CN106331756A

CN106331756A - 视频转发的路由选择装置及方法

Info

Publication number: CN106331756A
Application number: CN201610803283.2A
Authority: CN
Inventors: 余启洪; 田力
Original assignee: Beijing Intelligent Housekeeper Technology Co Ltd
Current assignee: Beijing Intelligent Housekeeper Technology Co Ltd
Priority date: 2016-09-05
Filing date: 2016-09-05
Publication date: 2017-01-11

Abstract

本发明提出了一种视频转发的路由选择装置及方法。该装置包括：客户端、信令服务器集群以及视频转发服务器集群。该装置根据以下步骤将视频流从发送端转发至接收端：发送端和接收端分别与信令服务器节点建立连接；发送端和接收端分别绑定视频转发服务器节点；发送端与接收端建立会话，之后发送端将视频流发送至其所绑定的视频转发服务器节点；以及视频转发服务器节点根据网络状况实时计算所有转发路径的链路状况值r，并选择链路状况值r最小的路径转发所述视频。根据本发明的视频转发的路由选择装置和方法通过信令服务器集群和视频转发服务器集群相配合进行视频转发，根据网络带宽状态、节点负载来动态调整路由规则以降低时延以及有效均衡负载。

Description

视频转发的路由选择装置及方法

技术领域

本发明涉及视频传输技术领域，更具体地，涉及一种视频转发的路由选择装置和一种视频转发的路由选择方法。

背景技术

移动互联网时代，视频流实时传播存在着网络环境复杂，网速慢，不稳定等等问题。在视频直播和视频通话以及视频观看等等应用场景中，视频传输都是一个不可避免的步骤。视频直播中主播通过RTMP等流媒体协议向流媒体服务器中推流，然后分发给观众；视频通话通过点对点协议传输视频流；视频观看通过下载视频流本地播放。如何保证视频流在网络中以最快的速度传输到目标显得尤为重要。

目前广泛采用视频CDN技术进行视频数据流分发，其根据目标用户所在网络就近进行分发，提供用户一个最佳访问链接。但由于CND技术的实时性差，且实施复杂、成本高，在视频直播时受到的限制往往较大。

发明内容

本发明的目的是通过一种视频转发的路由选择装置和方法来减少视频流中转时间以降低时延。

为了解决上述问题，本发明公开了一种视频转发的路由选择装置，该装置可以包括：客户端，包括发送视频流的发送端以及接收视频流的接收端；信令服务器集群，包括一个或多个信令服务器节点，所述信令服务器节点监听第一指定端口以与所述客户端建立连接；以及视频转发服务器集群，包括一个或多个视频转发服务器节点，所述视频转发服务器节点监听第二指定端口以接收和发送视频流。所述视频转发的路由选择装置根据以下步骤将视频流从所述发送端转发至所述接收端：所述发送端和所述接收端分别与所述信令服务器集群中的一个信令服务器节点建立连接；所述发送端和所述接收端分别绑定与其建立连接的信令服务器节点所指定的视频转发服务器节点；所述发送端与所述接收端建立会话，之后所述发送端将视频流发送至其所绑定的视频转发服务器节点；以及接收到所述发送端发送的视频流的视频转发服务器节点根据网络状况实时计算所有转发路径的链路状况值r，并在所有转发路径中选择链路状况值r最小的路径，将所述视频流实时转发给所述接收端。

优选地，所述发送端和所述接收端分别绑定与其建立连接的信令服务器节点所指定的视频转发服务器节点包括：所述发送端和接收端发送登陆信令至各自连接的信令服务器节点，并分别返回信令服务器节点所指定的视频转发服务器的地址，所述发送端和接收端分别连接所述地址以绑定所指定的视频转发服务器节点。

优选地，所述链路状况值r的表达式为：其中，N为转发路径中的视频转发服务器节点数，U_i为第i个视频转发服务器节点的接收用户数，B_i为第i个视频转发服务器节点的下行带宽，UB_i为第i个视频转发服务器节点的已使用带宽，a、b、c表示权重系数。

优选地，当转发路径中的一个视频转发服务器节点中已经存在所述转发的视频流，则以该视频转发服务器节点作为始发节点来计算链路状况值r。

优选地，当所述发送端和所述接收端绑定同一视频转发服务器节点时，直接转发无需路由。

本发明还公开了一种视频转发的路由选择方法，该方法可以包括以下步骤：发送端和接收端分别与信令服务器集群中的其中一个信令服务器节点建立连接；所述发送端和所述接收端分别绑定与其建立连接的信令服务器节点所指定的视频转发服务器节点；所述发送端与所述接收端建立会话，之后所述发送端将视频流发送至其所绑定的视频转发服务器节点；以及接收到所述发送端发送的视频流的视频转发服务器节点根据网络状况实时计算所有转发路径的链路状况值r，并在所有转发路径中选择链路状况值r最小的路径，将所述视频流实时转发给所述接收端。

本发明的视频转发的路由选择装置及方法通过信令服务器集群和视频转发服务器集群相配合进行视频转发，根据网络带宽状态、节点负载来实时地动态调整路由规则以降低时延以及有效均衡负载，可应用于视频直播和视频通话中。

本发明的方法具有其它的特性和优点，这些特性和优点从并入本文中的附图和随后的具体实施例中将是显而易见的，或者将在并入本文中的附图和随后的具体实施例中进行详细陈述，这些附图和具体实施例共同用于解释本发明的特定原理。

附图说明

通过结合附图对本发明示例性实施例进行更详细的描述，本发明的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本发明示例性实施例中，相同的参考标号通常代表相同部件。

图1示出了根据本发明的一个实施例的视频转发的路由选择装置的示意图。

图2示出了根据本发明的另一个实施例的视频转发的路由选择方法的流程图。

图3为发送端C1向接收端C2转发视频的最优路径的示意图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本发明。虽然附图中显示了本发明的优选实施例，然而应该理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了使本公开更加透彻和完整，并且能够将本公开的范围完整地传达给本领域的技术人员。

实施例1

在该实施例中，视频转发的路由选择装置可以包括客户端C、信令服务器集群T以及视频转发服务器集群S。

客户端C包括发送视频流的发送端C1以及接收视频流的接收端C2。客户端C可以是安卓、IOS、PC、浏览器中的一种。

信令服务器集群S包括信令服务器节点S1、S2…Sm，其监听第一指定端口以与客户端建立连接。在一个示例中，信令服务器节点监听8080端口，与客户端建立TCP长连接。

视频转发服务器集群T，包括视频转发服务器节点T1、T2…Tm，其分布在不同地域云端，监听第二指定端口以接和发送视频流。在一个示例中，视频转发服务器节点监听6666端口，基于UDP协议接收和发送视频流。

在该实施例中，视频转发的路由选择装置根据以下步骤将视频流从发送端C1转发至接收端C2。

步骤1：发送端C1和接收端C2分别与信令服务器集群中的其中一个信令服务器节点建立连接。

发送端C1和接收端C2可以与相同的信令服务器节点建立连接，也可以与不同的信令服务器节点建立连接。

步骤2：发送端C1和接收端C2分别绑定与其建立连接的信令服务器节点所指定的视频转发服务器节点。

在一个示例中，发送端C1和接收端C2发送登陆信令至各自连接的信令服务器节点，并分别返回指定视频转发服务器的UDP地址，发送端C1和接收端C2分别连接该UDP地址以绑定所指定的视频转发服务器节点。

与发送端C1和接收端C2建立连接的信令服务器节点可以根据地域信息来指定视频转发服务器节点，也可以随机指定视频转发服务器节点。发送端C1和接收端C2可以绑定相同的视频转发服务器节点，也可以绑定不同的视频转发信令服务器节点。

步骤3：发送端C1与接收端C2建立会话，之后发送端C1将视频流发送至其所绑定的视频转发服务器节点。

发送端C1与接收端C2成功绑定视频转发服务器之后即处于就绪状态，可以通过信令交互完成视频的转发。

步骤4：接收到所述发送端发送的视频流的视频转发服务器节点根据网络状况实时计算所有转发路径的链路状况值r，并在所有转发路径中选择链路状况值r最小的路径，将所述视频流实时转发给所述接收端。

在一个示例中，网络状况可以包括视频转发服务器集群中的各个视频转发服务器节点的接收用户数U、下行带宽B、已使用带宽UB，表征转发路径的通信延时以及数据传输效果的链路状况值r可以表达为：

r = Σ_{i = 1}^{N - 1} (a * U_{i} + b / B_{i} + c * {UB}_{i})

其中，N为转发路径中的视频转发服务器节点数，U_i为第i个视频转发服务器节点的接收用户数，B_i为第i个视频转发服务器节点的下行带宽，UB_i为第i个视频转发服务器节点的已使用带宽，a、b、c表示权重系数，可根据实际环境进行动态调整。

由以上公式可知，链路状况值r受节点数量、节点的接收用户数、下行带宽以及已使用带宽的影响。通常，在一条链路上，节点数量越少，每个节点接收的用户数越少，下行带宽越大，已使用带宽越小，则链路状况值越小。链路状况值越小表示转发路径的链路状况越好，即该转发路径的通信延时越小，传输效果越好；反之，链路状况值越大表示转发路径的链路状况越差。在所有可能的转发路径中，链路状况值最小的为最优路径，接收到发送端C1发送的视频流的视频转发服务器节点将选择最优路径来转发视频流。

当转发路径中的一个视频转发服务器节点中已经存在所述转发的视频流，则以该视频转发服务器节点作为始发节点来计算链路状况值r。

原则上，发送端C1与接收端C2在同一地域时，不会将数据流转发到其他地域的服务器上。

当发送端C1与接收端C2绑定同一视频转发服务器节点时，可以直接转发无需路由。

应用示例

假设发送端C1绑定视频转发服务器节点T1，接收端C2绑定视频转发服务器节点T2。

首先根据从服务器节点T1到服务器节点T2的各个转发路径上的节点能够容纳的用户数、网络带宽和已使用带宽来确定权重系数a、b、c。在一个示例中，将权重系数设定为a＝0.3、b＝0.2、c＝0.6，其为经验值。

可以根据实际环境对所设定的权重系数a、b、c进行动态调整。例如，如果从服务器节点T1到服务器节点T2的所有转发路径的链路状况值都非常高，也就是说所有转发路径的通信延时都很高，数据传输效果都不好，则说明权重系数a、b、c的设定是不合理的，应该对其进行调整。

例如，在该示例中，将权重系数调整为a＝0.3、b＝0.2、c＝0.5，即降低已使用带宽的对链路状况的影响。如果经过调整克服了所有转发路径的链路状况值都非常高的状况，说明该调整是合理的，则可以基于公式r＝0.3*U+0.2/B+0.5*UB来评估各个转发路径的链路状况。然而，如果无论对权重系数如何调整都无法改善所有转发路径的链路状况值都非常高的状况，则说明此时需要增加转发节点才可以改善转发路径的状况。

在该示例中，经计算，路径C1->T1，T1->T3，T3->T2，T2->C2的链路状况值r最小，所以选择该条路径来进行视频转发，如图3所示。

从服务器节点T1到服务器节点T2的最优转发路径并不是直接从T1到T2的原因可能是：

(1)T1到T2的网络比较差，例如，下行带宽比较小或者已使用带宽比较大；

(2)T3已经存在C1的数据，且T3负载不高。在这种情况下，T3被作为始发节点来计算链路状况值，从T3转发C1数据将比从T1转发C1数据时延要低得多。

实施例2

图2示出了根据本发明的另一个实施例的视频转发的路由选择方法的流程图。该方法可以包括以下步骤：

在一个示例中，链路状况值r的表达式可以为：

r = Σ_{i = 1}^{N - 1} (a * U_{i} + b / B_{i} + c * {UB}_{i})

在一个示例中，当发送端C1与接收端C2绑定同一视频转发服务器节点时，可以直接转发无需路由。

本领域技术人员应理解，上面对本发明的实施例的描述的目的仅为了示例性地说明本发明的实施例的有益效果，并不意在将本发明的实施例限制于所给出的任何示例。

以上已经描述了本发明的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对市场中的技术的改进，或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文披露的各实施例。

Claims

1.一种视频转发的路由选择装置，其特征在于，所述装置包括客户端、信令服务器集群和视频转发服务器集群，其中：

所述客户端包括发送视频流的发送端以及接收视频流的接收端；

信令服务器集群包括一个或多个信令服务器节点，所述信令服务器节点监听第一指定端口以与所述客户端建立连接；

视频转发服务器集群包括一个或多个视频转发服务器节点，所述视频转发服务器节点监听第二指定端口以接收和发送视频流，

所述视频转发的路由选择装置根据以下步骤将视频流从所述发送端转发至所述接收端：

所述发送端和所述接收端分别与所述信令服务器集群中的一个信令服务器节点建立连接；

所述发送端和所述接收端分别绑定与其建立连接的信令服务器节点所指定的视频转发服务器节点；

所述发送端与所述接收端建立会话，之后所述发送端将视频流发送至其所绑定的视频转发服务器节点；以及

接收到所述发送端发送的视频流的视频转发服务器节点根据网络状况实时计算所有转发路径的链路状况值r，并在所有转发路径中选择链路状况值r最小的路径，将所述视频流实时转发给所述接收端。

2.根据权利要求1所述的视频转发的路由选择装置，其特征在于，所述发送端和所述接收端分别绑定与其建立连接的信令服务器节点所指定的视频转发服务器节点包括：

所述发送端和接收端发送登陆信令至各自连接的信令服务器节点，并分别返回信令服务器节点所指定的视频转发服务器的地址，所述发送端和接收端分别连接所述地址以绑定所指定的视频转发服务器节点。

3.根据权利要求1所述的视频转发的路由选择装置，其特征在于，所述链路状况值r的表达式为：

r = Σ_{i = 1}^{N - 1} (a * U_{i} + b / B_{i} + c * {UB}_{i})

其中，N为转发路径中的视频转发服务器节点数，U_i为第i个视频转发服务器节点的接收用户数，B_i为第i个视频转发服务器节点的下行带宽，UB_i为第i个视频转发服务器节点的已使用带宽，a、b、c表示权重系数。

4.根据权利要求3所述的视频转发的路由选择装置，其特征在于，当转发路径中的一个视频转发服务器节点中已经存在所述转发的视频流，则以该视频转发服务器节点作为始发节点来计算链路状况值r。

5.根据权利要求1所述的视频转发的路由选择装置，其特征在于，当所述发送端和所述接收端绑定同一视频转发服务器节点时，直接转发无需路由。

6.一种视频转发的路由选择方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

发送端和接收端分别与信令服务器集群中的其中一个信令服务器节点建立连接；

7.根据权利要求6所述的视频转发的路由选择方法，其特征在于，所述发送端和所述接收端分别绑定与其建立连接的信令服务器节点所指定的视频转发服务器节点包括：

8.根据权利要求6所述的视频转发的路由选择方法，其特征在于，所述链路状况值r的表达式为：

r = Σ_{i = 1}^{N - 1} (a * U_{i} + b / B_{i} + c * {UB}_{i})

9.根据权利要求8所述的视频转发的路由选择方法，其特征在于，当转发路径中的一个视频转发服务器节点中已经存在所述转发的视频流，则以该视频转发服务器节点作为始发节点来计算链路状况值r。

10.根据权利要求6所述的视频转发的路由选择方法，其特征在于，当所述发送端和所述接收端绑定同一视频转发服务器节点时，直接转发无需路由。