性问题阻止运营商对于实时流传输采用ABS。另外，TCP可能引入延迟并且数据转发过程中的连接丢失严重影响用户角度的体验质量(QoE)。
为了以可扩展方式对于实时流传输执行ABS，需要网络服务运营商解决由多个用户同时观看相同频道导致多个并发单播会话而造成的可扩展性问题。
应注意，无论传输视听内容的流的比特率是自适应的或是固定的，在更一般性的基于单播会话的视听内容分发背景中，存在这种可扩展性问题。
在更一般性的方法中，当CDN运营商提供或设想提供新设施或服务而客户端设备依赖现有机制时，会出现问题。由于客户端设备由其他厂商而不是CDN运营商开发，所以升级客户端设备以采用新设施和/或新服务可能很难设置。实际上，与网关不同，这种客户端设备例如是由独立于CDN运营商的公司开发、运行在智能手机、平板电脑、PC(个人计算机)游戏机、连接的TV等上的应用软件以及在市场上存在的许多应用或播放器，这将需要昂贵的集成和验证过程以允许所有应用或播放器兼容于新设施或新服务。
根据第一方面，这种新设施或服务旨在以对客户端设备透明的方式克服上述与CDN背景中现有内容分发机制的单播本质相关的可扩展性问题。
根据第二方面，这种新设施或服务旨在以对客户端设备透明的方式提供从用户的角度来看增强的QoE。例如，这种新设施或服务旨在克服AV内容分发期间连接丢失对QoE的影响。
期望的是克服现有技术的上述缺陷。
具体地，期望的是提供这样的解决方案，其允许以对客户端设备透明的方式在视听内容分发背景中采用新设施或服务。
此外，期望的是提供这样的解决方案，其允许以对客户端设备透明的方式在视听内容分发背景中降低网络带宽消耗。
还期望提供这样的解决方案，其允许以对客户端设备透明的方式在另外的自适应比特率背景中降低网络带宽消耗。
此外，期望提供这样的解决方案，其允许以对客户端设备透明的方式从用户的角度来看提高QoE。
还期望提供这样的解决方案，其允许限制隐含在视听内容分发中的设备的处理资源消耗。
为此，本发明涉及用于向客户端设备分发视听内容的方法，其中，互连设备互连第一网络至第二网络，客户端设备连接至第二网络，适合于提供视听内容的仪器连接至第一网络。该方法是这样的，使得所述仪器执行：从客户端设备接收请求接收视听内容的第一请求；将重定向消息发送至客户端设备，该重定向消息将客户端设备重定向至在互连设备中实现的代理。该方法还是这样的，以使得代理执行：从客户端设备接收请求接收视听内容的第二请求；以及用作仪器和客户端设备之间的中继器。
因此，由于朝向互连设备中的代理重定向，所以能够以对客户端设备透明的方式且更容易地采用新设施或服务。实际上，当需要时，对于CDN运营商来说，执行互连设备的升级通常比升级客户端设备更容易，因为与所述客户端设备不同，这种互连设备(例如家庭网关)通常由运营商管理。
根据具体特征，第一请求和第二请求是请求接收成单播流形式的视听内容的请求，上述仪器适于在实时流传输中提供视听内容，当视听内容可通过仪器以至少一个多播流的形式得到时，上述仪器将重定向消息发送至客户端设备，以及当用作中继器时，代理执行：加入上述至少一个多播流；以及将以至少一个多播流的形式接收的数据转换成单播流形式的数据。
因此，降低了第一网络的带宽消耗，并且限制了互连设备的处理资源消耗。实际上，由于代理不需要监听大量消息交换以确保客户端设备受益于在整个第一网络中建立多播传输，所以限制了处理资源消耗。
根据具体特征，重定向消息包括用于通知至少一个多播地址以及至少一个关联端口的参数，并且请求接收成单播流形式的视听内容的请求包括用于通知至少一个多播地址和至少一个关联端口的上述参数。方法还使得代理加入与至少一个多播地址和至少一个关联端口对应的至少一个多播流。
因此，独立于仪器的实现和有效定位，该方法是灵活且可扩展的。
根据具体特征，重定向消息包括用于通知可用于成至少一个多播流形式的视听内容的层数的参数，并且请求接收成单播流形式的视听内容的请求包括该通知层数的参数。此外，代理根据层数确定至少一个多播地址和/或至少一个关联端口。
因此，整个第一网络上的多播传输以及自适应比特率流传输的原理可共同适用于视听内容的分发。
根据具体特征，重定向消息包括用于通知一个多播地址和一个关联端口以及用于通知上述层数的参数，并且请求接收成单播流形式的视听内容的请求包括上述用于通知一个多播地址和一个关联端口以及用于通知层数的参数。此外，代理根据包括于上述请求中的一个多播地址和一个关联端口以及层数来确定一个关联端口并为每层确定一个多播地址。
根据具体特征，重定向消息包括用于通知一个多播地址和一个关联端口以及用于通知上述层数的参数，并且请求接收成单播流形式的视听内容的请求包括上述用于通知一个多播地址和一个关联端口以及用于通知层数的参数。此外，代理根据包括于上述请求中的一个多播地址和一个关联端口以及层数为所有层确定一个多播地址以及并为每层确定一个关联端口。
因此，上文的两个具体特征允许限制包括于重定向消息中的数据量。
根据具体特征，在多个层可用于成至少一个多播流形式的视听内容并且仪器适于使用超文本传输协议实时流传输提供视听内容的情况下：重定向消息包括代表与视听内容的播放列表相关的统一资源定位符的参数；请求接收成单播流形式的视听内容的请求包括表示统一资源定位符的上述参数。此外，上述代理执行：基于上述统一资源定位符请求上述播放列表；接收上述播放列表；对所述播放列表执行解析，以确定与每个层相关联的一个层播放列表；从每个加入的多播流接收一个层播放列表；发送一个或多个上述接收的播放列表至客户端设备；从客户端设备接收请求，其中该请求指示与一个层相关联的播放列表或者指示与一个层相关联的播放列表的文件；以及根据指示的与一个层相关联的播放列表或者根据指示的上述文件选择多播流。
因此，在HLS背景中，降低了第一网络的带宽消耗，并且限制了互连设备的处理资源消耗。
根据具体特征，在多个层可用于成至少一个多播流形式的视听内容并且代理已加入与一个层对应的一个多播流的情况下，上述代理执行：检测客户端设备需要从该一个层切换至另一层的需求；加入与上述另一层对应的多播流；离开与该一个层对应的多播流。
因此，得到了带宽消耗和系统反应度之间的平衡，其中改进了第一网络有关的带宽消耗。
根据具体特征，在多个层可用于成至少一个多播流形式的视听内容并且代理已加入分别与一个层和另一层对应的至少两个多播流的情况下，上述代理执行：检测客户端设备需要在层之间切换的需求；根据检测到的上述需求从上述至少两个多播流之一选择数据。
因此，得到了带宽消耗和系统反应度之间的平衡，其中改进了反应度。
根据具体特征，上述第一请求和第二请求是请求接收成单播流形式的视听内容的请求，当可通过多个源得到视听内容时，上述仪器将重定向消息发送至客户端设备，并且当用作中继器时，上述代理执行：从上述多个源请求上述视听内容；以及根据从上述多个源接收的数据重新创建单播流。
因此，从使用客户端设备的用户角度来看改进了QoE并且限制了互连设备的处理资源消耗和/或改进了第一网络上的负载均衡。
根据具体特征，重定向消息包括用于通知可从哪个源得到视听内容的参数；以及请求接收成单播流形式的视听内容的请求包括上述参数。
因此，独立于上述多个源的实现和有效定位，该方法是灵活且可扩展的。
根据具体特征，上述互连设备为家庭网关，并且上述多个源是上述仪器的服务器和/或其他家庭网关。
因此，可进一步改进负载均衡。
根据具体特征，重定向消息指示视听内容的临时重定位。
因此，当客户端设备稍后尝试获取视听内容时，允许确保客户端设备再次联系上述仪器。因此上述仪器能够检查是否仍可以至少一个多播流形式得到视听内容。
本发明还涉及用于向客户端设备分发视听内容的系统，其中该系统包括仪器和互连设备，该互连设备旨在互连第一网络至第二网络，客户端设备连接至第二网络，上述仪器适于提供视听内容并旨在连接至第一网络。系统还是这样的，以使得上述仪器包括：用于接收请求接收视听内容的第一请求的装置；用于发送重定向消息的装置，该重定向消息旨在将客户端设备重定向至在互连设备中实现的代理。该系统还是这样的，以使得上述代理包括：用于接收请求接收视听内容的第二请求的装置；用作上述仪器与客户端设备之间的中继器的装置。
本发明还涉及可从通信网络下载和/或存储在能够由处理设备读取的媒介上的计算机程序。当所述程序，该计算机程序包括当其由处理器运行时使上述方法实现的指令。本发明还涉及信息存储装置，其存储包括这种计算机程序的计算机程序。
由于与上述系统和计算机程序相关的特征和优点与上述参照相应方法描述的特征和优点相同，所以，在此不再重复。
通过阅读下面参照附图的实施方式的示例的描述，本发明的特性将更清楚地呈现，在附图中：
图1A示意性示出了根据本发明的第一系统；
图1B示意性示出了根据本发明的第二系统；
图2示意性示出了根据本发明的系统的设备的架构；
图3示意性示出了根据本发明的视听内容分发算法；
图4示意性示出了多播背景中根据本发明的视听内容分发算法；
图5示意性示出了HLS多播背景中根据本发明的视听内容分发算法；以及
图6示意性示出了多源背景中根据本发明的视听内容分发算法。
为了允许客户端设备在视听内容分发背景中受益于新的CDN设施或服务并且限制处理资源消耗，提出了将发送给提供视听内容的仪器的请求重定向至存在于网络互连设备中的代理，其中该网络互连设备将与该仪器相连接的网络和与客户端设备相连接的网络互连。作为响应，代理用作上述仪器和至少一个客户端设备之间的中继器，其中视听内容分发针对该至少一个客户端设备。请求的重定向允许在代理不必监听经由互连设备传输的消息的情况下实现该目标，这样限制了互连设备的处理资源消耗。除了性能增益之外，所提出的代理的故障将对网络互连设备的其他服务没有影响，而如果代理必须监听经由互连设备传输的消息时，情况并非如此。当考虑互连设备为家庭网关时，这种监听代理的故障将导致宽带连接关闭。在这样的事件中，用户将必然遭受不同的重要服务(如IP语音、数据和视频)的丢失。另外，由于所提出的代理不拦截通过网络互连设备的所有流量，所以不会提到隐私/保密性问题。
图1A示意性示出了根据本发明的第一系统。该系统包括诸如家庭网关的网络互连设备101，其适于互连第一网络110与第二网络120。系统还包括提供网站的门户服务器，视听(AV)内容的描述经由该网站可通过CDN得到。该系统还包括CDN服务器112，可从CDN服务器112访问经由网址描述的AV视听内容以进一步显示给用户。CDN服务器112适于以单播方式分发需要的AV内容。在上述AV内容的描述中，提到了作为提供上述AV内容的设备的CDN服务器112。该系统还可包括附加服务器，诸如适于以多播方式分发一些或所有上述AV内容的多播服务器113。门户服务器111、CDN服务器112以及上述附加服务器连接至第一网络110。
应注意，门户服务器111、CDN服务器112以及上述附加服务器可对应于在单个硬件平台上实现的功能。换言之，门户服务器111、CDN服务器112以及多播服务器113构成连接至第一网络110并适于向客户端设备提供AV内容的仪器。
在优选实施方式中，CDN服务器112适于使用HLS来分发AV内容，从而允许实现ABS。然而，当CDN服务器112适于使用平滑流传输、HDS或MPEG DASH分发AV内容时，也适用相同的原理。
在一个实施方式中，多播服务器113适于使用基于UDP(“用户数据报协议”，如由规范文件RFC 3550定义的)的RTP(“实时传输协议”，如由规范文件RFC 3550定义的)分发AV内容中的至少一项AV内容。
网络互连设备101互连第一网络110与第二网络120，使得连接至第二网络120的客户端设备121可经由网络互连设备101访问由门户服务器111、CDN服务器112以及上述附加服务器提供的服务。网络互连设备101包括代理102，其用作CDN仪器和客户端设备121之间的中继器。下面将参照图3至图6详细描述代理102和CDN仪器的行为。
图1B示意性示出了根据本发明的第二系统。图1B的系统与图1A的系统类似，除了由多个AV服务器114、115代替多播服务器113。每个AV服务器能够可能地使用不同的比特率(即，层)分发至少部分AV内容。被看作整体的AV服务器114、115适于提供完整的AV内容，但是每个AV服务器114、115可提供仅一部分AV内容或CDN中可用于AV内容的层的子集。根据第一示例，AV服务器114能够以低分辨率提供AV内容，并且AV服务器115能够以高分辨率提供AV内容。根据第二示例，AV服务器114能够提供每项AV内容的一部分，并且AV服务器115能够提供每项AV内容的剩余部分。根据第三示例，每个AV服务器114、115能够以低分辨率和高分辨率提供所有AV内容。为了提高AV内容分发期间从用户的角度来看的QoE和/或改进第一网络110上的负载均衡，可结合使用AV服务器114、115。
图1A和图1B以实线和虚线示出了表示系统操作期间发生的数据交换的箭头，并且在下文将参照图3、图4和图6进行详细描述。
图2示意性示出了网络互连设备101和/或门户服务器111和/或CDN服务器112和/或多播服务器113和/或AV服务器114、115的架构。参照网络互连设备101来描述图2。
根据示出的架构，网络互连设备101包括通过通信总线210互连的以下部件：处理器、微处理器、微控制器或CPU(中央处理单元)200；RAM(随机存取存储器)201；ROM(只读存储器)202；HDD(硬盘驱动器)203或者适于读取存储在存储装置上的信息的任何其他设备；第一通信接口204和第二通信接口205。
第一通信接口204允许网络互连设备101连接至第一网络110。第二通信接口205允许网络互连设备101连接至第二网络120。应注意，考虑到门户服务器111或CDN服务器112或多播服务器113，仅可实现一个通信接口，用于将相关的服务器连接至第一网络110。
CPU 200能够执行从ROM 202或从诸如HDD 203的外部存储器加载至RAM 201的指令。当网络互连设备101已供能之后，CPU 200能够从RAM 201读取指令并执行这些指令。指令形成一个计算机程序，该计算机程序致使CPU 200执行由网络互连设备101执行的步骤，下文将参照图3和图4进行描述。应注意，可通过诸如PC、DSP(数字信号处理器)或微控制器的可编程计算机执行一系列指令或程序以软件来实现这些步骤；或通过机器或专用部件(如，FPGA(现场可编程门阵列)或ASIC(专用集成电路)以硬件来实现这些步骤。
图3示意性示出了由图1A或图1B的系统实现的AV内容分发算法。
在步骤301中，客户端设备121请求门户服务器111向客户端设备121提供可经由CDN可得到的AV内容的描述。该请求优选以请求URL(“统一资源定位符”)的单播HTTP的形式来执行，其中该URL涉及上述AV内容的描述。该请求由客户端设备121经由网络互连设备101发送至门户服务器111。
在接下来的步骤302中，响应于在步骤301中发送的请求，门户服务器111发送可经由CDN可得到的AV内容的描述。该响应由门户服务器111经由网络互连设备101将发送至客户端设备121。该描述包括上述AV内容的列表以及各自的URL，其中可从CDN服务器112在上述各自的URL处获得各AV内容。该描述还可包括从各AV内容提取的图像的缩略图或代表上述各AV内容的图片的缩略图，这样允许客户端设备121在图形化用户界面(GUI)上显示从上述缩略图构建的窗口。
在图1A中用箭头131并且在图1B中用箭头141表示了与步骤301和步骤302的执行相关的消息交换。
在接下来的步骤303中，客户端设备121经由用户接口从用户获得可得到的AV内容的列表中的AV内容的选择。
应注意，在更一般的实施方式中，可在不执行步骤301和302的情况下，自动地执行AV内容的选择。例如，客户端设备121在诸如电子邮件的消息中接收指向由CDN服务器112提供的AV内容的URL。
在接下来的步骤304中，客户端设备121向CDN服务器112请求所选AV内容。该请求优选成HTTP GET消息的形式，其中该HTTP GET消息涉及具有m3u8扩展的播放列表文件。
在接下来的步骤305中，CDN服务器112检查AV内容是否与新设施或新服务有关，其中期望客户端设备121对于该新设施或新服务而言是非兼容的。
当所选AV内容与新设施或新服务有关时，则执行步骤307。否则执行步骤306。
在步骤306中，CDN服务器112将所选AV内容经由网络互连设备101提供至客户端设备121。优选地，AV内容由CDN服务器112使用HLS技术分发，即以一系列基于HTTP的小文件下载的方式，每个文件下载包括代表AV内容的传输流的块。基于单播HTTP请求-响应来执行下载。然后，算法结束。
在步骤307中，CDN服务器112向客户端设备121发送重定向消息，其中该重定向消息指示客户端设备121被重定向至通过IP(“互联网协议”，如由规范文件RFC791所定义的)地址和端口的TCP对标识的另一位置。由互连设备101的代理102来管理IP地址和端口的TCP对。
重定向消息优选指示视听内容的临时重定位。当客户端设备121稍后尝试获取AV内容时，指示请求的资源临时存在于不同位置允许确保客户端设备121再次联系CDN服务器112。
因此，CDN服务器112能够检查AV内容是否仍与新设施或新服务有关，其中期望客户端设备121对于该新设施或新服务而言是非兼容的。
在图1A用箭头132并在图1B用箭头142表示了与步骤304、306和307的执行相关的消息交换。
在接下来的步骤308中，一旦接收到重定向消息，客户端设备121生成朝向在重定向消息中指示的IP地址和端口的TCP对的连接请求。该请求包括重定向消息中提供的参数。
在图1A用箭头133并在图1B用箭头143表示了与步骤308的执行相关的此消息的发送。
在接下来的步骤309中，代理102用作CDN仪器与客户端设备121之间的中继器。因此，客户端设备121与代理102进行交互，如同设备121正与CDN服务器112交互一样，并且代理102使得新设施或新服务得以实现。
根据第一实施方式，新设施或新服务与整个CDN网络上的实时流传输中AV内容的多播发送的实现有关。下文参照附图4详细描述该实施方式。根据第二实施方式，新设施或新业务与多个源的实现有关，其中代理102能够从该多个源恢复AV内容。下文参照附图6详细描述该实施方式。
图4示意性示出了由图1的系统实现的AV内容分发算法，其中多播服务器113在该系统中是活跃的。该算法允许客户端设备受益于旨在降低第一网络100上的带宽消耗的新CDN设施或新服务。
该算法以步骤401至404开始，其中除了经由CDN可得到的AV内容的描述仅列出了可作为实时流传输的AV内容之外，步骤401至404分别与参照图3已描述的步骤301至304相同。
在接下来的步骤405中，CDN服务器112检查AV内容是否可以多播形式从多播服务器113得到。根据第一示例，CDN服务器112存储AV内容的预定义列表，其中上述AV内容可用作实时流传输并且可以多播形式从多播服务器113得到。根据第二示例，在可用于多播流传输的所有AV内容与各自唯一标识符关联的情况下，CDN服务器112将所选AV内容的唯一标识符提供至多播服务器113，并且多播服务器113对于标识的AV内容发送响应，其中该响应指示是否已建立多播发送，或者指示多播服务器113是否有能力建立这种多播发送。
当可以多播形式得到所选AV内容时，执行步骤407。否则，执行步骤406。
在步骤406中，CDN服务器112经由网络互连设备101将所选AV内容以单播形式提供至客户端设备121。
在步骤407中，CDN服务器112向客户端设备121发送重定向消息，其中该重定向消息指示客户端设备121被重定向至另一位置，如已参照步骤307描述的那样。
重定向消息可采取下面的形式：
307 TEMPORARY REDIRECT
location：192.168.0.1:5000？225.10.11.12:1000&NbLayers＝3
其中：
-307 TEMPORARY REDIRECT对应于HTTP代码，其指示所请求的资源临时位于不同位置并指示客户端设备121应继续使用之前的URL用于将来的请求(因为重定向有时可能改变)；
-location：192.168.0.1:5000指示资源的临时位置，192.168.0.1为代理102的IP地址，以及5000为客户端设备121将执行连接的TCP端口；
-？指示后面有参数；
-225.10.11.12:1000&NbLayers＝3为代理102需要的参数，225.10.11.12是代表所请求的AV内容的多播流的多播IP地址，1000为代理102将倾听的UDP端口，以及NbLayers＝3指示可用于所请求的AV内容的层数。
应注意，指示用于参数NbLayers的值仅在ABS情况中有用，此外，层数不是代理102先验已知的。
在接下来的步骤408中，一旦接收到重定向消息，客户端设备121生成朝向在重定向消息中指示的IP地址和端口的TCP对的连接请求。该请求包括重定向消息中提供的参数。
在接下来的步骤409中，代理102加入多播流，其中在从客户端设备121接收的请求中指定了该多播流的端口和地址。然后，代理102从多播服务器113接收多播流。优选使用专用IGMP(“因特网组管理协议”，如由规范文件RFC3376所定义的)消息来执行加入多播流。
在图1A中用箭头134示出了所选AV内容的成多播形式的数据发送。
在接下来的步骤410中，代理102执行多播至单播的转换。代理102从接收的多播包生成针对客户端设备121所发送的请求的各单播响应。实际上，为了获取所选AV内容，客户端设备121生成朝着代理102的、用于按块获得所选AV内容的请求。代理102利用从多播服务器113接收的多播流的AV数据生成针对上述请求的响应。
在图1A中用箭头135示出了所选AV内容的成单播形式的数据发送。
根据具体实施方式，在通过多播服务器113使得多个层可用于分发所选AV内容的情况下，重定向消息包括用于每层的一对多播地址和关联端口。然后，代理102能够加入用于所选AV内容的任何或所有多播流。
根据另一具体实施方式，在通过多播服务器113使得多个层可用于分发所选AV内容的情况下，重定向消息不包括任何多播地址和关联端口。在这种情况下，代理102事先已知用于任何多播流的多播地址和关联端口。例如，此多播地址和关联端口是预定义的或在与所选AV内容的唯一标识关联的专用消息中由CDN服务器112发送至互连设备101，并且重定向消息包括上述唯一标识符。
根据又一具体实施方式，在通过多播服务器113使得多个层可用于分发所选AV内容的情况下，为了加入一个或多个多播流，代理102根据所选AV内容的重定向消息中的层数确定至少一个多播地址和/或至少一个关联的端口。例如，在用于一个层的多播地址包括在重定向消息中的情况下，代理102可通过以预定方式修改上述包括的多播地址来确定用于另一层的另一多播地址。作为示例，重定向消息包括对应于一个层的多播地址225.10.11.12，并且代理102知道此地址，通过将该地址递增一个单位，所述代理102获得对应于另一层的多播地址225.10.11.13。参数NbLayers的值可指示执行递增可达到的地址。相同的原理适用于关联端口。作为示例，重定向消息包括对应于一个层的端口1000，并且代理102知道此端口，通过将此端口递增一个单位，上述代理102获得对应于另一层的端口1001。从这些示例可以看出，可使用用于所有层的一个多播地址并且每层可使用一个关联端口，或者每层可使用一个多播地址以及一个关联端口或者每层可使用一个多播地址并且可使用用于所有层的一个关联端口。
图5示意性详细描述在多播HLS背景中由代理102执行的步骤408至410。
在步骤401中，代理102接收来自客户端设备121的用于获取可用于所选AV内容的各流的播放列表的请求。该请求在步骤408中被接收到，并因此可能包括来自于重定向消息的参数。
在下面的步骤502中，代理102从CDN服务器112请求上述播放列表，用来实现该步骤的URL是代理102先验已知的或者作为重定向消息中的参数而被提供。至少重定向消息包括代表所述统一资源定位符的参数。在接下来的步骤503中，代理102从CDN服务器112接收播放列表，该播放列表涉及层播放列表，每层一个，如，“low.m3u8”、“medium.m3u8”和“high.m3u8”。
在接下来的步骤504中，代理102解析由CDN服务器112提供的播放列表，以确定可用于每个层的播放列表，并因此确定适用于相关多播流的播放列表。
在接下来的步骤505中，代理102将从CDN服务器112接收的播放列表发送至客户端设备121。
当客户端设备121在接下来的步骤506中请求层播放列表(例如“low.m3u8”)时，代理102执行步骤409的加入操作。代理102可使用由客户端设备121请求的层播放列表在从CDN服务器112接收的播放列表中的位置确定加入哪个或哪些多播流。
响应于该加入操作，在接下来的步骤507中，代理102开始从多播服务器113接收一个或多个多播流，该一个或多个多播流包括用于相关层的层播放列表(例如，low.m3u8)和AV数据。
在接下来的步骤508中，代理102解析包括在一个或多个多播流中的一个或多个层播放列表以确定所有文件的标识符，其中上述所有文件构成用于所考虑的层的AV流。
在接下来的步骤509中，代理102将包括在一个或多个多播流中的一个或多个层播放列表发送至客户端设备121。然后，期望客户端设备121生成朝向代理102的、用于按块获得所选AV内容的请求，如已描述的那样。作为响应，代理102执行步骤410的多播至单播的转换。
当客户端设备121检测到需要切换至另一层的需求时，客户端设备121在接下来的步骤510中发送用于获得相关播放列表(例如，“medium.m3u8”)的请求。这导致代理102根据由客户端设备121请求的上述另一播放列表选择多播流。一旦客户端设备121知道了所有的层播放列表，那么客户端设备121可使用文件的标识符从任何层播放列表请求文件下载。由于事先对层播放列表执行了解析操作，代理102能够根据上述文件的标识符选择多播流。
一旦转换的流数据发送至客户端设备121，算法重复步骤506，其中，客户端设备121再次请求播放列表。实际上，在HLS中的实时流传输背景中，播放列表随着时间演变：移除过期块并增加新块。代理102将更新的播放列表提供至客户端设备121，并且仅当必须执行层之间的切换时选择另一多播流。
在平滑流传输的背景中，由于来自于客户端设备121的请求指示所请求的AV文件块的时间参考和相关层，所以实现更简单。
通过上述参照图5的解释，应理解，客户端设备121负责检测需要从一层切换至另一层的需求。
根据另一具体实施方式，在通过多播服务器113使得多个层可用于分发所选AV内容并且代理102已加入对应于一个层的一个多播流的情况下，代理102检测到客户端设备121需要从上述的层切换至另一层的需求。然后，代理102加入对应于该另一层的多播流，并离开对应于上述的层的多播流。优选使用专用IGMP消息执行离开多播流的步骤。因此，代理102不处于这样的情景，即为了执行从一层至另一层的切换，代理102需要同时或者仅在短时间内加入到多个多播流。
根据又一具体实施方式，在通过多播服务器113使得多个层可用于分发所选AV内容并且代理102已加入分别对应于一个层和另一层的至少两个多播流的情况下，代理102检测到客户端设备121需要从该一个层切换至该另一层的需求。然后，代理102根据所检测到的需求从上述至少两个多播流之一选择数据。这意味着，代理102从两个多播流接收数据并从中选择以单播形式提供至客户端设备121的适当的数据。
根据又一具体实施方式，由代理102自己执行检测客户端设备121需要从一个层切换至另一层的需求，例如基于在第一网络110中监测流量负载。另一方法为多播服务器113通知代理102存在需要执行这种切换的需求。
图6示意性示出了由图1B的系统实现的用于AV内容分发的算法，其中AV服务器114、115在该系统中是活跃的。该算法允许客户端设备受益于旨在提高从用户的角度来看的QoE和/或改进第一网络100上的负载均衡的新设施或新服务。
该算法以步骤601至604开始，其中步骤601至604分别与已参照图3描述的步骤301至304相同。经由CDN可得到的AV内容的描述列出了可用作实时流传输和/或VOD(视频点播)的AV内容。
在接下来的步骤605中，CDN服务器112检查是否可从多个源得到AV内容。根据第一示例，CDN服务器112存储可从其得到AV内容的源的预定义列表。根据第二示例，在所有AV内容与各自唯一标识符关联的情况下，CDN服务器112将所选AV内容的唯一标识符提供至AV服务器114、115，并且AV服务器114、115发送响应，其中该响应指示标识的AV内容是否至少部分由AV服务器114、115存储。
当可从多个源得到所选AV内容时，执行步骤607。否则，执行步骤606。
在步骤606中，CDN服务器112经由网络互连设备101将所选AV内容以单播形式提供至客户端设备121。
在步骤607中，CDN服务器112向客户端设备121发送重定向消息，其中该重定向消息指示客户端设备121被重定向至另一位置，如已参照步骤307描述的那样。重定向消息还可包括表示每个源的URL的指示，其中代理102可从该每个源请求所选AV内容。重定向消息还可包括每个源存储的所选AV内容的哪个块的指示。还可在代理102中预定义这些指示。
在接下来的步骤608中，一旦接收到重定向消息，客户端设备121生成朝向在重定向消息中指示的IP地址和端口的TCP对的连接请求。该请求包括重定向消息中提供的参数。
在接下来的步骤609中，代理102请求并接收来自多个源的所选AV内容。由于降低了获得块的整体延迟，向多个源请求相同块允许增加QoE，这避免了AV数据的存储以及因此AV假象的存储。还允许克服AV数据分发期间在一个源(也被称为主机)的情况下连接丢失对于QoE的影响。向各自不同的源请求不同块允许改进CDN网络上的负载均衡。
在图1B中用箭头144、145表示使代理102能够接收所选AV内容的块的交换。
在接下来的步骤610中，代理102重新创建所选AV内容并将AV内容以单播形式发送至客户端设备121。
在图1B用箭头135表示所选AV内容单播形式的数据发送。
根据具体实施方式，多个层可用于所选AV内容。在HLS的背景中，代理102从CDN服务器112请求相关播放列表，用来实现此目的的URL是代理102先验已知的或作为重定向消息中的参数而被提供。也可从AV服务器114、115获得一个或多个上述播放列表。
根据另一具体实施方式，在VOD背景中，互连设备102是家庭网关，并且代理102从多个源获得AV内容，其中该多个源是其他家庭网关。上述其他家庭网关能够访问至少一部分AV内容，该AV内容可由上述的其他家庭网关存储或由存在于通过上述其他家庭网关互连至因特网的本地局域网上的另一存储单元存储。当AV内容已经为客户端设备的用户事先下载时，该AV内容能够由上述其他家庭网关访问，其中该客户端设备存在于通过上述其他家庭网关互连至因特网的本地局域网上。CDN服务器112可追踪经由其可下载AV内容的家庭网关，以通知代理102从哪里可获得AV内容。这种具体实施方式进一步改进了CDN上的负载均衡。
Claims (13)
1.一种用于向客户端设备(121)分发视听内容的方法，互连设备(101)将第一网络(110)与第二网络(120)互连，所述客户端设备与所述第二网络相连接，适于提供所述视听内容的仪器(112、113、114、115)与所述第一网络相连接，其特征在于，所述仪器执行以下步骤：
-从所述客户端设备接收(304；404；604)请求接收所述视听内容的第一请求；以及
-发送(307；407；607)重定向消息至所述客户端设备，所述重定向消息将所述客户端设备重定向至实现在所述互连设备中的代理，所述重定向消息指示所述视听内容的重定位；
以及，其特征在于，所述代理执行以下步骤：
-从所述客户端设备接收(308；408；608)请求接收所述视听内容的第二请求；以及
-响应于所述第二请求，用作(309)所述仪器和所述客户端设备之间的中继器，
其中，所述重定向消息指示所述视听内容的临时重定位，当所述客户端设备稍后尝试获取所述视听内容时，使得所述客户端设备再次联系所述仪器。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：
所述第一请求和所述第二请求为请求以单播流形式接收所述视听内容的请求；
所述仪器适于在实时流传输中提供所述视听内容；
当通过所述仪器使得能够以至少一个多播流的形式得到所述视听内容时，所述仪器发送所述重定向消息至所述客户端设备；以及
当用作中继器时，所述代理执行以下步骤：
-加入(409)所述至少一个多播流；以及
-将以所述至少一个多播流的形式接收的数据转换(410)为成单播流形式的数据。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于:
-所述重定向消息包括用于通知至少一个多播地址和至少一个关联端口的参数；
-请求以单播流形式接收所述视听内容的所述请求包括用于通知至少一个多播地址和至少一个关联端口的所述参数；以及
所述代理加入与所述至少一个多播地址和所述至少一个关联端口相对应的至少一个多播流。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：
-所述重定向消息包括用于通知能够用于成至少一个多播流的形式的所述视听内容的层数的参数；
-请求以单播流形式接收所述视听内容的所述请求包括用于通知所述层数的所述参数；以及
所述代理根据所述层数确定至少一个多播地址和/或至少一个关联端口。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于：
-所述重定向消息包括用于通知一个多播地址和一个关联端口以及用于通知所述层数的参数；
-请求以单播流形式接收所述视听内容的所述请求包括用于通知所述一个多播地址和所述一个关联端口以及用于通知所述层数的所述参数；以及
所述代理根据包括在所述请求中的所述一个多播地址和所述一个关联端口以及所述层数来确定一个关联端口并为每层确定一个多播地址。
6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于：
-所述重定向消息包括用于通知一个多播地址和一个关联端口以及用于通知所述层数的参数；
-请求以单播流形式接收所述视听内容的所述请求包括用于通知所述一个多播地址和所述一个关联端口以及用于通知所述层数的所述参数；以及
所述代理根据包括在所述请求中的所述一个多播地址和所述一个关联端口以及所述层数为所有层确定一个多播地址并为每层确定一个关联端口。
7.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，多个层能够用于成至少一个多播流的形式的所述视听内容，所述仪器适于使用超文本传输协议实时流传输提供所述视听内容，其特征在于：
-所述重定向消息包括表示统一资源定位符的参数，其中所述统一资源定位符与所述视听内容的播放列表相关；
-请求以单播流形式接收所述视听内容的所述请求包括表示统一资源定位符的所述参数；以及
所述代理执行以下步骤：
-基于所述统一资源定位符请求(502)所述播放列表；
-接收(503)所述播放列表；
-对所述播放列表执行(504)解析操作，以确定与每个层相关联的一个播放列表；
-从每个加入的多播流接收(507)一个层播放列表；
-将一个或多个接收的所述播放列表发送(505；509)至所述客户端设备；
-从所述客户端设备接收(506；510)请求，该请求指示与一个层相关联的播放列表或指示与一个层相关联的播放列表的文件；以及
-根据指示的与一个层相关联的所述播放列表或根据指示的所述文件选择多播流。
8.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，多个层能够用于成至少一个多播流的形式的所述视听内容，所述代理已加入与一个层对应的一个多播流，并且所述代理执行以下步骤：
-检测所述客户端设备需要从所述一个层切换至另一层的需求；
-加入与所述另一层相对应的多播流；以及
-离开与所述一个层对应的所述多播流。
9.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，多个层能够用于成至少一个多播流的形式的所述视听内容，所述代理已加入分别与一个层和另一层对应的至少两个多播流，并且所述代理执行以下步骤：
-检测所述客户端设备需要在层之间进行切换的需求；以及
-根据检测到的所述需求，从所述至少两个多播流之一选择数据。
10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：
所述第一请求和所述第二请求为请求以单播流形式接收所述视听内容的请求；
当通过多个源能够得到所述视听内容时，所述仪器将所述重定向消息发送至所述客户端设备；以及
当用作中继器时，所述代理执行以下步骤：
-从所述多个源请求(609)所述视听内容；以及
-利用从所述多个源接收的数据重新创建(610)单播流。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于：
-所述重定向消息包括用于通知从哪些源能够得到所述视听内容的参数；以及
-请求以单播流形式接收所述视听内容的所述请求包括所述参数。
12.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述互连设备为家庭网关并且所述多个源为所述仪器的服务器和/或其他家庭网关。
13.一种用于向客户端设备(121)分发视听内容的系统，所述系统包括仪器(112、113、114、115)以及互连设备(101)，所述互连设备旨在将第一网络(110)与第二网络(120)互连，所述客户端设备与所述第二网络相连接，所述仪器适于提供所述视听内容并旨在与所述第一网络相连接，其特征在于，所述仪器包括：
-用于接收(304；404；604)第一请求的装置，其中所述第一请求用于请求接收所述视听内容；
-用于发送(307；407；607)重定向消息的装置，其中所述重定向消息旨在将所述客户端设备重定向至实现在所述互连设备中的代理，所述重定向消息指示所述视听内容的重定位；
以及，其特征在于，所述代理包括：
-用于接收(308；408；608)第二请求的装置，其中所述第二请求用于请求接收所述视听内容；
-用于响应于所述第二请求用作(309)所述仪器与所述客户端设备之间的中继器的装置，
其中，所述重定向消息指示所述视听内容的临时重定位，当所述客户端设备稍后尝试获取所述视听内容时，使得所述客户端设备再次联系所述仪器。
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