CN1529504A - 电视节目在线广播方法 - Google Patents

Abstract

一种电视节目在线广播方法，属于网络电视技术。其特点是网上收看电视节目的用户不仅从流媒体服务器上下载电视节目的流媒体数据，同时也从别的在线用户那里下载，并把自己从流媒体服务器上下载的流媒体数据上传给其它有需要的用户。用户从流媒体服务器上下载的流媒体数据和从其它用户那里下载的流媒体数据组合后由播放软件实时播放出来。应用本发明，流媒体服务器只需要很小的带宽便能在线播放高质量的电视节目，播出成本低，而且用户数量几乎不受限制。

Description

电视节目在线广播方法

技术领域

本发明涉及网络电视技术，特别是涉及以实时流式传输的电视节目的在线广播方法。

背景技术

现有的电视节目在线广播(即在互联网上播出电视节目)普遍使用的方法是：电视节目的音频视频信号经(压缩编码服务器)编码、压缩、打包等流化处理后传至一个网络上的流媒体服务器，用户电脑上网后通过网络直接从该流媒体服务器上下载流媒体数据(电视节目的音频视频数据包)到电脑缓存中(或不经过缓存)并用流媒体播放软件(如微软公司的Windows Media Player9.0、realnetworks公司的Realplayer8.0)实时播放出来(也就是边下载边播放)。这种方法的缺点是：因受到网络带宽的限制，能同时连接到流媒体服务器上看电视的用户很有限，也就是单一媒体服务器所能支持的并发用户数很有限；如果用户较多的话，每个用户连接到流媒体服务器后所能用到的带宽将很小，无法满足高质量图像传输的要求；从服务器方面讲，为了支持一定数量的用户在线收看，需要很大的带宽，而且对服务器的性能要求也很高(一台高性能的服务器一般只支持几千个并发连接)，这就意味着网上播出节目的成本很高。

为了解决单一服务器接入带宽有限的问题，又产生了利用分布式(或集群式)服务器来提供服务的技术(即在多个地点分别设置服务器来播放同一电视节目)。中国发明专利申请方案“广播多频道网络电视的中继系统和组网方法”(专利申请号：01803958.8，公开号：CN1404670A)列举了上述以往技术的缺点，并公开了使用多个中继服务器来解决网络带宽问题的技术方案。使用分布式服务器和利用多个中继服务器这两种方法的缺点是都要增加服务器，系统中全部服务器总需要的带宽依然很大，仍然不能从根本上解决在线电视节目流媒体数据实时传输的带宽问题，同时在网上看电视的用户一多，便会造成网络“塞车”，甚至会造成服务器无法工作，而且租用带宽的费用和服务器的成本也很高。

由于受到网络带宽的限制，目前只有少数大的电视台(如CCTV新闻频道)才在网上进行在线实时广播其节目，而且在线广播的电视节目的图像质量普遍都较差，用户看到的大多是模糊的影像(声音一般都能听清楚)。

发明内容

为了克服现有的电视节目在线广播占用网络带宽巨大、服务器数量要求多性能要求高、能支持的并发用户数量有限、用户对电视节目图像质量要求高等问题，本发明的目的是提供一种新的流媒体在线广播方法(主要是电视节目在线广播方法)，使电视台用较小的带宽便能够在互联网上在线广播其节目，用户通过互联网也能看到更多更好画面质量的电视节目。

本发明所述的电视节目在线广播方法是：电视节目的音频视频信号经(压缩编码服务器)编码、压缩、打包等流化处理后传至网络上的流媒体服务器(或直接在流媒体服务器中进行流化处理)，用户上网后利用流媒体播放软件收看电视节目时与网上播放电视节目的流媒体服务器(或主控服务器)建立连接，在有多个用户收看同一电视节目时，播放电视节目的流媒体服务器将节目的流媒体数据分成不同时段的数据(在主控服务器的引导下)实时传输给各个不同的用户，(主控服务器)同时引导各用户从已接收到其它各时段流媒体数据的其它用户那里下载其它各时段的流媒体数据，这样每个用户不仅从流媒体服务器上下载流媒体数据，而且也从别的在线用户那里下载自己所需的未从流媒体服务器上下载的各时段流媒体数据，同时各用户也把自己从流媒体服务器上下载的流媒体数据实时上传给其它需要该段流媒体数据的用户，用户从流媒体服务器上下载的流媒体数据和从其它用户那里下载的其它各时段流媒体数据(在电脑缓存中)组合(按时序拼接)后由流媒体播放软件(在电脑或电视屏幕上)实时播放出电视画面和声音来。

继续上述的边下载(从流媒体服务器和其它用户那里下载)、边上传(将自己从服务器上下载的流媒体数据上传给其它用户)、边播放(各数据按时序拼接后播放，并删除已用过的数据)，直至节目结束或用户终止。

上述的不同时段的流媒体数据也可以是一段流媒体数据中不同的数据包，即各用户(在服务器的引导下)从流媒体服务器上下载不同的数据包，从其它用户那里下载该段数据中自己还没有的数据包，并将自己从服务器上下载的数据包上传给其它需要该数据包的用户，最后在电脑缓存中将各数据包按时序拼接起来后再由流媒体播放器播放出来。

应用本发明的积极效果是：电视台在互联网上实时广播其电视节目时，由于每个用户既从流媒体服务器上下载电视节目的流媒体数据，同时又充当“服务器”角色给其它用户上传自己从服务器上下载的数据，这样同时在线的用户越多，“服务器”也越多，因此流媒体服务器端只需要很小的带宽便能广播高画面质量的电视节目，而且在线收看节目的用户数量几乎不受限制，用户越多电视节目流媒体数据在网上传输的效果越理想。

由于使用本发明方案后，网络电视广播所需带宽小，对服务器的性能要求也就相应降低，最终网上播出节目的成本也就大大降低，达到每个电视台都可以接受的程度；以往由于受到带宽的限制，只能播出低质量的图像，应用本发明方案后，由于对服务器端的网络带宽要求不高，网上播出节目的视频图像质量便能大大提高。

可以说，有了本发明，几乎所有的电视台都有条件在网上在线高质量广播其节目；而广大互联网用户从网上收看世界上所有电视台的实时电视节目的愿望也将能够实现，甚至以后用一台可以直接上网的电视机，便能收看世界上所有电视台的节目。

本发明方案同样适用于互联网上以实时流式传输的视频会议、远程教学、视频监视、现场直播、网络电台广播、交互式游戏等其它网上流媒体的实时播放，这也在本发明权利范围之内。

附图说明

下面结合附图和一个实施例对本发明作进一步描述。

图1是本发明一个实施例的系统构成示意图。

图2是本发明一个实施例的流媒体数据传输方框图。

图3是本发明一个实施例的流媒体数据传输过程图。

图4是本发明一个实施例的流媒体数据分段传输示意图。

图中：S表示在线播放电视节目的流媒体服务器，A、B、C、D为网上收看同一电视节目的用户终端，T表示一段完整的流媒体数据，T1、T2、T3、T4表示将T分割成4个时段后各时段的数据(也可以表示为：T为一段流媒体数据或一个大的数据包，T1、T2、T3、T4为T所分解出来的小数据包)，T1、T2、T3、T4按正确时序可拼接出完整数据T(在T1、T2、T3、T4数据包的开头都有时间信息或位置信息以用于拼接)。

具体实施方式

参照图1，在线播放电视节目的流媒体服务器S及上网用户(A、B、C、D)都连接到Internet(因特网、互联网)上。电视节目的音频视频信号经(压缩编码服务器)编码、压缩、打包等流化处理后传至流媒体服务器S(或直接在流媒体服务器中进行流化处理)，当上网用户利用流媒体播放软件收看流媒体服务器S播放的实时电视节目时，用户(A、B、C、D)便通过网络与流媒体服务器S建立起连接。

参照图2，在本发明方案所述的电视节目在线广播过程中，用户(A、B、C、D)不仅从流媒体服务器S上下载节目的流媒体数据，同时也通过Internet从其它用户那里下载该节目的流媒体数据，而且用户也将自己从流媒体服务器S上下载的流媒体数据上传给其它需要该数据的用户。

电视节目在线广播的具体过程再参照图3。

首先，上网用户利用流媒体播放软件收看网上电视节目时通过网络与播放电视节目的流媒体服务器建立连接，并在服务器上作登记，表明本用户正在在线收看该节目[图3(1)]。

用户连接到流媒体服务器上后便从流媒体服务器上下载电视节目的流媒体数据[图3(2)]：有多个用户同时收看同一节目时，服务器分别向各用户传输节目中不同时段的流媒体数据(或是同一段流媒体数据中不同的数据包。根据用户数量、网络速度等情况，流媒体服务器向各用户传输的流媒体数据中有些用户的数据可以是相同的)。

与此同时，各用户也(在服务器的引导下)从其它收看同一节目的在线用户那里下载其它用户已下载而自己还未下载的该时段流媒体数据[图3(3)]，并(在服务器的引导下)向其它有需要的用户上传自己已从服务器上下载的流媒体数据[图3(4)]。

用户[如图4(A)]从服务器上下载的流媒体数据[图4(T1)]和从其它用户[如图4(B、C、D)]那里下载的流媒体数据[图4(T2、T3、T4)]按正确时序拼接成完整的数据段[图4(T)、图3(5)]后，再由流媒体播放软件(如微软公司的WindowsMedia Player9.0、Real公司的Realplayer8.0)播放出视频图像和声音来[图3(6)]。

本发明方案中流媒体数据的分段传输方法参照图4。

例如在服务器上将视频画面长度为0.2秒的一段流媒体数据T分成T1、T2、T3、T4四个时段数据，服务器将这四个时段的数据分别下传给用户A、B、C、D，即用户A从服务器上下载到数据T1，用户B、C、D分别下载到数据T2、T3、T4。之后(在服务器的引导下)用户A再分别向用户B、C、D上传已下载的数据T1，而同样用户B也分别向用户A、C、D上传自己从服务器上下载的数据T2，用户C向用户A、B、D上传数据T3，用户D向用户A、B、C上传数据T4。

各用户把从服务器和其它用户那里下载的各时段数据(或一段数据中的各数据包)按正确时序拼接起来后再由流媒体播放器播放出声像来。

假设流媒体数据T的大小为8kbit，T1、T2、T3、T4都为2kbit，用户A、B、C、D所下载到的该段0.2秒长度视频画面流媒体数据都是T1+T2+T3+T4＝8kbit。利用本发明方法，服务器端只发送了T1+T2+T3+T4＝2+2+2+2＝8kbit的流媒体数据，也就是无论用户数量有多少，服务器端最少只要发送1份流媒体数据就可以了；而如果利用现有的网络电视广播方法，服务器端则需要发送8kbit×4＝32kbit的流媒体数据。

上面列出了一个只有4个用户(A、B、C、D)的实施例来说明本发明电视节目在线广播方法。当有更多在线用户同时收看同一节目时，其方法和过程也是一样的。当然如果用户过多而使流媒体数据的下载超过流媒体服务器设定数值的话，部分用户也可以在流媒体服务器(或主控服务器)的引导(即指示用户从哪个IP那里下载)下直接从其它用户那里下载流媒体数据而不从服务器下载；另外流媒体服务器也可以根据用户情况发送多份流媒体数据；有自适应功能(通过一定的速率反馈机制，利用媒体流的速率层次编码能力，在流媒体服务器端动态地调节流媒体的传输速率，保证客户端在网络可用带宽变化的时候也能够正常地收看流媒体内容)的流媒体服务器还可根据各用户的网络状况来调节传输速率。

本发明所述的电视节目在线广播，是指电视节目在互联网上的实时广播，即电视节目与有线电视、无线广播同时在网上播出。由于网络传输的延迟和流媒体播放软件对数据缓冲的需要，互联网用户所看到的实时电视画面一般要比无线接收和有线用户慢几秒至几十秒。

电视节目在线广播(即在互联网上播出电视节目)的特点是：节目数据以实时流式传输、所有用户同时(由于各用户网络状况不同，时间上稍有差别)看到相同的节目内容。应用本发明方案，同时在线收看同一电视节目的用户越多，每个用户下载电视节目流媒体数据的路子也越多[理论上除了可以从流媒体服务器上下载外，还可以从(N-1)个用户那里下载(N为在线收看同一节目的用户总数)]，下载速度也更快(相比只从服务器一处下载数据要快得多)。由于用户所下载到的流媒体数据主要来自其它用户而非流媒体服务器，这样便将流媒体服务器“解放”出来，在流媒体服务器端，最少时只要传输一份流媒体数据便可满足成千上万用户的收看需求。

假设某一频道的电视节目在线进行高清晰广播时，单一用户正常收看节目所需要的传输速率为40kbit/s。在有1000个用户和100000个用户在线收看该节目时，利用本发明方案，流媒体服务器端最少只需向用户发送10至1000份流媒体数据便可满足用户收看，所需带宽为400kbit/s至40Mbit/s(不包括传输其它数据的带宽)。而如果利用现有的网络电视广播方法，服务器端则需要

40kbit/s×1000＝40Mbit/s和40kbit/s×100000＝4000Mbit/s的带宽。

由此可见，本发明方案可以为网络电视广播节省巨大的带宽。

现有的在线电视广播由于受到网络带宽的限制，从服务器传输至用户端的流媒体数据一般只有几kbit/s。应用本发明方案，用户端下载的流媒体数据可以达到几十kbit/s，甚至几百kbit/s，因而在线电视节目可以以高清晰画面播出。

本发明方案中，最好在系统中增加一台主控服务器，让这台主控服务器起“总指挥”的作用：用户(点击网页链接或输入网址)连接到主控服务器后，主控服务器便登记该用户并检查该用户的网络传输状况，如需验证用户身份则查验用户的帐号和密码；在用户请求传输流媒体数据时，流媒体服务器在主控服务器的控制下向用户传输流媒体数据，同时主控服务器根据各用户的网络状况及地理位置，指引该用户从哪个用户那里下载所需的流媒体数据，以达到最佳传输效果。这样主控服务器便控制着电视节目在整个网络中的在线广播，有利于电视节目在线广播的管理。当然也可以将主控服务器和流媒体服务器合二为一。

本发明技术还可以和流媒体播放软件结合在一起，即让流媒体播放软件除了有正常的播放流媒体的功能外，还可向其它用户上传流媒体数据。

与本发明方案有关的软件：

流媒体服务器软件可参照realserver、windows media server与quicktimestreaming server，用户既从服务器下载数据同时又向其它用户上传所下载数据的软件可参照源代码公开的下载软件BitTorrent，流媒体播放软件可参照微软公司的Windows Media Player9.0、realnetworks公司的Realplayer8.0与Apple公司的QuickTime。

Claims (2)

1、一种电视节目在线广播方法，电视节目的音频视频信号经编码、压缩、打包等流化处理后传至网络上的流媒体服务器，用户(A、B、C、D)上网后利用流媒体播放软件收看电视节目时与网上播放电视节目的流媒体服务器(S)建立连接，其特征是：在有多个用户收看同一电视节目时，播放电视节目的流媒体服务器将节目的流媒体数据分成不同时段的数据实时传输给各个不同的用户，同时引导各用户从已接收到其它各时段流媒体数据的其它用户那里下载其它各时段的流媒体数据，另外各用户也把自己从流媒体服务器上下载的流媒体数据实时上传给其它需要该段流媒体数据的用户；用户从流媒体服务器上下载的流媒体数据和从其它用户那里下载的其它各时段流媒体数据组合后由流媒体播放软件实时播放出电视画面和声音来。

2、权利要求1所述的电视节目在线广播方法，其特征是：不同时段的流媒体数据是一段流媒体数据中不同的数据包。

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