CN102404378A - 一种流媒体分发传输网络*** - Google Patents

一种流媒体分发传输网络*** Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种流媒体分发传输网络***，包括：网络电视中心业务平台、一个或多个节点数据中心、及一个或多个用户设备，一个数据中心，用于从所述网络电视中心业务平台接收元信息和流媒体数据，下发元信息给所述节点数据中心；根据所述用户设备的域名***DNS域名解析请求，将相应的节点数据中心的地址返回给用户设备；所述节点数据中心用于根据所述元信息从所述数据中心获取流媒体数据；当收到用户设备的内容访问请求时，返回流媒体数据或其它用户设备的地址；所述用户设备用于根据数据中心返回的节点数据中心的地址，向相应的节点数据中心发送内容访问请求；如果节点数据中心返回其它用户设备的地址，则与相应用户设备交互数据。

Description

一种流媒体分发传输网络***
技术领域
本发明涉及通信领域，尤其涉及一种流媒体分发传输网络***。
背景技术
随着宽带和流媒体应用的普及，流媒体宽带运营平台和网络电视应用是极具市场和社会价值的宽带增值服务，并已经在电信、教育、广电等领域得到广泛应用。与此同时，传统的CDN(Content Delivery Network，内容分发网络)等网络传输技术因其固有的优点，得到了普遍的应用：
全局负载平衡，访问速度快，让用户连接到最近的服务器上去，提高了用户访问网站的效率。
热点内容主动传送，自动跟踪，自动更新。
无缝集成、高可靠、可用性以及扩展性。
减少对骨干网络带宽资源的占用，具有智能的管理控制能力。
发送的内容受到保护，而且内容提供商可在本地自己决定服务的内容。
节省骨干网络带宽，减轻中心设备和骨干网络的压力。
但是，随着网络视频流需求的不断加大，CDN网络逐渐显现出很多不足，特别是随着服务能力的扩展，需要不断的线性投资，对内容运营商来说是一个沉重的负担。因此，CDN等传统的内容分发网络技术的瓶颈原因造成大规模应用困难非常大，即使勉强应用，也是付出大量的硬件设备和大量昂贵的带宽租用资源才得以实现，而且在高峰并发时段还经常停顿缓冲。
1、投资商想做流媒体视频，但高额的成本让其望而生畏；运营商面对庞大的资源升级和维修费用，以及日益壮大的用户数量，处于进退两难的境地。
2、一次性投资的巨大让投资商对市场产生怀疑，带宽租用的高昂价格成为运营商盈利的一大阻力。服务器数量庞大，托管或者购买价格成本都非常高。播放质量随着用户量的增加而下降，用户体验效果失望，难以留住长期稳定的固定用户。
3、部分运营商有可观的用户资源，但盈利的大部分收入都投入源源不断的硬件升级、带宽租用增加当中，常常是付出与回报不成比例。
4、运营商常常不得不将大部分精力投入***庞大的硬件及带宽维护上，没有更多的精力研究赢利模式及内容获取上，使得赢利模式单一，已成规模的运营商节目内容逐渐失去独特的吸引力，逐渐降低了用户忠诚度。
P2P(Peer-to-Peer，对等)流媒体技术的出现，很大程度上解决了内容运营商硬件成本以及带宽租用成本问题。其去中心化、高效率、高质量、高稳定性、资源共享局域化、可扩展性强等特点，能够非常好的解决共享率高的视频在网络中的传输问题，比如：视频网络直播。但是对于分散度比较大，共享率不高的视频点播，P2P流媒体技术确收效甚微。
同时，由于P2P技术的一些固有缺陷，过于强调“对等”交换，每个节点之间的交换完全是无序的。例如：一个北京的用户，既可能和广州的用户进行数据片段的交换，也可能和远在美国的某用户进行交换。显然，无序的交换导致了无谓的跨地区甚至是跨国的“远程流量旅行”，这耗费了宝贵的国内和国际带宽资源，电信等网络运营商将付出巨大的代价，这也是P2P难以在网络运营商处难以得到支持的主要原因。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种流媒体分发传输网络***，结合传统CDN以及P2P传输技术的优势，进行流媒体分发。
为了解决上述问题，本发明提供了一种流媒体分发传输网络***，包括：
网络电视中心业务平台、一个数据中心、一个或多个节点数据中心、及一个或多个用户设备；
所述数据中心用于从所述网络电视中心业务平台接收元信息和流媒体数据，下发元信息给所述节点数据中心；根据所述用户设备的域名***DNS域名解析请求，将相应的节点数据中心的地址返回给用户设备；
所述节点数据中心用于根据所述元信息从所述数据中心获取流媒体数据；当收到用户设备的内容访问请求时，返回流媒体数据或其它用户设备的地址；
所述用户设备用于根据数据中心返回的节点数据中心的地址，向相应的节点数据中心发送内容访问请求；如果节点数据中心返回其它用户设备的地址，则与相应用户设备交互数据。
进一步地，各所述节点数据中心分别包括：
若干个边缘流媒体服务器，用于从所述数据中心接收元信息，根据所述元信息向所述数据中心请求流媒体数据，保存返回的流媒体数据；当收到所述用户设备的内容访问请求时，返回所请求的流媒体数据给所述用户设备；
局域负载均衡模块，用于当收到所述用户设备的内容访问请求时，根据本地局域范围内的负载均衡结果，将内容访问请求转发给相应的边缘流媒体服务器；
对等PP点/直播服务器，用于从所述数据中心接收元信息，根据所述元信息向所述数据中心请求流媒体数据，保存返回的流媒体数据；当收到用户设备的内容访问请求时，将所请求的流媒体数据封装为对等P2P包发送给所述用户设备；
内容追踪服务器，用于当收到用户设备的内容访问请求时，向所述用户设备发送PP点/直播服务器/或其它用户设备的地址。
进一步地，所述数据中心包括：
智能控制中心***和流媒体中心***；
所述智能控制中心***包括：数据库服务模块；
网络管理及服务模块，用于从所述网络电视中心业务平台接收元信息并保存；通过所述数据库服务模块将所述元信息发送给所述边缘流媒体服务器和PP点/直播服务器；
P2P全局负载均衡模块，用于当收到所述用户设备的流媒体数据的域名解析请求时，基于应用层重定向进行全局负载均衡选择一内容追踪服务器；返回应用层重定向请求给所述用户设备，其中携带所选择的内容追踪服务器的地址；
所述流媒体中心***包括：
域名解析及全局负载均衡模块，用于当收到所述用户设备的流媒体数据的域名解析请求时，基于DNS进行全局负载均衡选择一局域负载均衡模块；返回DNS域名解析结果给所述用户设备，其中携带所选择的局域负载均衡模块的地址；
中心流媒体服务器，用于接收并保存所述网络电视中心业务平台发布的流媒体数据，当收到所述PP点/直播服务器或边缘流媒体服务器的请求时，返回流媒体数据。
进一步地，所述P2P全局负载均衡模块还用于根据全国的IP地址列表，内容追踪服务器的IP地址表生成P2P全局负载均衡所需求的***配置文件，根据内容追踪服务器IP地址，将内容追踪服务器所在IP段分成一个区段，这个区段中包含了内容追踪服务器IP地址，以及用户设备IP段；将剩余的IP地址段按照运营商来划分，其它IP地址列表生成一个默认的区段。
进一步地，各所述用户设备分别包括：
智能决策模块，用于从所述全局负载均衡模块接收应用层重定向请求，从所述域名解析及全局负载均衡模块接收DNS域名解析结果；根据所述DNS域名解析结果向相应的局域负载均衡模块发送内容访问请求，从边缘流媒体服务器接收HTTP数据流；根据所述应用层重定向请求向相应的内容追踪服务器发送内容访问请求，接收内容追踪服务器返回的地址；
PP客户端，用于根据所述内容追踪服务器返回的地址，从相应的PP点/直播服务器接收P2P包，或与相应的用户设备交换P2P数据。
进一步地，所述域名解析及全局负载均衡模块和所述P2P全局负载均衡模块还用于当收到所述用户设备的网页的DNS域名解析请求时，应答网络电视网站的地址；
所述用户设备还用于根据所述网络电视网站的地址，从所述网络电视中心业务平台接收HTTP数据流。
进一步地，所述PP点/直播服务器当收到用户设备的内容访问请求时，将所请求的流媒体数据封装为P2P包发送给所述用户设备是指：
所述PP点/直播服务器当接收到的所述用户设备的内容访问请求是直播请求时，将从所述中心流媒体服务器请求的流媒体数据，封装为P2P包发送给所述用户设备；当接收到的所述用户设备的内容访问请求是点播请求时，转发给所述局域负载均衡模块，将边缘流媒体服务器返回的数据封装为P2P包转发给所述用户设备；
所述局域负载均衡模块还用于当收到所述PP点/直播服务器转发的内容访问请求时，根据本地局域范围内的负载均衡结果，将内容访问请求转发给相应的边缘流媒体服务器；
所述边缘流媒体服务器还用于当收到所述PP点/直播服务器的内容访问请求时，返回所请求的流媒体数据给所述PP点/直播服务器。
进一步地，所述边缘流媒体服务器返回所请求的流媒体数据是指：
所述边缘流媒体服务器如果保存有所请求的流媒体数据，则直接返回该流媒体数据；如果没有保存，则从所述中心流媒体服务器获取所请求的流媒体数据，然后返回所获取的流媒体数据。
进一步地，所述边缘流媒体服务器以运营商为单位保存流媒体数据，保存所述用户设备的内容访问请求中统一资源定位符URL和流媒体数据存储位置之间的第一映射关系，以及流媒体数据存储位置和内容源URL之间的第二映射关系；通过提取所述用户设备的内容访问请求中URL里的运营商信息，根据所述第一映射关系查找存储的流媒体数据；当未能找到流媒体数据时，根据所述第二映射关系向中心流媒体服务器获取流媒体数据。
进一步地，所述中心流媒体服务器还用于将部分热点节目的流媒体数据返回给所述边缘流媒体服务器，保留普通节目的流媒体数据；当用户设备的内容访问请求中请求所保留的普通节目的流媒体数据时，通过所述边缘流媒体服务器返回给用户设备。
本发明的技术方案对于直播流服务的频道资源集中，资源共享率高，单路流资源带宽占用不大等特点，以及流媒体内容需要实时下发到用户端的要求，借鉴传统P2P传输网络的优势，设计优化的P2P直播流媒体子***，能够很好的满足直播流下发的实时性要求高、传输延时小等需求。同时，资源的高共享率可为用户节约大量的硬件以及带宽资源投入。
本发明的技术方案对于点播服务存在的节目资源庞大，资源共享率低等特点，单纯CDN***难以承受内容分发需要消耗的高昂硬件及带宽投入，单纯P2P***更是收效甚微，P2P的节点共享机制将鲜能发挥作用的问题，借鉴传统CDN及P2P传输网络技术优势，在中心与省地市节点之间的骨干网链路采用高效的CDN传输技术；在节点与用户端之间的接入层网络采用“局域化”智能路由的优化P2P技术，构建P2P区域化网络；在用户端根据内容的不同来源，设计高效的智能决策模块；优化方案辅以2∶8节目内容的推/拉智能控制方式，既可以节约运营商大量的硬件及带宽资源投入，又可以保证用户高质量的视听体验服务。
附图说明
图1是实施例一的流媒体分发传输网络***的示意框图；
图2是实施例一的流媒体分发传输网络***中节点数据中心的示意框图；
图3是实施例一的流媒体分发传输网络***中数据中心的示意框图；
图4实施例一的流媒体分发传输网络***中网络电视中心业务平台的示意框图；
图5是内容分发过程中的映射关系示意图。
具体实施方式
下面将结合附图及实施例对本发明的技术方案进行更详细的说明。
需要说明的是，如果不冲突，本发明实施例以及实施例中的各个特征可以相互结合，均在本发明的保护范围之内。另外，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机***中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。
现有的大规模数字内容网络分发方面都是利用单一的CDN或者P2P技术，本发明结合了CDN和P2P技术各自的优势，实现一个高质量CDN-P2P混合模式流媒体平台；提出了一种在上层CDN网络架构中以P2P方式进行内容分发的流媒体分发传输网络***(本文中称为MDN***)。
本实施例在结合P2P与CDN时，还可以采用P2P技术的升级版P4P(Proactive network Provider Participation for P2P)，意在加强服务供应商(ISP)与客户端程序的通信，降低骨干网络传输压力和运营成本，并提高改良的P2P文件传输的性能。与P2P随机挑选Peer(对等机)不同，P4P协议可以协调网络拓扑数据，能够有效选择Peer，从而提高网络路由效率。传统的P2P方式下数据节点和传输时随机的，也就是说这种传输方式可能占据任意一个网络节点或者出口的带宽。而P4P则是智能选取数据交换对象，更多的通过智能运算选择同一路由器或者地域性网络来进行数据交换，最大程度上解决大型节点和网络出口负载，同样通过智能选择数据交换对象也能大大提高数据传输能力。
实施例一，一种流媒体分发传输网络***，如图1所示，包括：
网络电视中心业务平台、一个数据中心、一个或多个节点数据中心、及一个或多个用户设备；
所述数据中心用于从所述网络电视中心业务平台接收元信息和流媒体数据，下发元信息给所述节点数据中心；根据所述用户设备的域名***DNS域名解析请求，将相应的节点数据中心的地址返回给用户设备；
所述节点数据中心用于根据所述元信息从所述数据中心获取流媒体数据；当收到用户设备的内容访问请求时，返回流媒体数据或其它用户设备的地址；
所述用户设备用于根据数据中心返回的节点数据中心的地址，向相应的节点数据中心发送内容访问请求；如果节点数据中心返回其它用户设备的地址，则与相应用户设备交互数据。
所述数据中心可以选址离网络电视中心业务平台较近的全国各大主要中心城市，由于中国网络运营商电信网络与联通网络互通性较差，一般选址双线机房或者分别在两个IDC机房进行部署；与网络电视中心业务平台可以但不限于通过专线或公网链路连接。所述节点数据中心可以选址在设计覆盖区域范围内的骨干网节点上，考虑到大型城市城域网本身较拥塞且其IDC机房带宽租用及服务费用较高，通常选址大型城市周边且骨干网经过的二、三级地市城市。
本实施例中，如图2所示，各所述节点数据中心可以分别包括：
若干个边缘流媒体服务器(Stream Edge)，用于从所述数据中心接收元信息，根据所述元信息向所述数据中心请求流媒体数据，保存返回的流媒体数据；当收到所述用户设备的内容访问请求时，返回所请求的流媒体数据给所述用户设备，可以但不限于以HTTP数据流形式发送；可提供边缘节点网络接入层点/直播服务，通过快速精确请求、本地内容管理、快速缓存等技术；其中，所述数据中心可以但不限于以快速漫游请求(Fast Range Request)返回流媒体数据；
局域负载均衡(LLB)模块，用于当收到所述用户设备的内容访问请求时，根据本地局域范围内的负载均衡结果，将内容访问请求转发给相应的边缘流媒体服务器；可以实现本地局域范围内的负载均衡，可包括中心流媒体服务器、或者边缘流媒体服务器的服务调度及管理，监控服务器健康性、负载情况、存在内容等运行状态，寻找一个最适合的服务节点对外提供服务；可采用第7层负载均衡技术；
所述边缘流媒体服务器与所述局域负载均衡模块可一起实现流媒体数据高效下发以及PPS的数据访问服务；
对等PP点/直播服务器(PPS)，用于从所述数据中心接收元信息，根据所述元信息向所述数据中心请求流媒体数据，保存返回的流媒体数据；当收到用户设备的内容访问请求时，将所请求的流媒体数据封装为对等P2P包发送给所述用户设备；可提供网络接入层P2P点/直播流媒体服务，用于从所述数据中心接收通过HTTP、RTSP或MMS等协议发送的PP直播源数据，发送P2P数据流给所述用户设备，以及接收用户设备的点播请求，从边缘流媒体服务器中读取数据，封装为P2P包转发给用户设备；可采用插件方式提供P2P用户端共享传输服务功能，与P2P服务器及其他用户设备交互协议，分享P2P数据包，并逆向解析为流媒体数据，提供给用户Silverlight、FlashPlayer等播放器播放浏览；同时可考虑传输过程中的Qos质量保证机制、流量控制、并发调度管理等；
内容追踪服务器(CTS)，用于当收到用户设备的内容访问请求时，向所述用户设备发送PP点/直播服务器和/或其它用户设备的地址，可以但不限于为IP列表。可提供接入层P2P节点(包括用户设备及服务节点)内容追踪及节点资源请求服务，包括最佳节点的策略算法及选择、大并发用户资源检索请求、NAT及防火墙穿透等服务；
本实施例中，所述节点数据中心向所述用户设备下发的数据可以包括IP列表、P2P数据流和HTTP数据流。
本实施例中，如图3所示，所述数据中心可以具体包括智能控制中心***和流媒体中心***。
所述智能控制中心***可以包括：
数据库服务(DBAS)模块，用于提供代理访问服务，为所述PP点/直播服务器和所述内容追踪服务器远程网络读写访问数据及状态信息实时更新提供桥接服务；
网络管理及服务(NOC & Service)模块，用于从所述网络电视中心业务平台接收元信息并保存；通过所述数据库服务模块将所述元信息发送给所述边缘流媒体服务器和PP点/直播服务器；还可以负责整个***的统一管理及服务状态监控，包括节目元数据管理、下发策略管理、服务器配置管理、服务器状态监控及统计管理、计费管理、账户管理等；
P2P全局负载均衡(GLB)模块，用于当收到所述用户设备的流媒体数据的域名解析请求时，基于应用层重定向进行全局负载均衡选择一内容追踪服务器；返回应用层重定向请求给所述用户设备，其中携带所选择的内容追踪服务器的地址；可提供P2P业务中CTS(内容追踪服务)的全局负载均衡，监控内容追踪服务器健康性、负载情况、所处区域等运行状态，将P2P节点资源请求定向到最近、负载最轻的服务节点；将最佳内容追踪服务器地址返回给用户设备。
本实施例中，所述P2P全局负载均衡模块还用于根据全国的IP地址列表，内容追踪服务器IP地址表自动生成P2P全局负载均衡所需求的***配置文件；具体是指：
所述P2P全局负载均衡模块根据CTS服务器IP地址，将CTS服务器所在IP段分成一个区段zone。这个zone中包含了CTS服务器IP地址，以及用户设备IP段。这样划分以后，来自电信用户访问电信的CTS服务器，来自网通用户访问网通CTS服务器。
经过上面原则划分以后，剩余的IP地址段按照运营商来划分。将电信的IP地址段和对应的电信CTS服务器划分到一个zone，将网通的IP地址段划和对应的CTS服务器划分到一个zone。教育网同理。将非电信、网通、教育网的IP地址列表生成一个默认的zone。zone中的CTS服务器可以但不限于优先选择电信的CTS服务器。
所述流媒体中心***可以包括：
域名解析及全局负载均衡(DNS & GLB)模块，用于当收到所述用户设备的流媒体数据的域名解析请求时，基于DNS进行全局负载均衡选择一局域负载均衡模块；返回DNS域名解析结果给所述用户设备，其中携带所选择的局域负载均衡模块的地址；可提供标准DNS域名解析，将DNS域名解析结果发送给所述用户设备；以及用于基于DNS进行全局负载均衡，将用户非P2P业务请求，定向到最近、负载最轻的服务节点或者区域；
中心流媒体服务器(Streamer Center)，用于接收并保存所述网络电视中心业务平台发布的流媒体数据(点播数据及直播数据)，当收到所述PP点/直播服务器或边缘流媒体服务器的请求时，返回流媒体数据；可提供推/拉(Push/Pull)内容分发服务。
所述网络电视中心业务平台发布的节目内容、元信息分别通过FTP/HTTP协议上传到中心流媒体服务器及网络管理及服务模块，直播数据通过流媒体协议上传到中心流媒体服务器。数据中心与网络电视中心业务平台的链路带宽根据实际点播节目量及直播频道数及其码率计算设计考虑。
本实施例中，所述域名解析及全局负载均衡模块和所述P2P全局负载均衡模块还用于当收到所述用户设备的网页的DNS域名解析请求时，应答网络电视网站的地址；
所述用户设备还用于根据所述网络电视网站的地址，从所述网络电视中心业务平台接收HTTP数据流。
本实施例中，所述PP点/直播服务器当收到用户设备的内容访问请求时，将所请求的流媒体数据封装为P2P包发送给所述用户设备是指：
所述PP点/直播服务器当接收到的所述用户设备的内容访问请求是直播请求时，将从所述中心流媒体服务器请求的流媒体数据，封装为P2P包发送给所述用户设备；当接收到的所述用户设备的内容访问请求是点播请求时，转发给所述局域负载均衡模块，将边缘流媒体服务器返回的数据封装为P2P包转发给所述用户设备；
所述局域负载均衡模块还用于当收到所述PP点/直播服务器转发的内容访问请求时，根据本地局域范围内的负载均衡结果，将内容访问请求转发给相应的边缘流媒体服务器；
所述边缘流媒体服务器还用于当收到所述PP点/直播服务器的内容访问请求时，返回所请求的流媒体数据给所述PP点/直播服务器。
本实施例中，所述边缘流媒体服务器返回所请求的流媒体数据是指：
所述边缘流媒体服务器如果保存有所请求的流媒体数据，则直接返回该流媒体数据；如果没有保存，则从所述中心流媒体服务器获取所请求的流媒体数据，然后返回所获取的流媒体数据。
本实施例中，各所述用户设备可以分别包括：
智能决策模块，用于从所述全局负载均衡模块接收应用层重定向请求，从所述域名解析及全局负载均衡模块接收DNS域名解析结果，根据所述DNS域名解析结果向相应的局域负载均衡模块发送内容访问请求，从边缘流媒体服务器接收HTTP数据流；根据所述应用层重定向请求向相应的内容追踪服务器发送内容访问请求，接收内容追踪服务器返回的地址；可采用插件方式实现用户端数据在P2P及HTTP传输方式的决策及调度，以实现流媒体Qos服务质量保证，包括初始传输方式检测、传输过程健康度检测及智能切换等；同时，通过业务接口定制规范，实现广告、预订节目等重复播放内容的本地磁盘缓存机制；
PP客户端，用于根据所述内容追踪服务器返回的地址，从相应的PP点/直播服务器接收P2P包，或与相应的用户设备交换P2P数据。
本实施例中，如图4所示，所述网络电视中心业务平台可以具体包括：
节目内容发布服务器，用于将节目内容数据按照FTP协议发布至所述中心流媒体服务器；
视频管理服务器(VMS)，用于将元信息发布到所述网络管理及服务模块；
流媒体编码模块，用于采用HTTP、RTSP或MMS协议发送直播数据给所述中心流媒体服务器；
WWW服务器，用于和所述用户设备按照HTTP协议交互数据。
在一个具体的例子中，本实施例的流媒体分发传输网络***实现直播业务流程的过程包括：
A、直播频道发布流程
1、网络电视中心业务平台通过视频管理服务器向网络管理及服务模块发布直播节目元信息，网络管理及服务模块接收直播节目元信息并存入数据库；所述元信息用于指示直播源地址等；
2、DBAS启动，从所述数据库中读取相关发布信息。
3、PP点/直播服务器启动，向DBAS网络注册，获取直播源地址等相关信息；同时，CTS服务启动，向DBAS服务器网络注册，获取直播资源控制管理等信息，同时连接P2P全局负载均衡模块；
4、PP点/直播服务器根据直播源地址，连接中心流媒体服务器，通过流媒体传输协议从源流媒体服务器处获取PP直播源数据。
B、用户设备直播浏览流程
1、用户设备在浏览器中访问WebTV网站，打开网站中特定的直播页面，从网站获取直播频道的SourceID、P2P全局负载均衡模块地址。
2、用户设备的浏览器调用MDNClient(实际应用中，不限于该名称)插件，将P2P全局负载均衡模块地址、SourceID传给插件，MDNClient插件向P2P全局负载均衡模块发送内容访问请求，获取访问CTS服务器地址。
3、用户设备通过MDNClient向CTS服务器发送查询请求，获取其他用户设备地址及PP点/直播服务器地址信息。
4、用户设备通过MDNClient与其他用户设备及PP点/直播服务器交互握手认证协议，从其他用户设备及PP点/直播服务器处获取直播流媒体数据。
在一个具体的例子中，本实施例的流媒体分发传输网络***实现点播业务流程的步骤包括：
A、点播节目发布流程
1、网络电视网站业务中心通过视频管理服务器向网络管理及服务模块发布点播节目元信息，并将信息存入数据库。
2、DBAS启动并从数据库中读取相关发布点播节目元信息以及服务器设备配置信息。
3、PP点/直播服务器启动，向DBAS服务器网络注册，获取点播源素材文件URL地址等相关元数据信息；同时，CTS服务器启动，向DBAS服务器网络注册，获取点播资源控制管理等信息。
4、边缘流媒体服务器与中心流媒体服务器协议交互，并以推/拉(Push/Pull)方式从中心流媒体服务器获取节目源素材文件，存入本地缓存，供就近用户访问。
B、用户设备点播浏览流程
1、用户设备在浏览器中访问WebTV网站，打开网站中特定的直播页面，从网站获取直播频道的SourceID、P2P全局负载均衡模块地址、SourceURL地址信息。
2、用户设备浏览器调用MDNClient插件，将SourceID、P2P全局负载均衡模块地址、SourceURL传给插件，MDNClient插件向P2P全局负载均衡模块发送内容访问请求，获取CTS服务器地址。
3、用户设备通过MDNClient向CTS服务器查询请求，获取其他用户设备地址及PPS地址信息，可以但不限于为IP列表。
4、用户设备通过MDNClient与其他用户设备及PP点/直播服务器握手，从其他用户设备及PP点/直播服务器处获取点播流媒体PP数据包。
第3步骤中，如果向CTS服务器查询失败，则根据SourceURL向所述域名解析及全局负载均衡模块查询获取边缘流媒体服务器地址。
6、用户设备通过MDNClient向边缘流媒体服务器发送数据请求，获取点播节目的流媒体HTTP数据包。
MDNClient在传输过程中，可以自动判断HTTP传输及P2P传输Qos服务质量，并根据策略智能切换传输方式。
本实施例中，流媒体分发传输网络***的内容路由功能由负载均衡***实现，将用户的请求导向整个流媒体分发传输网络***中的最佳节点。最佳节点的选定可以根据多种策略，其中距离最近、节点负载最轻是***两个重点考虑的策略算法。负载均衡***是整个流媒体分发传输网络***的核心，负载均衡的准确性和效率直接决定了整个流媒体分发传输网络***的效率和性能。
负载均衡可以通过多种方法实现，主要的方法包括DNS(域名服务器)负载均衡、应用层重定向、传输层重定向等。
负载均衡分为两个层次：全局服务器负载均衡(GLB)和本地服务器负载均衡(LLB)。
全局负载均衡的主要目的是在整个网络范围内将用户的请求定向到最近的节点或者区域。因此，就近性判断是全局负载均衡的主要功能。全局负载均衡为了执行就近性判断，通常可以采用两种方式：一种是静态配置，一种是动态检测。静态配置根据静态的IP地址配置表进行IP地址到服务节点的映射；动态检测让服务节点实时探测到目标IP的距离，然后根据比较探测结果进行负载均衡。静态和动态方式通常结合起来使用。
本实施例同时采用了基于DNS的和基于应用层重定向进行全局负载均衡，其耦合到用户设备，接收来自用户设备的DNS域名解析请求或带有内容统一资源定位符URL的内容访问请求，根据请求的业务类型分别将其转发到基于DNS的所述域名解析及全局负载均衡模块和基于应用层重定向的所述P2P全局负载均衡模块。
采用基于DNS的全局负载均衡时，请求的过程包括：
如果是网页请求，则用户设备先向运营商DNS发送DNS域名解析请求，运营商DNS向数据中心的所述域名解析及全局负载均衡模块发送DNS域名解析请求，收到应答的网络电视网站地址后返回携带网络电视网站地址的应答给用户设备；用户设备据此向网络电视网站发送内容访问请求并获得所请求的网页；
如果是流媒体请求，则用户设备先向运营商DNS发送DNS域名解析请求，运营商DNS向数据中心的所述域名解析及全局负载均衡模块发送DNS域名解析请求；所述域名解析及全局负载均衡模块进行全局负载均衡后，通过运营商DNS返回结果给用户设备；用户设备根据该结果向节点数据中心的局域负载均衡模块发送请求，局域负载均衡模块向边缘流媒体服务器发送内容访问请求；如果边缘流媒体服务器能提供所请求的流媒体数据，则直接返回给用户设备；如果不能，则从所述中心流媒体服务器获得所请求的流媒体数据返回给用户设备。
采用基于应用层重定向的全局负载均衡时，请求的过程包括：
如果是网页请求，则用户设备先向运营商DNS发送DNS域名解析请求，运营商DNS返回携带网络电视网站地址的应答给客户端；用户设备据此向网络电视网站发送内容访问请求并获得所请求的网页；
如果是流媒体请求，则用户设备先向数据中心的所述P2P全局负载均衡模块发送CTS地址请求消息；所述P2P全局负载均衡模块返回CTS地址给用户设备；用户设备向所述CTS服务器发送内容访问请求，CTS服务器返回应答给用户设备；用户设备根据该应答向PP点/直播服务器发送内容访问请求；PP点/直播服务器转发内容访问请求给局域负载均衡模块，局域负载均衡模块向边缘流媒体服务器发送内容访问请求；如果边缘流媒体服务器能提供所请求的流媒体数据，则直接通过PP点/直播服务器返回给用户设备；如果不能，则从所述中心流媒体服务器获得所请求的流媒体数据，再通过PP点/直播服务器返回给用户设备。
CTS服务器和所述P2P全局负载均衡模块之间交互心跳消息、CTS服务器负载消息。所述P2P全局负载均衡模块作为客户端，CTS服务器作为服务器，所述P2P全局负载均衡模块定时向CTS服务器发送心跳消息，以判断CTS服务器是否断连。每10秒向CTS服务器发送三次心跳。如果没有收到一个响应消息则表示CTS服务器断连，处于非正常工作状态。另外，所述P2P全局负载均衡模块作为客户端每30秒向CTS服务器发送一次请求。
其中，用户设备发送CTS地址请求消息到所述P2P全局负载均衡模块后，所述P2P全局负载均衡模块获取CTS地址的过程包括：
(1)所述P2P全局负载均衡模块根据P2P客户端的IP地址匹配CTS服务器地址组，如果CTS服务器地址组中的每一个CTS服务器的客户端连接数已经达到最大连接数或者每一个CTS服务器的状态在非正常工作状态下时匹配与客户端地域临近的CTS服务器。
(2)所述P2P全局负载均衡模块从CTS服务器地址组中匹配最佳CTS服务器地址。
(2.1)如果CTS服务器地址组中的全部或部分CTS服务器的客户端连接数都为零，则选择允许客户端连接数最大的一个CTS服务器地址；如果只有一个CTS服务器的客户端连接数都为零，则选择该CTS服务器；如果没有一个CTS服务器的客户端连接数都为零，则进行下一步骤；
(2.2)如果CTS服务器地址组中某台CTS服务器的连接数小于配置文件中允许的客户端连接数，并且该CTS服务器的客户端连接数大于0，则给客户端分配该CTS服务器的地址；否则匹配下一个客户端连接数等于0的CTS服务器地址，按照上面的匹配原则直至找到CTS服务器地址。
(3)如果在步骤(2)的匹配过程中没有找到CTS服务器地址组，则用IP地址相似度算法再次进行匹配。
(4)如果在步骤(3)中还是没有匹配到CTS服务器，则使用默认方式进行匹配CTS服务器，即：选取一个可用的CTS服务器。本实施例中优先选择电信CTS服务器。
数据中心的所述P2P全局负载均衡模块的工作流程包括：
1、所述P2P全局负载均衡模块启动时加载配置文件到内存中。
2、开启UDP服务。
3、发送心跳请求到CTS服务器，创建会话。
4、定时发送心跳到CTS服务器，如果没有收到响应消息则处理CTS服务器状态。
5、对消息类型进行判断，如果是用户设备的请求消息则按步骤6执行；如果是心跳消息则处理CTS服务器状态；如果是CTS服务器发送的负载消息则处理CTS服务器的负载状态。
6、对用户设备的请求解码。
7、匹配最佳CTS服务器地址。
8、构建resourceRsp消息，编码，发送到用户设备。
本实施例中，本地负载均衡局限于一定的区域范围内，其目标是在特定的区域范围内寻找一个最适合的节点提供服务，因此，服务节点的健康性、负载情况、支持的媒体格式等运行状态是本地负载均衡进行决策的主要依据。对于本地负载均衡而言，为了执行有效的决策，需要实时获取服务器设备的运行状态。获取的方法一般有两种：一种是主动探测，一种是协议交互。
主动探测针对LLB设备和服务器设备没有协议交互接口的实现，通过ping等命令主动发起探测，根据返回结果分析状态。
协议交互通过LLB和服务器设备根据事先定义好的协议实时交换运行状态信息，以便进行负载均衡。
本实施例中，内容分发包含从内容源到网络边缘的节点设备的过程，有两种主流的内容分发技术：Push和Pull。
Push是一种主动分发的技术。通常，Push由内容管理***发起，将内容从源或者中心媒体资源库分发到各边缘的节点设备，分发的协议可以采用Http/Ftp或私有传输协议等。通过Push分发的内容一般是比较热点的内容，这些内容通过Push方式预分发到边缘节点设备，可以实现有针对性的内容提供。对于Push分发需要考虑的主要问题是分发策略，即在什么时候分发什么内容。在本***中，内容分发可以由CP(内容提供商)或者MDN内容管理员人工确定，也可以通过智能方式决定，即所谓的智能分发，它根据用户访问的统计信息以及预定义的内容分发规则，确定内容分发的过程。
Pull是一种被动的分发技术，通常由用户请求驱动。当用户请求的内容在本地的边缘节点设备上不存在(未命中)时，节点设备启动Pull方法从内容源或者其他服务节点实时获取内容。在Pull方式下，内容的分发是按需的。
本实施例中，所述中心流媒体服务器还用于将部分热点节目的流媒体数据返回给所述边缘流媒体服务器，保留普通节目的流媒体数据；当用户设备的内容访问请求中请求所保留的普通节目的流媒体数据时，通过所述边缘流媒体服务器返回给用户设备；实际应用时，所述热点节目和普通节目根据实际情况自行规定即可。
可见，本实施例采用的是两种分发策略相结合的方式，实际应用时，根据内容的类型和业务模式的不同，在选择主要的内容分发方式时会有所不同。通常，Push的方式适合内容访问比较集中的情况，如热点节目；Pull方式比较适合内容的访问比较分散的情况。比如，20％的热点节目通过Push推送技术从所述数据中心分发到各个节点数据中心的边缘流媒体服务器中，为80％的用户提供访问服务；80％的普通分散节目通过Pull下拉技术，当所述用户设备主动发起访问请求或者通过节目预订下载时，由所述用户设备从节点数据中心将节目按需拉到本地，实现磁盘缓存下载播放服务。实际应用时，Push/Pull的比例不限于上述例子。
在内容分发的过程中，对于节点设备而言，关键是需要建立内容源的URL(uniform resource locator)、内容发布的URL、用户访问的URL以及内容在节点存储的位置之间的映射关系，如图5所示，包括：
用户实际访问的URL和内容在节点设备中存储的位置之间的第一映射关系；节点设备中的内容以SP为单位存储，通过提取用户实际访问的URL中的SP信息查找节点中存储的实际内容；该映射关系使节点设备能够正确地根据用户的请求提供内容。
内容在节点设备中存储的位置和内容源的URL之间的第二映射关系，为手工配置；通过该第四映射关系，使当用户请求的内容未命中的时候，节点设备能够向内容源获取内容(通过Pull方式)。
内容源的URL和网络电视网站上发布的内容访问URL之间的第三映射关系；通常，为了将用户导向到本流媒体分发传输网络***中(而不是直接去内容源访问)，这两个URL通常是不同的。
网络电视网站上发布的内容访问URL和经过负载均衡后用户实际访问的URL(定向到特定节点设备)之间的第四映射关系，为手工配置；使得用户实际访问的URL在经过负载均衡后携带SP信息。
如果内容以Push的方式分发，需要在分发时说明内容的源URL、SP信息，以便建立第一映射关系。
本实施例中，流媒体分发传输网络***的内容分发方式是基于SP的手工映射方式，通过提取用户访问的URL中的SP信息查找节点中存储的实际内容，这样可以实现第一映射关系(P2P模式)；如果未命中，根据手工配置的第二映射关系找到该内容的源服务器位置，以实现内容的Pull方式分发(CDN模式)。
本实施例中，所述边缘流媒体服务器以运营商为单位保存流媒体数据，保存所述用户设备的内容访问请求中统一资源定位符URL和流媒体数据存储位置之间的第一映射关系，以及流媒体数据存储位置和内容源URL之间的第二映射关系；通过提取所述用户设备的内容访问请求中URL里的运营商信息，根据所述第一映射关系查找存储的流媒体数据；当未能找到流媒体数据时，根据所述第二映射关系向中心流媒体服务器获取流媒体数据。
本实施例中，内容管理在广义上涵盖了从内容的发布、注入、分发、调整、传递等一系列过程。本实施例重点强调内容进入边缘节点设备后的内容管理，称为本地内容管理。
本地内容管理主要针对一个节点设备(由多个边缘流媒体服务器和一个局域负载均衡模块构成)进行。本地内容管理的主要目标是提高内容服务的效率，提高本地节点的存储利用率。通过本地内容管理，可以在节点设备实现基于内容感知的调度，通过内容感知的调度，可以避免将用户重定向到没有该内容的边缘流媒体服务器上，从而提高负载均衡的效率。通过本地内容管理还可以有效地实现在节点设备上内容的存储共享，提高存储空间的利用率。
本实施例中，所述局域负载均衡模块还用于保存每个边缘流媒体服务器上流媒体数据的信息，建立本地内容索引；搜集各边缘流媒体服务器的内容访问的统计信息，可用服务提供能力，内容变化情况；根据内容进行调度。
具体来说，在实现上，本地内容管理主要包括如下几个方面：
本地内容索引：本地内容管理首先依赖于对本地内容的了解，包括每个边缘流媒体服务器上内容的名称、URL、更新时间、内容信息等。本地内容索引是实现基于内容感知的调度的关键。
本地内容拷贝：为了提高存储效率，同一个内容在一个节点设备中仅存储一份，即仅存储在某个特定的边缘流媒体服务器上。但是一旦对该内容的访问超过该边缘流媒体服务器的服务提供能力，就需要在本地(而不是通过Pull的方式从中心源节点)实现内容的分发。这样可以大大提高效率。
本地内容访问状态信息收集：搜集各个边缘流媒体服务器上各个内容访问的统计信息、边缘流媒体服务器的可用服务提供能力、内容变化的情况。
总之，通过本地内容管理，可以将一个节点内的多台边缘流媒体服务器的能力(包括内容存储能力和内容服务能力)进行整合，从而大大增加流媒体分发传输网络***的可扩展性和综合能力。
P2P***中，一个用户要共享另一个用户计算机上的资源，不论是文件、还是一段数据。一个关键的问题是要找到资源所在的目的主机；集中索引算法(Central-index)中，用户都与一个中央服务器相连接，中央服务器上保存了共享文件的索引。由中央服务器对收到的用户请求进行匹配查找，直到找到保存了所需文件的目的用户。然后，由发起请求的用户与目的用户直接进行文件交换。这种方式的优势在于结构清晰、检索效率高、可管理性好；不足在于依赖一个集中式的结构，将会影响***的可扩展性。
而本实施例中，采用了全局负载均衡器GLB加内容追踪服务CTS的架构，通过增加应用层的负载均衡器，以及有效的分区域索引检索管理，将集中索引分布到每个P2P的自治域进行索引，实现了区域索引的检索管理，避免了依赖一个集中式的结构；不但解决了可扩展性问题，同时缩小了检索范围，提高了检索效率。
显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本发明的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本发明不限制于任何特定的硬件和软件结合。
当然，本发明还可有其他多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明的权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种流媒体分发传输网络***，其特征在于，包括：
网络电视中心业务平台、一个数据中心、一个或多个节点数据中心、及一个或多个用户设备；
所述数据中心用于从所述网络电视中心业务平台接收元信息和流媒体数据，下发元信息给所述节点数据中心；根据所述用户设备的域名***DNS域名解析请求，将相应的节点数据中心的地址返回给用户设备；
所述节点数据中心用于根据所述元信息从所述数据中心获取流媒体数据；当收到用户设备的内容访问请求时，返回流媒体数据或其它用户设备的地址；
所述用户设备用于根据数据中心返回的节点数据中心的地址，向相应的节点数据中心发送内容访问请求；如果节点数据中心返回其它用户设备的地址，则与相应用户设备交互数据。
2.如权利要求1所述的***，其特征在于，各所述节点数据中心分别包括：
若干个边缘流媒体服务器，用于从所述数据中心接收元信息，根据所述元信息向所述数据中心请求流媒体数据，保存返回的流媒体数据；当收到所述用户设备的内容访问请求时，返回所请求的流媒体数据给所述用户设备；
局域负载均衡模块，用于当收到所述用户设备的内容访问请求时，根据本地局域范围内的负载均衡结果，将内容访问请求转发给相应的边缘流媒体服务器；
对等PP点/直播服务器，用于从所述数据中心接收元信息，根据所述元信息向所述数据中心请求流媒体数据，保存返回的流媒体数据；当收到用户设备的内容访问请求时，将所请求的流媒体数据封装为对等P2P包发送给所述用户设备；
内容追踪服务器，用于当收到用户设备的内容访问请求时，向所述用户设备发送PP点/直播服务器/或其它用户设备的地址。
3.如权利要求2所述的***，其特征在于，所述数据中心包括：
智能控制中心***和流媒体中心***；
所述智能控制中心***包括：数据库服务模块；
网络管理及服务模块，用于从所述网络电视中心业务平台接收元信息并保存；通过所述数据库服务模块将所述元信息发送给所述边缘流媒体服务器和PP点/直播服务器；
P2P全局负载均衡模块，用于当收到所述用户设备的流媒体数据的域名解析请求时，基于应用层重定向进行全局负载均衡选择一内容追踪服务器；返回应用层重定向请求给所述用户设备，其中携带所选择的内容追踪服务器的地址；
所述流媒体中心***包括：
域名解析及全局负载均衡模块，用于当收到所述用户设备的流媒体数据的域名解析请求时，基于DNS进行全局负载均衡选择一局域负载均衡模块；返回DNS域名解析结果给所述用户设备，其中携带所选择的局域负载均衡模块的地址；
中心流媒体服务器，用于接收并保存所述网络电视中心业务平台发布的流媒体数据，当收到所述PP点/直播服务器或边缘流媒体服务器的请求时，返回流媒体数据。
4.如权利要求3所述的***，其特征在于：
所述P2P全局负载均衡模块还用于根据全国的IP地址列表，内容追踪服务器的IP地址表生成P2P全局负载均衡所需求的***配置文件，根据内容追踪服务器IP地址，将内容追踪服务器所在IP段分成一个区段，这个区段中包含了内容追踪服务器IP地址，以及用户设备IP段；将剩余的IP地址段按照运营商来划分，其它IP地址列表生成一个默认的区段。
5.如权利要求3所述的***，其特征在于，各所述用户设备分别包括：
智能决策模块，用于从所述全局负载均衡模块接收应用层重定向请求，从所述域名解析及全局负载均衡模块接收DNS域名解析结果；根据所述DNS域名解析结果向相应的局域负载均衡模块发送内容访问请求，从边缘流媒体服务器接收HTTP数据流；根据所述应用层重定向请求向相应的内容追踪服务器发送内容访问请求，接收内容追踪服务器返回的地址；
PP客户端，用于根据所述内容追踪服务器返回的地址，从相应的PP点/直播服务器接收P2P包，或与相应的用户设备交换P2P数据。
6.如权利要求3所述的***，其特征在于：
所述域名解析及全局负载均衡模块和所述P2P全局负载均衡模块还用于当收到所述用户设备的网页的DNS域名解析请求时，应答网络电视网站的地址；
所述用户设备还用于根据所述网络电视网站的地址，从所述网络电视中心业务平台接收HTTP数据流。
7.如权利要求3所述的***，其特征在于，所述PP点/直播服务器当收到用户设备的内容访问请求时，将所请求的流媒体数据封装为P2P包发送给所述用户设备是指：
所述PP点/直播服务器当接收到的所述用户设备的内容访问请求是直播请求时，将从所述中心流媒体服务器请求的流媒体数据，封装为P2P包发送给所述用户设备；当接收到的所述用户设备的内容访问请求是点播请求时，转发给所述局域负载均衡模块，将边缘流媒体服务器返回的数据封装为P2P包转发给所述用户设备；
所述局域负载均衡模块还用于当收到所述PP点/直播服务器转发的内容访问请求时，根据本地局域范围内的负载均衡结果，将内容访问请求转发给相应的边缘流媒体服务器；
所述边缘流媒体服务器还用于当收到所述PP点/直播服务器的内容访问请求时，返回所请求的流媒体数据给所述PP点/直播服务器。
8.如权利要求3所述的***，其特征在于，所述边缘流媒体服务器返回所请求的流媒体数据是指：
所述边缘流媒体服务器如果保存有所请求的流媒体数据，则直接返回该流媒体数据；如果没有保存，则从所述中心流媒体服务器获取所请求的流媒体数据，然后返回所获取的流媒体数据。
9.如权利要求8所述的***，其特征在于：
所述边缘流媒体服务器以运营商为单位保存流媒体数据，保存所述用户设备的内容访问请求中统一资源定位符URL和流媒体数据存储位置之间的第一映射关系，以及流媒体数据存储位置和内容源URL之间的第二映射关系；通过提取所述用户设备的内容访问请求中URL里的运营商信息，根据所述第一映射关系查找存储的流媒体数据；当未能找到流媒体数据时，根据所述第二映射关系向中心流媒体服务器获取流媒体数据。
10.如权利要求9所述的***，其特征在于：
所述中心流媒体服务器还用于将部分热点节目的流媒体数据返回给所述边缘流媒体服务器，保留普通节目的流媒体数据；当用户设备的内容访问请求中请求所保留的普通节目的流媒体数据时，通过所述边缘流媒体服务器返回给用户设备。
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