CN1260889A - 优化通过计算机网络传递音频和视频数据的系统和方法 - Google Patents

Abstract

一种优化通过计算机网络传递数字内容的方法及设备。用户通过其浏览器指定要求在其屏幕上重放的音频及音频数据。网络具有多个供其使用的服务器,其中每一个都包含至少一个以至少一种格式表示的指定数据内容的拷贝。用户终端和所识别的服务器之间的网络上的相对电子距离也提供给用户,以便用户选择一个具有以指定数据格式表示的指定数据内容、并被确定为与用户终端电子距离最近的所识别的服务器。

Description

优化通过计算机网络传递音频和视频数据的系统和方法

本发明涉及优化通过因特网传播的音频和视频数据的检索与重放的系统及方法。更具体地，本发明旨在提供使用户可进行如下操作的软件工具：(a)选择可更迅速且无错误地传递音频/视频数据的最优传递站点；(b)从分布式因特网服务器下载音频/视频播放软件；(c)检测并更新多媒体软件组件；以及(d)易于访问丰富的音频/视频内容。

因特网是一个遍布全世界的互相连接的计算机的松散网络。通过指定目标地址并通过将该消息从计算机到计算机的一系列“转发”可将一个消息从因特网上的任何一台计算机发送到任何另外一台计算机。因特网上的每台计算机，或“节点”，都拥有一个唯一的因特网地址。当一台中间计算机接收到一个转接消息时，该计算机就检查该消息的预定目标并将其进行相应的继续转发。

因特网，无论是规模还是技术，都正在迅速成长。过去，大多数因特网用户是教学、研究或机构用户；当时因特网主要是用来发送和接收电子邮件及网络新闻以及容许传输计算机文件。

然而，自从几年前引进万维网(WWW，或称为Web)之后，因特网开始存放数量日益增加的普遍关心的其他类型数据，即图像、文章等等的表达。

万维网为因特网提供图形用户界面。常常是由文本和图形材料组成的“网页”存储于遍布因特网上称为“Web(万维网)服务器”的数量众多的计算机之中。这些网页的页面布局和内容通常是利用一种称为“HTML”(超文本标记语言)的语言描述。链接到因特网上的任何具体计算机都可存储一个或以上的网页，即HTML格式的计算机文件，供用户访问。

可使用一种称为“浏览器”的软件程序通过指定所要求网页的位置(即因特网地址)，或者，更通常的方式，通过“热链接”到网页而经由因特网访问和查看网页。最流行的两种浏览器是微软的Internet Explorer和网景的Navigator。所要求的网页借助格式为“http：//internet.address/directory/filename.html”的表示HTML文件的准确地址的URL(统一资源定位符)进行指定。

热链接的方法如下。首先用户访问一个具有已知地址的网页，通常是在用户的ISP(因特网服务供应商)的计算机上。ISP是向用户提供因特网连接的组织。除了以HTML格式规定的文本和可视数据之外，网页可包含指向其他网页的因特网地址的“链接”或内嵌信息(以URL形式)，通常是在遍布于因特网的其他计算机上。用户通过选择一个链接(通常是利用鼠标指向和点击)就可访问其他网页，而该网页又可包含进一步的数据和/或附加的链接。当网页受到访问时，其信息就从远方计算机，不管其位于世界上的任何地点，通过因特网传输到用户处。

近来，网页开始存放技术高度成熟型的多媒体内容，如音频和视频数据。各种HTML扩展，如网景的EMBED标记，可容许将对其他数据的参考内嵌于网页中。插入到浏览器中的外部程序，或“软插件”，可在接收到远方网页的数据时，自动激活来处理数据。

与第一代的Web内容，即文本和静止图像比较，音频和视频数据具有极高的存储和带宽要求。特别是，视频文件可很大，从大约10M字节到10G字节。为了在用户终端上以接近其记录速度播放视频文件，文件必须以固定的高速进行传递。速度过低，则图像回放就会比以来记录的速度慢。如速度不匀，则视频图像会像老影片那样抽搐。

现在，很难，如果不是不可能，在因特网上通过多节点提供大文件的持续高速传输。因为数据经常是从远方传送，很多因素可造成部分或全部传输延迟甚至丢失。如用户在接收小的图形或文本文件时碰到不大的延迟，通常关系不大。但是，实时数据，如视频数据，具有很特殊和严格的传送和形式定时要求。与此类似，软插件或外部程序必须原封不动地接收和下载才能工作。这种属性，结合Web和整个因特网的迅速成长，引起好几个问题。

当前由网页访问造成的因特网通信量的容量很大并日益增加，而且对带宽的要求正威胁超过供给。另外，Web上的某些内容极为流行。因为现在的因特网技术可提供专门的或“专用”的远方站点或服务器的网页，最流行的站点经常被下载。根据下载的因特网技术，对用户要求的每个反应都是单独传送的。换言之，如一百个用户要求同时传输同一网页，就必须向这些用户进行一百个单独的传输。因为很多这种流行的网页经常是通过因特网上的很多节点进行传输，对所要求的数据以及对通过同一路由传输的其他无关数据都可能存在大量的重复、延迟和丢失。如包含视频数据的Web服务器接收很多同时传输要求，其全速传送所有这些文件的能力会受到损害。

已经认识到，在因特网上实时数据的不适当的数据传送性能一般是由三个因素引起的：信息包丢失、服务器的过度利用及网络基础建设的容量相对低。特别是信息包丢失是由不适当的网络基础建设和路由选择缺乏稳健性造成的。

与较小的文本及图形文件不同，比较大的视频文件可能需要几分钟(或更多)的恒定数据流，从而使通常的网络性能的问题恶化。网络带宽，或具体网络的数据载运能力，受到限制。因此，信息包的丢失增加。长的传递时间会长时间消耗大量的服务器容量，减少其他用户可获得的资源。因此，由于网络的基础建设的拥塞日益加剧，信息包的丢失继续增加，传输时间上升，并且服务器负载进一步增加。

这一模式以示例说明了由于企图传输大量视频类型数据通信量而导致的网络性能的“向下盘旋(downward spiral)”。只要网络通信量属于网络带宽确定的限度，网络的性能就可保持为可接受的。然而，一当峰值网络负载超过容量，上述的向下盘旋就会开始，结果导致网络性能不良期增加。

为试图解决上述的问题中的一些问题，内容提供者将流行内容散布到因特网上的不同服务器中或称为“镜像站点”的传递站点中。每一个镜像站点都包含与主站点完全相同的信息。比如，如有一个流行Web站点位于纽约，镜像站点可能位于洛杉矶、伦敦及东京。所以，如欧洲的用户访问纽约的主站点有困难，他可以链接到地理上更靠近的镜像站点，比如伦敦。

然而，在网络上设置镜像站点不一定很理想。尽管镜像站点在地理上可广泛分布，但其在因特网上的独立性可能不足。返回上述的示例。纽约的主站点和洛杉矶的镜像站点两者可能都连接于同一全国性的因特网服务供应商的网络。如情况如此，则访问一个站点有困难也会影响另一站点。

另外，镜像站点的分布也可能不是最佳而不能减少各服务器上的负载。尽管可借助“基于知识的猜想(educated guess)”判断镜像站点应该设置于何处，但实际使用模式可能不同。另外，也不能保证性能良好。镜像站点的带宽可能比主站点的差，或是由于其他原因而超载。

了解在用户和服务器之间提供连接的网络的动态和性能变量可为合适布置数据传递站点，包含镜像站点，提供深入的了解。观察到在用户和不同镜像站点之间的数据传输率可有很大的差异。这种观察可提供一定的证据表明镜像站点，以及普遍的传递站点，配置或利用得不理想，并且现有的因特网资源的应用未达到尽可能地有效。如对网络的性能特性了解得更好，就可能确定能够在高效传输视频数据同时又能利用因特网的现有低价定价方案的因特网上的可用带宽。

当前，还不存在选择最优传递地点或镜像站点的指导或容许用户确定了解哪一个镜像站点可保证最优性能的方法。传统的网络分析技术，如“连通性检测命令(ping)”及“跟踪路由”程序，可提供网络连接状态的情况，但几乎不能提供此因特网上的供应商和镜像站点可以预期得到何种性能。因此，关于传递站点或镜像站点应该设置于何处或者应该利用哪一个镜像站点来使性能优化就只有利用“基于知识的猜想”。所以，就需要一种方法来确定网络的全面性能并将该方法应用于系统中以使内容供应商可将传递站点及镜像站点设置于最优位置并使用户可选择最优镜像站点，从而使因特网上传输软件可得到优化。

优化设置镜像站点或传递站点的位置未解决的另外一个问题涉及音频/视频数据及用于检索和重放音频/视频数据的多媒体软件程序的传播及存储。在视频信息可通过计算机网络传输之前，必须通过将其模拟信号编码为“1”和“0”而进行数字化。为了减少传输数字化视频信息所需的带宽，视频数据流要进行压缩。视频压缩是一个从视频数据流去除冗余数据的过程，其结果可减小数据流的整体大小。现在用于减小视频数据流的压缩格式有很多种，如MPEG、JPEG、H261、Indeo、Cinepak、AVI、Quicktime、TrueMotion及Wavelet。

以压缩格式传输并接收的视频信息在观看之前必须解压。视频解压由位于用户的多媒体终端中的视频播放器解压处理器(通常是浏览器中的一个插件)完成。一种解压处理器只能识别和解压一种压缩格式。

当用户所要求的视频图像剪辑是以用户终端中的解压处理器可以解压的格式存储传输时，将该视频图像剪辑传递给用户就可能很顺利。这种情况一般是订购服务通过限定的网络进行视频信息传递。这种服务可为订购用户提供优选解压处理器并在其后以解压处理器可识别的同一压缩格式存储视频图像剪辑。

当服务开始以使视频图像剪辑可通过网络获得时，很可能该视频图像剪辑也有非订购用户需要，该用户的多媒体终端并不具有可识别存储该视频图像剪辑的压缩格式的解压处理器。如果是这种情况，则或是必须将该用户要求的视频信息重新定制以该用户的解压处理器可识别的压缩格式存储的视频信息剪辑，或是必由用户取得或下载可“基于知识的猜想”解压所要求的视频图像剪辑的解压处理器程序。在很多场合，对要求视频信息无法重新定制为以可识别的格式存储的视频信息剪辑，因为由于其规模很大而服务器的容量有限，视频图像剪辑不会以多种压缩格式存储。在这种情况下，下载一个新的解压处理器是唯一的选择。

一个解压处理器程序通常都是可通过内嵌于涉及所要求的视频信息的网页中的链接而进行访问的。这样，就可以通过因特网选择和下载解压处理器程序。当用户要求使用网页上涉及的视频图像剪辑时，该网页通常促使用户取得解压该用户所要求的视频信息的格式所必需的解压处理器。为了取得该解压处理器，用户被迫跳转到另外的一个网页，找到该解压处理器，下载并安装该解压处理器，之后再利用与原来所要求的视频信息文件的链接重新回到该网页。每当用户选择了一种用户终端中的解压处理器所不能识别的格式的视频信息时，都必须重复这一过程。这样，很可能最后在用户终端的存储器中存储了多种不同的解压处理器。

多数视频信息内容供应商经常提高其视频信息数据的性能特性，而在提高时同时要对识别这些视频信息的解压处理器进行更新以便可利用视频信息的经过提高性能的特点。用户要确定其解压处理器是否需要更新或该解压处理器的升级版本是否已经发布，就必须定位该解压处理器供应商的网页，比较该网页上的信息和其本身的系统特性，确定他是否拥有最新的更新版并将最新版下载到用户的终端。如用户要保持其多媒体软件更新，这一过程必须对存储于存储器中的每一个解压处理器重复进行。

最后，经过丰富和提高性能的视频文件可根据内容供应商的确定随意地通过因特网传播。既不存在一个单一的信息源观察者指南可建议用户使用经过提高性能的视频信息文件的地点或是否存在可用来观看经过提高性能的视频信息的经过改进的多媒体软件，也不存在使用户可访问所有数据的单一源程序。内嵌涉及视频文件的网页通常是在用户在因特网上“冲浪”时偶然碰到的。如用户发现一个涉及视频文件的网页并打开该网页，他可能碰到一个链接能够将其链接到内容供应商或可提供对特定压缩格式的视频信息列表的访问和链接到可用于观看该供应商所提供的视频信息的解压处理器的视频信息传递服务。然而，这些内容供应商不存储多种格式的视频信息和解压处理器，并且他们不提供存储于因特网上其他地方的不同格式的视频信息内容或多媒体软件的链接。

这样，可以看到，需要一种解决方案来全面处理上述所有问题，以保证对最佳视频信息内容的访问得到改进并且用户对因特网提供的音频和音频制品可获得最大的享受。因此，通过此下面所描述的本发明可提供一种解决方案。

本发明可提供一种能够通过内嵌于涉及视频图像剪辑的网页中的链接访问在计算机可读媒体上编码的主软件程序的系统和方法。当用户访问带有内嵌链接的网页时，用户可将主程序下载到用户的终端上并使用其功能来：(a)下载和运行一个软件工具，它可进行网络测试来确定“在电子上最靠近”用户的服务器的位置，以便可通过高性能的网络连接向用户传递音频和视频数据及多媒体软件；(b)从因特网上的分布式服务器上下载多媒体软件并将其安装于用户的终端上；(c)分析并更新用户终端的多媒体软件，包括主程序和网络测试工具；以及(d)引导用户获得通过因特网上的服务器传播的音频/视频数据、多媒体软件及软件更新版。

当用户访问涉及主程序的网页时，内嵌于网页中的主程序的脚本部分查询用户的浏览器和系统组件并检测是否存在网络测试软件工具。如未检测到该工具，就由网页询问用户是否下载主程序用来优化用户的视频信息传递系统组件。如用户选定下载该主程序，则可将该主程序作为浏览器的插件下载或作为独立的程序下载。

在下载之后，主程序将开始安装并运行能够定位“在电子上最靠近”用户终端的服务器的网络测试软件工具。主程序将从多媒体数据库管理器下载一个由服务供应商维护的“传递站点文件”到网络测试工具中。传递站点文件将包含一个存储多媒体软件的服务器站点软件升级版的列表，该文件将由主程序使用来更新用户多媒体系统组件的。一旦用户选定升级或将多媒体组件安装于其系统中，该主程序将激活网络测试工具，并且该工具将进行一系列的网络性能测试，以便由主程序从存储所要求的数据的服务器列表中确定哪一个服务器可通过拥塞程度最小的网络通路将必需的数据传递到用户终端。

主程序的构成还包括一个从服务供应商的多媒体数据库管理器下载的多媒体软件升级文件(MSU)。该多媒体软件升级文件(MSU)包含一个位于因特网上的多媒体软件和升级版的列表以及一个可得到数据的服务器的列表。

在网络测试工具安装结束之后，主程序将分析用户系统资源以确定系统中存储有何种多媒体软件。主程序可比较用户多媒体软件列表和在主程序多媒体软件升级文件(MSU)中所包含的软件升级列表。根据这一比较，主程序可向用户建议有哪些可用来提高在用户终端上原已存在的多媒体软件的升级版以及哪些在用户系统上没有的新多媒体软件。于是用户就可以选择升级其现有的多媒体软件或下载新多媒体软件。如用户要求新软件或软件升级版，主程序就利用网络测试工具确定可获取数据的最佳服务器站点。一旦主程序获得该数据，主程序就将该软件或软件升级版安装于用户的终端上。

主程序可确定升级版或软件程序的哪些部分是功能所必需并有选择地只安装那些属性而节约存储空间。在某些场合，主程序可卸载老软件而安装软件的新版来代替升级，这样做可使多媒体软件的下载及安装对用户透明。在主程序必须关闭和重新打开浏览器以便安装软件的场合，主程序将重新打开浏览器并将用户带回到包含原始视频信息要求的网页。

为鼓励用户运行主程序并更新其现有多媒体程序或安装新软件，主程序将提供一个到由多媒体数据库管理器维护的“最近发布版”的视频信息目录的链接。该视频信息目录可提供到存储于因特网上的任何地点的视频数据的链接。目录中的每个视频信息索引将指明软件的类型，即观看该视频信息所必需的播放器解压处理器。通过参考这一列表，用户可确定在其系统上存储何种多媒体软件。

一旦用户升级了其系统组件和从多媒体数据库管理器维护的视频信息目录中选择了一个视频信息，多媒体数据库管理器将下载一个视频信息传递站点文件到网络测试工具。传递站点文件将包含一个存储所要求的视频信息的服务器列表及一个进行网络性能测试的列表。于是网络测试工具将进行网络性能测试并确定哪一个服务器可通过拥塞程度最低的路由传递该视频信息。之后就将该视频信息下载到用户终端并利用升级后的播放器软件观看。

多媒体数据库管理器维护所有多媒体软件升级版及因特网上可获得的视频信息的升级列表。每次用户选择运行主程序，主程序都将从多媒体数据库管理器下载更新过的列表，比较该列表和原来安装的系统组件并向用户建议可安装的任何更新版。一旦系统测试结束，主程序将把用户带到由多媒体数据库管理器维护的经过更新的视频信息目录以便使用户可选择视频信息。采用这种方式，就可以保证用户可以最迅速地以尽可能的高效方式接收到最佳和最丰富的视频信息。

Claims (40)

1.一种优化通过计算机网络传递数字内容的方法，包括步骤：

指定通过计算机网络传递到用户终端的数字内容；

识别网络上的多个服务器，其中每一个都至少具有一个以至少一种数据格式表示的指定的数据内容的拷贝；

确定在用户终端和一个或多个经过识别的服务器之间的相对电子距离；

选择至少一个被确定为与用户终端电子距离最近的经过识别的服务器；以及

通过网络从至少一个所选择的服务器将指定的数字内容传递到用户终端。

2.如权利要求1的方法，还包括从一组格式中指定一种数字格式，并且其中指定的数字内容是以该格式传递。

3.如权利要求2的方法，其中一组数字格式是通过查询至少一个可使用格式的数据库而提供的。

4.如权利要求3的方法，其中一个数据库指示在每个所识别的服务器上的指定的数字内容的拷贝的数据格式。

5.如权利要求3的方法，其中一个数据库指示可在用户终端上解释的数据格式。

6.如权利要求4的方法，其中一个数据库指示可在用户终端上解释的数据格式。

7.如权利要求2的方法，其中一组数字格式包括可在用户终端上解释的数据格式。

8.如权利要求2的方法，其中一组数字格式包括在每个所识别的服务器上的指定的数字内容的拷贝的数据格式。

9.如权利要求2的方法，其中一组数字格式包括可在用户终端上解释的数据格式。

10.如权利要求2的方法，其中一组数字格式包括可在用户终端上解释的在每个所识别的服务器上的指定的数字内容的拷贝的那些数据格式。

11.一种优化通过计算机网络传递数字内容的方法，包括：

指定通过计算机网络传递到用户终端的数字内容；

识别网络上的多个服务器，其中每一个都至少具有一个以至少一种数据格式表示的指定的数据内容的拷贝；

从一组可使用的格式中指定一种数字格式；

确定在用户终端和一个或多个经过识别的服务器之间的相对电子距离；

选择至少一个被确定为具有指定格式的指定数据内容并与用户终端电子距离最近的服务器；以及

通过网络从至少一个所选择的服务器将指定的数字内容传递到用户终端。

12.如权利要求11的方法，其中一组可使用的格式是通过指定所识别的服务器上的指定的数字内容的拷贝的每一种格式而确定的。

13.如权利要求12的方法，其中的一种指定的数字格式是可在用户终端上解释的可使用的数据格式。

14.如权利要求11的方法，还包括：

查询至少一个用户终端可访问的本地存储装置来寻找可解释指定格式的兼容解压处理器。

15.如权利要求14的方法，还包括：

从由用户终端可访问的一个本地存储器装置和一个网络服务器构成的一组来源中提供至少一个兼容解压处理器。

16.如权利要求11的方法，还包括：

查询至少一个用户终端可访问的本地存储装置来寻找可解释指定格式的兼容解压处理器；

查询至少一个网络服务器来寻找可解释指定格式的兼容解压处理器；以及

从由用户终端可访问的一个本地存储器装置和一个网络服务器构成的一组来源中提供至少一个兼容解压处理器。

17.如权利要求16的方法，还包括：

识别多个具有一个兼容解压处理器的服务器；

确定在用户终端和一个或多个经过识别的具有兼容解压处理器的服务器之间的相对电子距离；

选择至少一个具有被确定为与用户终端电子距离最近的兼容解压处理器的所识别的服务器；以及

从至少一个所选择的服务器将解压处理器通过网络传递到用户终端。

18.如权利要求16的方法，其中在兼容解压处理器在可访问的本地存储器中找不到时由服务器提供一个兼容解压处理器。

19.如权利要求16的方法，其中兼容解压处理器由网络服务器进行更新。

20.如权利要求1、2及11任一项的方法，其中数字内容是从一组由软件、音频内容、视频内容、图形内容、文本内容及其任意组合构成的。

21.如权利要求1、2及11任一项的方法，其中网络是万维网。

22.如权利要求1、2及11任一项的方法，其中指定数字内容的步骤包含查询可使用内容的数据库步骤。

23.如权利要求2的方法，其中指定数据内容的步骤包含查询可使用内容的数据库步骤。

24.如权利要求11的方法，其中指定数据内容的步骤包含查询可使用内容的数据库步骤。

25.如权利要求1的方法，其中识别多个服务器的步骤包含查询可使用的服务器的数据库的步骤。

26.如权利要求2的方法，其中识别多个服务器的步骤包含查询可使用的服务器的数据库的步骤。

27.如权利要求11的方法，其中识别多个服务器的步骤包含查询可使用的服务器的数据库的步骤。

28.如权利要求1的方法，其中确定的步骤包含从至少一个所识别的服务器通过网络向用户终端传递一个测试文件的步骤。

29.如权利要求2的方法，其中确定的步骤包含从至少一个所识别的服务器通过网络向用户终端传递一个测试文件的步骤。

30.如权利要求11的方法，其中确定的步骤包含从至少一个所识别的服务器通过网络向用户终端传递一个测试文件的步骤。

31.如权利要求30的方法，其中电子距离的确定至少部分是通过评价传递测试文件的速度及精确度之一或两者而确定的。

32.一种优化通过计算机网络传递数字内容的系统，包括：

与具有传递到用户终端的指定数字内容的记录的计算机网络连接的用户终端；

网络上的多个服务器，其中每一个都被识别为至少具有一个以至少一种数据格式表示的指定的数据内容的拷贝；

用于确定在用户终端和一个或多个经过识别的服务器之间的相对电子距离的测试工具；以及

从一个或多个网络服务器将数字内容传递到用户终端的下载工具。

33.如权利要求32的系统，还包括至少一个可使用数字内容的数据库及一个可使用的数据格式的数据库。

34.如权利要求32的系统，还包括在每一个所识别的服务器上的测试文件。

35.如权利要求34的系统，其中测试文件使用一个下载工具来从至少一个所识别的服务器将测试文件传递到用户终端。

36.如权利要求35的系统，其中对传递测试文件的速度及精确度之一或两者进行评价。

37.如权利要求32的系统，其中网络是万维网并且下载工具包括因特网浏览器软件。

38.如权利要求32的系统，其中数字内容是从一组由软件、音频内容、视频内容、图形内容、文本内容及其任意组合构成的。

39.如权利要求32的系统，其中数字内容包括由可解释指定数字数据的至少一种数据格式的兼容的解压处理器。

40.如权利要求39的系统，其中兼容的解压处理器从一个所识别的服务器传递到用户终端可访问的本地存储装置。