網際網路視頻流媒體傳輸空閒帶寬自適應方法
2023-06-23 10:14:06 1
專利名稱：網際網路視頻流媒體傳輸空閒帶寬自適應方法
技術領域：
本發明涉及網際網路通信技術、伺服器與終端間協調技術領域，特別涉及一種網際網路視頻流媒體傳輸空閒帶寬自適應方法。
背景技術：
網際網路最早始於1969年美國國防部創建的第一個分組交換網ARPANET，它將美國網際網路的標誌西南部的大學UCLA(加利福尼亞大學洛杉肌分校)、Stanford ResearchInstitute (史丹福大學研究學院)、UCSB (加利福尼亞大學)和UniversityofUtah (猶他州大學)的四臺主要的計算機連接起來。到了 70年代中期，人們認識到不可能僅使用一個單獨的網絡來滿足所有的通信問題。於是ARPA開始研究多重網絡互連的技術，直接導致後來互連網的出現。1983年TCP/IP協議成為ARPANET上的標準協議，使得所有使用TCP/IP協議的計算機都能利用網際網路相互通信，因而人們就把1983年作為網際網路的誕生時間。網際網路的誕生是人類通信技術的又一次重大發展，通信方式的變革自然會引起傳媒方式的革命。傳統媒體(如電視、報刊、廣播等)正在逐漸被網際網路傳媒取代，替代它們的新一代的網際網路電視、電子書、網絡電臺已經在蓬勃發展。同樣，網際網路也被用作視頻的傳輸，將以往只能在電影院或電視機上觀看的視頻搬到網絡上，以更為靈活的方式將視頻提供給更廣大的觀看群體。
網際網路視頻的供給方式主要有兩種:下載和流媒體。下載是通過網絡進行傳輸文件，把網際網路或其他電子計算機上的信息保存到本地電腦上的一種網絡活動。對於網際網路視頻供給來說，下載的特徵在於用戶必須首先獲取完整的視頻文件，而後才可以觀看。這種方式在時間利用上是浪費的，在下載過程中本地已經擁有了一部分影片數據，但用戶卻無法提前播放這部分視頻。同時，用戶通過下載取得完整視頻文件的事實使得某些版權敏感視頻的非授權再次傳播成為可能。為了改善這兩個缺憾，研究者提出了流媒體的概念。流媒體是指以流的方式在網絡中傳輸音頻、視頻和多媒體文件的形式。流式傳輸方式是指將視頻和音頻等多媒體文件經過特殊的壓縮方式分成一個個壓縮包，由伺服器向用戶計算機連續、實時傳送的方式。在採用流式傳輸方式的系統中，用戶不必像非流式播放那樣等到整個文件全部下載完畢後才能看到當中的內容，而是只需要經過幾秒鐘或幾十秒的啟動延時即可在用戶計算機上利用相應的播放器對壓縮的視頻或音頻等流式媒體文件進行播放，剩餘的部分將繼續進行下載，直至播放完畢。網際網路視頻的流媒體傳輸方式很快成為了主流。youtube、優酷、土豆等視頻網站迅速崛起，創造了大量財富。然而在現實應用中，視頻質量在快速提升，人們對720p，1080p高清視頻已經習以為常；而許多用戶的網絡帶寬有限，並不足以支持如此高清的視頻；同時，《中華人民共和國著作權法》有對版權的嚴格保護措施，在此條件下，流媒體傳輸方式仍然存在著空缺與漏洞。首先，高清視頻的蓬勃發展在滿足人們視聽需求的同時對於網絡帶寬的要求也越來越高，一部1080p的電影的容量一般在8GB至25GB之間，若假設一部電影的平均播放時間為120min，則所需的數據傳輸速率為IMB/s至3.47MB/s，換算為帶寬則為8M至27.76M，對許多網絡帶寬不足的用戶來說，無法直接用流媒體的形式播放，而需要提前緩衝。流媒體相較於下載方式的一大優勢就是用戶對於時間的利用效率，用戶希望能在緩衝的時間觀看一些其它的可流暢播放的低質量視頻。然而，現有的視頻網站的多個視頻之間對於帶寬是平等競爭的，這意味著同時播放低質量和高質量視頻時，有可能高質量視頻佔用了大量帶寬而使得兩者都無法播放。因此，採用一種網際網路視頻流媒體傳輸空閒帶寬自適應利用方法是非常必要的，通過用戶行為自適應地調整對各視頻帶寬的分配以求得最佳的用戶體驗。其次，視頻緩衝行為本身也存在著版權洩露的隱患。現有視頻網站多數提供完整緩衝的功能，如果視頻緩衝完成，用戶本地實際已經擁有影片的全部數據，用戶只需提取出視頻即可再次發布。現在已經出現了一些從視頻網站緩存文件中提取視頻的軟體。因此，在視頻緩衝時也需要加以限制，要在不影響用戶流暢播放的條件下儘可能減小緩存的緩衝量，這樣做既節省了緩存容量，又給用戶獲取完整視頻文件增加了難度，更利於保護版權。
發明內容
本發明的目的在於克服上述現有技術的不足，提供一種網際網路視頻流媒體傳輸空閒帶寬自適應方法，在保證用戶正常觀看視頻的同時，被分配到的帶寬能夠時刻得到最大的利用，保護影視資源的版權。由於帶寬下行速率(Mbps)和數據傳輸速率(MB/s)存在8:1的固定關係，因此，下面直接討論數據傳輸速率，並用數據傳輸速率代表相應帶寬。本發明的技術解決方案如下:一種網際網路視頻流媒體傳輸空閒帶寬自適應方法，其特點在於，該方法包括如下步驟:⑴當用戶終 端使用網際網路視頻公司或其他提供影視資源在線觀看功能企業的服務時，伺服器以用戶終端IP位址為準，獲得用戶終端觀看視頻的數量n，並通過用戶終端在播放器上的操作獲取用戶視頻觀看優先級，設當前播放的為優先視頻V1, V2,, Vk,未播放的為預備視頻Vk+1，Vk+2,...，Vn，其中k < η ;⑵伺服器對用戶終端進行測速，獲得平均下行數據傳輸速率Vtotal ;⑶伺服器端獲取用戶請求觀看的η個視頻V1, V2, V3, , 各視頻播所需存儲空間大小記為S1, S2, S3,, Sn,各視頻播放時間長度記為T1, T2, T3,..., Tn:對於優先視頻Vp來說，其流暢無卡頓播放所需數據傳輸速率為
權利要求
1.一種網際網路視頻流媒體傳輸空閒帶寬自適應方法，其特徵在於，該方法包括如下步驟: ⑴當用戶終端使用網際網路視頻公司或其他提供影視資源在線觀看功能企業的服務時，伺服器以用戶終端IP位址為準，獲得用戶終端觀看視頻的數量n，並通過用戶終端在播放器上的操作獲取用戶視頻觀看優先級，設當前播放的為優先視頻V2,, Vk,未播放的為預備視頻 Vk+1，Vk+2,...，Vn，其中 k < n ; ⑵伺服器對用戶終端進行測速，獲得平均下行數據傳輸速率Vttrtal ； ⑶伺服器端獲取用戶請求觀看的n個視頻V1, V2, V3,, Vn的各視頻播所需存儲空間大小記為S1, S2, S3,, Sn,各視頻播放時間長度記為T1, T2, T3,..., Tn: 對於優先視頻Vp來說，其流暢無卡頓播放所需數據傳輸速率為\ 其中，則可利 P用空閒帶寬大小為V,); 對於預備視頻按照視頻質量進行分類，V, = *，其中，k < i Vttrtal，則該預備視頻為高質量預備視頻， 若Vi < Vttrtal，則該預備視頻為低質量預備視頻， 按照高質量預備視頻Vk+1，Vk+2,...，V1、低質量預備視頻V1+1，V1+2,...，Vn的順序進行排 序; ⑷用戶終端先接收優先視頻V1, V2,..., Vk的同時，對高質量預備視頻和低質量預備視頻依次進行緩衝，按照緩衝同百分比率視頻的原則分配帶寬，具體公式如下: 高質量預備視頻所佔用的帶寬為 ^ T1 Sl S.(iwDf),其中 i e [k+1, l],i GN； 低質量預備視頻所佔用的帶寬為 Vi —* (Vtotal其中 i G [1 + 1, n]，i G No2-lm=U\ m
2.根據權利要求1所述的網際網路視頻流媒體傳輸空閒帶寬自適應方法，其特徵在於，所述的步驟(4 )中先對高質量預備視頻進行緩衝，當高質量視頻Vi緩衝的內容達到Sbuffw時停止緩衝，其中 SbuffCT = S1-Vtotal Ti ； 所述的步驟(4)中再對低質量預備視頻進行緩衝，當低質量預備視頻Vi緩衝的內容達到時停止緩衝，其中，Sj為低質量預備視頻 ' 所需存儲空間的大小。
3.根據權利要求1或2所述的網際網路視頻流媒體傳輸空閒帶寬自適應方法，其特徵在於，所述步驟⑴中當用戶終端向伺服器提交觀看視頻請求時，所要觀看的視頻標籤信息通過計算機網絡傳送給伺服器，因而伺服器能夠準確無誤地將對應的數據傳輸給用戶，通過用戶IP位址進行簡單統計即可獲取用戶同時打開視頻數量。而對於用戶優先觀看視頻的信息獲取只需要在網站或終端上的播放器中加入當用戶播放視頻時向伺服器提交報告的插件。
4.根據權利要求1或2所述的網際網路視頻流媒體傳輸空閒帶寬自適應方法，其特徵在於，所述步驟⑵中測速採用由伺服器向用戶IP位址發送數據包，根據數據包的大小和反饋時間測算網絡速度的方法，設定一段時間T，在這段時間內，伺服器向用戶終端發送數據包，根據終端反饋統計終端接收到的數據量S，則Vtou = j
5.根據權利要求1或2所述的網際網路視頻流媒體傳輸空閒帶寬自適應方法，其特徵在於，所述步驟⑶中存儲空間大小S即為視頻所佔字節數，以MB為單位，T即為播放時間，以秒為單位。
6.根據權利要求1或2所述的網際網路視頻流媒體傳輸空閒帶寬自適應方法，其特徵在於，所述步驟⑷提出了帶寬分配的原則。本方法提出的是視頻流媒體傳輸過程中空閒帶寬的處理方法，限定了討論的範圍為存在空閒帶寬的情況。如果用戶IP多人共用導致出現可用帶寬全被佔用而不存在空閒帶寬的情況，則超出本方法範圍，不予討論。當存在空閒帶寬時，則可按照公平競爭原則平等地將帶寬分配給預備視頻。對於預備視頻來說，由於高質量視頻所需帶寬過大 ，無法直接在線播出，因此優先進行緩衝處理，而相對的本身即可在線播出的低質量視頻則延後緩衝處理。
全文摘要
一種網際網路視頻流媒體傳輸空閒帶寬自適應方法，包括步驟⑴當用戶終端使用網際網路視頻公司或其他提供影視資源在線觀看功能企業的服務時，伺服器以用戶終端IP位址為準，獲得用戶終端觀看視頻的數量，並通過用戶終端在播放器上的操作獲取用戶視頻觀看優先級；⑵伺服器對用戶終端進行測速，獲得平均下行數據傳輸速率；⑶伺服器端獲取用戶請求觀看的各視頻播所需存儲空間大小，各視頻播放時間長度；⑷對高質量預備視頻和低質量預備視頻依次進行緩衝，按照緩衝同百分比率視頻的原則分配帶寬。本發明改善了現有視頻流媒體傳輸中不加管理的混亂競爭現象，以使得在可用帶寬不變的條件下用戶可在線觀看的視頻質量提升，同時，給出了影片版權的保護方法。
文檔編號H04N21/647GK103237232SQ20131010866
公開日2013年8月7日 申請日期2013年3月29日 優先權日2013年3月29日
發明者秦禕芃 申請人:秦禕芃