實時多媒體內容分發網絡的傳輸方法及傳輸架構與流程
2023-09-20 23:42:20
本發明涉及網絡通信
技術領域：
，尤其涉及一種實時多媒體內容分發網絡的傳輸方法及傳輸架構。版權申明本專利文件披露的內容包含受版權保護的材料。該版權為版權所有人所有。版權所有人不反對任何人複製專利與商標局的官方記錄和檔案中所存在的該專利文件或者該專利披露。
背景技術：
：隨著網際網路近幾年的快速發展，內容分發網絡(ContentDeliveryNetwork，簡稱為CDN)技術為大量用戶快速的訪問Web頁面以及更新頁面表單數據等方面提供了有力支持。CDN技術是指在網絡各處放置節點伺服器，從而在現有的網際網路基礎之上形成一層智能虛擬網絡架構。通過CDN技術，可以將網站的內容發布至最接近用戶的網絡「邊緣」，使用戶可以就近取得所需的內容，從而可以提高用戶訪問網站的響應速度，提升用戶體驗。現有技術中，為了能夠利用現有的CDN技術和網絡節點資源實現實時多媒體傳輸，很多企業採用將實時多媒體數據轉換為傳統的視頻文件數據塊的方式實現CDN加速。即首先將實時多媒體數據按照到達的順序存儲為不同的視頻文件數據塊，然後在CDN網絡上同步這些視頻文件數據塊。然而，上述方法會造成用戶觀看到實時視頻的延遲時間有所增加，增加的延遲時間。對於實時多媒體傳輸，過長的延遲時間會嚴重影響用戶體驗。技術實現要素：為了解決上述的以及其他潛在的技術問題，本發明的實施例提供了一種實時多媒體內容分發網絡的傳輸方法以及一種實時多媒體內容分發網絡的傳輸架構。本發明的第一方面提供了一種實時多媒體內容分發網絡的傳輸方法的實施例，其包括：訂閱網絡節點獲取攜帶有訂閱列表的媒體訂閱指令，並將所述媒體訂閱指令傳輸至中轉網絡節點；中轉網絡節點將來自所述訂閱網絡節點的所述媒體訂閱指令傳輸至發布網絡節點；發布網絡節點獲取實時多媒體數據，以及接收來自所述中轉網絡節點的所述媒體訂閱指令並將對應所述訂閱列表的實時多媒體數據發送至所述中轉網絡節點；中轉網絡節點將來自所述發布網絡節點的所述實時多媒體數據傳輸至訂閱網絡節點；訂閱網絡節點輸出所述實時多媒體數據。由以上技術方案可見，本發明所提供的實時多媒體內容分發網絡的傳輸方法的實施例中，採用實時多媒體數據轉發的模式，實現內容分發網絡(ContentDeliveryNetwork，簡稱為CDN)的實時多媒體傳輸，即可以連續、實時的傳輸多媒體數據。相比於現有技術中將多媒體文件轉換為視頻文件數據塊再進行傳輸的方式，由於沒有緩衝多媒體數據並保存為視頻文件數據塊等過程所需的時間，因此通過本發明可以使用戶快速的獲得實時多媒體數據進行播放，有效的減少了實時多媒體傳輸的延遲時間。同時，任意實時多媒體數據在任意網絡節點(訂閱網絡節點、中轉網絡節點、發布網絡節點)上檢測到有媒體訂閱指令(訂閱列表)，這些網絡節點將直接快速的將實時多媒體數據中轉至訂閱列表中的所有訂閱者，從而實現實時多媒體數據在中轉網絡中進行低延時的快速轉發。在一些實施例中，所述傳輸方法還包括：獲取服務分配請求，並根據網絡特徵，分配出相匹配的訂閱網絡節點和發布網絡節點；並且由分配的所述訂閱網絡節點獲取所述媒體訂閱指令；以及由分配的所述發布網絡節點獲取所述實時多媒體數據。在一些實施例中，在所述媒體訂閱指令中設置訂閱時長；並且所述訂閱網絡節點、所述中轉網絡節點及所述發布網絡節點在所述訂閱時長內連接形成訂閱發布路徑。在一些實施例中，所述傳輸方法還包括：獲取續訂閱請求；並且所述訂閱網絡節點、所述中轉網絡節點及所述發布網絡節點在所述訂閱時長內獲取所述續訂閱請求，則延長所述訂閱時長。在一些實施例中，所述訂閱網絡節點輸出所述實時多媒體數據，包括：所述訂閱網絡節點將所述實時多媒體數據分發至對應的訂閱方客戶端，在所述訂閱方客戶端執行聲音播放和/或視頻渲染。本發明的第二方面提供了一種實時多媒體內容分發網絡的傳輸架構的實施例，其包括：媒體下行集群，包括多個訂閱網絡節點和至少一個中轉網絡節點；所述訂閱網絡節點用於獲取並響應攜帶有訂閱列表的媒體訂閱指令；所述中轉網絡節點用於接收並轉發來自所述訂閱網絡節點的所述媒體訂閱指令以及接收並轉發對應所述訂閱列表的實時多媒體數據；媒體上行集群，包括多個發布網絡節點，與所述中轉網絡節點相連，用於獲取實時多媒體數據，以及接收來自所述中轉網絡節點的所述媒體訂閱指令並將對應所述訂閱列表的實時多媒體數據發送至所述中轉網絡節點。在一些實施例中，所述傳輸架構還包括分配伺服器，用於獲取服務分配請求，並根據網絡特徵，分配出相匹配的訂閱網絡節點和發布網絡節點；並且由分配的所述訂閱網絡節點獲取所述媒體訂閱指令；以及由分配的所述發布網絡節點獲取所述實時多媒體數據。在一些實施例中，所述媒體訂閱指令中設置有訂閱時長；所述訂閱網絡節點、所述中轉網絡節點及所述發布網絡節點在所述訂閱時長內連接形成訂閱發布路徑。在一些實施例中，所述傳輸架構包括多個所述媒體下行集群和多個所述媒體上行集群，多個所述媒體下行集群和多個所述媒體上行集群之間通過所述中轉網絡節點進行交互。在一些實施例中，所述中轉網絡節點位於所述媒體下行集群的邊界。附圖說明為了更清楚地說明本發明實施例中的技術方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。圖1為本發明實施例中所提供的實時多媒體內容分發網絡的傳輸方法的操作流程圖。圖2為本發明實施例中所提供的實時多媒體內容分發網絡的傳輸架構的網絡拓撲結構圖。圖3為本發明實施例中所提供的實時多媒體內容分發網絡的傳輸方法的控制信令交互圖。具體實施方式以下通過特定的具體實例說明本發明的實施方式，本領域技術人員可由本說明書所揭露的內容輕易地了解本發明的其他優點與功效。本發明還可以通過另外不同的具體實施方式加以實施或應用，本說明書中的各項細節也可以基於不同觀點與應用，在沒有背離本發明的精神下進行各種修飾或改變。下面結合附圖及具體實施方式對本發明作進一步詳細的說明。首先，請參閱圖1所示，本實施例中提供了一種實時多媒體內容分發網絡(CDNforrealtimemultimedia，後簡稱實時CDN即RT-CDN)的傳輸方法，該傳輸方法主要包括如下步驟：步驟101：訂閱網絡節點獲取攜帶有訂閱列表的媒體訂閱指令，並將該媒體訂閱指令傳輸至中轉網絡節點；步驟102：中轉網絡節點將來自訂閱網絡節點的該媒體訂閱指令傳輸至發布網絡節點；步驟103：發布網絡節點獲取實時多媒體數據，以及接收來自中轉網絡節點的該媒體訂閱指令並將對應其訂閱列表的實時多媒體數據發送至中轉網絡節點；步驟104：中轉網絡節點將來自發布網絡節點的實時多媒體數據傳輸至訂閱網絡節點；步驟105：訂閱網絡節點輸出該實時多媒體數據。由以上技術方案可見，本發明所提供的實時多媒體內容分發網絡的傳輸方法的實施例中，採用實時多媒體數據轉發的模式，實現內容分發網絡(ContentDeliveryNetwork，簡稱為CDN)的實時多媒體傳輸，即可以連續、實時的傳輸多媒體數據。相比於現有技術中將多媒體文件轉換為視頻文件數據塊再進行傳輸的方式，由於沒有緩衝多媒體數據並保存為視頻文件數據塊等過程所需的時間，因此通過本發明可以使用戶快速的獲得實時多媒體數據進行播放，有效的減少了實時多媒體傳輸的延遲時間。同時，任意實時多媒體數據在任意網絡節點(訂閱網絡節點、中轉網絡節點、發布網絡節點)上檢測到有媒體訂閱指令(訂閱列表)，這些網絡節點將直接快速的將實時多媒體數據中轉至訂閱列表中的所有訂閱者，從而實現實時多媒體數據在中轉網絡中進行低延時的快速轉發。在一些實施例中，本發明的傳輸方法還包括：獲取服務分配請求，並根據網絡特徵，分配出相匹配的訂閱網絡節點和發布網絡節點；並且其中，由分配的訂閱網絡節點獲取媒體訂閱指令；以及由分配的發布網絡節點獲取實時多媒體數據。由此，可以根據用戶的網絡特徵，以一定的算法，返回分配確認的最匹配的一組訂閱網絡節點和發布網絡節點，用戶可以選擇和自己連通性最好的，負載最低的，丟包率最小的發布網絡節點進行媒體上行，可以顯著的減少媒體往返延時，提高音視頻質量。在一些實施例中，本發明的傳輸方法還包括：在媒體訂閱指令中設置訂閱時長；並且，其中，訂閱網絡節點、中轉網絡節點及發布網絡節點在訂閱時長內連接形成訂閱發布路徑。進一步的，本發明的傳輸方法還包括：獲取續訂閱請求；並且其中，訂閱網絡節點、中轉網絡節點及發布網絡節點在訂閱時長內獲取續訂閱請求，則延長訂閱時長。由此，可以指定一定的訂閱時長，在指定訂閱時長內，沒有接收到下一個續訂閱請求，相關網絡節點(訂閱網絡節點、中轉網絡節點、發布網絡節點、發布方客戶端)將自動過期訂閱，不再中轉/上行媒體。若在訂閱時長內收到續訂閱請求，則相應的延長訂閱時長，刷新為新的訂閱時長。因此，訂閱關係鏈的維護，是通過定期的訂閱信令進行實時刷新，每隔一段時間，各網絡節點都會發起刷新訂閱列表的續訂請求。在一些實施例中，訂閱網絡節點輸出實時多媒體數據，具體可包括：訂閱網絡節點將實時多媒體數據分發至對應的訂閱方客戶端，在訂閱方客戶端執行聲音播放和/或視頻渲染。下面，請參閱圖2所示，本實施例中提供了一種實時多媒體內容分發網絡(CDNforrealtimemultimedia，後簡稱實時CDN即RT-CDN)的傳輸架構，該傳輸架構適用於上述實時多媒體內容分發網絡的傳輸方法，其主要包括有：媒體下行集群10，包括多個訂閱網絡節點101和至少一個中轉網絡節點102；該媒體下行集群10與訂閱方客戶端30相連，其中，訂閱網絡節點101用於獲取並響應由訂閱方客戶端30發出的攜帶有訂閱列表的媒體訂閱指令，該訂閱列表中包含至少一訂閱對象信息；中轉網絡節點102位於媒體下行集群10的邊界，用於接收並轉發來自訂閱網絡節點101的該媒體訂閱指令以及接收並轉發對應其訂閱列表的實時多媒體數據；媒體上行集群20，包括多個發布網絡節點201，其與中轉網絡節點102及發布方客戶端40相連，用於獲取發布方客戶端40發布的實時多媒體數據，以及接收來自中轉網絡節點102的媒體訂閱指令並將對應其訂閱列表的實時多媒體數據發送至中轉網絡節點102。由以上技術方案可見，本發明所提供的實時多媒體內容分發網絡的傳輸架構的實施例中，採用實時多媒體數據轉發的模式，實現內容分發網絡(ContentDeliveryNetwork，簡稱為CDN)的實時多媒體傳輸，即可以連續、實時的傳輸多媒體數據。相比於現有技術中將多媒體文件轉換為視頻文件數據塊再進行傳輸的方式，由於沒有緩衝多媒體數據並保存為視頻文件數據塊等過程所需的時間，因此通過本發明可以使用戶快速的獲得實時多媒體數據進行播放，有效的減少了實時多媒體傳輸的延遲時間。同時，任意實時多媒體數據在任意網絡節點(訂閱網絡節點、中轉網絡節點、發布網絡節點)上檢測到有媒體訂閱指令(訂閱列表)，這些網絡節點將直接快速的將實時多媒體數據中轉至訂閱列表中的所有訂閱者，從而實現實時多媒體數據在中轉網絡中進行低延時的快速轉發。在一些實施例中，本發明的傳輸架構還包括分配伺服器，用於獲取服務分配請求，並根據網絡特徵，分配出相匹配的訂閱網絡節點和發布網絡節點；並且其中，由分配的訂閱網絡節點獲取媒體訂閱指令；以及由分配的發布網絡節點獲取實時多媒體數據。由此，可以指定一定的訂閱時長，在指定訂閱時長內，沒有接收到下一個續訂閱請求，相關網絡節點(訂閱網絡節點、中轉網絡節點、發布網絡節點、發布方客戶端)將自動過期訂閱，不再中轉/上行媒體。若在訂閱時長內收到續訂閱請求，則相應的延長訂閱時長，刷新為新的訂閱時長。因此，訂閱關係鏈的維護，是通過定期的訂閱信令進行實時刷新，每隔一段時間，各網絡節點都會發起刷新訂閱列表的續訂請求。在一些實施例中，本發明的傳輸架構中的媒體訂閱指令中設置有訂閱時長；並且其中，訂閱網絡節點101、中轉網絡節點102及發布網絡節點201在訂閱時長內連接形成訂閱發布路徑，以實現數據傳輸；而在超過訂閱時長時，則斷開訂閱網絡節點101、中轉網絡節點102及發布網絡節點201之間的連接，中斷訂閱發布路徑，停止多媒體數據的訂閱和發布。因此，訂閱關係鏈的維護，是通過定期的訂閱信令進行實時刷新，每隔一段時間，各網絡節點都會發起刷新訂閱列表的續訂請求。在一些實施例中，本發明的傳輸架構包括多個媒體下行集群和多個媒體上行集群，多個媒體下行集群和多個媒體上行集群之間通過中轉網絡節點進行交互，且中轉網絡節點位於媒體下行集群的邊界，同一個用戶的媒體分發到一個媒體下行集群，都是通過中轉網絡節點進行中轉，因此只需要轉發一次，從而避免出現發布網絡節點直接向多個訂閱網絡節點轉發，同一媒體包被轉發多次，浪費網絡帶寬，增加節點負擔的問題。其中，獲取媒體訂閱指令的訂閱網絡節點與輸出實時多媒體數據的訂閱網絡節點可以不是一個主機，還可以不在同一個媒體下行集群中，甚至不在一個機房，用戶可以選擇最合適的訂閱網絡節點(低延時的，地丟包率的，低負載的訂閱網絡節點)來接收實時多媒體數據，從而達到更小的網絡延時，更好的音視頻質量。進一步的，所有的媒體上行集群和媒體下行集群，可以存在於一個數據中心，或者分別在多個不同的數據中心，而訂閱發布路徑的實時建立，可以保證在任意機房或者主機故障的時候，能夠輕鬆的切換到別的主機和集群，從而具備高可靠，高可用和容災能力。下面請結合圖2和圖3所示的實施例，對本發明實時多媒體內容分發網絡的傳輸方法及傳輸架構做進一步說明，具體如下：在圖2所示的CND網絡拓撲結構中，在系統架構上，劃分出如下網絡節點和集群：Mds(mediadownloadservice)：媒體下行服務，亦即訂閱網絡節點101，負責從Mrs(參見如下)或者Mus(參見如下)訂閱媒體，並將媒體分發到訂閱方客戶端30。Mus(mediauploadservice)：媒體上行服務，亦即發布網絡節點201，負責接收來自發布者客戶端40的上行媒體，並將媒體轉到Mds或Mrs。Mrs(mediarelayservice)：媒體中轉服務，亦即中轉網絡節點102，Mrs是一個位於媒體中心的中轉服務，其存在於媒體下行集群中，將來自Mus的媒體中轉到所在集群的其他的Mds，Mrs的主要作用是節約跨數據中心的媒體流動。Mns(medianameservice)：媒體節點分配服務，亦即分配伺服器，用於獲取服務分配請求，並根據網絡特徵，以一定算法，分配出相匹配的Mds和Mus；並且其中，由分配的Mds獲取媒體訂閱指令；以及由分配的Mus獲取實時多媒體數據。Mediadatacenter：媒體數據中心：媒體數據中心包含一個或者多個媒體下行集群或者一個和多個媒體上行集群；或包含兩種不同的媒體集群。Mdscluster：媒體下行集群(訂閱伺服器集群)10，典型的包含多個Mds和單個或兩個Mrs服務。Muscluster：媒體上行集群(發布伺服器集群)20，包含一組Mus伺服器。MediaSubscriber媒體訂閱者，亦即訂閱方客戶端30：即接收媒體的客戶端。MediaPublisher媒體發布者，亦即發布方客戶端40：即發布媒體的客戶端。本發明實施例的實時多媒體內容分發網絡(RT-CDN)的實現方法，支持多個數據中心和多個網絡集群，其中Mrs向Mus訂閱其需要訂閱的用戶的媒體，而Mds需要向Mrs訂閱其所需要訂閱的用戶的媒體。用戶則向Mds訂閱媒體，Mus需要直接向用戶訂閱媒體，以上網絡節點，都維護一個訂閱列表。任意多媒體數據在任意網絡節點(客戶端，Mds，Mrs，Mus)上檢測到有媒體訂閱指令，這些網絡節點將直接快速的將多媒體數據中轉至訂閱列表中的所有訂閱者，從而實現多媒體數據在中轉網絡中進行低延時的快速轉發。本發明實施例的實時多媒體內容分發網絡(RT-CDN)的傳輸方法的媒體的訂閱發布路徑(包含訂閱路徑和分發路徑)如下：典型的，訂閱方客戶端(Subscriber)向媒體下行集群中的訂閱網絡節點Mds訂閱媒體，Mds則向Mrs訂閱媒體，Mrs向Mus訂閱媒體，Mus則向其管轄的發布方客戶端(Publisher)訂閱媒體，即Subscriber----->Mds----->Mrs----->Mus----->Publisher的媒體訂閱路徑，以下簡稱訂閱路徑。相反的，媒體的傳遞路徑則和訂閱路徑正好相反，即Publisher----->Mus----->Mrs----->Mds----->Subscriber的媒體分發路徑，以下簡稱分發路徑。下面配合圖3所示，其為本發明實施例的實時多媒體內容分發網絡(RT-CDN)的傳輸方法的實時內容分發網絡(RT-CDN)的信令交互流程，主要內容如下：01)客戶端(訂閱者或發布者)向Mns伺服器(即分配伺服器)發起服務分配請求(Allocate_req)，Mns根據用戶的網絡特徵，以一定的算法，返回分配確認(Allocate_ack)最匹配的一組Mus(媒體上行服務，亦即發布網絡節點)和Mds(媒體下行服務，亦即訂閱網絡節點)。02)客戶端(訂閱者)向其中某一個Mds服務發起註冊請求(Register_req)，Mds接受註冊請求後，向客戶端返回接受註冊的確認(Register_Ack)。03)客戶端(發布者)同時向其中某一個Mus服務發起註冊請求(Register_req)，Mus接受註冊請求後，向客戶端返回接受註冊的確認(Register_Ack)。04)客戶端(訂閱者)向Mds發起訂閱請求(Subscribe_req),將個人需要訂閱的用戶列表(uidlist)傳遞給Mds(媒體中轉服務，亦即中轉網絡節點)。Mds將訂閱請求轉發給Mrs，Mrs再轉發至對應的Mus，最終訂閱請求被傳遞至發布方客戶端。整根訂閱請求是沿著訂閱路徑傳遞的，最終達到發布方客戶端。05)發布方在接受到訂閱請求(Subscribe_req)後，打開媒體上行功能，將媒體發送到其對應的Mus上，Mus則將媒體傳遞到Mrs，Mrs再中轉給Mds，最終，送達訂閱/接收方的客戶端。整個媒體是沿著分發路徑進行傳遞，最終在訂閱方/接收方執行聲音播放和視頻渲染。06)當用戶A(Subscriber)取消訂閱用戶B(Publisher)的媒體的時候，用戶A向Mds發送取消訂閱請求(Unsubscribe_req)，取消訂閱請求沿著訂閱路徑前進，在相關網絡節點上執行取消訂閱，各節點停止中轉或者發布媒體。發布方接收到取消訂閱請求後，關閉媒體上行功能，停止發送媒體。07)在客戶端退出的時候，將發送註銷請求(Unregister_req)控制信令到Mus和Mds，關閉上行功能，關閉播放功能。且發往mds的註銷請求，亦沿訂閱路徑傳遞，在路徑相關節點執行用戶註銷請操作，具體為，銷毀該用戶的媒體緩存，從訂閱列表中移除，從發布者列表中移除等等。08)如05)中所述的訂閱請求，可以指定一定的訂閱時長，在指定訂閱時長內，沒有接收到下一個續訂閱請求，相關節點(Mds，Mrs，Mus,Publisher)將自動過期訂閱，不再中轉/上行媒體。若在訂閱時長內收到續訂閱請求，則相應的延長訂閱時長，刷新為新的訂閱時長。下面例舉幾種應用於本發明方法的實時CDN控制信令設計。1)Register_ReqRegister_Req用於客戶端向Mus/Mds註冊登錄，並申請分配和預留資源，典型的如帶寬，CPU，內存，存儲空間等。2)Register_Ack當Mds或者Mus接收到客戶端的分配資源申請(Register_Req)的時候，服務端根據自身的資源情況返回確認消息，其中code欄位為0，表示成功，code欄位為其他值，則表示失敗的錯誤碼。4.3Subscribe_Req該信令用戶向各網絡節點訂閱媒體信息。4)Media_Req媒體數據包的格式。欄位名稱欄位類型欄位值MsgType1位元組Media_Req固定值4MediaType1位元組媒體類型FrameId4位元組幀序號Timestamp4位元組時間戳SessionId4位元組整數會話IDUid4位元組整數客戶端用戶IDDataLen4位元組整數數據長度Data字節數組長度為DataLen5)Unregister_Req註銷請求，用戶客戶端登出媒體集群，釋放預留資源使用。欄位名稱欄位類型欄位值MsgType1位元組Unregister_Req固定值5SessionId4位元組整數會話IDUid4位元組整數客戶端用戶ID6)Unregister_Ack註銷請求確認，用戶客戶端登出媒體集群，伺服器釋放預留資源返回確認消息。欄位名稱欄位類型欄位值MsgType1位元組Unregister_Ack固定值6SessionId4位元組整數會話IDUid4位元組整數客戶端用戶ID需要說明的是，本說明書所附圖式所繪示的結構、比例、大小等，均僅用以配合說明書所揭示的內容，以供熟悉此技術的人士了解與閱讀，並非用以限定本發明可實施的限定條件，故不具技術上的實質意義，任何結構的修飾、比例關係的改變或大小的調整，在不影響本發明所能產生的功效及所能達成的目的下，均應仍落在本發明所揭示的技術內容得能涵蓋的範圍內。同時，本說明書中所引用的如「上」、「下」、「左」、「右」、「中間」及「一」等的用語，亦僅為便於敘述的明了，而非用以限定本發明可實施的範圍，其相對關係的改變或調整，在無實質變更技術內容下，當亦視為本發明可實施的範疇。以上僅是本發明的較佳實施例而已，並非對本發明做任何形式上的限制，雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然而並非用以限定本發明，任何熟悉本專業的技術人員，在不脫離本發明技術方案的範圍內，當可利用上述揭示的技術內容作出些許更動或修飾為等同變化的等效實施例，但凡是未脫離本發明技術方案的內容，依據本發明的技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬於本發明技術方案的範圍內。當前第1頁1 2 3