CN1997150A - 固定移动融合网络流媒体同源视频流的切换方法及系统 - Google Patents

固定移动融合网络流媒体同源视频流的切换方法及系统 Download PDF

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本发明涉及一种固定移动融合网络流媒体同源视频流的切换方法及系统，在数据库中创建一个用户访问信息表，每一个注册用户在信息表中都对应有一条记录，当用户每次请求播放某个频道时，将所请求频道的频道标识符和频道类型保存于用户信息表中；在点播频道的数据发送过程中，每发送一个I帧时将该I帧在视频文件中的位置保存于用户信息表中；在连接断开的过程中，数据库的用户访问信息表中各字段内容保持不变；当每次用户从任意终端设备重新登录系统时，流媒体服务器根据保存于数据库的用户访问信息表中的频道标识符字段内容直接找到相应的直播源或点播源向客户端发送。本发明可以广泛用于电信行业新兴的固定移动网络流媒体系统。

Description

固定移动融合网络流媒体同源视频流的切换方法及系统
技术领域
本发明涉及一种同源视频流的切换方法及系统，特别是关于一种固定移动融合网络流媒体同源视频流的切换方法及系统。
背景技术
近年来，随着无线移动通信的迅速发展和普及，电信固定网络运营商的固定电话业务不断被分流，每用户平均收益(简称ARPU)值日趋下降。在此形势下，一方面固定网络运营商希望通过固定网络与移动网络的组合来提高其ARPU值，另一方面移动运营商也希望通过与固定网络的联合来丰富其业务形式并扩大其业务覆盖面，于是就诞生了固定移动融合(简称FMC，fixed-mobile convergence)这样一种新兴的电信业务运营模式。
固定移动融合是指公共电信网中固定网络与移动网络的融合，其中网络的业务提供与网络接入技术和终端设备相互独立。从用户角度看，固定移动融合的目的是使用户能够通过使用不同的接入网络来获得相同的业务和享受相同的服务。其主要特征是用户订阅的业务与接入点和终端无关，也就是允许用户从固定或移动终端通过任何适合的接入点来使用同一业务。固定移动融合使得用户能够在同一帐单的前提下，在办公室或家里使用固定网络进行通信，而在户外则通过无线/移动网络进行通信，其中接入不同网络的终端设备既可以相同也可以不同。固定移动融合另外还包含了这样一个概念，就是在固定网络和移动网络之间终端能够进行无缝漫游，这对于用户而言意味着简单和方便。
传统的电信固定网络和移动网络运营的都主要是电话业务，在采用固定移动融合技术之后首先得以融合的也是电话业务。然而随着多媒体通信和移动流媒体等技术的迅速发展，基于电视直播和视频点播等形式的流媒体业务如IPTV(网络电视)等也必将逐渐占据固定移动融合市场。与传统的基于语音的电话业务相比，基于视频的流媒体业务具有以下特点：可以根据用户终端显示设备的差异分别为其提供不同分辨率的视频服务；可以根据用户接入网络带宽的不同为其提供不同质量的视频服务；视频数据具有更高的压缩率，且各视频帧在时间域上存在着极强的相关性和依赖性，在不同网络之间进行切换时的同步问题显得更为突出。所谓同源视频流的切换是指，当用户在收看流媒体服务器上某个视频节目(频道)的过程中从一个接入网切换到了另外一个接入网时，应尽量保持所收看节目内容的同步性和连续性。而目前相关的解决方案还甚少，因此有必要发明相应的方法来解决上述问题。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的是提供一种固定移动融合网络流媒体同源视频流的切换方法及系统。
为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种固定移动融合网络流媒体同源视频流的切换方法，其特征在于：在数据库中创建一个用户访问信息表，每一个注册用户在信息表中都对应有一条记录，其中至少包含以下字段：用户标识符：UserID；接入网络类型：AccNetType；接入位置：AccArea；用户终端设备的显示分辨率：TermDef；频道标识符：ChID；频道的类型：ChType；同步帧位置：SycnPos；用于保存所有用户访问流媒体服务器的当前状态，为所有服务器所共享，以实现用户在不同接入网之间切换时的相互关联；当用户每次请求播放某个频道时，将所请求频道的频道标识符和频道类型保存于用户信息表中；在点播频道的数据发送过程中，每发送一个I帧时将该I帧在视频文件中的位置保存于用户信息表中；在连接断开的过程中，数据库的用户访问信息表中各字段内容保持不变；当每次用户从任意终端设备重新登录系统时，流媒体服务器根据保存于数据库的用户访问信息表中的频道标识符字段内容直接找到相应的直播源或点播源向客户端发送，对于点播频道，还根据保存于数据库的用户访问信息表中的同步帧位置字段内容来定位视频文件的初始读取位置；在每次发送数据过程中，计费服务器根据用户访问信息表中记录的接入网类型、终端分辨率和频道标识符内容及其资费标准来进行计费。
当用户每次请求播放某个频道时，直接根据从请求命令中提取出来的当前接入网络的类型、接入位置、终端分辨率、所请求播放频道及其类型信息来修改用户访问信息表中该用户所对应记录的相应字段，并将该记录的同步帧位置字段值置为0，然后启动数据发送过程并指示计费服务器按照该记录内容从当前时间开始对该用户进行计费。
对于直播频道，流媒体服务器在每次启动数据发送之时需要根据当前用户在用户访问信息表中所对应记录的频道标识符和终端分辨率字段值从直播源找到相应的视频码流，然后等待该码流后续第一个I帧的出现，并从该I帧开始向客户端进行转发。
对于点播频道，流媒体服务器在每次启动数据发送之时需要根据当前用户在用户访问信息表中所对应记录的频道标识符和终端分辨率字段值从点播源中找到并打开相应的视频文件，然后将该文件的读指针定位到当前用户在用户访问信息表中所对应记录的同步帧位置字段值所指向的位置，并从该位置开始读取数据并向客户端进行发送。
在点播会话的数据发送过程中，流媒体服务器在每发送一个I帧时，将该I帧在视频文件中所处的以时间或帧数为单位进行计量的位置值记录到数据库的用户访问信息表中与当前用户所对应的记录的同步帧位置字段。
当流媒体服务器主动或被动断开与客户端的网络连接时，流媒体服务器向计费服务器发送指令指示其停止对当前用户的计费。
当用户从任意终端登录系统时，需首先检查该用户当前是否存在与其它终端设备的连接，如果存在则强行断开原有连接，并指示计费服务器停止对该用户的计费。
当用户从任意终端登录系统时，根据从请求命令中提取出来的当前接入网络的类型、接入位置、终端分辨率信息来修改用户访问信息表中该用户所对应记录的相应字段，而维持该记录中频道标识符、频道类型和同步帧位置字段值不变，然后启动数据发送过程并指示计费服务器按照该记录内容从当前时间开始对该用户进行计费。
一种固定移动融合网络流媒体同源视频流的切换系统，它包括前端、网络和客户端，其特征在于：所述前端至少包括负责对用户的接入进行认证和授权的登录服务器，用于根据用户订阅流媒体服务的内容、时长、网络接入方式进行计费的计费服务器，用于为用户提供流媒体直播或点播服务的流媒体服务器，用于存储所述各服务器在运行过程中使用到的各种数据的数据库；所述网络包括核心业务网、固定接入网和移动接入网，所述三者之间通过网关、路由器或者交换机相互连接；所述客户端包括固定终端，移动终端和同时支持固定和移动接入的固定/移动多模终端；所述固定终端接入所述固定接入网，所述移动终端接入所述移动接入网，所述固定/移动多模终端分别接入所述固定接入网和移动接入网。
在同时连接所述固定接入网和移动接入网时，优先选择通过所述固定接入网。
本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：1、本发明在进行视频流切换后，可以使用用户的标识符(UserID)查询到在上次连接中保存于数据库的用户访问信息表(user_acc_table)中当前正在收看节目的频道标识符(ChID)字段内容，即上次连接中断前该用户正在收看的频道号，因此流媒体服务器可根据此ChID向切换后的终端设备发送相同频道内容，从而使用户在切换前后能够收看到相同的节目源。2、本发明用于点播频道时，切换后可利用保存于数据库中user_acc_table表中的同步帧位置(SycnPos)字段来找到切换前最后播放帧之前的第一个I帧(同步帧)，并从该I帧开始继续播放，因此保证了切换播放内容的同步和连续性；虽然当切换前最后播放帧不是I帧时切换后的播放内容会与切换前最后播放内容有部分重叠，但这个时间一般较短，不仅不会给人们的视觉和心理带来负面的影响，反而会对影片内容的接续具有一定的帮助。3、本发明无论对于点播还是直播频道，切换后从流媒体服务器发送至客户端的第一个视频帧都是I帧，从而在节省带宽的同时降低了解码器出错和崩溃的可能性。4、本发明通过在每次网络接入和断开的时刻将数据库中当前用户的访问信息发送至计费服务器，使得计费服务器能够在切换的过程中根据网络接入方式和流媒体服务质量(如视频分辨率)等的不同及时调整计费策略。本发明可以广泛用于电信行业新兴的固定移动网络流媒体系统。
附图说明
图1是一个典型的固定移动融合网络流媒体系统示意图
图2是用户请求播放某频道时的流程图
图3是切换前连接断开的流程图
图4是切换后使用新接入网进行登录的流程图
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明进行详细的描述。
如图1所示，本发明固定移动融合网络流媒体系统包括前端10、网络20和客户端30三个组成部分。其中前端10部分至少包括登录服务器11、计费服务器12、流媒体服务器13和数据库14。登录服务器11负责对用户的接入进行认证和授权；流媒体服务器13用于为用户提供流媒体直播或点播服务；计费服务器12用于根据用户订阅流媒体服务的内容、时长、网络接入方式等来进行计费；数据库14用于存储上述服务器11、12、13在运行过程中所使用到的各种数据。这三个服务器11、12、13一方面连接到后台数据库14，另一方面通过局域网等高速网络接口直接连接到核心业务网络。逻辑上它们作为不同的软件实体存在，实际使用中既可以分别放置在不同的计算机上运行，也可以合并起来放置在同一台计算机上运行。网络20部分包括核心业务网21、固定接入网22和移动接入网23，它们之间通过网关、路由器或者交换机等设备相互连接。客户端30部分包括固定终端31和移动终端32，以及能够同时支持固定和移动接入的固定/移动多模终端33设备。固定终端31仅能够接入固定接入网22；移动终端32仅能够接入移动接入网23；而固定/移动多模终端33则既能够接入固定接入网22，也能够接入移动接入网23，在同时连接固定和移动接入网22、23时，优先选择通过固定接入网22进行接入。
在本发明系统中进行固定移动融合网络流媒体同源视频流切换，可分为以下几种情况：
(1)同一台多模终端33从固定网切换到移动网
例如当用户正在使用笔记本电脑通过固定接入网22收看节目时网线被拔掉，与服务器之间的有线连接中断，此时笔记本电脑需要自动切换到移动接入网23来重新与服务器建立连接并继续收看同一个节目。
(2)同一台多模终端33从移动网切换到固定网
例如当用户正在使用笔记本电脑并通过移动接入网23收看节目时网线重新接通，此时虽然仍有无线信号，但应该优先采用有线方式重新与服务器建立连接，并主动断开与服务器的无线连接。
(3)从固定终端31切换到移动终端32
例如用户正在家中使用台式电脑收看节目，这时他需要出门并切换到使用手机来继续收看同一个节目，此时又可分为两种情形：(a)在切换到移动终端32之前固定终端31与服务器之间的连接已断开；(b)在切换到移动终端32之前固定终端31与服务器之间的连接尚未断开。现实的情况可能多数是第一种情形，但是第二种情形也需要考虑。
(4)从移动终端32切换到固定终端31
例如用户在户外正使用手机收看节目，这时他回到了家中并切换到使用台式电脑来继续收看同一个节目，此时也可分为两种情形：(a)在切换到固定终端31之前移动终端32与服务器之间的连接已断开；(b)在切换到移动终端32之前固定终端31与服务器之间的连接尚未断开。
无论是以上何种情况，在固定和移动网络之间进行切换时都需要考虑以下问题：
1、在切换前后收看的应该是同一个节目源；
2、对于点播节目来说，切换前后应尽量保持播放内容的同步和连续性，即切换后应尽量从切换前断开时正在播放的那个视频帧处开始接着继续播放；
3、切换后客户端30接收到的视频数据应该从一个完整的I帧开始，以避免解码器出错和崩溃；
4、计费服务器12应能够根据切换前后所使用接入网络方式和视频分辨率等不同情况分别进行计费。
本发明方法包括以下内容：首先在数据库中创建一个用户访问信息表(user_acc_table)，用于保存所有用户访问流媒体服务器13的当前状态信息，以实现用户在不同接入网之间切换时的相互关联。每一个注册用户在user_acc_table中都对应有一条记录，其中至少包含以下字段：
(1)用户标识符：UserID，每个用户在系统中都有一个唯一的标识符，该UserID由登录服务器、计费服务器和流媒体服务器所共享。
(2)用户当前正在使用的接入网络类型：AccNetType，取值为“固定”或者“移动”。
(3)用户当前的接入位置：AccArea，例如北京网通、上海移动、广州电信等。
(4)用户当前所使用终端设备的显示分辨率：TermDef。
(5)用户当前正在收看节目的频道标识符：ChID，流媒体系统中所发布的每一个直播频道或点播频道都对应有一个唯一的ChID，在流媒体服务器上每个直播频道可对应有多个不同分辨率的输入码流，每个点播频道可对应有多个不同分辨率的视频文件。
(6)用户当前正在收看节目频道的类型：ChType，取值为“直播”或者“点播”。
(7)同步帧位置：SycnPos，该字段仅对点播频道有效，用于记录点播会话中位于当前视频帧之前(含当前帧)的第一个I帧(帧内编码帧，也称为同步帧)在视频文件中所处的位置(以时间或帧数来进行计量)。
当用户第一次在系统中注册时，登录服务器在数据库的user_acc_table表增加一条记录，并为该用户分配一个唯一的UserID值，记录中的其它字段值可暂时为空。
如图2所示，用户从客户端30请求播放某个频道的具体步骤如下：
(1)客户端30向流媒体服务器13发出请求播放某个频道的命令；
(2)流媒体服务器13根据当前用户的标识符UserID在数据库14的访问信息表user_acc_table中进行查询，得到相应的记录；
(3)流媒体服务器13从播放请求命令中提取出来当前接入网络的类型、接入位置、终端分辨率、所请求播放频道和频道类型等信息，并根据这些信息对上述查询到记录中的AccNetType、AccArea、TermDef、ChID和ChType等相关字段进行修改，将SyncPos字段的值置为0；
(4)将上述user_acc_table表中的记录内容提交至计费服务器12，指示计费服务器12从当前时间开始按照该记录内容以及所对应的资费标准对当前用户进行计费；
(5)判断所请求频道的类型是否为直播；是则转至步骤(6)；否则转至步骤(9)；
(6)从所请求频道的直播源中选择分辨率与当前终端相匹配的输入码流；
(7)等待第一个I帧的出现；该I帧数据包出现则转至步骤(8)；否则继续等待；
(8)从该I帧数据包出现开始依次向客户端发送视频流中所有各后继数据包；
(9)频道类型为点播时，从所请求频道的点播源中选择分辨率与当前终端相匹配的视频文件；
(10)依次读取各视频帧数据并向客户端发送；
(11)流媒体服务器在向客户端发送每一帧视频数据的同时，判断视频帧的类型是否I帧；如果是则转至步骤(12)；否则返回步骤(10)；
(12)将数据库的user_acc_table表中与当前用户所对应的记录中的SycnPos字段更新为当前I帧在视频文件中所处的位置，转至步骤(10)。
如图3所示，当流媒体服务器13接收到用户请求停止播放某频道的命令，或者检测到与客户端30之间的网络连接已断开时，首先释放连接并停止向客户端30发送数据，然后向计费服务器12发送指令指示其停止对该用户的计费。在此过程中数据库14的user_acc_table表中与当前用户所对应的记录中各字段内容保持不变。
如图4所示，用户通过客户端30从一个接入网切换到另一个接入网的具体步骤如下：
(1)客户端30向登录服务器11发出登录请求；
(2)登录服务器11判断对其进行认证和授权是否通过；通过则转至步骤(3)，否则拒绝访问；
(3)流媒体服务器13首先检查该用户当前是否存在与其它终端设备的连接，是则转至步骤(4)，否则转至步骤(6)；
(4)强行断开与其它终端设备的连接；
(5)向计费服务器12发送指令指示其停止对该用户的计费；
(6)流媒体服务器13根据当前用户的UserID在数据库的user_acc_table中进行查询，并得到相应的记录；
(7)根据当前接入网络类型、接入位置和终端分辨率信息对查询结果记录中的AccNetType、AccArea和TermDef字段进行修改；
(8)将上述记录内容提交至计费服务器12，指示计费服务器12从当前时间开始按照该记录内容以及所对应的计费标准对当前用户进行计费；
(9)进一步从查询结果记录中读取上次连接的ChID、ChType和SycnPos字段；
(10)判断所请求网络的频道类型是否为直播，是则转至步骤(11)，否则转至步骤(14)；
(11)从ChID所对应的直播源中选择分辨率与TermDef相匹配的输入码流；
(12)等待第一个I帧的出现，该I帧数据包出现则转至步骤(13)，否则继续等待；
(13)从该I帧数据包开始依次向客户端发送视频流中所有各后继数据包；
(14)频道类型为点播时，从ChID的点播源中选择打开分辨率与TermDef相匹配的视频文件；
(15)打开上述文件，并将读指针定位到SycnPos字段所指向的位置；
(16)从文件中依次读取视频帧数据，打包后向客户端30发送。
(17)判断当前帧是否I帧，是则转至步骤(18)，否则返回步骤(16)；
(18)将当前帧的位置(用时间或帧数计量)写入上述的SycnPos字段，然后返回到步骤(16)。

Claims (10)

1、一种固定移动融合网络流媒体同源视频流的切换方法，其特征在于：在数据库中创建一个用户访问信息表，每一个注册用户在信息表中都对应有一条记录，其中至少包含以下字段：用户标识符：UserID；接入网络类型：AccNetType；接入位置：AccArea；用户终端设备的显示分辨率：TermDef；频道标识符：ChID；频道的类型：ChType；同步帧位置：SycnPos；用于保存所有用户访问流媒体服务器的当前状态，为所有服务器所共享，以实现用户在不同接入网之间切换时的相互关联；
当用户每次请求播放某个频道时，将所请求频道的频道标识符和频道类型保存于用户信息表中；
在点播频道的数据发送过程中，每发送一个I帧时将该I帧在视频文件中的位置保存于用户信息表中；在连接断开的过程中，数据库的用户访问信息表中各字段内容保持不变；当每次用户从任意终端设备重新登录系统时，流媒体服务器根据保存于数据库的用户访问信息表中的频道标识符字段内容直接找到相应的直播源或点播源向客户端发送，对于点播频道，还根据保存于数据库的用户访问信息表中的同步帧位置字段内容来定位视频文件的初始读取位置；在每次发送数据过程中，计费服务器根据用户访问信息表中记录的接入网类型、终端分辨率和频道标识符内容及其资费标准来进行计费。
2、如权利要求1所述的固定移动融合网络流媒体同源视频流的切换方法，其特征在于：当用户每次请求播放某个频道时，直接根据从请求命令中提取出来的当前接入网络的类型、接入位置、终端分辨率、所请求播放频道及其类型信息来修改用户访问信息表中该用户所对应记录的相应字段，并将该记录的同步帧位置字段值置为0，然后启动数据发送过程并指示计费服务器按照该记录内容从当前时间开始对该用户进行计费。
3、如权利要求1或2所述的固定移动融合网络流媒体同源视频流的切换方法，其特征在于：对于直播频道，流媒体服务器在每次启动数据发送之时需要根据当前用户在用户访问信息表中所对应记录的频道标识符和终端分辨率字段值从直播源找到相应的视频码流，然后等待该码流后续第一个I帧的出现，并从该I帧开始向客户端进行转发。
4、如权利要求1或2所述的固定移动融合网络流媒体同源视频流的切换方法，其特征在于：对于点播频道，流媒体服务器在每次启动数据发送之时需要根据当前用户在用户访问信息表中所对应记录的频道标识符和终端分辨率字段值从点播源中找到并打开相应的视频文件，然后将该文件的读指针定位到当前用户在用户访问信息表中所对应记录的同步帧位置字段值所指向的位置，并从该位置开始读取数据并向客户端进行发送。
5、如权利要求1或2所述的固定移动融合网络流媒体同源视频流的切换方法，其特征在于：在点播会话的数据发送过程中，流媒体服务器在每发送一个I帧时，将该I帧在视频文件中所处的以时间或帧数为单位进行计量的位置值记录到数据库的用户访问信息表中与当前用户所对应的记录的同步帧位置字段。
6、如权利要求1所述的固定移动融合网络流媒体同源视频流的切换方法，其特征在于：当流媒体服务器主动或被动断开与客户端的网络连接时，流媒体服务器向计费服务器发送指令指示其停止对当前用户的计费。
7、如权利要求1所述的固定移动融合网络流媒体同源视频流的切换方法，其特征在于：当用户从任意终端登录系统时，需首先检查该用户当前是否存在与其它终端设备的连接，如果存在则强行断开原有连接，并指示计费服务器停止对该用户的计费。
8、如权利要求1所述的固定移动融合网络流媒体同源视频流的切换方法，其特征在于：当用户从任意终端登录系统时，根据从请求命令中提取出来的当前接入网络的类型、接入位置、终端分辨率信息来修改用户访问信息表中该用户所对应记录的相应字段，而维持该记录中频道标识符、频道类型和同步帧位置字段值不变，然后启动数据发送过程并指示计费服务器按照该记录内容从当前时间开始对该用户进行计费。
9、一种固定移动融合网络流媒体同源视频流的切换系统，它包括前端、网络和客户端，其特征在于：
所述前端至少包括负责对用户的接入进行认证和授权的登录服务器，用于根据用户订阅流媒体服务的内容、时长、网络接入方式进行计费的计费服务器，用于为用户提供流媒体直播或点播服务的流媒体服务器，用于存储所述各服务器在运行过程中使用到的各种数据的数据库；
所述网络包括核心业务网、固定接入网和移动接入网，所述三者之间通过网关、路由器或者交换机相互连接；
所述客户端包括固定终端，移动终端和同时支持固定和移动接入的固定/移动多模终端；所述固定终端接入所述固定接入网，所述移动终端接入所述移动接入网，所述固定/移动多模终端分别接入所述固定接入网和移动接入网。
10、如权利要求9所述的固定移动融合网络流媒体同源视频流的切换系统，其特征在于：在同时连接所述固定接入网和移动接入网时，优先选择通过所述固定接入网。
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