一種交互式網絡電視系統的製作方法
2023-06-03 05:06:56 3
專利名稱：一種交互式網絡電視系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及網絡電視(IPTV)系統，具體涉及交互式網絡電視系統的架構。
背景技術：
流媒體是使用流傳輸技術，通過網絡實時傳輸多媒體數據。流化(Streaming)把數據分成適當大小的分組，然後在伺服器和客戶端之間傳輸。實時數據的處理流程分解成傳輸、解碼和播放等幾個流程。客戶端可以在播放一個分組的時候，解碼下一個分組，同時接收後續分組，類似於流水線操作。終端用戶在客戶端通過播放器就可實時觀看節目。
流媒體是與傳統的下載播放方式相對應的。傳統的媒體播放方式的優點是播放與下載分開，因此播放與網絡速度無關，可以重現發送端的質量，還可以一次下載多次播放。
但是，僅僅由流媒體技術或者說是流媒體設備構建的IPTV系統一般是集中式的，只適合針對某個不大的區域的有限的終端用戶服務。如果在此基礎上再增加終端用戶，便會因為IPTV系統的處理能力，而影響對終端用戶的響應時間；此外，還會因為IPTV系統整體的帶寬能力而限制流媒體伺服器系統發向終端用戶的碼流速率，從而不能重現發送端的媒體質量。
內容分發網絡(Content Delivery Network)，即內容發布與速遞網絡，它是近年來發展起來的一種解決網際網路性能不佳問題的有效解決手段。用戶利用這項技術組建一個便於訪問的內容分發網絡，也就是通過在Internet上增加一層新的網絡架構，將源網站的內容根據不同用戶的要求，將其需要的內容(並不是源網站所有的內容，與鏡像技術不同)分布到最接近用戶的網絡「邊緣」上(Cache Server伺服器)，使用戶可以就近取得所需的內容，以此避免由於大量的客戶端同時訪問一個網站而造成的網絡擁塞，從而保證了在充分利用現有資源的前提下，從技術上解決了網絡帶寬小而用戶訪問量大的矛盾，使用戶在最短的時間內得到自己想要訪問的內容。
交互式網絡電視(IPTV)，是一種利用寬帶有線電視網、集網際網路、多媒體、通訊等多種技術與一體，向家庭用戶提供包括數位電視在內的多種交互式服務的嶄新技術。用戶可以有兩種方式可以享受IPTV服務(1)計算機，(2)網絡機頂盒+普通電視。
IPTV是一種新生的技術和業務，承載層的網絡體系架構主要借鑑傳統的視頻點播系統(VOD)。傳統的VOD系統有三種體系結構。
(一)集中式體系結構由一個或多個伺服器構成中心伺服器，所有的用戶請求均被發往中心伺服器。中心伺服器存儲著所有的節目數據，並為所有的用戶提供點播服務。顯然這種結構簡單、易於管理，但是容易造成網絡或伺服器系統的瓶頸現象。
(二)分層式體系結構分層式體系結構易於擴大服務範圍，分層的層次可以隨著服務範圍的大小而變化。這種結構中，伺服器連接成樹型結構，中心伺服器被放置在樹根位置，由葉子節點上的伺服器為用戶服務，每個葉子節點的伺服器都存放著父節點伺服器中的所有節目數據的子集。這種結構的缺點之一是一個節目可能要在許多個伺服器上有備份，造成存儲空間的浪費，而且用戶點播的節目不在葉子節點伺服器上時，需要較長的響應時間。
(三)分布式體系結構從層次上看，分布式體系結構只有兩層，中心伺服器和本地伺服器。但是從系統設計和實現的角度上看，存在有多個本地伺服器的分布管理，本地伺服器間的負載平衡以及中心伺服器和本地伺服器間的通信問題。
發明內容
本發明要解決的技術問題是，建立一種新的交互式網絡電視的架構，達到減少系統中瓶頸的出現，能夠方便的搭建所需的高質量的IPTV系統，並能夠方便的管理和控制整個IPTV系統。
本發明提出的交互式網絡電視系統，整個系統架構採用內容分發網絡架構，將流媒體設備(流媒體伺服器)部署到網絡的相應節點。所述流媒體設備利用流媒體協議將實時的流媒體數據分發到網絡邊緣流媒體設備，或將非實時的內容利用傳統的文件傳輸協議分發到網絡邊緣流媒體設備，由邊緣流媒體設備實時呈現給用戶。
在本發明中，整個網絡系統是分層次建立的；每個層次至少包括一個節點；每個節點包括至少一個節點控制器和至少一個流媒體設備，所述節點控制器控制管理本節點內的所有流媒體設備，將本節點內的各個流媒體設備的數據分析匯總上報給上一層次的節點控制器，並將上層的業務消息和流媒體設備上的消息進行解析、轉換、轉發；將本節點內的各個流媒體設備的數據分析匯總上報給上一層次的節點控制器；將收集到的下一層次節點控制器上報的數據分析之後向下一層次節點的節點控制器下達命令，調整下一層次節點控制器或者下一層次節點內的流媒體設備的工作狀態。在有多個節點控制器的情況下，各個節點控制器採用負載均衡的原則進行工作。
本發明結合了集中式體系結構的集中管理的簡單性、分層式體系結構的服務可擴展性，同時同一個層次的各個節點可以通過設置成依賴結點的方式進行通信。使用本發明，可以構建企業級和電信級的IPTV系統，並且可以通過增加或者刪除從節點來增加或減少整個IPTV系統的層次，從而定製所要構建的IPTV系統的服務規模。在每個層次採用集中式結構的集中管理，對於某個單一的層次來說只需關心網絡物理結構上的直接下層，在業務管理上和網絡管理上簡單、方便。每個層次將自己的管理數據匯總、分析之後再通過單一的管理通道上報給本層次的直接上層，從而避免本層次的直接上層來管理本層次直接下層的眾多的龐大的數據。
圖1是本發明的包括三個層次的一個實施例的系統架構示意圖；圖2是本發明的一個實施例中系統通過實時內容分發的方式來為終端用戶提供服務的流程示意圖。
具體實施例方式
本發明的要點為A.整個網絡架構是分層的，層次可以定製，可以根據服務範圍的需要擴展和裁減。同一層次內的各個節點採用分布式結構，即同一層次的各個節點可以通信。
B.在每個層次的每個節點由至少一個節點控制器和至少一個流媒體設備組成。節點控制器主要是對本節點內的多個流媒體設備進行業務上和網絡上的管理。並將上層的業務消息和本層流媒體設備上的消息進行解析、轉換、轉發。同一層次的各個節點通過配置成依賴結點具有一定的負載平衡能力的，即當某個節點的負載達到一定的負荷之後就會將相應的負載交接給它的某個負載比較輕的依賴節點。
C.在利用流媒體設備搭建的內容分發網絡中有兩種內容分發方式
(a)利用流媒體協議的實時媒體流的分發。
(b)利用傳統的文件傳輸協議進行完整文件的分發。
下面以三層的網絡結構為例作對本發明的網絡架構進行說明。
如圖1所示，為了描述方便，將最上層的節點命名為根節點，根節點的物理網絡結構上的多個直接下層節點命名為從節點，第三層物理網絡結構上的節點命名為葉子節點。
首先，在一個葉子節點，也就是直接為終端用戶提供服務的節點，採用的解決方案是把多個流媒體設備集中成簇，這一簇流媒體設備統一為某一區域內的終端用戶服務。這一簇流媒體設備和至少一個節點控制器組成一個邊緣節點。節點控制器控制管理本節點內的所有流媒體設備，所有本區域內的終端用戶的請求，首先定位到節點控制器，節點控制器再根據負載均衡的原則將終端用戶的請求定位到本簇內的某個流媒體設備。同時，葉子節點的節點控制器還要對本節點內的各個流媒體設備進行業務上的和物理網絡上的管理，並將這些管理數據分析匯總形成從節點在業務上或者網絡管理上需要的數據，上報給從節點的節點控制器。
其次，在一個從節點，由一簇流媒體設備和至少一個節點控制器組成。節點控制器控制管理從節點本身的流媒體設備，並與其下層的每個葉子節點的節點控制器和根節點的節點控制器通信，從葉子節點的節點控制器收集葉子節點上報來的管理數據，這樣就避免了從節點直接管理所有的葉子節點的眾多的流媒體設備，不至於在從節點形成瓶頸。從節點控制器將收集到的數據分析之後向葉子節點的節點控制器下達命令，調整葉子節點控制器或者葉子節點內的流媒體設備的工作狀態等。從節點也會將收集到的業務上的和網絡管理上的數據分析匯總向根節點控制器上報，並將本層次能夠處理的業務功能上和網絡管理方面的異常等在本層次解決。
在根節點同樣由一簇流媒體設備和至少一個節點控制器組成，節點控制器首先要控制和管理本層次的各個流媒體設備，同時也要分析下面層次上報的業務功能上和網絡管理上的數據，以便根據需要向下面的層次發送命令調整其工作狀態。
在同一層次的各個節點之間可以通信，並且可以進行內容分發，從而同一層次的各個節點構成了一種分布式的結構。而且同一層次的各個節點通過配置成依賴結點具有一定的負載平衡能力的，即當某個節點的負載達到一定的負荷之後就會將相應的負載交接給它的某個負載比較輕的依賴節點。它可以很好的解決集中式體系結構中的瓶頸問題和分層式體系結構中的存儲空間浪費以及響應時間過長的等問題。
在本方案中有兩種內容分發的方式。
1、當用戶請求的流媒體內容不在最終定位到的流媒體設備時，該流媒體設備就會向本節點的節點控制器發出實時下拉內容的請求，本節點的節點控制器，就會向自己的依賴節點(可以是物理層次上的父節點，也可以是同一層次的某個節點)的節點控制器發出實時下拉內容的請求；依賴節點的節點控制器受到實時內容下拉請求之後，會根據負載均衡的原則從本節點選中一臺流媒體設備採用某種實時流傳輸協議為終端用戶定位到的流媒體設備實時的提供媒體流此時的服務情況是這樣的依賴節點的某臺流媒體設備將媒體流發送到終端用戶定位到的流媒體設備，終端用戶定位到的流媒體設備將媒體流發送到終端用戶。
2、將預期用戶需要的內容完整的分發到離用戶最近的網絡邊緣。某個節點的依賴節點的節點控制器，發出接收內容的請求，如果雙方的節點控制器達成一致，則雙方都會選擇本節點內的一臺流媒體設備，依賴節點的流媒體設備讀取本地數據，以傳統的文件傳輸協議將整個媒體內容傳輸到本地節點選中的流媒體設備，由該流媒體設備將數據寫入到本地存儲。
圖2是系統通過實時內容分發的方式來為終端用戶提供服務的情況示意圖。下面介紹其流程1、終端用戶的請求由機頂盒(STB)請求到葉子節點1的流媒體設備1；2、流媒體設備1發現本地磁碟或者葉子節點1的本地共享磁碟沒有內容，便向葉子節點1的控制器發送實時下拉內容的請求；3、葉子節點1的控制器向自己的依賴節點(依賴節點可能不只一個，此時假定選中了依賴節點中的一個，並且是同一層次中的某個葉子節點2)，即葉子節點2的節點控制器發出實時下拉內容的請求。
4、葉子節點2的節點控制器根據負載均衡的原則，選中本節點內的一臺流媒體設備2，並將流媒體設備2的各種參數傳給葉子節點1的節點控制器。葉子節點1的節點控制器將流媒體設備1和流媒體設備2建鏈。
5、流媒體設備2通過流媒體傳輸協議，將實時媒體流傳輸到流媒體設備1。
6、流媒體設備1也通過流媒體傳輸協議將實時媒體流傳輸到終端用戶。
權利要求
1.一種交互式網絡電視系統，其特徵在於，整個系統架構採用內容分發網絡架構，將流媒體設備部署到網絡的相應節點；所述流媒體設備利用流媒體協議將實時的流媒體數據分發到邊緣流媒體設備，或將非實時的內容利用傳統的文件傳輸協議分發到網絡邊緣流媒體設備，由邊緣流媒體設備實時呈現給用戶。
2.權利要求1所述的交互式網絡電視系統，其特徵在於，整個網絡系統是分層次建立的；每個層次至少包括一個節點；每個節點包括至少一個節點控制器和至少一個流媒體設備，所述節點控制器控制管理本節點內的所有流媒體設備，將本節點內的各個流媒體設備的數據分析匯總上報給上一層次的節點控制器，並將上層的業務消息和流媒體設備上的消息進行解析、轉換、轉發；將本節點內的各個流媒體設備的數據分析匯總上報給上一層次的節點控制器；將收集到的下一層次節點控制器上報的數據分析之後向下一層次節點的節點控制器下達命令，調整下一層次節點控制器或者下一層次節點內的流媒體設備的工作狀態。
3.權利要求2所述的交互式網絡電視系統，其特徵在於，同一層次的各個節點之間可以通信，並且可以進行內容分發。
4.權利要求2所述的交互式網絡電視系統，其特徵在於，層次可以根據服務範圍的需要進行擴展和裁減。
5.權利要求2所述的交互式網絡電視系統，其特徵在於，同一層次的各個節點通過配置成依賴結點，當某個節點的負載達到一定的負荷之後就將相應的負載交接給它的某個負載比較輕的依賴節點。
全文摘要
一種交互式網絡電視系統，整個系統架構採用內容分發網絡架構，將流媒體設備(流媒體伺服器)部署到網絡的相應節點。流媒體設備利用流媒體協議將實時的流媒體數據分發到網絡邊緣流媒體設備，或將非實時的內容利用傳統的文件傳輸協議分發到網絡邊緣流媒體設備，由邊緣流媒體設備實時呈現給用戶。本發明結合了集中式體系結構的集中管理的簡單性、分層式體系結構的服務可擴展性，同時同一個層次的各個節點可以通過設置成依賴結點的方式進行通信。使用本發明，可以構建企業級和電信級的IPTV系統，並且可以通過增加或者刪除從節點來增加或減少整個IPTV系統的層次，從而定製所要構建的IPTV系統的服務規模。
文檔編號H04L29/00GK1964481SQ20051010137
公開日2007年5月16日 申請日期2005年11月11日 優先權日2005年11月11日
發明者王印龍, 劉琰, 韓煒, 印和平, 胡捷 申請人:中興通訊股份有限公司