CN104954866A - 一种流媒体数据直播中播放点动态控制方法 - Google Patents

一种流媒体数据直播中播放点动态控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明提出一种流媒体数据直播中播放点动态控制方法，能够动态控制客户端本地播放点的位置，当客户端流媒体播放出现不流畅时，停止客户端本地播放点设定时间，以便等待缓存区数据累积足够，从而满足客户端持续播放的需求，同时侦测客户端播放情况，当再次出现播放不流畅时切换数据获取服务器，当缓存区数据满足客户端持续播放时将客户端本地客户端切换为服务器实时播放点，否则保持客户端当前播放点继续播放流媒体数据。通过本发明提出的技术方案，能够避免客户端播放流媒体时不断出现播放不流畅的情况，最大程度的保证播放的流畅性，同时当客户端网络状况转好时能够自动切换到实时播放状态。

Description

一种流媒体数据直播中播放点动态控制方法
技术领域
本发明涉及流媒体数据直播领域，且特别涉及一种流媒体数据直播中播放点动态控制方法。
背景技术
随着互联网的发展，利用网络进行流媒体直播或点播逐渐成为一种趋势，慢慢融入到人们的日常生活中，在工作、学习以及娱乐等各个方面形成热点，无论是视频会议、在线教育还是网络电视、视频网站都应用的越来越广泛。流媒体(Stream Media)是指采用流式传输的方式在Internet/Intranet播放的媒体格式，如音频、视频或多媒体文件。流媒体在播放前不需要下载整个文件，只将开始部分内容存入内存，在计算机中对数据包进行缓存并使流媒体数据正确地输出，可以边下载边观看。其原理是把向用户传输的多媒体文件按照播出时间顺序分为不同的片段，然后依次把这些片段发给用户，连续播放这些片段就形成了连续的声音和图像。
流式传输主要指将整个音频和视频及三维媒体等多媒体文件经过特定的压缩方式解析成一个个压缩包，由视频服务器向用户计算机顺序或实时传送。在采用流式传输方式的***中，用户不必像采用下载方式那样等到整个文件全部下载完毕，而是只需经过几秒或者几十秒的启动延时即可再用户的计算机上利用解压设备对压缩的多媒体文件解压后进行播放和观看。此时多媒体文件的剩余部分将在后台的服务器内继续下载。与单纯的下载方式相比，这种对多媒体文件边下载边播放的流式传输方式不仅使启动时间大幅度地缩短，而且对***缓存容量的需求也大大降低，极大地减少用户用在等待的时间。目前，流媒体技术已经广泛应用在互联网领域中。
传统的网络流媒体播放***一般基于C/S模式，但是由于流媒体播放需要消耗大量的网络带宽和服务器资源，因此这种模式严重限制了网络流媒体业务的发展。以一个占用带宽为300kbps的网络视频流为例，当有1000个用户同时观看时，需要的带宽是300Mbps。这样的性能要求对于大多数服务器来说是满足不了的。如果要支持几万甚至几十万的用户，采用这种C/S模式几乎是不可能的。当然，增加服务器数量和提高带宽是一种解决方法，但是这种方式需要巨大的成本开支，所以需要新的技术手段来解决这个问题。
IP组播是解决网络流媒体多路传输消耗大量带宽的一种技术。利用组播可以将一份数据同时发送给一组特定的用户，从而避免了数据的重复发送，不会造成网络带宽的浪费，非常适合网络流媒体传输。但是IP组播也具有自身的问题，因为Internet是个异构网络，硬件平台千差万别，互联设备在对组播的支持上也存在差异，因此IP组播在实际应用中存在部署的困难。
对等网络是最近几年新兴的网络技术，相对于传统的C/S模式，P2P模式一个非常显著的特点就是节点无需依赖集中式服务器资源，各节点可以直接进行通信。每个节点具有相同的地位，既可以请求服务，也可以提供服务，同时扮演着C/S模式中服务器和客户机的双重角色，甚至还可以具有路由器和高速缓存的功能。在P2P模式下，由于每个节点都具有客户机和服务器的功能，这样每个节点在从别的节点接收数据流的同时还向其他节点发送数据流。利用这个特点，P2P网络技术可以应用现有的计算资源和有限网络带宽来实现大规模网络流媒体直播。
P2P是对等连接peer to peer模式的简称。P2P技术是一种用于不同终端用户之间、不经过中继设备直接交换数据或服务的技术。它打破了传统的Client/Server模式，在对等网络中，每个节点的地位都是相同的，具备客户端和服务器双重特性，可以同时作为服务使用者和服务提供者。P2P的核心是利用用户资源，通过对等方式进行文件传输，这完全不同于传统的客户服务器计算模型。P2P通过“非中心化”的设计和多点传输机制，实现了不依赖服务器而快速的交换文件。然而，P2P***也存在明显的缺点，就是可用性问题，尽管从整个***而言，P2P是可靠的，但是对于单个内容或者单个任务而言，P2P是不稳定的，每个Peer可以随时终止服务，甚至退出***，即交换的内容随时可能被删除或者被终止共享。
在音视频多媒体业务的服务模式中，基于互联网基础网络的视频应用，需要面对大并发量的用户，就需要高效的音视频内容分发和传输技术，这也是音视频业务服务模式的基础核心。虽然以IP为基础的互联网的特点是效率高，但是相对于传统的电信网，其没有较好的服务质量(QoS,Quality of Service)保证(如:较大的时延、时延抖动、丢包、乱序等)，将是该业务开展必须面对和解决的问题。而当前采用P2P融合CDN视频传输的技术方案，即可解决以上问题。
CDN的英文全称是Content Delivery Network，即内容分发网络，也称为内容传输网络。CDN是建立在现有IP网络基础结构之上的一种增值网络，是在应用层部署的一层网络架构。CDN的核心是利用智能化策略技术，将中心的内容和服务推送到网络边缘，使得用户可以在最近的和服务质量最佳的地方获取服务，其关键技术包括高速缓存、负载均衡、内容路由、内容分发、内容存储和内容管理等。CDN的技术优点包括：(1)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。(2)热点内容主动传送，自动跟踪，自动更新。(3)无缝集成、高可靠、可用性以及扩展性。(4)减少对网络带宽资源的占用，具有智能的管理控制能力。(5)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。基于上述的优点，CDN技术能提高宽带资源的利用率，增加流媒体在互联网上的应用普及，这些应用包括在线播放、音乐点播、电视直播、互动游戏等，大大促进Internet应用和服务的发展。但是，现有CDN网络都只是针对传统互联网的网络结构、内容传送和业务开展方式建设起来的，对视频编码格式支持不足、时延太大、无法提供广播级的视频服务、***结构过于简单、随着服务能力的扩展，需要不断的投资等。
CDN和P2P被用于不同的领域，CDN主要用于可靠的Web和流媒体内容分发，而P2P则主要用于内容交换。两种技术各有优缺点。显然，CDN和P2P技术的优缺点在应用上具有一定的互补性。将P2P的扩展能力、多用户共享资源能力与CDN的可靠性、可管理性结合起来，有效地利用和转化P2P技术，充分考虑运营商现有CDN的技术特性，构建一个新型的媒体分发和交付***。
然而无论采用P2P、CDN还是CDN和P2P技术融合组网，都会遇到用户由于自身网络状况产生的连接问题，不同用户所处的网络环境千差万别，运营商(ISP)不同、地域不同、网络带宽不同，当用户(特别是窄带用户)连接到P2P节点服务器或者CDN服务器获取流媒体数据时，由于网络的不稳定，会出现网络拥塞、数据丢包、网络时延等现象，从而导致用户本地缓存的数据无法满足实时播放的需求，产生音视频播放丢包、丢帧、卡顿、花屏等影响用户体验的现象。特别是处于流媒体直播环境时，例如在线视频教育、视频会议、赛事或者游戏节目直播等，当用户网络状况不佳时，容易出现直播画面或者声音时断时续，需要用户手动切换连接服务器重新连接，或者出现较大延迟后当用户网络状况变好时不能自动更新到最近播放状态，需要用户手动刷新重新连接，无法满足直播对实时性的高要求，影响用户体验。
发明内容
本发明提出一种流媒体数据直播中播放点动态控制方法，动态控制客户端本地播放点的位置，能够有效解决客户端流媒体数据连续出现的播放不畅问题。
为了达到上述目的，本发明提出一种流媒体数据直播中播放点动态控制方法，包括下列步骤：
步骤A：实时侦测客户端的流媒体数据播放质量，判断流媒体数据播放是否出现不流畅；
步骤B：当流媒体数据播放出现不流畅时，将客户端本地播放点暂停第一设定时间后再继续播放；
步骤C：再次侦测客户端的流媒体数据播放质量，同时侦测客户端缓存区数据；
步骤D：当流媒体数据播放再次出现不流畅时，则切换客户端所连接的流媒体数据获取服务器；
步骤E：当客户端缓存区数据可供客户端连续播放的时间超过第二设定时间，并且此状态维持超过第三设定时间时，获取服务端实时播放点，并将客户端本地播放点切换为实时播放点；
步骤F：当客户端不满足步骤D和步骤E中的条件时，维持客户端本地播放点不变继续播放流媒体数据。
进一步的，当流媒体数据停止播放时间超过第四设定时间或者在第五设定时间内无法播放的时间超过50％时，判定流媒体数据播放出现不流畅。
进一步的，所述第四设定时间为2～10秒。
进一步的，所述第四设定时间为5秒。
进一步的，所述第五设定时间为5～20秒。
进一步的，所述第五设定时间为15秒。
进一步的，所述第一设定时间为1～10秒。
进一步的，所述第一设定时间为2秒。
进一步的，所述第二设定时间为60～100毫秒。
进一步的，所述第二设定时间为60毫秒。
进一步的，所述第三设定时间为2～10秒。
进一步的，所述第四设定时间为5秒。
进一步的，所述流媒体数据获取服务器为P2P节点服务器或CDN服务器。
本发明提出的流媒体数据直播中播放点动态控制方法，能够动态控制客户端本地播放点的位置，当客户端流媒体播放出现不流畅时，停止客户端本地播放点设定时间，以便等待缓存区数据累积足够，从而满足客户端持续播放的需求，同时侦测客户端播放情况，当再次出现播放不流畅时切换数据获取服务器，当缓存区数据满足客户端持续播放时将客户端本地客户端切换为服务器实时播放点，否则保持客户端当前播放点继续播放流媒体数据。通过本发明提出的技术方案，能够避免客户端播放流媒体时不断出现播放不流畅的情况，最大程度的保证播放的流畅性，同时当客户端网络状况转好时能够自动切换到实时播放。
附图说明
图1所示为本发明较佳实施例的流媒体数据直播中播放点动态控制方法流程图。
图2所示为当客户端和服务器同步播放时本地播放点和实时播放点关系示意图。
图3所示为当流媒体数据播放出现不流畅情况时本地播放点自动调节的示意图。
图4所示为当将客户端本地播放点更新为实时播放点的示意图。
具体实施方式
以下结合附图给出本发明的具体实施方式，但本发明不限于以下的实施方式。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比率，仅用于方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
请参考图1，图1所示为本发明较佳实施例的流媒体数据直播中播放点动态控制方法流程图。
本发明提出一种流媒体数据直播中播放点动态控制方法，包括下列步骤：
步骤A：实时侦测客户端的流媒体数据播放质量，判断流媒体数据播放是否出现不流畅；
步骤B：当流媒体数据播放出现不流畅时，将客户端本地播放点暂停第一设定时间后再继续播放；
步骤C：再次侦测客户端的流媒体数据播放质量，同时侦测客户端缓存区数据；
步骤D：当流媒体数据播放再次出现不流畅时，则切换客户端所连接的流媒体数据获取服务器；
步骤E：当客户端缓存区数据可供客户端连续播放的时间超过第二设定时间，并且此状态维持超过第三设定时间时，获取服务端实时播放点，并将客户端本地播放点切换为实时播放点；
步骤F：当客户端不满足步骤D和步骤E中的条件时，维持客户端本地播放点不变继续播放流媒体数据。
根据本发明较佳实施例，当客户端连接服务器开始获取流媒体数据后，客户端会实时侦测本地流媒体数据的播放质量，请参考图2，图2所示为当客户端和服务器同步播放时本地播放点和实时播放点关系示意图，客户端本地播放点和服务端实时播放点同步进行，确切的说，在实际情况下，客户端本地播放点会稍稍落后于服务端实时播放点(两者几乎一致，落后情况图中未示)，这是由于网络传输具有延时性造成的。
由于不同客户端所处的网络环境千差万别，同时客户端的网络质量也处于动态变化的情况下，当用户网络状况不佳时会出现播放卡顿等播放不流畅的现象，客户端会实时侦测本地流媒体数据播放质量，判断流媒体数据播放是否出现不流畅的情况。其中，当流媒体数据停止播放时间超过第四设定时间或者在第五设定时间内无法播放的时间超过50％时，判定流媒体数据播放出现不流畅。所述第四设定时间为2～10秒，所述第五设定时间为5～20秒。在本发明较佳实施例中，所述第四设定时间为5秒，所述第五设定时间为15秒，取30毫秒为一个样本时间，当本地流媒体数据播放停止时间超过5秒，或者在15秒内超过50％的时间都无法播放流媒体数据(即500个样本时间中有一半以上的时间无法播放流媒体数据)，有其中任何一种情况发生时，判定客户端本地流媒体数据播放出现不流畅现象。
当客户端发现流媒体数据播放出现不流畅时，立即将客户端本地播放点暂停第一设定时间，其中，所述第一设定时间的范围为1～10秒，在本实施例中所述第一设定时间为2秒，即客户端将本地播放点暂停2秒以等待本地缓存数据累积到足够维持客户端持续播放，在本地播放点暂停时间内，客户端会继续从服务器获取流媒体数据存入缓存区，暂停时间结束后客户端继续按照暂停之前的播放点继续播放流媒体数据，播放点调整可参考图3，图3所示为当流媒体数据播放出现不流畅情况时本地播放点自动调节的示意图，本实施例以播放停止5秒判定播放不流畅的情况为例，当本地播放点在判定播放停止t1(5秒)时间后将其暂停t2(2秒)时间，此时客户端本地播放点已经落后于服务端实时播放点t1(5秒)+t2(2秒)＝7秒的时间，然后客户端播放点继续前进，流媒体数据继续进行播放。
当客户端经过本地播放点第一次暂停继续播放后，客户端会再次侦测本地流媒体数据播放质量，判断流媒体数据播放是否会再次出现不流畅的情况。其中，当流媒体数据停止播放时间超过第四设定时间或者在第五设定时间内无法播放的时间超过50％时，判定流媒体数据播放出现不流畅。所述第四设定时间范围为2～10秒，所述第五设定时间范围为5～20秒。在本实施例中，用户网络状况并未好转，再次出现播放卡顿等播放不流畅的现象，其中，本实施例的所述第四设定时间为5秒，所述第五设定时间为15秒，取30毫秒为一个样本时间，当本地流媒体数据播放停止时间超过5秒，或者在15秒内超过50％的时间都无法播放流媒体数据(即500个样本时间中有一半以上的时间无法播放流媒体数据)，有其中任何一种情况发生时，判定客户端本地流媒体数据播放再次出现不流畅现象。此时判断客户端连接到当前服务器的网络状况比较差，需要尝试切换客户端所连接的流媒体数据获取服务器，从而使得客户端连接到网络状况较好的服务器，例如距离较近、稳定性较好、性能较高、同一运营商甚至于内网服务器，以便改善客户端的网络连接状况，最终目的是使得客户端流媒体播放流畅。
当客户端经过本地播放点第一次暂停继续播放后，客户端也会同时侦测客户端缓存区数据，当客户端缓存区数据可供客户端连续播放的时间超过第二设定时间，并且此状态维持超过第三设定时间，所述第二设定时间范围可设定为60～100毫秒，在本实施例中所述第二设定时间为60毫秒，即2个样本时间，所述第三设定时间范围可设定为2～10秒，在本实施例中所述第三设定时间为5秒，即当客户端缓存区数据可供客户端连续播放的时间超过60毫秒，并且次状态维持超过5秒时，获取服务端实时播放点，并将客户端本地播放点切换为实时播放点。
请参考图4，图4所示为当将客户端本地播放点更新为实时播放点的示意图，在本实施例中，当客户端经过本地播放点第一次暂停继续播放后，客户端本地播放点实际上已经落后于服务端实时播放点，落后时间为t1+t2，以播放停止5秒判定播放不流畅的情况为例，即客户端本地播放点落后于服务端实时播放点时间为t1(5秒)+t2(2秒)＝7秒，当客户端侦测到缓存区数据可供客户端连续播放的时间超过60毫秒，并且此状态维持超过5秒时，获取服务端实时播放点，并将客户端本地播放点切换为实时播放点，并将缓存区数据丢弃重新开始获取最新数据进行流媒体数据播放，自动实现客户端和服务端流媒体数据同步播放。
根据本发明较佳实施例，所述流媒体数据获取服务器为P2P节点服务器或CDN服务器，客户端可以切换连接到不同的P2P节点服务器或CDN服务器来获取播放数据，客户端连接不同的服务器会有不同的数据获取速率，当用户客户端切换到新的服务器后再次侦测其流媒体数据播放状态，如果依然出现播放停止情况时，客户端会根据以上步骤判断是否需要再次切换其所连接的流媒体数据获取服务器，直至寻找到最合适的也就是网络连接状况最佳的服务器。
综上所述，本发明提出的流媒体数据直播中播放点动态控制方法，能够动态控制客户端本地播放点的位置，当客户端流媒体播放出现停止情况时，停止客户端本地播放点设定时间，以便等待缓存区数据累积足够从而满足客户端持续播放的需求，同时侦测客户端播放情况，当再次出现播放停止时切换数据获取服务器，当缓存区数据满足客户端持续播放时将客户端本地客户端切换为服务器实时播放点，否则保持客户端当前播放点继续播放流媒体数据。通过本发明提出的技术方案，能够避免客户端播放流媒体时出现不断停止的情况，最大程度的保证播放的流畅性，当客户端网络状况转好时能够自动切换到实时播放。
虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明。本发明所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰。因此，本发明的保护范围当视权利要求书所界定者为准。

Claims (13)

1.一种流媒体数据直播中播放点动态控制方法，其特征在于，包括下列步骤：
步骤A：实时侦测客户端的流媒体数据播放质量，判断流媒体数据播放是否出现不流畅；
步骤B：当流媒体数据播放出现不流畅时，将客户端本地播放点暂停第一设定时间后再继续播放；
步骤C：再次侦测客户端的流媒体数据播放质量，同时侦测客户端缓存区数据；
步骤D：当流媒体数据播放再次出现不流畅时，则切换客户端所连接的流媒体数据获取服务器；
步骤E：当客户端缓存区数据可供客户端连续播放的时间超过第二设定时间，并且此状态维持超过第三设定时间时，获取服务端实时播放点，并将客户端本地播放点切换为实时播放点；
步骤F：当客户端不满足步骤D和步骤E中的条件时，维持客户端本地播放点不变继续播放流媒体数据。
2.根据权利要求1所述的流媒体数据直播中播放点动态控制方法，其特征在于，当流媒体数据停止播放时间超过第四设定时间或者在第五设定时间内无法播放的时间超过50％时，判定流媒体数据播放出现不流畅。
3.根据权利要求2所述的流媒体数据直播中播放点动态控制方法，其特征在于，所述第四设定时间为2～10秒。
4.根据权利要求3所述的流媒体数据直播中播放点动态控制方法，其特征在于，所述第四设定时间为5秒。
5.根据权利要求2所述的流媒体数据直播中播放点动态控制方法，其特征在于，所述第五设定时间为5～20秒。
6.根据权利要求5所述的流媒体数据直播中播放点动态控制方法，其特征在于，所述第五设定时间为15秒。
7.根据权利要求1所述的流媒体数据直播中播放点动态控制方法，其特征在于，所述第一设定时间为1～10秒。
8.根据权利要求1所述的流媒体数据直播中播放点动态控制方法，其特征在于，所述第一设定时间为2秒。
9.根据权利要求1所述的流媒体数据直播中播放点动态控制方法，其特征在于，所述第二设定时间为60～100毫秒。
10.根据权利要求9所述的流媒体数据直播中播放点动态控制方法，其特征在于，所述第二设定时间为60毫秒。
11.根据权利要求1所述的流媒体数据直播中播放点动态控制方法，其特征在于，所述第三设定时间为2～10秒。
12.根据权利要求11所述的流媒体数据直播中播放点动态控制方法，其特征在于，所述第四设定时间为5秒。
13.根据权利要求1所述的流媒体数据直播中播放点动态控制方法，其特征在于，所述流媒体数据获取服务器为P2P节点服务器或CDN服务器。
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