CN116034572B - 向客户端装置递送内容的方法和装置 - Google Patents

Abstract

描述了向客户端装置递送内容的方法和管理内容递送的网络部件。特别地，该方法可以被应用于混合单播/多播递送网络，其中，内容由内容服务器提供给根代理，并且该根代理通过多播将内容递送给边缘代理。不管怎样，由边缘代理接收来自客户端装置的采用HTTP GET请求形式的对该内容的请求，该边缘代理随后将对与该内容相关联的报头信息的HTTP HEAD请求直接发送至内容服务器。内容服务器通过单播以对HTTP HEAD请求的适当响应来进行响应，该适当响应是由边缘代理来接收的。边缘代理取得该响应连同来自通过多播接收的内容片段的有效载荷，以生成用于通过单播向客户端装置递送的客户端特定内容片段。

Description

向客户端装置递送内容的方法和装置

技术领域

本发明涉及使用单播和多播的组合来进行内容递送的领域。

背景技术

越来越多的实况内容使用HTTP(或HTTPS)被流传输(streamed)。流行实况事件推动极不稳定的需求，从而导致流量的非常高峰均比。例如，图1中的曲线图100示出了在欧洲2016足球比赛期间取得的靠近移动网络边缘的网关处的流量的示例。标绘图102示出了在没有足球赛的一天(6月15日星期三)的流量，标绘图104示出了英格兰与威尔士比赛的第二天(6月16日星期四)的流量。除了标绘图104在约14:00时到16:00时之间具有显著附加流量峰值之外，这两个标绘图粗略示出了一天中相同的流量，这是由客户流传输足球比赛而产生的。

这种高峰均比引起了对网络边缘的特殊挑战，其中这种峰值可能导致用户体验质量的降级。

最常见地，使用HTTP(或HTTPS)请求/响应对来通过互联网递送内容。客户端应用将向服务器发送HTTP请求，并且将返回包含所请求的内容的响应。这种请求/响应本质上是单播。

可以将HTTP(S)用于视频流传输。通常，客户端将获得清单文件，该清单文件将允许确定包含视频片段的单独文件的URL。然后，客户端将按顺序请求这些片段，并将它们连结以形成用于回放的连续流。各个视频片段也可以以不同的比特率来获得，以允许视频速率适应可用网络吞吐量。这种技术被称为HTTP自适应流传输(HTTP Adaptive Streaming，HAS)。

对于观看同一事件(诸如实况足球比赛)的用户，各个客户端皆将作出其自己的HTTP请求并得到其自己的HTTP响应，即使在HTTP响应内向它们递送的内容的大部分在这些客户端之间是相同的。这导致对网络的非常低效的使用。

然而，如果接入网络能够使用多播而不是单播来进行内容递送，那么可以显著降低图1所示的实况内容峰值的影响。此外，在接入网络中使用多播还可以显著降低对内容递送网络服务器的峰值需求。

已经存在解决这种问题的解决方案，其中使用代理将多播路径插入到客户端与内容服务器之间的另外单播路径中。这类混合解决方案的示例包括：“IP MulticastAdaptive Bit Rate Architecture Technical Report”OC-TR-IP-MULTI-ARCH-C01-161026,26/10/2016，由电缆实验室(Cable Labs)做出；3GPP规范,23.246(MBMS架构和功能描述),26.346(MBMS协议和编解码器)和26.347(MBMS API)；以及DVB文献A176,“AdaptiveMedia Streaming over IP Multicast”,(2018年3月8日)。这些混合解决方案可以被用于多播自适应比特率(mABR)内容递送。

图2示出了这类混合解决方案的概括示例。

在图2中，示出了向客户端装置204a、204b以及204c提供诸如视频的内容的内容服务器202。将多播代理X 206和三个代理Y 208a、Y 208b以及Y 208c插入到内容服务器202与客户端装置之间的另外单播路径中。代理X 206从内容服务器202获取单播内容，并且使该单播内容经由多播可获得。代理Y接收多播内容，并且可以使该多播内容通过单播可用于任何请求客户端装置。所有客户端装置将接收对它们的片段请求的相同响应，这是因为由所有代理Y从代理X接收同一多播内容。代理Y可以被定位在客户端装置内，或者定位在单独装置内，或者可以仅存在取决于设立的单个代理Y。

在这样的解决方案中，代理X被预先配置成充当客户端，并且独立地做出对内容片段的请求以及将整个响应分派到多播网络中。代理X是通过首先请求清单文件，然后及时做出对该清单文件内描述的内容片段的请求来做到这一点的。所有客户端装置将接收对它们的片段的请求的相同响应，这是因为由所有代理Y从代理X接收同一多播内容。注意，代理Y可以被定位在客户端装置内，或者定位在单独装置内，或者可以仅存在取决于设立的单个代理Y。

这种机制不允许客户端装置向内容服务器发送客户端或会话特定信息，并且还使得向客户端装置发送的响应不可能包含来自内容服务器的客户端或会话特定信息。会话特定信息可以包括认证令牌、URL签名、cookie或诸如当前播放点的状态信息。

而且，内容服务器通常是CDN边缘高速缓存，该CDN边缘高速缓存原本具有对做出请求的数量及其正在服务的响应的数量的可见性。该信息被用于服务监测、计量以及分析，并且对于CDN运营商的业务(例如，对于服务保证、计费等)通常是关键的。

利用上面概述的混合多播架构，不管消费内容的客户端装置的数量如何，这里仅是由代理X做出的单个请求以及来自内容服务器的对应单个响应。这清楚地呈现了内容提供商试图确定对其内容的实际需求的问题。

许多其它单播-多播混合布置、以及mABR解决方案一般都遭受类似的问题。

发明内容

本发明的示例的目的是提供一种改进的内容递送机制。

根据本发明的一个示例，提供了一种向包括多个客户端装置的网络中的客户端装置递送内容的方法，其中，所述内容包括一系列片段，所述方法包括以下步骤：

i)在第一网络部件处，从内容服务器接收通过多播发送的一个或更多个片段；

ii)在第一网络部件处，从客户端装置接收对片段的请求，其中，该请求包括HTTPGET请求；

iii)响应于所接收到的请求，由第一网络部件向内容服务器发送HTTP HEAD请求；

iv)在第一网络部件处，通过单播接收对HTTP HEAD请求的响应；

v)生成包括来自所接收到的响应的报头以及来自所述一个或更多个接收到的片段中的一个片段的有效载荷的片段；

vi)通过单播向客户端装置发送所生成的片段。

HTTP HEAD请求有效地对应于HTTP GET请求。HTTP HEAD请求可以包括会话特定信息。对HEAD请求的响应也可以包括会话特定信息。可以将HTTP HEAD请求直接发送至内容服务器。

可以使用与报头相关联的标识符以及与有效载荷相关联的对应标识符来匹配报头和有效载荷。

可以在第一网络部件处高速缓存一个或更多个片段。

对HEAD请求的响应可以不包含有效载荷部分。

该内容可以是视频内容。

根据本发明的另一示例，提供了一种用于管理通过网络到客户端装置的内容递送的网络部件，所述网络部件在操作中适于：

从内容服务器接收通过多播发送的一个或更多个片段；

从客户端装置接收对片段的请求，其中，所述请求包括HTTP GET请求；

响应于所接收到的请求，向所述内容服务器发送HTTP HEAD请求；

通过单播接收对所述HTTP HEAD请求的响应；

生成包括来自所接收到的响应的报头以及来自所述一个或更多个接收到的片段中的一个片段的有效载荷的片段；

通过单播向所述客户端装置发送所生成的片段。

在本发明的示例中，客户端装置有利地能够与内容服务器共享会话特定信息，诸如认证令牌、URL签名、cookie以及状态信息。作为所接收到的HTTP HEAD请求的结果，内容服务器还知道单独客户端装置，因此能够提供分析和计费信息。

注意，对HEAD请求的响应中的报头通常比多播片段中的有效载荷小得多，因此尽管使用了HEAD请求和响应，但是通过对有效载荷使用多播仍然有显著带宽节省。

附图说明

为了更好地理解本发明，现在对附图仅通过示例的方式来进行说明，其中：

图1是示出在网络上不同天的流量的图表；

图2是一般现有解决方案的网络图；

图3是示出本发明的示例的主要组件在运行中的网络图；

图4是概括本发明的示例的步骤的流程图。

具体实施方式

本文中参照特定示例，对本发明进行描述。然而，本发明不限于这样的示例。

本发明的示例提供了一种向客户端装置递送内容的方法。特别地，可以将示例应用于混合单播/多播递送网络，其中，内容由内容服务器提供给根代理，并且该根代理通过多播将内容递送给边缘代理。不管怎样，由边缘代理接收来自客户端装置的采用HTTP GET请求形式的对该内容的请求，该边缘代理随后将对与该内容相关联的报头信息的HTTPHEAD请求直接发送至内容服务器。内容服务器通过单播以对HTTP HEAD请求的适当响应来进行响应，该适当响应是由边缘代理来接收的。边缘代理取得该响应连同来自通过多播接收的内容片段的有效载荷，以生成用于通过单播向客户端装置递送的客户端特定内容片段。

图3示出了本发明的示例的主要组件。这些组件反映了如图2举例说明的混合解决方案中的那些组件。然而，如从下面的描述变得显而易见的，所述组件中的一些组件的操作是不同的。

返回至图3，网络300包括：内容服务器302、代理X 306(也被称为根代理)、代理Y(也被称为边缘代理)308a、308b和308c、客户端装置304a、304b和304c、以及多播控制器312。多播控制器112可以辅助代理X 306和代理Y的操作。内容服务器302向诸如客户端装置的请求实体提供诸如视频的内容。内容服务器302可以被定位在内容递送网络(CDN)内，并且可以存在多于一个内容服务器。代理X 306可以通过单播与内容服务器302进行通信。代理X 306还可以通过多播与代理Y 308a、308b和308c进行通信。代理Y可以被定位在客户端装置内、定位在单独装置(诸如家庭网关)中，或者可以是取决于设立的单个代理Y。

假设客户端装置运行相应的客户端应用，这些客户端应用是内容请求的源。为简单起见，术语客户端装置从这里开始被用来指运行客户端应用的客户端装置。客户端装置可以对在内容服务器302处保持的内容进行HTTP(或HTTPS)单播请求。

被保持在内容服务器302处的内容通常是包括根据诸如ITU H.264标准的适当标准编码的视频序列的媒体内容(例如，TV节目、电影或整个线性TV频道)。该视频序列以顺序时间片段的形式被存储在内容服务器302中，其中各个片段皆通常等于2秒到10秒的经解码视频。还可以以多个比特率或质量水平对视频序列进行编码，从而生成多个经编码序列，各个经编码序列皆以多个比特率之一进行编码。这种布置是自适应比特率流传输服务的特点。

清单文件由客户端用来标识片段位于何处(根据清单中的URL)。因此，客户端装置通过使用清单以根据需要依次按特定比特率确定在哪里引导各个片段的顺序单播请求，从而流传输视频序列。在诸如MPEG-DASH和Apple's HLS(HTTP直播(HTTP Live Streaming))的HTTP自适应流传输技术中使用这种布置。

虽然内容服务器302和代理X 306在这里被示出为两个单独实体，但是在一些布置中，这两个实体可以共定位，或者它们的功能由单个服务器来提供。

多播控制器312(MCC)监测代理X和代理Y的操作，并且可以相应地控制代理。

因此，网络300被设置成使代理X 306在多播树的根处进行有效操作，通过单播从内容服务器请求内容，以及封装所接收的内容以供多播传输至代理Y。代理Y位于多播树的边缘，通过多播从代理X接收内容，并且在本地高速缓存该内容(若合适的话)。客户端装置可以向适当的代理Y做出对内容的HTTP GET请求。

本发明的示例阐述了那些HTTP GET请求如何以使得客户端特定信息能够从客户端装置传递至内容服务器(反之亦然)的方式来进行处理，同时仍然有利地使用在代理X与代理Y之间提供的多播递送机制。

图4示出了在本发明的示例中概括图3中的部件的操作步骤的流程图。

在步骤400开始，代理X 306开始向内容服务器302做出对内容片段的HTTP GET请求。该内容例如可以是实况足球比赛。为了做到这一点，代理X 306可以首先获得与内容相关联的清单文件，并且做出对清单中详述的内容片段的请求。这些请求通常是HTTP GET请求，其本质上是单播的，请求是针对各个内容片段做出的。内容服务器302通过在HTTP响应中向代理X 306发送所请求的内容片段来进行响应。利用任何新内容片段的详情定期更新清单，并因此代理X继续请求后续内容片段，直到清单中不再列出片段。

在步骤402中，代理X 306使其已经接收到的内容片段在多播上可用。这可以在代理X 306一接收到第一内容片段就开始。代理X 306可能已经被设立(例如，在多播控制器312的指令下)，以使从内容服务器302接收到的特定内容通过多播被发送至代理Y。例如，可以将各个节目放在由该节目自己的IP地址定义的不同多播频道上。可以使用标准技术来将新节目和多播频道的存在广播至潜在接收方，诸如代理Y。代理X 308封装接收到的内容片段以用于多播传输，并且通过多播发送该内容片段。

现在，参考代理Y 308a以及关联的客户端装置304a来描述下一个步骤，但是应意识到，其它代理Y(以及关联的客户端装置)可以另外地或者另选地经受相同的方法。

在步骤404中，代理Y 308a加入多播组，在步骤402中，代理X 306正在该多播组上发送内容片段。这可以例如在来自多播控制器的指令下或者响应于来自关联的客户端装置(诸如客户端装置304a)的对同一内容的请求而被提前发起。一旦已经加入多播组，代理Y308a就开始接收由代理X通过多播发送的内容片段。可以在代理Y 308a处高速缓存这些接收到的内容片段。

在正常操作下，客户端装置(诸如客户端装置304a)将在步骤404中做出对由代理Y308a接收到的内容片段的顺序单播请求，然后如正常那样解码和播出该内容。然而，本发明的示例修改了如以下步骤406至414中阐述的正常操作。

在步骤406中，代理Y 308a从客户端装置304a接收对内容片段的HTTP GET请求。客户端装置304a使用适当的清单来确定在哪里引导对内容片段的HTTP GET请求。

在步骤408中，代理Y 308a确定所请求的内容片段是它已经接收到的内容片段(在步骤404中)。然而，代替利用所请求的内容片段来进行响应，代理Y 308a将HTTP GET请求修改成对应的HTTP HEAD请求，并且通过单播向内容服务器302发送该对应的HTTP HEAD请求。除了响应方必须不返回消息体(就是说，在该示例中，内容服务器必须不返回正被请求的内容片段)之外，HTTP HEAD请求与HTTP GET请求相同。

HTTP HEAD请求可以包括会话特定信息，该会话特定信息允许内容服务器302认证该请求并将其记录用于随后的分析和计费。例如，客户端装置可能必须利用用户名/安全凭证来登录到内容服务器，导致安全令牌被提供给客户端装置，该客户端装置然后需要将该安全令牌包括在后续片段请求(GET和HEAD)中。

而且，HTTP GET和HEAD请求都包含发送方的公共IP地址。内容服务器可以使用这个IP地址来决定是否准许例如仅从基于UK的IP地址来流传输内容。

HTTP HEAD请求是由代理Y 308a直接发送至内容服务器302的。在另选示例中，可以经由代理X 306发送该请求，然后代理X 306将该请求转发到内容服务器302。

内容服务器302接收HTTP HEAD请求，并且相应地以通过单播发送的200OK消息进行响应。200OK响应仅包括报头，而不具有有效载荷，如同对于HTTP HEAD请求的响应所需要的一样。响应报头还可以包含会话特定信息。代理Y 308a在步骤410中接收由内容服务器发送的响应消息。

在步骤412中，代理Y将所接收到的HEAD响应与通过多播(从步骤404)接收到的对应的有效载荷进行匹配。代理Y利用通过单播从HEAD响应接收到的会话专用报头来代替从多播片段接收到的通用报头，从而生成会话专用内容片段。

在步骤414中，该生成的内容片段是通过单播发送至客户端装置304a的。

根据客户端装置304a的配置，客户端装置304a可以对该内容片段进行解码和回放，或者对该内容片段进行缓冲，以供稍后进行解码和回放。

然后，在步骤416中，客户端装置可以向代理Y 308a做出对该序列中的下一个内容片段的请求，并因此处理循环回到步骤406，并且重复该方法，直到客户端装置选择停止或者直到接收到所有内容。

报头和有效载荷的匹配可以通过多种方法来实现。

代理X可以利用对应的请求URL来标记通过多播推送的片段，从而允许代理Y将其高速缓存中的响应与客户端装置做出的请求进行匹配。

另选地，可以使用Etag(实体标签)。Etag是HTTP1.1规范的一部分，并且被用于唯一地标识响应有效载荷。Etag将存在于由代理Y通过多播接收的通用报头和通过单播接收的会话专用报头两者中，并且因此对应的Etag可以被用于将有效载荷与正确的报头进行匹配。

其它(定制)标记方案可以通过内容服务器302采用，该内容服务器在对代理X和代理Y两者的响应中放置附加报头，以便于匹配。

虽然已经参考HTTP GET和HTTP HEAD请求描述了上面的示例，但是可以使用具有相同功能的其它消息类型和协议。

通常，本文中应注意，虽然上面描述了本发明的示例，但是在不脱离所附权利要求中限定的本发明的范围的情况下，存在可以对上述示例做出的许多变型例和修改例。本领域技术人员将认识到对所述示例的修改。

Claims (9)

1.一种向包括多个客户端装置的网络中的客户端装置递送内容的方法，其中，所述内容包括一系列片段，所述方法包括以下步骤：

i)从内容服务器接收通过多播发送的一个或更多个片段；

ii)从客户端装置接收对片段的请求，其中，所述请求包括HTTP GET请求；

iii)响应于所接收到的请求，向所述内容服务器发送HTTP HEAD请求；

iv)通过单播接收对所述HTTP HEAD请求的响应；

v)生成包括来自所接收到的响应的报头和来自所述一个或更多个接收到的片段中的一个片段的有效载荷的片段；

vi)通过单播向所述客户端装置发送所生成的片段。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述HTTP HEAD请求对应于所述HTTP GET请求。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，在步骤v)中，使用与所述报头相关联的标识符以及与所述有效载荷相关联的对应标识符来匹配所述报头和有效载荷。

4.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述HTTP HEAD请求包括会话特定信息。

5.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述响应包括会话特定信息。

6.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述HTTP HEAD请求被直接发送至所述内容服务器。

7.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述一个或更多个片段被高速缓存在第一网络部件处。

8.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述响应不包含有效载荷部分。

9.一种用于向包括多个客户端装置的网络中的客户端装置递送内容的装置，其中，所述内容包括一系列片段，所述装置包括：

用于从内容服务器接收通过多播发送的一个或更多个片段的模块；

用于从客户端装置接收对片段的请求的模块，其中，所述请求包括HTTP GET请求；

用于响应于所接收到的请求，向所述内容服务器发送HTTP HEAD请求的模块；

用于通过单播接收对所述HTTP HEAD请求的响应的模块；

用于生成包括来自所接收到的响应的报头以及来自所述一个或更多个接收到的片段中的一个片段的有效载荷的片段的模块；

用于通过单播向所述客户端装置发送所生成的片段的模块。