一種點到點流媒體中數據塊請求動態調整的方法
2023-05-03 19:15:11 1
專利名稱：一種點到點流媒體中數據塊請求動態調整的方法
技術領域：
本發明屬於一種點到點P2P (Point to Point)流士某體4支術領域的方法， 具體涉及到的是P2P流媒體中的一種數據塊請求動態調整方法。-
背景技術：
現有技術中，隨著視音頻編碼技術和IP網絡傳輸技術的發展和完善， 數字媒體業務得到了迅速發展，業已成為寬帶的核心應用。
現階段中國電信數字媒體業務採用集中服務的模式，通過基於C/S或 C/S+CDN架構為用戶提供服務。伴隨著日益增長的業務需求，這種架構下 系統投資劇增，產出效益不明顯的問題日益顯現。而且系統的服務能力始 終有限，尤其在一些特殊情況下(如J求賽實況轉播時)，仍然難以滿足用 戶密集突發的流媒體業務需求。
相比之下，P2P業務平臺具有低成本、高擴展性、高服務質量、高安全 性等先天優勢，可解決現有數字媒體業務發展中所面臨的平臺高投入、低 回報、熱點效應等問題，為此，有必要建設P2P業務平臺，以優化寬帶網 絡流量，提高現有資源利用率，節省投資，為數字媒體產業的發展構建新 型的業務支撐平臺，創造良好的發展環境，促進其持續、健康、良性發展。
在P2P系統中，由於節點的網絡狀況相差很大，並且在傳輸過程中兩 個節點之間的帶寬也會發生變化，因此節點之間的數據塊請求如何分配就 顯得比較重要。分配策略應能夠充分利用發送端與接收端之間的可利用帶 寬，使每個連接能夠自動適應特定網絡狀況。現有技術還有待於改進和發 展。
發明內容
本發明的目的在於，提供一種P2P流媒體中的數據塊請求動態調整方 法，以適應流媒體傳輸節點之間的帶寬變化，進行數據塊請求的合理分配。 本發明釆用以下技術方案
一種點到點流d漆體中數據塊請求動態調整的方法，其包括以下步驟
A、 用戶客戶端中的總控模塊通知媒體控制模塊開始播放，所i媒體控 制模塊根據待播放的媒體元數據設置播放器模塊、媒體存儲模塊以及媒體 傳輸模塊；
B、 所述媒體傳輸模塊發起源請求會話，獲取可用的源節點，並與所述 源節點建立傳輸連^J姿；
C、 用戶客戶端根據與源節點之間的資源狀態BITMAP交互，由所述 媒體傳輸模塊向源節點發送數據塊請求；
D、 所述媒體傳輸模塊在得到數據後由媒體存儲模塊寫入緩存，由所述 播放器模塊播放，並且所述播放器模塊接受其它節點的請求，從所述媒體 存儲模塊中讀取數據以發送給對應節點。
所述的方法，其中，所述步驟B還包括
Bl、所述媒體傳輸模塊與一源節點建立傳輸連接時，所述播放器模塊 進行數據塊請求生成。
所述的方法，其中，所述步驟B1還包括
將所述數據塊請求的集合分為緊急待請求集合和一般待請求集合，設 置緊急待請求集合包括在播放窗口以內數據塊的數據塊請求，設置一般待 請求集合包括在緩沖區中且不在播放窗口以內數據塊的數據塊請求。
所述的方法，其中，所述B1中還包括^沒置源節點分為靜態節點和動 態節點，所述靜態節點為部署在局端的伺服器，所述動態節點為其他客戶 端，並且源節點列表中在靜態節點有空閒時，從緊急待請求集合中取出數據分
配，直到靜態節點無法分配新的請求或緊急待請求集合為空；
源節點列表中動態節點有空閒時，從一般待請求集合中取出數據分配,
直到動態節點無法分配新的請求或一般待請求集合為空。 所述的方法，其中，所述步驟D還包括
在資源狀態BITMAP更新事件發生時，則重新檢查數據塊請求分配； 並在所述播放器模塊播放完一數據塊時，其播放指針前移，所述t急待請 求集合和一般待請求集合進行更新。
所述的方法，其中，所述步驟C中對所述媒體傳輸模塊的數據塊請求 進行分配，並動態調整分配數據塊請求以滿足網絡狀況的變化。
所述的方法，其中，所述步驟C中還包括所述媒體傳輸模塊M目應 源節點接收數據塊時，觸發重請求檢查事件，確認是否需要進行某些數據 塊的重新請求。
所述的方法，其中，對所述媒體傳輸模塊的數據塊請求進行分配之過 程還包括
Cll、對該傳輸連接的帶寬計算過程記錄所述傳輸連接中該媒體傳輸 模塊向所述源節點發送某個數據塊請求的發送時間，該媒體傳輸模塊在接 收到該源節點返回的請求數據時記錄接收時間，並用以計算帶寬；
C12 、該傳輸連接上在緊接著的某段時間內以帶寬乘以時間再除以包的 大小，計算所述媒體傳輸模塊能夠發送的數據塊請求最大數目，所述媒體 傳輸模塊發出數據塊請求的數目，小於根據帶寬所計算出的最大數目。
所述的方法，其中，對所述媒體傳輸模塊的數據塊請求進行分配之過 程還包括
C21、所述源節點將接收到的數據塊請求追加到自己的發送隊列中，並 定時告知所述媒體傳輸模塊在該預定周期內發送隊列空閒的時間，所述媒 體傳輸模塊根據該隊列空閒時間的信息調整發送的數據塊請求。所述的方法，其中，所述步驟C21還包括如果發送隊列空閒的時間 較長，則增加發送數據塊請求的數目；否則，減少發送數據塊請求的個數。
所述的方法，其中，所述步驟D還包括所述々某體傳輸模塊維護一全 局的發送數據塊請求列表，用於記錄發送數據塊請求對應數據塊的編號以 及該數據塊請求的發送時間信息，用戶客戶端通過該表檢查發出去的數據 塊請求在超時範圍內是否已經回復，用以確定所述傳輸連接是否異常。
本發明所提供的一種點到點流媒體中數據塊請求動態調整的^法，由 於採用了對網絡實時帶寬的計算處理，適應了不同的帶寬要求，保證了 P2P 流媒體數據傳輸的順暢性，能夠保證實時的適配帶寬的變化。
圖1為本發明點到點流媒體中數據塊請求動態調整方法中的媒體子系 統軟體模塊和流程示意圖2為本發明方法中數據狀態信息交互流程示意圖； 圖3為本發明方法中數據塊請求和服務流程示意圖。
具體實施例方式
以下結合附圖，將對本發明各較佳實施例進行更為詳細的說明。 本發明點到點流士某體中數據塊請求動態調整的方法中，如圖l所示的， 在用戶的客戶端中設置有數據塊請求控制的多個模塊，其中包括總控模塊 110、媒體控制模塊120、媒體傳輸模塊130、媒體存儲模塊140、播放器模 塊150等，這些模塊之間聯繫比較緊密，共同完成流媒體數據塊的獲取、 播放和對外共享。
上述各模塊的功能參照圖l所示的流程，分別執行如下步驟 步驟101:所述總控模塊110通知所述媒體控制模塊120開始播放； 步驟102:所述々某體控制模塊120根據媒體元數據分別對播放器模塊150、媒體存儲模塊140和媒體傳輸模塊130進行相應設置，其中包括所需 要播放的流媒體大小，相應調整設置的所述媒體存儲模塊140的緩存空間 等；
步驟103:所述媒體傳輸模塊130向一區域管理伺服器170發起源請求 會話，以查找具有相關流媒體數據塊的源節點，得到可用的源節點(一個 或多個)，並與這些源建立傳輸連接； 一旦建立連接，並可進行相互共享 時，所述用戶客戶端所在的節點和與該節點傳輸連接的其他源節,^、形成夥
伴節點；
步驟104:所述播放器模塊150根據緩存情況確定需要申請的數據，然 後通知所述媒體傳輸模塊130;
步驟105:所述媒體傳輸模塊130向相應的源節點發起數據塊請求，該 數據塊請求根據P2P流媒體的特點是預先進行分片的多個數據塊，並按照 播放算法對相應數據塊向源節點發送數據塊請求，有對應的源節點回應反 饋相應的數據塊，得到數據後由所述媒體存儲模塊140寫入緩存；在緩存 後可通過所述播放器模塊150進行播放。
所述媒體傳輸模塊130接收其它夥伴節點的請求，從所述媒體存儲模 塊140中讀取數據為其它夥伴節點服務，以實現P2P的共享服務。
由此可知，本發明方法中所述媒體傳輸模塊在整個客戶端軟體中具有 重要的作用。
在本發明方法中，對數據塊請求需要採用預定的分配策略，根據每個 夥伴節點擁有哪些數據塊，以及夥伴的網絡狀況來決定哪些數據塊由哪個 夥伴節點提供。
同時，本發明方法還實行實時帶寬的計算，在實際的網絡連接中，由 於RTT (數據塊往返時間，Round Trip Time)的存在和帶寬的不斷變化， 在一個連接上一次發送數據塊的數量就需要適應這種變化。如在一條連接 上採用每次請求一個數據塊，等接收到這個數據塊後再請求下一個數據塊，由於RTT (數據塊往返時間)的存在，就無法充分利用全雙工的網絡帶寬， 而如果採用一次發送多個請求的方式讓對端一直處於傳輸狀態，保持對端 的發送隊列不為空，這樣又會產生另外一個問題，即 一次具體發送多少 個請求才是合適的，這個數目不能是一個固定值，需要根據該連接的帶寬 和對端的處理能力進行動態調整。
本發明方法中，還設置數據重請求機制，所述數據傳輸模塊130從某 些個源節點接收數據，由於網絡狀況的不穩定性和用戶行為的不寸預知性， 某個連接可能會斷掉；由於夥伴節點之間資源狀態BITMAP的交互存在滯 後性，會導致數據塊請求無法收到回復。針對這些情況，客戶端的數據塊 請求策略必須要有合適的數據重請求機制，在預定時間收不到回復時可以 重新發起數據塊請求。
BITMAP是每個節點對某個媒體元數據的存儲情況記錄，當節點之間 進行數據塊請求之前，要通過節點之間關於該媒體元數據BITMAP的交互， 例如有該媒體元數據的記為1，無媒體元數據的記為0，如果對方作為源節 點上有該媒體元數據，則根據發送過來的BITMAP為1可知該源節點可用。
本發明所述點到點流々某體中數據塊請求動態調整的方法中，夥伴節點 之間數據狀態信息交互是通過節點之間交互BITMAP數據來實現的，具體 實施流程步驟如圖2所示，包括
步驟201:所述々某體傳輸模塊130向第一源節點161和第二源節點162 申請BITMAP信息；
步驟202:所述第一及第二源節點161和162向所述媒體傳輸模塊130 發送BITMAP信息；
步驟203:所述Jf某體傳輸模塊130對返回的BITMAP信息設置有效生 存時間；
步驟204:所述媒體傳輸模塊130定時檢測BITMAP的生存時間是否 已過期，如已過期，則表明該BITMAP可能是不準確的，例如源節點可能因為某種原因刪除了該對應的媒體元數據，則轉向步驟201重新獲取該媒 體元數據的BITMAP信息。
本發明所述方法中的數據塊請求過程具體實施流程，如圖3所示的， 包括步驟如下
步驟301:所述媒體傳輸模塊130與第一源節點161和第二源節點162 建立連接；
步驟302:所述播放器模塊150進行數據塊請求生成，數據塊請求集合 分為緊急待請求集合和一般待請求集合，在播放窗口(從播放指針開始向後 的一塊緩衝區)以內的數據分配給緊急待請求集合，而緩衝區中不在播放窗 口以內的數據都劃分為一般待請求集合。
源節點分為靜態節點和動態節點，靜態節點是部署在局端的伺服器， 可提供補償服務，而動態節點就是其他客戶端，可能隨時上線或下線，會 有動態的變化；所述數據塊請求的生成過程如下
源節點列表中在靜態節點有空閒時，從緊急待請求集合中取出數據分 配，直到靜態節點無法分配新的請求或緊急待請求集合為空；
源節點列表中動態節點有空閒時，從一般待請求集合中取出數據分配， 直到動態節點無法分配新的請求或一般待請求集合為空；
資源狀態(BITMAP)更新事件發生時，則需要重新檢查分配；
播放完一數據塊，則播放指針前移，緊急待請求集合和一般待請求集 合也要相應的做調整。
步驟303:所述媒體傳輸模塊130進行數據塊請求分配，為了使得數據 塊請求分配能夠滿足網絡狀況的異常變化，需要實現數據塊請求分配的動 態調整，具體過程包括如下步驟
連接帶寬的計算所述糹某體傳輸模塊130和所述第一源節點161建立 了一條連接，記錄該媒體傳輸模塊130向所述第一源節點161發送某個請 求包的發送時間，該媒體傳輸模塊130在接收到第一源節點161返回的請求數據時記錄接收時間，據此就可以計算出帶寬；由於網絡狀況會隨時發 生變化，因此可以取一段時間內多個數據塊的速率求其平均值作為該連接 的帶寬；
計算該連接上在緊接著的某段時間內所述媒體傳輸模塊130能夠發送 的數據塊請求個數，這個數目等於帶寬乘以時間再除以數據塊的大小，所 述媒體傳輸模塊130發出一定數目的請求，該數目須小於根據帶寬所計算 出的最大數目； —
所述第一源節點161將接收到的數據塊請求追加到自己的發送隊列中； 所述第一源節點161定時告知所述媒體傳輸模塊130其自身在該周期 內發送隊列空閒的時間，所述士某體傳輸衝莫塊130在獲取到了這個信息之後 對發送的數據塊進^f亍調整，如果空閒時間較長，則增加發送數據塊請求的 數目，而如果所述第一源節點161比較繁忙，則減少發送數據塊請求的個 數。
所述媒體傳輸模塊130從相應源節點接收數據，並觸發重請求檢查事 件，確認是否需要進行某些數據塊的重新請求。為此所述媒體傳輸模塊維 護了 一個全局的發送數據塊請求列表，該列表中的元素內容包含了發送塊 請求的編號以及該數據塊請求的發送時間等信息，用戶可以通過該表檢查 發出去的請求在超時範圍內是否已經回復。
對於由於BITMAP發送延遲導致的數據塊請求無法回復這種情況，所 述第一源節點161在接收到這個數據塊請求後，會向所述媒體傳輸模塊130 發送一個數據塊請求不存在的消息，這樣所述々某體傳輸模塊130在接收到 這個消息後，可以將該數據塊的請求從全局的請求列表中刪除，從而數據 塊請求分配機制會自動將其分配給其他具有該數據的源節點。
對於所述第一源節點161的用戶正常下線情況，則所述媒體傳輸;溪塊 130能夠檢測到該連接斷了 ，這時候將全局列表中所有向該連接發送的數據 塊請求都刪除掉，從而這些數據就可以重新請求；對於所述第一源節點161的用戶異常下線情況，例如死機或者網絡斷 了等情況，這時候所述媒體傳輸模塊130無法立即檢測到該連接的異常， 而靠TCP的超時又需要等待很長一段時間，這種情況下所述媒體傳輸模塊 130採用預設定時方式，在一定時間內還沒有接受到回應的BITMAP消息 時，就認為該條連接不可用，從而採用和前述相同的處理，向其他可用的 源節點發送l"居塊請求；
對於網絡連接正常，但是網絡狀況突然變差或者帶寬突然變小等情況， 客戶端在確定某個數據塊是否需要重新請求時，本發明方法採用的不單純 是超時這樣一個指標，還需要看這個數據是不是急需要播放的，也就是綜 合考慮其預計播放時間、當前播放時間等幾個因素。用戶客戶端定時檢測 全局列表中的數據塊請求，首先比較當前時間和數據塊請求發送時間相差 比較大的數據塊請求，如果時間差值超過預定值，則認為該數據塊接收超 時，再根據該數據塊的數據編號與當前播放指針的差值來計算該數據塊預 計播放時間，如果該彩:據塊的預計4番放時間小於預定的值，則該數據塊需 要重新請求。
本發明點到點流媒體中數據塊請求動態調整的方法中，通過上述對帶 寬的實時計算和判斷，適應了實時的狀態，可隨時調整數據塊請求的策略， 實現了對P2P流媒體的順暢播放。
當然，本發明還可有其他多種實施例，在不背離本發明精神及其實質 的情況下，熟悉本領域的技術人員可根據本發明作出各種相應的改變和變 形，但這些相應的改變和變形都應屬於本發明所附權利要求的保護範圍。
權利要求
1、一種點到點流媒體中數據塊請求動態調整的方法，其包括以下步驟A、用戶客戶端中的總控模塊通知媒體控制模塊開始播放，所述媒體控制模塊根據待播放的媒體元數據設置播放器模塊、媒體存儲模塊以及媒體傳輸模塊；B、所述媒體傳輸模塊發起源請求會話，獲取可用的源節點，並與所述源節點建立傳輸連接；C、用戶客戶端根據與源節點之間的資源狀態BITMAP交互，由所述媒體傳輸模塊向源節點發送數據塊請求；D、所述媒體傳輸模塊在得到數據後由媒體存儲模塊寫入緩存，由所述播放器模塊播放，並且所述播放器模塊接受其它節點的請求，從所述媒體存儲模塊中讀取數據以發送給對應節點。
2、 根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述步驟B還包括 Bl、所述媒體傳輸模塊與一源節點建立傳輸連接時，所述播放器模塊進行數據塊請求生成。
3、 根據權利要求2所述的方法，其特徵在於，所述步驟B1還包括 將所述數據塊請求的集合分為緊急待請求集合和一般待請求集合，設置緊急待請求集合包括在播放窗口以內數據塊的數據塊請求，設置一般待請 求集合包括在緩衝區中且不在播放窗口以內數據塊的數據塊請求。
4、 根據權利要求3所述的方法，其特徵在於，所述B1中還包括 設置源節點分為靜態節點和動態節點，所述靜態節點為部署在局端的服務 器，所述動態節點為其他客戶端，並且源節點列表中在靜態節點有空閒時，從緊急待請求集合中取出數據分配，直到靜態節點無法分配新的請求或緊急待請求集合為空；源節點列表中動態節點有空閒時，從一般待請求集合中取出數據分配， 直到動態節點無法分配新的請求或 一般待請求集合為空。
5、 根據權利要求4所述的方法，其特徵在於，所述步驟D還包括 在資源狀態BITMAP更新事件發生時，則重新檢查數據塊請求分配；並在所述播放器模塊播放完一數據塊時，其播放指針前移，所述緊急待請 求集合和一般待請求集合進行更新。根據權利要求3所述的方法，其特徵在於，所述步驟C中對所述媒體 傳輸模塊的數據塊請求進行分配，並動態調整分配數據塊請求以滿足網絡 狀況的變化。
6、 根據權利要求5所述的方法，其特徵在於，所述步驟C中還包括 所述媒體傳輸;f莫塊從相應源節點接收數據塊時，觸發重請求檢查事件，確 認是否需要進行某些數據塊的重新請求。
7、 根據權利要求5所述的方法，其特徵在於，對所述媒體傳輸模塊 的數據塊請求進行分配之過程還包括Cll、對該傳輸連接的帶寬計算過程記錄所述傳輸連接中該媒體傳輸 模塊向所述源節點發送某個數據塊請求的發送時間，該媒體傳輸模塊在接 收到該源節點返回的請求數據時記錄接收時間，並用以計算帶寬；C12 、該傳輸連接上在緊接著的某段時間內以帶寬乘以時間再除以包的 大小，計算所述媒體傳輸模塊能夠發送的數據塊請求最大數目，所述媒體 傳輸模塊發出數據塊請求的數目，小於才艮據帶寬所計算出的最大數目。
8、 根據權利要求7所迷的方法，其特徵在於，對所述媒體傳輸模塊 的數據塊請求進行分配之過程還包括C21、所述源節點將接收到的數據塊請求追加到自己的發送隊列中，並 定時告知所述媒體傳輸模塊在該預定周期內發送隊列空閒的時間，所述媒 體傳輸模塊根據該隊列空閒時間的信息調整發送的數據塊請求。
9、 根據權利要求8所述的方法，其特徵在於，所述步驟C21還包括 如果發送隊列空閒的時間較長，則增加發送數據塊請求的數目；否則，減 少發送數據塊請求的個數。 -
10、 根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述步驟D還包括 所述媒體傳輸模塊維護一全局的發送數據塊請求列表，用於記錄發送數據 塊請求對應數據塊的編號以及該數據塊請求的發送時間信息，用戶客戶端 通過該表檢查發出去的數據塊請求在超時範圍內是否已經回復，用以確定 所述傳輸連接是否異常。
全文摘要
本發明公開了一種點到點流媒體中數據塊請求動態調整的方法，其包括以下步驟媒體傳輸模塊發起源請求會話，獲取可用的源節點，並與所述源節點建立傳輸連接；用戶客戶端根據與源節點之間的資源狀態BITMAP交互，由所述媒體傳輸模塊向源節點發送數據塊請求；所述媒體傳輸模塊在得到數據後由媒體存儲模塊寫入緩存，由所述播放器模塊播放。本發明所提供的點到點流媒體中數據塊請求動態調整的方法由於採用了對網絡實時帶寬的計算處理，適應了不同的帶寬要求，保證了P2P流媒體數據傳輸的順暢性，能夠保證實時的適配帶寬的變化。
文檔編號H04L29/08GK101409679SQ20081021733
公開日2009年4月15日 申請日期2008年11月12日 優先權日2008年11月12日
發明者健 季 申請人:中興通訊股份有限公司