CN101710965A - 一种网络电视的全网存储、调度方法及*** - Google Patents

一种网络电视的全网存储、调度方法及*** Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于网络电视的全网存储和调度方法，具体包括以下步骤：内容分发网络的直播媒体码流发送节点在媒体码流数据包中添附识别标识和存储标识并将媒体码流数据包传送到录制节点，录制节点根据该识别标识和存储标识将媒体码流数据存储为录制文件。本发明的***将媒体数据对齐存储到全网的节点，边缘节点采用部分存储和逐级调度的方式来应对客户终端的请求。该方法和***保证各录制节点的媒体数据对齐存储，优化了内容分发网络的节点服务能力，实现合理利用现有的网络资源和节点存储，并且相较于传统的按照固定时长对直播码流分割的方式，本发明可为直播时移回看电视提供更好的服务质量，提高用户的体验效果。

Description

一种网络电视的全网存储、调度方法及***
技术领域
本发明涉及基于IP网络的多媒体通信领域，具体涉及一种网络电视(Internet Protocol Television，IPTV)中实现直播节目时移回看的全网存储、调度方法和***。
背景技术
随着IP网络传输技术的发展，网络电视依托架构在IP网络的CDN(Content Delivery Network)使得存储和调度媒体数据的效率越来越高，得到越来越广泛的运用。如何提高CDN全网节点服务能力，增加媒体码流数据包传输的稳定性、可靠性和灵活性一直是数据传输领域研究的课题。
IPTV(Internet Protocol Television)也叫网络电视，是指基于IP网络的电视广播服务。IPTV提供了以视听内容为主的视频内容服务，包括直播、点播、轮播、时移、回看等；时移回看电视作为IPTV的基本业务，为用户看电视提供了更加自由的观看方式：用户可以随时、有选择的观看自己喜爱的电视节目，极大提高了体验效果，解放了传统电视对用户的束缚。
由于时移回看电视的特性，需要对正在直播的电视节目在CDN(Content Delivery Network)中进行录制存储，目前有三种常用的录制存储方法：
第一种：在CDN的上级节点录制存储，用户的时移回看服务在这些节点实现，如图1所示：时移回看录制存储在中心节点101’、区域节点102-1’和区域节点102-2’上，作为客户终端的机顶盒用户104’直接在这些节点观看录制内容。
采用这种方法的优点是占用了较少的存储空间，但存在以下缺点：
当时移回看用户量较大时，区域节点102’(或中心节点101’)的能力被时移回看大量占用，将导致区域节点102’提供给边缘节点103’的内容调度服务能力降低，进而影响到用户的点播，用户的点播服务又会被调度到区域节点，形成一个循环。会导致对用户的服务变差，影响用户的体验效果。
大量的时移回看服务在区域节点102’(或中心节点101’)服务，这些服务的网络流量会对该区域的网络造成一定冲击，影响CDN节点间的内容调度，进而影响用户的体验效果。
第二种：在CDN的边缘节点录制存储，用户的时移回看服务被分散到边缘节点。
采用这种方法的优点是用户服务可以得到很好分流，体验效果也好。但是其缺点是在边缘节点占用了大量的存储空间，CDN网络的总体节点成本上升。
第三种：与第一种类似，直播码流在中心节点和区域节点进行存储；在录制节点按照固定时长对直播码流分割成不同的文件进行存储，边缘节点、区域节点和中心节点之间使用固定时长的媒体文件进行调度。
采用这种方法的优点是占用存储空间小，用户服务采用节点间的按固定时长的媒体文件调度。其缺点是无法按照电视节目进行录制存储；在调度时按照固定时长的媒体文件进行，调度颗粒大，对边缘节点存储和网络带宽浪费大。
发明内容
本发明的主要目的是：提供一种网络电视直播时移回看中实现无缝调度和灵活调整存储空间的全网存储、调度方法和***。
本发明的技术问题是通过以下技术方案予以解决的：一种网络电视的全网存储方法，存储方法具体包括以下步骤：内容分发网络(CDN)的直播媒体码流发送服务器在媒体码流数据包中添附识别标识和存储标识；该直播媒体码流发送服务器将媒体码流数据包传送到录制节点，录制节点根据该识别标识和存储标识将媒体码流数据存储为录制文件。
该种用于网络电视的全网调度方法，具体包括以下步骤：客户终端向边缘节点调度媒体码流数据，该边缘节点将本地存储的媒体码流数据发送到客户终端，对于未存储的媒体码流数据，该边缘节点向录制节点调度客户终端请求的媒体码流数据。
为了实现客户终端对任意片段媒体码流数据的无缝调度，该识别标识和存储标识为节目标签和存储偏移标签，该用来区分录制文件的节目标签和指示存储位置的存储偏移标签的设置使得客户终端通过机顶盒实现对任意媒体片段的无缝调度。
对于在传输过程中丢失的媒体码流数据包，该录制节点在录制文件的相应位置填写全0数据，实现对齐存储。
本发明还涉及一种网络电视的全网存储和调度***，包括录制节点以及直播媒体码流发送服务器，该直播媒体码流发送服务器用来在媒体码流数据包中添附识别标识和存储标识以及将媒体码流数据包传送到录制节点，该录制节点用来根据该识别标识和存储标识将媒体码流数据存储为录制文件。
该部分存储媒体码流数据的边缘节点与客户终端和录制节点之间的调度关系是：该边缘节点用于将本地存储的媒体码流数据发送到客户终端，对于本地未存储的媒体码流数据，该边缘节点还用于向录制节点调度客户终端请求的媒体码流数据。
优选的，该录制节点包括内容分发网络(CDN)的中心节点和区域节点，该直播媒体码流发送服务器包括产生识别标识和存储标识的标识产生模块，该录制节点包括录制存储服务器。该边缘节点还包括用来定位调度的媒体片段的媒体片段传输模块。
本发明与现有技术相比的有益效果是：1)本发明的网络电视的全网存储方法，通过在媒体码流数据包中添附识别标识和存储标识，再将媒体码流数据对齐存储到内容分发网络(CDN)的相关节点中去，作为一种实施方式，该识别标识为节目标签，直播媒体码流发送服务器根据直播节目单，在直播媒体码流RTP包的扩展域中打入节目标签和媒体码流的偏移标签，将直播码流按节目分割，在录制节点存储成相应的节目媒体文件，保证各录制节点的媒体数据以节目标签为区分对齐存储，分布式对齐存储方式和逐级调度优化了内容分发网络的节点服务能力，合理利用现有的网络资源和节点存储，实现各录制节点对直播码流按识别标识的对齐存储，相较于传统的按照固定时长对直播码流分割的方式，本发明可为直播时移回看电视提供更好的服务质量，提高用户的体验效果；2)本发明的用于网络电视的全网调度方法，客户终端向边缘节点部分调度媒体码流数据，对于本地未存储的媒体码流数据，该边缘节点向上级，亦即录制节点调度，通过逐级的方式来调度分布于全网对齐存储的媒体数据，从而实现在任意节点之间可按媒体数据片段无缝调度；3)本发明的网络电视的全网存储和调度***，为了实现媒体码流数据的对齐存储和无缝调度，对于在传输过程中丢失的媒体码流数据包，该录制节点在录制文件的相应位置填写全0数据，这样在各个录制节点上媒体数据的存储是对齐的，与原始直播码流中的媒体数据的发送顺序是一致的，与原始直播码流的不丢包存储的大小也是一致的，实现在任意节点间按媒体数据片段的无缝调度；4)本发明的网络电视的全网存储和调度***，其设置的识别标识和存储标识，不仅实现对齐存储和无缝调度，而且可准确定位媒体数据片段，些媒体数据片段在节点保存一段时间后可按节目或者按节目内的时间段等等条件删除，保证本节点的存储空间不被过多占用，合理利用现有的节点存储资源。
附图说明
图1描述了现有采用区域节点存储时移回看录制的实现框图；
图2是根据本实施例的在RTP协议中扩展的节目标签和存储偏移标签示意图；
图3描述了本实施例采用边缘节点部分存储时移回看录制的实现框图；
图4是根据本实施例的带节目标签和存储偏移标签的组播媒体码流传输、时移回看录制流程图；
图5是根据本实施例的时移回看客户终端观看流程图。
具体实施方式
下面通过具体实施方式结合附图对本发明作进一步详细说明。
本发明涉及的网络电视的全网存储和调度***，分别对存储方式和数据调度方式加以了改进。
其中，存储方式的改进在于：在媒体码流数据包中添附识别标识和存储标识从而实现以识别标识区分录制文件和以存储标识具体数据包存储位置的对齐存储，本例中，该识别标识和存储标识为节目标签A和存储偏移标签B。该用来区分录制文件的节目标签A和指示存储位置的存储偏移标签B的设置使得客户终端通过机顶盒实现对任意媒体片段的无缝调度。
本发明的识别标识并不仅限于节目标签，该识别标识可以是时间段或者其它自定义的标识，比如某节目8:00至9:00时段专门用来时移回看的对齐存储。本例中以下的介绍仅以节目标签为例加以说明。
调度方式的改进在于：该***将直播媒体码流数据分布存储在内容分发网络(CDN)的录制节点和边缘节点。其中，录制的媒体码流数据主要存储在录制节点，底层的边缘节点部分存储媒体数据，对于其本地未存储的媒体数据通过逐级调度的方式从录制节点无缝提取媒体数据片段。
以下具体介绍实施方式。
请参阅图3，该网络电视的全网存储和调度***包括CDN组网的中心节点101、区域节点102以及边缘节点103。其中，该中心节点101、区域节点102-1、102-2为本例中的录制节点。该***还包括作为客户终端的机顶盒104、为录制节点提供媒体数据的直播媒体码流发送服务器105以及设置在录制节点的录制存储服务器106。以上模块相互协作实现本发明实施例。
该直播媒体码流发送服务器105包括产生识别标识和存储标识的标识产生模块107。
该等边缘节点103-1～103-4还设置有用来定位媒体片段的媒体片段传输模块108。
本例中，直播媒体码流发送服务器105产生的媒体数据采用分布式全网存储方式。其中，媒体数据主要存储在录制节点，部分存储在边缘节点103以分担录制节点的存储压力和减轻CDN网络传输压力。。
构成内容分发网络组网的节点包括中心节点101、区域节点102以及边缘节点103。
其中，内容分发网络(CDN)的中心节点101，存储了IPTV***所有的点播片源、时移回看录制，其可通过节点之间内容调度为其它节点提供媒体数据内容。
内容分发网络(CDN)的区域节点102，存储了IPTV***中部分的点播片源、时移回看录制，通过节点之间内容调度为其管辖的边缘节点提供媒体数据内容；
内容分发网络(CDN)的边缘节点103，存储了IPTV***中少量的热门点播片源、时移回看录制，为客户终端的机顶盒用户提供点播服务。
该直播媒体码流发送服务器105包括产生识别标识和存储标识的标识产生模块107。该录制节点，以及中心节点101和区域节点102分别包括录制存储服务器106。
请参考图2所示的节目标签和存储偏移标签示意图。该直播媒体码流发送服务器105以IP组播包的方式将直播码流发送到CDN网络中的录制节点，为时移回看录制、最终用户观看提供媒体码流。该直播媒体码流发送服务器105在发送媒体码流数据过程中，根据标识产生模块107发送的节目标签A按照节目单分割直播码流。并且，根据标识产生模块107发送的存储偏移标签B在同一个节目码流的发送过程中，每个数据包相对于节目开始的媒体数据大小偏移记录在RTP(Real-time Transport Protocol)的扩展域中，在录制时进行对齐存储。该存储偏移标签用来保证各节点存储的同一节目直播码流的是对齐的、大小一致的，为后续节点间按节目媒体片段调度服务。
其中，本实施例的识别标识并不仅限于节目标签，该识别标识可以是时间段或者其它自定义的标识，比如某节目8:00至9:00时段专门用来时移回看的对齐存储。本例中以下的介绍仅以节目标签为例加以说明。
该标识产生模块107，根据直播节目单，在直播媒体码流发送服务器105发送的直播码流RTP包的扩展域中打入节目标签和存储偏移标签，将直播码流按节目分割。录制节点根据节目标签和存储偏移标签将数据包存储成相应的节目媒体文件。保证各录制节点媒体数据对齐存储，实现在任意节点间进行按媒体片段无缝调度；保证各录制节点的媒体数据以节目标签为区分对齐存储，本例中对直播码流按识别标识的对齐存储，可为直播时移回看电视提供更好的服务质量，提高用户的体验效果。
该录制节点包括录制存储服务器106。该录制存储服务器106用来接收直播媒体码流发送服务器105发送的媒体数据。该录制存储服务器106根据节目标签将媒体数据存储成不同的媒体文件，根据存储偏移标签将媒体数据对齐存储到录制节点的存储设备上，为后续最终用户的时移回看业务提供媒体数据。
作为客户终端的机顶盒104，最终用户通过机顶盒观看IPTV***提供的点播片源、时移回看录制和实现其他业务功能。
在最终用户的时移回看业务调度过程中还需要涉及媒体片段传输模块108。该媒体片段传输模块108将边缘节点103提供的时移回看时间根据节目单转换为节目标签，然后根据节目标签定位到相应的媒体文件。直播媒体码流发送服务器105产生的存储偏移标签保证了各个节点的媒体数据录制是对齐存储的，不存在同一个节目在各个节点上存储大小不一致。因此媒体片段传输模块108可以在各个节点之间定位媒体片段，协助实现媒体片段的传输。媒体数据从区域节点102或者中心节点101下载到边缘节点103并在边缘节点103进行存储，传输过程采用边拉边放模式，边缘节点103同步将数据发送到机顶盒104上，提供时移或回看功能。
本例中的网络电视全网存储和调度***通过在媒体码流数据包中添附识别标识和存储标识，将直播码流按节目分割，在录制节点存储成相应的节目媒体文件，保证各录制节点的媒体数据以节目标签为区分对齐存储，再将媒体码流数据对齐存储到内容分发网络(CDN)的各个节点中去。本例中的分布式对齐存储方式和逐级调度优化了内容分发网络的节点服务能力，合理利用现有的网络资源和节点存储，为直播时移回看电视提供更好的服务质量，提高用户的体验效果。
为了实现无缝调度，对于在传输过程中丢失的媒体码流数据包，该录制节点用来在录制文件的相应位置填写全0数据，实现对齐存储，使得内容分发网络的各个节点之间实现按媒体片段无缝调度。
本实施方式媒体数据的存储相较于传统集中存储在中心节点和区域节点的方式或者分散存储在边缘节点的方式，采用折中方式，既有集中存储同时也结合边缘节点的部分存储，实现分布式全网存储。
因为存储方式的不同，使得调度方式也有所改变。总的来说边缘节点对于其本地未存储的媒体数据通过逐级调度的方式从录制节点无缝提取媒体数据片段。
本实施方式涉及的媒体数据调度过程大致如下：在客户终端104向边缘节点103调度媒体码流数据时，该边缘节点103将本地存储的媒体码流数据发送到客户终端104，对于未存储的媒体码流数据，该边缘节点103向录制节点，即中心节点101或区域节点102，调度客户终端104请求的媒体码流数据。
如图4和图5所示，分别揭示了媒体数据的存储和调度过程。
请参考图4，所示为本实施例的带节目标签和存储偏移标签的组播媒体码流传输、时移回看录制流程。本例中涉及的网络电视的全网存储方法，具体包括以下步骤：
步骤S101：外部***下发时移回看录制命令到本***，触发直播媒体码流发送服务器105的标识产生模块107产生节目标签和存储偏移标签，该直播媒体码流发送服务器105组播直播媒体码流到各录制节点进行录制。
步骤S102：标识产生模块107根据直播的节目单，在某节目开始时产生一个节目标签，在当前节目结束下一个节目开始时产生新的节目标签，这样节目标签就将直播码流分割成了按节目存储的媒体文件。
步骤S103：标识产生模块107下发节目标签到直播媒体码流发送服务器105。
步骤S104：该直播媒体码流发送服务器105根据图2所示的RTP扩展域规定，构造直播媒体码流数据包：将节目标签和存储偏移标签放入RTP扩展域。
步骤S105：打了节目标签和存储偏移标签的RTP包组播到CDN网络的各个节点，包括中心节点101、区域节点102以及边缘节点103。
步骤S106：CDN网络的录制节点，亦即中心节点101和区域节点102接收组播媒体码流。
步骤S107：录制节点的录制存储服务器106录制直播码流数据。
步骤S108：录制存储服务器106根据图2所示的RTP扩展域规定，取出码流中的节目标签和存储偏移标签，然后根据节目标签和存储偏移标签将码流数据存入相应节目录制文件的相应偏移位置。对于在传输过程中丢失的码流数据，录制存储服务器106在节目录制文件的相应位置填写全0数据。这样在各个录制节点上媒体数据的存储是对齐的，与原始直播码流中的媒体数据的发送顺序是一致的，与原始直播码流的不丢包存储的大小也是一致的；因此，各个节点间可以实现按媒体片段进行无缝调度。
请参考图5，其揭示了本实施例的调度过程，亦即时移回看录制用户观看流程。本例中涉及的用于网络电视的全网调度方法，具体包括以下步骤：
步骤S201：用户在机顶盒104端点播回看节目或者进入直播时移。
步骤S202：作为客户终端的机顶盒104向最近的边缘节点103请求媒体数据。
步骤S203：该边缘节点103首先判断机顶盒104请求的媒体数据是否在本节点。
步骤S204：如果在本节点则直接将媒体数据发送到机顶盒104。
步骤S205：当边缘节点103判断媒体数据不在本节点时，立即向其依赖的上级区域节点102请求相应的媒体片段。
步骤S206：边缘节点103通过媒体片段传输模块108建立一个向区域节点102请求数据的会话。
步骤S207：然后根据请求媒体数据在节目文件中的偏移向区域节点102或者中心节点请求相应的媒体片段。
步骤S208：区域节点102根据边缘节点103请求中提供节目标签，打开本节点相应的节目录制文件，然后根据请求媒体片段的偏移将相应媒体数据发送到边缘节点103。
步骤S209：边缘节点103将区域节点102发送过来的媒体数据在本节点存储下来。
步骤S210：将媒体数据同步给节点点播服务。
步骤S211：并且将媒体数据同步发送到机顶盒104。
从区域节点102调度过来在本地存储的媒体片段，可以继续服务本节点的其他用户。这些媒体片段在本节点保存一段时间后就删除，保证本节点的存储空间不被过多占用。
以上内容是结合具体的实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种网络电视的全网存储和调度方法，存储方法具体包括以下步骤：
内容分发网络(CDN)的直播媒体码流发送服务器在媒体码流数据包中添附识别标识和存储标识；
所述直播媒体码流发送服务器将媒体码流数据包传送到录制节点，录制节点根据所述识别标识和存储标识将媒体码流数据存储为录制文件。
2.根据权利要求1所述的网络电视的全网存储和调度方法，其特征在于：所述录制节点包括内容分发网络(CDN)的中心节点和区域节点，内容分发网络的边缘节点部分存储媒体码流数据。
3.根据权利要求2所述的网络电视的全网存储和调度方法，其特征在于：所述部分存储媒体码流数据的边缘节点与客户终端和录制节点之间的调度方法为：客户终端向边缘节点调度媒体码流数据，所述边缘节点将本地存储的媒体码流数据发送到客户终端，对于本地未存储的媒体码流数据，所述边缘节点向录制节点调度客户终端请求的媒体码流数据。
4.根据权利要求3所述的网络电视的全网存储和调度方法，其特征在于：所述识别标识和存储标识为节目标签和存储偏移标签。
5.根据权利要求1-4任意一项所述的网络电视的全网存储和调度方法，其特征在于：对于在传输过程中丢失的媒体码流数据包，所述录制节点在录制文件的相应位置填写全0数据。
6.一种网络电视的全网存储和调度***，其特征在于：包括录制节点以及直播媒体码流发送服务器，所述直播媒体码流发送服务器用来在媒体码流数据包中添附识别标识和存储标识以及将媒体码流数据包传送到录制节点，所述录制节点用来根据所述识别标识和存储标识将媒体码流数据存储为录制文件。
7.根据权利要求6所述的网络电视的全网存储和调度***，其特征在于：所述录制节点包括内容分发网络(CDN)的中心节点和区域节点，所述中心节点和区域节点分别包括录制存储服务器，内容分发网络的边缘节点部分存储媒体码流数据。
8.根据权利要求7所述的网络电视的全网存储和调度***，其特征在于：所述部分存储媒体码流数据的边缘节点与客户终端和录制节点之间的调度关系是：所述边缘节点用于将本地存储的媒体码流数据发送到客户终端，对于本地未存储的媒体码流数据，所述边缘节点还用于向录制节点调度客户终端请求的媒体码流数据。
9.根据权利要求8所述的网络电视的全网存储和调度***，其特征在于：所述直播媒体码流发送服务器包括产生识别标识和存储标识的标识产生模块。
10.根据权利要求9所述的网络电视的全网存储和调度***，其特征在于：所述边缘节点包括用来定位媒体片段的媒体片段传输模块。
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