TWI548267B - 控制設備及其控制視訊點播的方法 - Google Patents

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Description

控制設備及其控制視訊點播的方法
本發明涉及通信領域，具體而言，涉及在軟體定義網路(Software Defined Network,SDN)中對視訊點播(Video on demand,VOD)服務的控制。
視訊點播(Video on demand,VOD)服務是一種可以按使用者需要點播節目的互動式視訊系統，或者更廣義一點講，它可以為使用者提供各種互動式資訊服務。目前，視訊點播服務中資料流程的傳送採用固定路徑的方式進行傳送，即通過一條頻寬確定的路徑進行資料流傳送。然而，若該固定路徑的頻寬太小，則使用者接收所點播視訊的資料流程所需時間則拉長，嚴重影響用戶的體驗感，若該固定的路徑頻寬太大，則對於點播資料量很小的視訊資源而言，大頻寬的路徑不免過於浪費，即不利於提升整個網路的傳送效能。
有鑑於此，本發明的目的是提供一種控制視訊的控制設備及方法，可以在保證用戶端流暢播放的同時，節約網路頻寬。
本發明實施方式中提供的控制視訊點播的控制設備，與媒體伺服器連接，該媒體伺服器為用戶端提供視訊點播服務，該控制設備包括網路拓撲建立模組、路徑選擇模組、判斷模組。網路拓撲建 立模組用於接收該媒體伺服器發送的網路拓撲建立請求，並根據該網路拓撲建立請求建立網路拓撲；路徑選擇模組用於計算該網路拓撲中各條傳送路徑的頻寬，並選擇頻寬最大的傳送路徑傳送該媒體伺服器的資料至該用戶端；判斷模組用於判斷該用戶端的資料緩存量是否大於一預設值，若該用戶端的資料緩存量大於該預設值，該路徑選擇模組則從所有路徑中選擇另一條傳送路徑傳送該媒體伺服器的資料至該用戶端，該另一條傳送路徑的頻寬大於該用戶端的資料播放速度。
優選地，該網路拓撲建立請求包括該媒體伺服器的網路通訊協定位址和網路埠號、該用戶端的網路通訊協定位址和網路埠號、該視訊點播所需最低頻寬。
優選地，該網路拓撲為該媒體伺服器與該用戶端之間的網路拓撲，該網路拓撲中各條傳送路徑上存在複數個交換機，該等交換機為軟體定義網路交換機，該控制設備為軟體定義網路控制器。
優選地，該控制設備還包括流規則生成模組，流規則生成模組用於為該頻寬最大的傳送路徑上的該等交換機生成對應的流規則，該等交換機根據該對應的流規則進行該媒體伺服器的資料的傳送。
優選地，該控制設備還包括流規則生成模組，流規則生成模組用於為該另一條傳送路徑上的該等交換機生成對應的流規則，該等交換機根據該對應的流規則進行該媒體伺服器的資料的傳送
本發明實施方式中提供的控制視訊點播的方法，應用於控制設備，該控制設備連接有媒體伺服器，該媒體伺服器為用戶端提供視 訊點播服務，該控制視訊點播的方法包括：接收該媒體伺服器發送的網路拓撲建立請求，並根據該網路拓撲建立請求建立網路拓撲；計算該網路拓撲中各條傳送路徑的頻寬，並選擇頻寬最大的傳送路徑傳送該媒體伺服器的資料至該用戶端；判斷該用戶端的資料緩存量是否大於一預設值；若該用戶端的資料緩存量大於該預設值，則從所有路徑中選擇另一條傳送路徑傳送該媒體伺服器的資料至該用戶端，該另一條傳送路徑的頻寬大於該用戶端的資料播放速度。
優選地，該網路拓撲建立請求包括該媒體伺服器的網路通訊協定位址和網路埠號、該用戶端的網路通訊協定位址和網路埠號、該視訊點播所需最低頻寬。
優選地，該網路拓撲為該媒體伺服器與該用戶端之間的網路拓撲，該網路拓撲中各條傳送路徑上存在複數個交換機，該等交換機為軟體定義網路交換機，該控制設備為軟體定義網路控制器。
優選地，選擇頻寬最大的傳送路徑傳送該媒體伺服器的資料至該用戶端具體包括：為該頻寬最大的傳送路徑上的該等交換機生成對應的流規則，該等交換機根據該對應的流規則進行該媒體伺服器的資料的傳送。
優選地，從所有路徑中選擇另一條傳送路徑傳送該媒體伺服器的資料至該用戶端具體包括：為該另一條傳送路徑上的該等交換機生成對應的流規則，該等交換機根據該對應的流規則進行該媒體伺服器的資料的傳送。
上述控制視訊點播的控制設備及方法不僅可以保證用戶端視訊播 放的流暢，同時還可以節約網路頻寬，提升整個網路的傳輸效率。
以下結合附圖和具體實施例對本發明進行詳細描述，但不作為對本發明的限定。
10‧‧‧控制設備
20‧‧‧媒體伺服器
30a、30b、30c、30d、30e、30f、30g、30h‧‧‧交換機
40‧‧‧用戶端
100‧‧‧網路拓撲建立模組
102‧‧‧路徑選擇模組
104‧‧‧流規則生成模組
106‧‧‧判斷模組
108‧‧‧處理器
110‧‧‧記憶體
圖1是本發明控制設備一實施方式的應用環境圖。
圖2是本發明控制設備一實施方式的功能模組圖。
圖3是本發明控制設備又一實施方式的功能模組圖。
圖4是本發明控制視訊點播方法一實施方式的流程圖。
圖1是本發明控制設備10一實施方式的應用環境示意圖，其中包括一個控制設備10，一個提供媒體服務的媒體伺服器20，複數交換機30a-30h以及可以進行媒體點播的用戶端40。在本實施方式中，上述應用環境為軟體定義網路(Software Defined Network,SDN)環境，控制設備10為SDN控制器，交換機30a-30h為SDN交換機。另外，用戶端40可以在圖1中的軟體定義網路中向媒體伺服器20發起視訊點播服務。
圖2所示為本發明控制設備10一實施方式的功能模組圖。控制設備10包括網路拓撲建立模組100、路徑選擇模組102、流規則生成模組104和判斷模組106。
網路拓撲建立模組100用於根據媒體伺服器20的請求建立網路拓撲。在本實施方式中，用戶端40通過預設的網路路徑向媒體伺服器20發起視訊點播請求，媒體伺服器20在同意用戶端40的視訊點 播請求後，向控制設備10發起網路拓撲建立請求。在本實施方式中，媒體伺服器20發出的網路拓撲建立請求中包括媒體伺服器的網路通訊協定(Internet Protocol,IP)位址和網路埠、用戶端40的網路通訊協定位址和網路埠、網路路徑的最低要求頻寬。當控制設備10接收到上述網路拓撲建立請求後，建立媒體伺服器20與用戶端40之間的網路拓撲。
路徑選擇模組102計算網路拓撲中各條網路傳送路徑的頻寬並選擇出一條頻寬最大的傳送路徑傳送該媒體伺服器20的媒體資料至該用戶端40。在本實施方式中，由於網路拓撲中存在多條網路傳送路徑，如圖1中的網路傳送路徑30a-30b-30e-30h、 30a-30c-30d-30g-30h、30a-30c-30f-30h、30a-30c-30d-30e-30h，故每條傳送路徑的頻寬可能並不相同，由於傳送路徑的不同，所以每條傳送路徑傳送資料的速度也就不相同。在本實施方式中，路徑選擇模組102在網路拓撲建立完成後，選擇出一條頻寬最大的網路傳送路徑，進而可以快速的傳送至用戶端40其所點播的媒體資料。
流規則生成模組104根據選擇的網路傳送路徑為該網路傳送路徑上的各個交換機生成對應所選擇的傳送路徑的流規則並將生成的流規則發送至對應的交換機。在軟體定義網路中，整個網路拓撲中的交換機自身並不能實現資料的轉發，而是需要控制器(控制設備10)為其分配對應的流規則，即只有在明確了自身的流規則，相應的交換機才能執行資料轉發的功能。在本實施方式中，如果路徑選擇模組102選擇的路徑為30a-30c-30f-30h，則該路徑上的交換機30a、30c、30f、30h則需要獲知其對應的流規則進而執 行資料的轉發，其中，該流規則實則為相應交換機的一種轉發規則。在本實施方式中，當選定的網路傳送路徑上的交換機獲得了相應流規則，則便開始將媒體伺服器上的資料傳送至發起視訊點播的用戶端40。
判斷模組106判斷用戶端40緩存的資料量是否超過一預設值，若用戶端40緩存的資料量大於了一預設值，路徑選擇模組102則從網路拓撲中選擇另一條傳送路徑傳送該媒體伺服器的媒體資料至該用戶端40，其中，該條重新選擇的另一條傳送路徑的頻寬數值上不能小於用戶端40播放資料的速度。在本實施方式中，該預設值為用戶端的資料播放速度乘以使用者期望該資料緩存量可播放的時間，其中，使用者期望該資料緩存量可播放的時間可以依據用戶的喜好自我設定。另外，判斷模組106判斷用戶端40緩存的資料量是否超過該預設值可依據媒體伺服器20傳送資料的時間做判斷，具體而言，若媒體伺服器20傳送資料的時間滿足如下條件，則說明用戶端40緩存的資料量超過了該預設值。即媒體伺服器20傳送資料的時間>(用戶端40的資料播放速度*使用者期望用戶端40的緩存資料的可播放時間)/(媒體伺服器20傳送資料的速度-用戶端40的資料播放速度)。舉例而言，若媒體伺服器20傳送資料的速度為5Mbps(Million bits per second，兆比特每秒)，用戶端40的資料播放速度為3Mbps，使用者期望用戶端40的緩存資料的可播放時間為10秒，則媒體伺服器20傳送資料的時間15秒後，判斷模組106判斷用戶端40緩存的資料量超過了該預設值。
在路徑選擇模組102重新選擇了傳送路徑後，流規則生成模組104則為重新選擇的傳送路徑上的各個交換機生成對應於該條重新選 擇的傳送路徑的流規則並發送至相應的交換機處，如圖1中所示網路傳送路徑30a-30b-30e-30h中的30a、30b、30e、30h。另外，在重新確定的傳送路徑上的各個交換機接收到流規則後，路徑選擇模組102則對先前選擇的網路傳送路徑上各個交換機上的流規則進行抹除。
在本實施方式中，當新的傳送路徑上的交換機接收了控制設備10傳送的流規則之後，則媒體伺服器20上的媒體資料則以新確定的傳送路徑進行傳送。
圖3所示為本發明控制設備10又一實施方式的功能模組圖。控制設備10包括網路拓撲建立模組100、路徑選擇模組102、流規則生成模組104、判斷模組106、記憶體110以及處理器108。在本實施方式中，模組100~106為可執行程式且分別存在於控制設備10的記憶體110中，並由處理器108執行相關程式以實現上述模組的功能。
通過圖2或者圖3中該各個功能模組的執行，用戶端40不僅因為緩存的資料量而保證資料的流暢播放，同時也因為傳送路徑的調整減少了網路頻寬的浪費，提升了整個網路資訊傳送的效能。
圖4是本發明控制設備10選擇視訊點播服務中資料傳送路徑的方法一實施方式的流程圖。其中本方法通過圖2或圖3所示的功能模組實現該方法。
在步驟S400，網路拓撲建立模組100用於根據媒體伺服器20的請求建立網路拓撲。在本實施方式中，用戶端40通過預設的網路路徑向媒體伺服器20發起視訊點播請求，媒體伺服器20在同意用戶 端40的視訊點播請求後，向控制設備10發起網路拓撲建立請求。在本實施方式中，媒體伺服器20發出的網路拓撲建立請求中包括媒體伺服器的網路通訊協定(Internet Protocol,IP)位址和網路埠、用戶端40的網路通訊協定位址和網路埠、視訊點播所需最低要求頻寬。當控制設備10接收到上述網路拓撲建立請求後，建立媒體伺服器20與用戶端40之間的網路拓撲。
在步驟S402，路徑選擇模組102計算網路拓撲中各條傳送路徑的頻寬並選擇出一條頻寬最大的傳送路徑傳送媒體伺服器20的資料至用戶端40。在本實施方式中，由於網路拓撲中存在多條網路傳送路徑，如圖1中的網路傳送路徑30a-30b-30e-30h、30a-30c-30d-30g-30h、30a-30c-30f-30h、30a-30c-30d-30e-30h，故每條傳送路徑的頻寬可能並不相同，由於傳送路徑的不同，所以每條傳送路徑傳送資料的速度也就不相同。在本實施方式中，路徑選擇模組102在網路拓撲建立完成後，選擇出一條頻寬最大的傳送路徑，進而可以快速的傳送用戶端40所點播的媒體資料。
在步驟S404，流規則生成模組104根據選擇的傳送路徑為該傳送路徑上的各個交換機生成對應所選擇的傳送路徑的流規則並將生成的流規則發送至對應的交換機。在軟體定義網路中，整個網路拓撲中的交換機自身並不能實現資料的轉發，而是需要控制器(控制設備10)為其分配對應的流規則，即只有在明確了自身的流規則，相應的交換機才能執行資料轉發的功能。在本實施方式中，如果路徑選擇模組102選擇的路徑為30a-30c-30f-30h，則該路徑上的交換機30a、30c、30f、30h則需要獲知其對應的流規則進 而執行資料的轉發，其中，該流規則實則為相應交換機的一種轉發規則。在本實施方式中，當選定的傳送路徑上的交換機獲得了相應流規則，則便開始將媒體伺服器20上的資料傳送至發起視訊點播的用戶端40。
在步驟S406，判斷模組106判斷用戶端40緩存的資料量是否超過一預設值，若用戶端40緩存的資料量大於了一預設值，路徑選擇模組102則從網路拓撲中選擇另一條傳送路徑傳送該媒體伺服器的媒體資料至該用戶端40，其中，該條重新選擇的另一條傳送路徑的頻寬數值上不能小於用戶端40播放資料的速度。在本實施方式中，該預設值為用戶端的資料播放速度乘以使用者期望該資料緩存量可播放的時間，其中，使用者期望該資料緩存量可播放的時間可以依據用戶的喜好自我設定。另外，判斷模組106判斷用戶端40緩存的資料量是否超過該預設值可依據媒體伺服器20傳送資料的時間做判斷，具體而言，若媒體伺服器20傳送資料的時間滿足如下條件，則說明用戶端40緩存的資料量超過了該預設值。即媒體伺服器20傳送資料的時間>(用戶端40的資料播放速度*使用者期望用戶端40的緩存資料的可播放時間)/(媒體伺服器20傳送資料的速度-用戶端40的資料播放速度)。舉例而言，若媒體伺服器20傳送資料的速度為5Mbps(Million bits per second，兆比特每秒)，用戶端40的資料播放速度為3Mbps，使用者期望用戶端40的緩存資料的可播放時間為10秒，則媒體伺服器20傳送資料的時間15秒後，判斷模組106判斷用戶端40緩存的資料量超過了該預設值。
在步驟S408，流規則生成模組104則為重新選擇的傳送路徑上的 各個交換機生成對應該重新選擇的傳送路徑的流規則並發送至相應的交換機處，如圖1中所示傳送路徑30a-30b-30e-30h中的30a、30b、30e、30h。另外，在重新確定的傳送路徑上的各個交換機接收到流規則後，路徑選擇模組102則對先前選擇的傳送路徑上各個交換機上的流規則進行抹除，如此，媒體伺服器20上的媒體資料則以重新確定的傳送路徑進行資料資料的傳送。
通過上述方法的實施，用戶端40經過了先前較大頻寬傳送路徑的資料傳送後緩存了一定量的資料量後，保證了用戶端40處資料的流暢播放，之後因為傳送路徑的調整，進而減少了網路頻寬的浪費，提升了整個網路資訊傳送的效能。
需要說明的是，在上文所提及的實施方式均處於軟體定義網路的環境下，但並不構成對發明保護範圍的限定。任何在本發明的精神和原則內所作的修改，等同替換和改進等，均應包含在本發明的保護範圍內。
10‧‧‧控制設備
100‧‧‧網路拓撲建立模組
102‧‧‧路徑選擇模組
104‧‧‧流規則生成模組
106‧‧‧判斷模組

Claims (14)

  1. 一種控制視訊點播的方法，應用於控制設備，該控制設備連接有媒體伺服器，該媒體伺服器為用戶端提供視訊點播服務，該控制視訊點播的方法包括：接收該媒體伺服器發送的網路拓撲建立請求，並根據該網路拓撲建立請求建立網路拓撲；計算該網路拓撲中各條傳送路徑的頻寬，並選擇頻寬最大的傳送路徑傳送該媒體伺服器的資料至該用戶端；判斷該用戶端的資料緩存量是否大於預設值，其中，該預設值為該用戶端的資料播放速度乘以使用者期望該資料緩存量可播放的時間；及若該用戶端的資料緩存量大於該預設值，則從所有路徑中選擇另一條傳送路徑傳送該媒體伺服器的資料至該用戶端。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之控制視訊點播的方法，其中，該另一條傳送路徑的頻寬數值上大於該用戶端的資料播放速度的數值。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之控制視訊點播的方法，其中，該網路拓撲建立請求包括該媒體伺服器的網路通訊協定位址和網路埠號、該用戶端的網路通訊協定位址和網路埠號、該視訊點播所需最低頻寬。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之控制視訊點播的方法，其中，該網路拓撲為該媒體伺服器與該用戶端之間的網路拓撲，該網路拓撲中各條傳送路徑上存在複數個交換機。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之控制視訊點播的方法，其中，該等交換機為軟體定義網路交換機，該控制設備為軟體定義網路控制器。
  6. 如申請專利範圍第4項所述之控制視訊點播的方法，其中，選擇頻寬最大 的傳送路徑傳送該媒體伺服器的資料至該用戶端具體包括：為該頻寬最大的傳送路徑上的複數個交換機生成與該頻寬最大的傳送路徑對應的流規則，使得該等交換機根據該對應的流規則進行該媒體伺服器的資料的傳送。
  7. 如申請專利範圍第4項所述之控制視訊點播的方法，其中，從所有路徑中選擇另一條傳送路徑傳送該媒體伺服器的資料至該用戶端具體包括：為該另一條傳送路徑上的複數個交換機生成與該另一條傳送路徑對應的流規則，使得該等交換機根據該對應的流規則進行該媒體伺服器的資料的傳送。
  8. 一種控制設備，與媒體伺服器連接，該媒體伺服器為用戶端提供視訊點播服務，該控制設備包括：網路拓撲建立模組，用於接收該媒體伺服器發送的網路拓撲建立請求，並根據該網路拓撲建立請求建立網路拓撲；路徑選擇模組，用於計算該網路拓撲中各條傳送路徑的頻寬，並選擇頻寬最大的傳送路徑傳送該媒體伺服器的資料至該用戶端；及判斷模組，用於判斷該用戶端的資料緩存量是否大於預設值，其中，該預設值為該用戶端的資料播放速度乘以使用者期望該資料緩存量可播放的時間，若該用戶端的資料緩存量大於該預設值，該路徑選擇模組則從所有路徑中選擇另一條傳送路徑傳送該媒體伺服器的資料至該用戶端。
  9. 如申請專利範圍第8項所述之控制設備，其中，該另一條傳送路徑的頻寬數值上大於該用戶端的資料播放速度的數值。
  10. 如申請專利範圍第8項所述之控制設備，其中，該網路拓撲建立請求包括該媒體伺服器的網路通訊協定位址和網路埠號、該用戶端的網路通訊協定位址和網路埠號、該視訊點播所需最低頻寬。
  11. 如申請專利範圍第8項所述之控制設備，其中，該網路拓撲為該媒體伺服 器與該用戶端之間的網路拓撲，該網路拓撲中各條傳送路徑上存在複數個交換機。
  12. 如申請專利範圍第11項所述之控制設備，其中，該等交換機為軟體定義網路交換機，該控制設備為軟體定義網路控制器。
  13. 如申請專利範圍第11項所述之控制設備，還包括：流規則生成模組，用於為該頻寬最大的傳送路徑上的複數個交換機生成與該頻寬最大的傳送路徑對應的流規則，使得該等交換機根據該對應的流規則進行該媒體伺服器的資料的傳送。
  14. 如申請專利範圍第11項所述之控制設備，還包括：流規則生成模組，用於為該另一條傳送路徑上的複數個交換機生成與該另一條傳送路徑對應的流規則，使得該等交換機根據該對應的流規則進行該媒體伺服器的資料的傳送。
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