CN101188736A - 以机顶盒为服务器的流媒体点播***与方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种以机顶盒为服务器的流媒体点播***与方法，包括部署在计算机网络中的中心服务器，与所述中心服务器连接的至少一个路由器，与所述路由器连接的交换机，以及连接在所述交换机上的至少二个机顶盒；所述的中心服务器包含有存储文件的机顶盒地址、机顶盒资源状态、机顶盒存储空间、机顶盒CPU计算能力和利用率、机顶盒上行带宽和利用率、机顶盒播放目录名称以及节目下载百分比的机顶盒信息模块；带有IP地址的机顶盒包含嵌入式实时操作***，存储介质，所述机顶盒的各种信息与所述机顶盒信息模块上的信息相对应。本发明是目前实现基于机顶盒的流媒体点播***的最为经济且有效的方式，具有节目源丰富，扩展性好的优点。

Description

以机顶盒为服务器的流媒体点播***与方法

技术领域

本发明涉及流媒体服务技术领域，确切地说涉及一种在计算机网络环境下以机顶盒为服务器的流媒体点播***与方法。

背景技术

传统的电视只能够把特定的内容“推”给用户，用户无法任意选择想看的影片。而视频点播***的设计目标就是在任何时候为用户提供预保存节目点播的服务，并支持与用户的互动。

在基于机顶盒实现流媒体点播***中，接入网络的方式最常用的有两种。一种是将机顶盒接入有线电视网络实现流媒体点播，另外一种是将机顶盒接入计算机网络(如Internet)实现流媒体点播。

将机顶盒接入有线电视网络实现流媒体点播已经有一些成熟的方法。由于目前的有线电视网络是一个单向的广播网络，在其上实现流媒体点播，更多的是将电视节目录制完成后使用本地机顶盒作为节目源供用户点播，即预先将某些电视节目录制在机顶盒的存储介质上，用户在对节目感兴趣的时候可以从存储介质上观看节目。这种方式节目的来源主要是现有的电视频道或者专门开设的点播频道，但是该点播频道仍然是广播方式的，用户能够支配的只是在这些频道中作出录制哪些节目，然后在这些录制的节目中进行点播。这种方式的主要缺点是可供点播的节目相对较少而且用户无法任意选择想看的影片。随着三网融合的改造在逐步的进行，这种基于单向的广播网络的流媒体点播方式并没有利用网络的双向特性，是一种暂时性的过渡技术。

将机顶盒接入计算机网络实现流媒体点播受到了产业界的重视。目前实现这种方式的流媒体点播***最常用的是客户端/服务器模式的流媒体点播***，客户端/服务器模式下所有***的基本功能都集中在服务器端，这要求服务器的性能非常高，客户端只需要向服务器请求并接收内容，客户端基本上是哑终端。随着用户数的增加，服务器端的性能成为整个***性能的瓶颈。这种传统的流媒体点播采用客户端/服务器单播模式，服务器的负载能力是整个***的服务能力，因此不具有扩展能力。在简单客户端/服务器单播模式的基础上，可以采用流媒体内容分发网络技术，把视频源推向网络边缘，以提高***的性能。但要实现大规模的应用需要部署大量的边缘服务器，代价非常昂贵。所以目前的将机顶盒接入计算机网络实现流媒体点播的客户端/服务器模式的流媒体点播***的主要缺点是***的扩展性较差并且代价较高。

综上，现有的基于机顶盒的流媒体点播***存在可供用户点播的节目有限，***扩展性差的缺点。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提出了一种在计算机网络环境下以机顶盒为服务器的流媒体点播***与方法，本发明中的机顶盒除了作为客户端为本地用户存储节目外，还可作为服务器使用，是目前实现基于机顶盒的流媒体点播***的最为经济且有效的方式，具有节目源丰富，扩展性好的优点。

本发明采用的技术方案如下：

本发明提供了一种以机顶盒为服务器的流媒体点播***，其特征在于：包括部署在计算机网络中的中心服务器，与所述中心服务器连接的至少一个路由器，与所述路由器连接的交换机，以及连接在所述交换机上的至少二个机顶盒；所述的中心服务器包含有存储文件的机顶盒地址、机顶盒资源状态、机顶盒存储空间、机顶盒CPU计算能力和利用率、机顶盒上行带宽和利用率、机顶盒播放目录名称以及节目下载百分比的机顶盒信息模块；带有IP地址的机顶盒包含嵌入式实时操作***，存储介质，所述机顶盒的各种信息与所述机顶盒信息模块上的的信息相对应。

所述中心服务器包括流媒体数据库，所述流媒体数据库至少包含流媒体节目目录，以及最新的流媒体文件。

本发明还提供了一种以机顶盒为服务器的流媒体点播方法，其特征是：

A、计算机网络中部署一台中心服务器；

B、与中心服务器连接并接入计算机网络的多个机顶盒；

C、中心服务器根据任意一个机顶盒当前显示在中心服务器的机顶盒信息模块上的信息参数进行比较，选择任意一个机顶盒为其他任意一个机顶盒提供服务。

本发明进一步的技术方案是：中心服务器监控各机顶盒的点播过程，收集机顶盒的在线/离线参数，当任意一个机顶盒处于离线状态或不能提供保证质量的点播服务时，任意一个机顶盒向中心服务器报告该情况，中心服务器重新为该任意一个机顶盒的所有客户端指派其他任意一个机顶盒作为服务器来提供服务，其他客户端可从断点开始继续观看节目。

进一步，所述中心服务器存储有流媒体文件的目录以及文件存储的机顶盒地址、最新的媒体文件、各个机顶盒的资源状态、机顶盒的存储空间以及当前的剩余存储空间、机顶盒CPU的计算能力和利用率、机顶盒的上行带宽和利用率、机顶盒播放的节目名称以及节目文件下载的百分比。

进一步，所述机顶盒包括嵌入式实时操作***，具有流媒体的传送与接收能力，可充当流媒体服务器，存储介质硬盘并分配IP地址，所述机顶盒参数、性能信息对应存储于所述中心服务器上。

进一步，中心服务器将最新的媒体文件传输到一个或者多个机顶盒上，如果机顶盒上空间不足，所述中心服务器发出删除命令将旧的媒体文件从机顶盒上删除，所述新的媒体文件传输到机顶盒后，中心服务器记录下存储该最新的媒体文件的机顶盒地址，并将该最新的媒体文件从中心服务器上删除。

进一步，当用户进行视频点播时，相应的机顶盒向中心服务器发出请求节目列表信息，如请求不合法，中心服务器拒绝该请求；如请求合法，中心、服务器向机顶盒返回节目列表。

进一步，步骤C中的选择策略为：1)随机选择；2)最大剩余带宽选择策略；3)最小延迟选择策略；4)最小深度选择策略；5)基于用户历史行为的选择策略以及综合策略。

所述嵌入式实时操作***为windows ce或者vx works。

本发明的工作原理如下：

本发明首先在计算机网络中部署一台中心服务器，中心服务器拥有本***提供的所有媒体文件的目录以及文件所存储的机顶盒地址，机顶盒上所存储的最初媒体文件随机顶盒一起发放，最新的媒体文件存储在中心服务器上，由中心服务器推送到机顶盒。中心服务器与机顶盒具有IP地址，并运行相应的机顶盒管理软件。中心服务器可通过向机顶盒查询或者机顶盒向中心服务器通告的方式，获取机顶盒的静态资源以及动态资源，静态资源主要包括总的存储空间以及当前的剩余存储空间，动态资源主要是当前的CPU利用率以及当前的剩余上行带宽等。中心服务器将最新的媒体文件分发到相应的机顶盒上，并且当存储空间不足时替换机顶盒上的媒体文件，并将中心服务器上的旧的媒体文件删除，仅将最新的媒体文件保存在机顶盒上。当用户使用本发明进行视频点播时，用户的机顶盒首先与中心服务器建立连接，并获取节目目录，当选定节目后，中心服务器将用户的请求分配到合适的机顶盒上，让其作为服务器为用户提供点播服务。中心服务器在机顶盒参与点播过程时，监控机顶盒的状态，当作为服务器的机顶盒失效时，中心服务器为相应的作为客户端的机顶盒指派新的机顶盒作为服务器。

本发明的技术效果在于：

由于本发明采用中心服务器控制多个机顶盒，每个机顶盒既可作为服务器，又可作为客户端，从而实现了基于机顶盒的流媒体点播***的最为经济且有效的方式，具有节目源丰富，扩展性好的优点；减轻了中心服务器的负载，并且当使用本***的用户增加时，本***的性能不会下降，具有良好的扩展性；有线电视网络的双向改造为本发明的实现提供了双向、高带宽、低延时的网络；同时，有线电视网络大规模的用户群也为本发明的实现提供了足够的用户规模，提供了足够的媒体存储空间；在改造后的有线电视网络上以及现有的计算机网络上实现本发明是一种可行的方案，可以以较低的代价有效解决服务器的流量瓶颈的问题，并具有良好的扩展性。

附图说明

下面将结合附图以及实施例对本发明作进一步的说明书，附图中：

图1为本发明的***结构示意图

图2为机顶盒i点播影片《M》，中心服务器选择机顶盒k为其服务的结构示意图

图3为机顶盒{k}作为点播服务器为机顶盒{i}提供点播服务的结构示意图

图4为机顶盒c点播影片《M》，中心服务器选择机顶盒g为其服务的结构示意图

图5为机顶盒{g，k}作为点播服务器为机顶盒{c，i}提供点播服务的结构示意图

图6为机顶盒d点播影片《M》，中心服务器选择机顶盒c为其服务的结构示意图

图7为机顶盒{c，g，k}作为点播服务器为机顶盒{c，d，i}提供点播服务的结构示意图

图8为机顶盒a点播影片《M》，中心服务器选择机顶盒c为其服务的结构示意图

图9为机顶盒{c，g，k}作为点播服务器为机顶盒{a，c，d，i}提供点播服务的结构示意图

图10为中心服务器监控各机顶盒的点播过程示意图

图11为机顶盒c失效，中心服务器选择机顶盒g为机顶盒{a，d}提供点播服务的示意图

图12为机顶盒{g，k}作为点播服务器为机顶盒{a，d，i}提供点播服务的结构示意图

图13为点播影片的机顶盒形成了复杂的传输拓扑结构示意图

具体实施方式

实施例1

在计算机网络中部署了一台中心服务器，各机顶盒都接入计算机网络，如图1所示。当机顶盒i进行视频点播影片《M》的时候，首先与中心服务器交互，中心服务器根据当前影片《M》的存储情况及当前的播放状况，根据选择策略选择机顶盒k为机顶盒i提供服务，如图2所示，机顶盒i与中心服务器在点播时的请求/相应交互，中心服务器选中该机顶盒k作为服务器，机顶盒i则根据中心服务器的指示，与机顶盒k建立连接，并从机顶盒k顺序传输媒体文件《M》，如图3所示，媒体文件的传输方向为机顶盒k传输至机顶盒i。如图4所示：当机顶盒c进行视频点播影片《M》的时候，首先与中心服务器交互，中心服务器根据当前影片《M》的存储情况以及当前的播放状况，根据选择策略选择机顶盒g为机顶盒c提供服务，所述的选择策略为：1)随机选择；2)最大剩余带宽选择策略；3)最小延迟选择策略；4)最小深度选择策略；5)基于用户历史行为的选择策略以及综合策略。如图5所示，机顶盒c则根据中心服务器的指示，与机顶盒g建立连接，并从机顶盒g顺序传输媒体文件《M》。图6、图7表示了机顶盒d点播节目的情况，其过程与上相同。图8、图9表示了机顶盒a点播节目的情况，其过程与上相同。中心服务器需要完成对机顶盒的管理功能，尤其是需要监控各机顶盒的点播过程，收集其相应的状态参数，如图10所示，机顶盒与中心服务器的管理信息交互。当机顶盒c失效时，失效的原因可能是离线，也可能是不能够提供保证质量的服务，中心服务器选择机顶盒g为机顶盒a、d提供点播服务，a、d可从中断处继续观看影片，如图11所示，机顶盒c作为服务器已经失效。图12表示中心服务器重新指派机顶盒服务器后，机顶盒{g，k}作为点播服务器为机顶盒{a，d，i}提供点播服务。最终，点播不同节目的机顶盒在网络中形成了复杂的传输拓扑结构，如图13所示。

实施例2

本发明提供了一种以机顶盒为服务器的流媒体点播***，包括部署在计算机网络中的中心服务器，与所述中心服务器连接的至少一个路由器，与所述路由器连接的交换机，以及连接在所述交换机上的至少二个机顶盒；所述的中心服务器包含有存储文件的机顶盒地址、机顶盒资源状态、机顶盒存储空间、机顶盒CPU计算能力和利用率、机顶盒上行带宽和利用率、机顶盒播放目录名称以及节目下载百分比的机顶盒信息模块；带有IP地址的机顶盒包含嵌入式实时操作***，存储介质，所述机顶盒的各种信息与所述机顶盒信息模块上的的信息相对应。所述中心服务器包括流媒体数据库，所述流媒体数据库至少包含流媒体节目目录，以及最新的流媒体文件。

实施例3

本发明还提供了一种以机顶盒为服务器的流媒体点播方法：

A、计算机网络中部署一台中心服务器；

B、与中心服务器连接并接入计算机网络的多个机顶盒；

C、中心服务器根据任意一个机顶盒当前显示在中心服务器的机顶盒信息模块上的信息参数进行比较，选择任意一个机顶盒为其他任意一个机顶盒提供服务。

步骤C中的选择策略为：1)随机选择；2)最大剩余带宽选择策略；3)最小延迟选择策略；4)最小深度选择策略；5)基于用户历史行为的选择策略以及综合策略。

实施例4

A、计算机网络中部署一台中心服务器；

B、与中心服务器连接并接入计算机网络的多个机顶盒；

C、中心服务器根据任意一个机顶盒当前显示在中心服务器的机顶盒信息模块上的信息参数进行比较，选择任意一个机顶盒为其他任意一个机顶盒提供服务。

D、中心服务器监控各机顶盒的点播过程，收集机顶盒的在线/离线参数，当任意一个机顶盒处于离线状态或不能提供保证质量的点播服务时，任意一个机顶盒向中心服务器报告该情况，中心服务器重新为该任意一个机顶盒的所有客户端指派其他任意一个机顶盒作为服务器来提供服务，其他客户端可从断点开始继续观看节目。

进一步，所述中心服务器存储有流媒体文件的目录以及文件存储的机顶盒地址、最新的媒体文件、各个机顶盒的资源状态、机顶盒的存储空间以及当前的剩余存储空间、机顶盒CPU的计算能力和利用率、机顶盒的上行带宽和利用率、机顶盒播放的节目名称以及节目文件下载的百分比。

进一步，所述机顶盒包括嵌入式实时操作***，具有流媒体的传送与接收能力，可充当流媒体服务器，存储介质硬盘并分配IP地址，所述机顶盒参数、性能信息对应存储于所述中心服务器上。

进一步，中心服务器将最新的媒体文件传输到一个或者多个机顶盒上，如果机顶盒上空间不足，所述中心服务器发出删除命令将旧的媒体文件从机顶盒上删除，所述新的媒体文件传输到机顶盒后，中心服务器记录下存储该最新的媒体文件的机顶盒地址，并将该最新的媒体文件从中心服务器上删除。

进一步，当用户进行视频点播时，相应的机顶盒向中心服务器发出请求节目列表信息，如请求不合法，中心服务器拒绝该请求；如请求合法，中心、服务器向机顶盒返回节目列表。

进一步，步骤C中的选择策略为：1)随机选择；2)最大剩余带宽选择策略；3)最小延迟选择策略；4)最小深度选择策略；5)基于用户历史行为的选择策略以及综合策略。

所述的嵌入式实时操作***为windows ce或者vx works。

本发明不限于上述实施例，根据上述实施例的描述，本领域的普通技术人员还可作出一些显而易见的改变，但这些改变均应落入本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种以机顶盒为服务器的流媒体点播***，其特征在于：包括部署在计算机网络中的中心服务器，与所述中心服务器连接的至少一个路由器，与所述路由器连接的交换机，以及连接在所述交换机上的至少一个机顶盒；所述的中心服务器包含有存储文件的机顶盒地址、机顶盒资源状态、机顶盒存储空间、机顶盒CPU计算能力和利用率、机顶盒上行带宽和利用率、机顶盒播放目录名称以及节目下载百分比的机顶盒信息模块；带有IP地址的机顶盒包含嵌入式实时操作***，存储介质，所述机顶盒的各种信息与所述机顶盒信息模块上的的信息相对应。

2.根据权利要求1所述的以机顶盒为服务器的流媒体点播***，其特征在于：所述中心服务器包括流媒体数据库，所述流媒体数据库至少包含流媒体节目目录，以及最新的流媒体文件。

3.根据权利要求1所述的以机顶盒为服务器的流媒体点播***，其特征在于：所述的嵌入式实时操作***为windows ce或者vx works。

4.以机顶盒为服务器的流媒体点播方法，其特征是：

A、计算机网络中部署一台中心服务器；

B、与中心服务器连接并接入计算机网络的多个机顶盒；

C、中心服务器根据任意一个机顶盒当前显示在中心服务器的机顶盒信息模块上的信息参数进行比较，选择任意一个机顶盒为其他任意一个机顶盒提供服务。

5.以机顶盒为服务器的流媒体点播方法，其特征是：

A、计算机网络中部署一台中心服务器；

B、与中心服务器连接并接入计算机网络的多个机顶盒；

C、中心服务器根据任意一个机顶盒当前显示在中心服务器的机顶盒信息模块上的信息参数进行比较，选择任意一个机顶盒为其他任意一个机顶盒提供服务。

D、中心服务器监控各机顶盒的点播过程，收集机顶盒的在线/离线参数，当任意一个机顶盒处于离线状态或不能提供保证质量的点播服务时，任意一个机顶盒向中心服务器报告该情况，中心服务器重新为该任意一个机顶盒的所有客户端指派其他任意一个机顶盒作为服务器来提供服务，其他客户端可从断点开始继续观看节目。

6.根据权利要求4或5所述的以机顶盒为服务器的流媒体点播方法，其特征是：所述中心服务器存储有流媒体文件的目录以及文件存储的机顶盒地址、最新的媒体文件、各个机顶盒的资源状态、机顶盒的存储空间以及当前的剩余存储空间、机顶盒CPU的计算能力和利用率、机顶盒的上行带宽和利用率、机顶盒播放的节目名称以及节目文件下载的百分比。

7.根据权利要求4或5所述的以机顶盒为服务器的流媒体点播方法，其特征是：所述机顶盒包括嵌入式实时操作***，存储介质硬盘并分配IP地址，所述机顶盒参数、性能信息对应存储于所述中心服务器上。

8.根据权利要求4或5所述的以机顶盒为服务器的流媒体点播方法，其特征是：中心服务器将最新的媒体文件传输到一个或者多个机顶盒上，如果机顶盒上空间不足，所述中心服务器发出删除命令将旧的媒体文件从机顶盒上删除，所述新的媒体文件传输到机顶盒后，中心服务器记录下存储该最新的媒体文件的机顶盒地址，并将该最新的媒体文件从中心服务器上删除。

9.根据权利要求4或5所述的以机顶盒为服务器的流媒体点播方法，其特征是：当用户进行视频点播时，相应的机顶盒向中心服务器发出请求节目列表信息，如请求不合法，中心服务器拒绝该请求；如请求合法，中心服务器向机顶盒返回节目列表。

10.根据权利要求4或5所述的以机顶盒为服务器的流媒体点播方法，其特征是：步骤C中的选择策略为：1)随机选择；2)最大剩余带宽选择策略；3)最小延迟选择策略；4)最小深度选择策略；5)基于用户历史行为的选择策略以及综合策略。

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