CN114339328B - 时间戳同步服务实现方法和系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种时间戳同步服务实现方法和系统，其中方法包括：同步服务器上线；创建并管理一个同步播放会话列表，同步播放会话列表里的每一个会话和特定的数据源码流关联；参与同步的同步播放端选定数据源码流后，通过同步服务器提供的服务地址发起加入请求；同步服务器收到播放端的加入请求，将该播放端加入和码流关联的会话；每个同步播放会话内的所有同步播放端周期性上报播放进度，同步服务器接收处理，并在会话对应同步周期任务到期时，计算该会话待同步播放的时间戳并下发给会话关联的各个同步播放端；收到来自同步服务器同步信息的各个同步播放端，基于同步服务器要求的时间点以及待同步时间戳设置，做同步播放。

Description

时间戳同步服务实现方法和系统
技术领域
本发明属于流媒体播放技术领域，具体涉及一种时间戳同步服务实现方法和系统。
背景技术
多种不同类型的智能终端设备，在播放同一个节目源时，用户往往希望能实现同步播放，即任意时刻在不同播出设备上，看到的画面是同步的。然而实际播放过程里，不同终端的播放进度会受多个因素影响：
(1)节目源的网络分发路径不一致，各个播放端所处网络不一致，导致不同的播放端获取到数据源码流：如果是直播流，从一开始准备播放的时间戳就不一致；如果是点播流，拿到相同时间点的数据时间有早晚；
(2)播放过程中偶发的网络或者设备本身因素导致正常播放进度受影响；
(3)各个终端访问同步服务器获取待同步时间戳的时候，和同步服务器的交互时间各异。
如何考虑这些因素的影响，保证参与播放的各个终端真正做到同步播放是一个棘手的问题。
发明内容
鉴于以上存在的问题，本发明提供一种时间戳同步服务实现方法和系统，针对同步服务提供同步时间戳交互的环节，通过特定的处理机制让同步服务器和各同步播放终端交互，帮助参与播放的多个终端能获取到应该播放的时间戳，保障同步播放的效果。
为解决上述技术问题，本发明采用如下的技术方案：
第一方面，本发明实施例提供一种时间戳同步服务实现方法，包括：
同步服务器上线，发布并监听供各个同步播放端访问的服务地址；创建并管理一个同步播放会话列表，同步播放会话列表里的每一个会话和特定的数据源码流关联；
参与同步的同步播放端选定数据源码流后，通过同步服务器提供的服务地址发起加入请求；
同步服务器收到播放端的加入请求，根据请求里的数据源码流信息，将该播放端加入和码流关联的会话；同步服务器响应同步播放端的加入请求，响应里包含同步周期的值，对于每个定周期间隔，同步播放端完成播放信息上报，同步服务器实施同步信息下发；同步服务器和新加入的同步播放端交互，实施往返时延探测，校正同步播放端和同步服务器时钟不一致造成的偏差；
每个同步播放会话内的所有同步播放端周期性上报播放进度，同步服务器接收处理，并在会话对应同步周期任务到期时，计算该会话待同步播放的时间戳并下发给会话关联的各个同步播放端；
收到来自同步服务器同步信息的各个同步播放端，基于同步服务器要求的时间点以及待同步时间戳设置，做同步播放。
第一方面的一种可能设计中，会话在第一个同步播放端加入的时候创建，在参与会话的所有同步播放端离开后销毁。
第一方面的一种可能设计中，进一步包括：播放端离开同步播放会话。
第一方面的一种可能设计中，参与同步播放的某一同步播放端向同步服务器发起离开请求，该同步播放端结束同步播放，同步服务器将该同步播放端从对应的会话移除。
第一方面的一种可能设计中，所有同步播放端离开，同步服务器销毁关联的会话。
第一方面的一种可能设计中，同步服务器和新加入的同步播放端交互，实施往返时延探测，校正同步播放端和同步服务器时钟不一致造成的偏差具体包括：
第一次RTT探测，同步服务器于PT0时刻发送Ping包，同步播放端于PT1时刻接收到，立刻返回Pong包，同步服务器于PT2时刻接收到，往返时延值为：
RTT＝PT2-PT0 (1)
假定同步服务器和同步播放端的时钟偏差为ΔTClock，则同步播放端PT0′对应于同步服务器Ping包的发送时刻PT0，则
PT0′＝PT0+ΔTClock (2)
假定同步服务器到同步播放端的上下行时间一致，则PT1＝PT0′+RTT/2 (3)；
由(2)、(3)得出PT1＝PT0+ΔTClock+RTT/2，再由(1)得出ΔTClock＝ PT1-PT0/2-PT2/2。
第一方面的一种可能设计中，进行多次往返时延探测后计算平均值得到最终的往返时延探测。
第一方面的一种可能设计中，每个同步播放会话内的所有同步播放端周期性上报播放进度，同步服务器接收处理，并在会话对应同步周期任务到期时，计算该会话待同步播放的时间戳并下发给会话关联的各个同步播放端包括：
播放端上报本周期内和实际播放相关的信息，包含：
发起本次上报的时间点，该时间点基于本终端的时钟时间；
本终端在本次上报时间点对应的实际播放时间戳的值；
服务端根据设备上报记录里的时间点，判断是否是本次上报周期的数据，若不是认为该次上报数据无效，进行丢弃；如果是有效数据，进行记录存储；
在会话关联的同步周期定时器到期时，开始新一轮的计时，并计算会话关联各个设备在指定时刻待同步播放的时间戳；
向各个播放端下发同步信息，包含计算得出的待同步播放的时间戳；以及待同步播放的时间戳对应的实际时钟时间。
第一方面的一种可能设计中，在会话关联的同步周期定时器到期时，开始新一轮的计时，并计算会话关联各个设备在指定时刻待同步播放的时间戳包括：
计算在同步周期到期的时间点，当前各个同步播放端实际播放的时间戳，
同步服务器上的时刻RT0，对应同步播放端在本周期上报的时间点RT0′，播放时间戳为TP0，服务端与播放端的时钟偏差ΔTClock，当前同步服务器计算的时刻为RT1，该设备在RT1对应的播放时间戳为TP1，
由RT0＝RT0′+ΔTClock，得出TP1＝TP0+(RT1-RT0)＝TP0+RT1-(RT0′+ ΔTClock)，以此类推得出在当前计算的时间点RT1各个设备的播放时间戳值，将各个设备对应的时间戳值按从大到小排序；
计算各个同步播放端待同步播放的时间戳。
第二方面，本发明实施例提供一种时间戳同步服务实现系统，包括同步服务器和若干个同步播放端，采用如上任一所述的时间戳同步服务实现方法实现。
采用本发明具有如下的有益效果：
(1)待同步的播放端在加入的准备阶段，做初始的RTT探测，计算出播放端和同步服务器的时钟偏差，通过该时钟偏差的修正，能够把时钟各异的播放端上报的播放时间戳信息统一到基于同步服务器时钟的时间轴上，能较好解决播放端时钟的差异问题，同步服务器后续关于各端在指定时间点播放指定同步时间戳数据能有统一的决策基础。
(2)提供了多种同步策略及其处理方式保证参与同步播放的各端获取到待同步播放的时间戳信息，保证播放过程中的同步播放。
附图说明
图1为本发明实施例的时间同步服务实现系统的结构示意图；
图2为本发明实施例的时间同步服务实现方法的步骤流程。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
为了使本发明实施例的技术方案更易于理解，对相关技术术语定义说明如下。
数据源码流是指指各个同步播放终端需要播放的原始码流。码流本身，不管中间环节如何变化，被各个终端接收后在相同的音视频数据帧上时间戳相同，并且随着时间流逝，作为序列的音视频帧的时间戳保持一致变化，以此作为同步播放的基准。
同步周期是固定的周期间隔设置，在此周期内，同步播放端发起一次和同步服务器的交互，完成播放端的播放信息上报；相应地，在此周期内，同步服务器完成一次到各同步播放端时间戳信息的分发。
同步服务器用于管理同步播放会话，和各个同步播放端交互，处理定周期内播放端信息上报，和待同步播放时间戳的计算和下发。
同步播放端是指具备网络收发能力，具备音视频数据编解码、渲染、输出能力的硬件终端。
会话对应一个同步播放管理实例，一个会话对应一个数据源码流。会话负责管理参与当前会话的各个播放设备的信息，同步周期值，和同步周期关联的各个播放设备的上报信息，下发的同步时间戳信息等。
参见图1和图2，本发明提供一种时间戳同步服务实现方法，包括如下步骤：
S10，同步服务器上线，发布并监听供各个同步播放端访问的服务地址；创建并管理一个同步播放会话列表，同步播放会话列表里的每一个会话和特定的数据源码流关联；
S20，参与同步的同步播放端选定数据源码流后，通过同步服务器提供的服务地址发起加入请求；
S30，同步服务器收到播放端的加入请求，根据请求里的数据源码流信息，将该播放端加入和码流关联的会话；同步服务器响应同步播放端的加入请求，响应里包含同步周期的值，对于每个定周期间隔，同步播放端完成播放信息上报，同步服务器实施同步信息下发；基于多端同步的考虑，周期建议值可以是某一特定数值，比如待播媒体流视频序列的GOP(Group of Pictures)时长的值，但不宜过大。如果加入的播放端是对应会话的第一个终端，以同步周期的值为到期时间，启动该会话对应的定时器任务。同步服务器和新加入的同步播放端交互，实施往返时延探测，校正同步播放端和同步服务器时钟不一致造成的偏差；
S40，每个同步播放会话内的所有同步播放端周期性上报播放进度，同步服务器接收处理，并在会话对应同步周期任务到期时，计算该会话待同步播放的时间戳并下发给会话关联的各个同步播放端；
S50，收到来自同步服务器同步信息的各个同步播放端，基于同步服务器要求的时间点以及待同步时间戳设置，做同步播放。
本发明一实施例的一种时间戳同步服务实现方法中，会话在第一个同步播放端加入的时候创建，在参与会话的所有同步播放端离开后销毁。
本发明一实施例的一种时间戳同步服务实现方法，进一步包括播放端离开同步播放会话。参与同步播放的某一同步播放端向同步服务器发起离开请求，该同步播放端结束同步播放，同步服务器将该同步播放端从对应的会话移除。
第一方面的一种可能设计中，所有同步播放端离开，同步服务器销毁关联的会话。
本发明一实施例的一种时间戳同步服务实现方法中，S30中，同步服务器和新加入的同步播放端交互，实施往返时延探测，校正同步播放端和同步服务器时钟不一致造成的偏差具体处理过程如下：
第一次RTT探测，同步服务器于PT0时刻发送Ping包，同步播放端于PT1时刻接收到，立刻返回Pong包，同步服务器于PT2时刻接收到，往返时延值为：
RTT＝PT2-PT0 (1)
假定同步服务器和同步播放端的时钟偏差为ΔTClock，则同步播放端PT0′对应于同步服务器Ping包的发送时刻PT0，则
PT0′＝PT0+ΔTClock (2)
假定同步服务器到同步播放端的上下行时间一致，则PT1＝PT0′+RTT/2 (3)；
由(2)、(3)得出PT1＝PT0+ΔTClock+RTT/2，再由(1)得出ΔTClock＝ PT1-PT0/2-PT2/2。
为防止单次探测上下行的网络时延不均等，可以再作多次探测操作，比如以第一次估算结果ΔTClock的值为第一个采样值ΔT1，在PT3，PT4，PT5时刻计算出第二个采样值ΔT2，n次计算后取均值作为同步服务器和该播放端的时钟偏差，ΔT＝(ΔT1+ΔT2+。。。+ΔTn)/n。
本发明一实施例的时间戳同步服务实现方法，在每个定周期内，进行播放信息同步，包括：
S301，播放端上报本周期内和实际播放相关的信息，包含：
发起本次上报的时间点，该时间点基于本终端的时钟时间；
本终端当前的播放进度信息，即本终端在本次上报时间点对应的实际播放时间戳的值。该值来自于数据源码流。
S302，服务端根据设备上报记录里的时间点，判断是否是本次上报周期的数据，不是的话认为该次上报数据无效，即数据已过期，弃之。如果是有效数据，记录存储即可。
S303在会话关联的同步周期定时器到期时，开始新一轮的计时，并计算会话关联各个设备在指定时刻待同步播放的时间戳。
S304，向各个播放端下发同步信息，包含计算得出的待同步播放的时间戳；以及待同步播放的时间戳对应的实际时钟时间。
同步服务器指定了在播放终端的这个时钟时间点上，需要播放的是同步播放时间戳对应的媒体数据。该时间点基于播放端自身的时钟，对应的是经过服务端和播放端的时钟偏差换算后，服务端计算待同步播放的时间戳的时间点。
具体应用实例中，S303进一步包括如下步骤：
S3031，计算在定时器到期的时间点，当前各个设备实际播放的时间戳。
由于设备时钟和服务器的时钟可能有偏差，需要以服务端时钟为准作相应转换。同步服务器上的时刻RT0，对应同步播放端在本周期上报的时间点RT0′，播放时间戳为TP0，服务端与播放端的时钟偏差ΔTClock，当前同步服务器计算的时刻为RT1，该设备在RT1对应的播放时间戳为TP1，
由RT0＝RT0′+ΔTClock，得出TP1＝TP0+(RT1-RT0)＝TP0+RT1-(RT0′+ ΔTClock)，以此类推得出在当前计算的时间点RT1各个设备的播放时间戳值，将各个设备对应的时间戳值按从大到小排序，小意味着播放进度慢。
S3032，再计算各个设备待同步播放的时间戳。
具体应用实例中，可通过多种方式计算各个设备待同步播放的时间戳。可以包括如下几种方式：
(1)指定播放端原则，以某个播放端在当前时间点的播放时间戳为同步的锚，其它播放端都以该播放端的进度为准，常见于同步播放的主从模式。
(2)进度最快优先，取时间戳排序序列最大的一个，也就是各个设备去追赶当前播放进度最早的。
(3)进度最慢优先，取时间戳排序序列最小的一个，也就是各个设备等待当前播放进度最晚的。
(4)多数优先原则，以排除少量设备播放过慢的影响。举例来说，根据所有设备当前播放时间戳序列排序，选取前70％的设备，将其对应的时间戳值加总然后求平均值，作为待同步播放的时间戳值。折衷选择的好处是需要自行做较大调整较准的设备是少数，以大多数设备的播放进度为准，同步播放体验会最优。70％是个示例的数据，也可以酌情取别的比例值。也有别的算法可以实现多数优先，在此不作赘述。
参见图1，本发明实施例还提供了一种时间戳同步服务实现系统，包括同步服务器和若干个同步播放端，采用如上描述的时间戳同步服务实现方法实现。
为了使本发明实施例实施的过程更为直观，以下举具体应用实例对本发明实施过程进行说明。
具体一应用实例中，假设统计周期1000毫秒，同步播放端A上线并通过初期的RTT探测，计算得出A和同步服务器的时钟偏差ΔClockA＝50毫秒；假定同步播放端和同步服务器的本地时钟以及媒体流里携带的时间戳都是从0开始。A按照1000毫秒的统计上报数据如下：上报时间1700毫秒，播放时间戳 1680毫秒；同步服务器在2000毫秒处理，下发给A的同步信息是时钟时间2000 毫秒，播放时间1180毫秒；同步服务器记录A的上报信息，并根据和A的时钟偏差计算本周期基于自己时钟的同步时间，即对应于同步服务器2000毫秒的时钟时间，同步播放的时间戳值是1680-50＝1630毫秒。本阶段参与同步播放的终端只有A，因此同步播放的时间戳不需要计算改变，只在同步服务器记录即可。以此类推。
又一具体应用实例中，假设统计周期仍为1000毫秒，播放端A上线并通过初期的RTT探测，计算得出A和同步服务器的时钟偏差ΔClockA＝50毫秒；假定同步播放端和同步服务器的本地时钟以及媒体流里携带的时间戳都是从0 开始。
后续的时间有新的播放端加入的时候，比如终端B和C加入，并通过初期的RTT探测，计算得出和同步服务器的时钟偏差分别是ΔClockB＝-80毫秒，ΔClockC＝100毫秒；在统计周期5000到6000毫秒的区间，各个端的上报信息如下：
终端A：上报时间5700毫秒，播放时间戳5720毫秒
终端B：上报时间5300毫秒，播放时间戳5250毫秒
终端C：上报时间5500毫秒，播放时间戳5100毫秒
同步服务器在本地时钟6000毫秒的时候对各端播放时间戳作计算处理：
终端A：TPlayA6000＝5720+6000-5700-ΔClockA(50)＝5970毫秒
终端B：TPlayB6000＝5250+6000-5300-ΔClockB(-80)＝6030毫秒
终端C：TPlayC6000＝5100+6000-5500-ΔclockC(100)＝5500毫秒
关于下一个阶段即6000毫秒时的同步时间戳的选择：
按照指定某端原则，比如指定终端A，则采用A的5970毫秒。
按照进度最快优先，应该选择终端B的6030毫秒。
按照进度最慢优先，应该选择终端C的5500毫秒。
按照多数优先，应该选择终端A，终端B数据加总平均即
根据同步服务器计算择定的同步播放时间戳值，播放端接收到同步信息后根据这个值做播放调整。后续上报周期和计算处理方式以此类推。
通过以上本发明实施例提供的时间戳同步服务实现方法和系统，在待同步的播放端在加入的准备阶段，做初始的RTT探测，计算出同步播放端和同步服务器的时钟偏差，通过该时钟偏差的修正，能够把时钟各异的播放端上报的播放时间戳信息统一到基于同步服务器时钟的时间轴上，能较好解决播放端时钟的差异问题，同步服务器后续关于各端在指定时间点播放指定同步时间戳数据能有统一的决策基础，同时提供了多种同步策略及其处理方式保证参与同步播放的各端获取到待同步播放的时间戳信息，保证播放过程中的同步播放。
应当理解，本文所述的示例性实施例是说明性的而非限制性的。尽管结合附图描述了本发明的一个或多个实施例，本领域普通技术人员应当理解，在不脱离通过所附权利要求所限定的本发明的精神和范围的情况下，可以做出各种形式和细节的改变。

Claims (8)

1.一种时间戳同步服务实现方法，其特征在于，包括：
同步服务器上线，发布并监听供各个同步播放端访问的服务地址；创建并管理一个同步播放会话列表，同步播放会话列表里的每一个会话和特定的数据源码流关联；
参与同步的同步播放端选定数据源码流后，通过同步服务器提供的服务地址发起加入请求；
同步服务器收到播放端的加入请求，根据请求里的数据源码流信息，将该播放端加入和码流关联的会话；同步服务器响应同步播放端的加入请求，响应里包含同步周期的值，对于每个定周期间隔，同步播放端完成播放信息上报，同步服务器实施同步信息下发；同步服务器和新加入的同步播放端交互，实施往返时延探测，校正同步播放端和同步服务器时钟不一致造成的偏差；
每个同步播放会话内的所有同步播放端周期性上报播放进度，同步服务器接收处理，并在会话对应同步周期任务到期时，计算该会话待同步播放的时间戳并下发给会话关联的各个同步播放端；
收到来自同步服务器同步信息的各个同步播放端，基于同步服务器要求的时间点以及待同步时间戳设置，做同步播放；
每个同步播放会话内的所有同步播放端周期性上报播放进度，同步服务器接收处理，并在会话对应同步周期任务到期时，计算该会话待同步播放的时间戳并下发给会话关联的各个同步播放端包括：
播放端上报本周期内和实际播放相关的信息，包含：
发起本次上报的时间点，该时间点基于本终端的时钟时间；
本终端在本次上报时间点对应的实际播放时间戳的值；
服务端根据设备上报记录里的时间点，判断是否是本次上报周期的数据，若不是认为该次上报数据无效，进行丢弃；如果是有效数据，进行记录存储；
在会话关联的同步周期定时器到期时，开始新一轮的计时，并计算会话关联各个设备在指定时刻待同步播放的时间戳；
向各个播放端下发同步信息，包含计算得出的待同步播放的时间戳；以及待同步播放的时间戳对应的实际时钟时间；
在会话关联的同步周期定时器到期时，开始新一轮的计时，并计算会话关联各个设备在指定时刻待同步播放的时间戳包括：
计算在同步周期到期的时间点，当前各个同步播放端实际播放的时间戳，
同步服务器上的时刻RT0，对应同步播放端在本周期上报的时间点RT0'，播放时间戳为TP0，服务端与播放端的时钟偏差ΔTClock，当前同步服务器计算的时刻为RT1，该设备在RT1对应的播放时间戳为TP1，
由RT0＝RT0'+ΔTClock，得出TP1＝TP0+(RT1-RT0)＝TP0+RT1-(RT0'+ΔTClock)，以此类推得出在当前计算的时间点RT1各个设备的播放时间戳值，将各个设备对应的时间戳值按从大到小排序；
计算各个同步播放端待同步播放的时间戳。
2.如权利要求1所述的时间戳同步服务实现方法，其特征在于，会话在第一个同步播放端加入的时候创建，在参与会话的所有同步播放端离开后销毁。
3.如权利要求1所述的时间戳同步服务实现方法，其特征在于，进一步包括：播放端离开同步播放会话。
4.如权利要求3所述的时间戳同步服务实现方法，其特征在于，参与同步播放的某一同步播放端向同步服务器发起离开请求，该同步播放端结束同步播放，同步服务器将该同步播放端从对应的会话移除。
5.如权利要求3所述的时间戳同步服务实现方法，其特征在于，所有同步播放端离开，同步服务器销毁关联的会话。
6.如权利要求1至5任一所述的时间戳同步服务实现方法，其特征在于，同步服务器和新加入的同步播放端交互，实施往返时延探测，校正同步播放端和同步服务器时钟不一致造成的偏差具体包括：
第一次RTT探测，同步服务器于PT0时刻发送Ping包，同步播放端于PT1时刻接收到，立刻返回Pong包，同步服务器于PT2时刻接收到，往返时延值为：
RTT＝PT2-PT0 (1)
假定同步服务器和同步播放端的时钟偏差为ΔTClock，则同步播放端PT0'对应于同步服务器Ping包的发送时刻PT0，则
PT0'＝PT0+ΔTClock (2)
假定同步服务器到同步播放端的上下行时间一致，则PT1＝PT0'+RTT/2(3)；
由(2)、(3)得出PT1＝PT0+ΔTClock+RTT/2，再由(1)得出ΔTClock＝PT1-PT0/2-PT2/2。
7.如权利要求6所述的时间戳同步服务实现方法，其特征在于，进行多次往返时延探测后计算平均值得到最终的往返时延探测。
8.一种时间戳同步服务实现系统，其特征在于，包括同步服务器和若干个同步播放端，采用如权利要求1至7任一所述的时间戳同步服务实现方法实现。
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