CN107517390A - 基于网络编码与内容分布网络的串流视频的处理***与方法 - Google Patents

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Abstract

本申请公开了一种基于网络编码与内容分布网络的串流视频的处理***与方法，是应用于网络影像串流的播放。本申请包括直播源站、边缘服务器与多个直播结点。直播源站产生串流视频文件，至少一个边缘服务器自源站获取串流视频文件。边缘服务器将串流视频文件进行网络编码处理，并输出部分已编码讯息至所连接的直播结点。每个直播结点从边缘服务器获取的信息量远小于原串流文件，且不同直播结点所获取的编码信息互相线性无关。直播结点之间互相交换所属从边缘服务器获取的已编码讯息，判断所收集的已编码讯息的数量是否超过解码阈值。当超过解码阈值，直播结点根据所收集的已编码讯息进行解码处理并输出串流视频文件。如果直播节点之间交换的已编码讯息量不足以进行解码处理，则向边缘服务器索取更多的编码讯息，直至可以解码。

Description

基于网络编码与内容分布网络的串流视频的处理***与方法
技术领域
本申请涉及网络串流的处理***与方法，具体涉及一种基于网络编码与内容分布网络的串流视频的处理***与方法。
背景技术
为能实现大量数据在网络中传输，并为能使传输时的重复数据不影响现有网络架构。因此在传输所述的重复性高的数据时会采用内容分布网络(Content distributionnetwork，CDN)的架构。特别是串流视频的播放，现在主流大多采用内容分布网络的传输方式。现有技术的串流视频用的内容分布网络大致包括直播源站110、边缘服务器120与直播结点130，请参考图1A所示。
现有技术的视频串流播放是由直播源站110取得串流视频文件140后，依序的将视频文件进行物理性的切分并发送至边缘服务器120与直播结点130。所述的物理性切分指的是以偏移量的方式依序将不同部分的串流视频文件140发送至直播结点130，如图1B所示。注意，在CDN架构中，每个直播节点都从边缘服务器下载完整的串流视频文件，因此边缘服务器的带宽消耗很大。
为减少边缘服务器的带宽消耗，现有技术中，有一些采用了对等网络(Peer toPeer,P2P)的方法。例如，多个直播结点130可能收到相同部分的串流视频文件140。而任一直播结点130取得部分的串流视频文件140后，会再向其它相邻的直播结点130索取其它部分的串流视频文件140。直播结点130只要能向其它直播结点130取得所缺的部分文件，即可组合出完整的串流视频文件140。假设串流视频文件140被切分为四个部分并由四个直播结点所取得，如图1C所示。图1C中的直播结点A取得视频文件a，直播结 点B取得视频文件b，直播结点C取得视频文件c，直播结点D取得视频文件d。直播结点A可以分别向直播结点B、C、D索取文件b、c、d，并将文件a、b、c、d重组成串流视频文件140。
然而，直播结点间的互传数据的行为存在另一严重的问题。边缘服务器120下的多个直播结点130若是取得多个重复的串流视频文件140的部分，将会造成直播结点130无法重组该部分的串流视频文件140，假设串流视频文件140被切分为三份，分别为文件a、文件b、文件c。直播结点A取得视频文件a，直播结点B取得视频文件b，直播结点C取得视频文件c，直播结点D取得视频文件c。若直播结点A分别向直播结点b、c、d索取文件时，则会出现重复的文件c。这样一来，文件c的重复传输不仅影响带宽的使用。而直播结点A还需另外判别所接收的文件内容是否重复。更严重的情况则是若有部分的文件缺失时，直播结点A将无法完成串流视频文件140的重组。
发明内容
本申请所要解决的技术问题在于提供一种基于网络编码与内容分布网络的串流视频的处理***，其特征在于应用于网络影像串流的播放。
为了解决上述问题，本申请揭示了一种基于网络编码与内容分布网络的串流视频的处理***。本申请的基于网络编码与内容分布网络的串流视频的处理***包括直播源站、边缘服务器与多个直播结点。直播源站用于接收音视频信号，并产生串流视频文件；边缘服务器网络连接于所述直播源站，所述边缘服务器向所述直播源站取得所述串流视频文件，所述边缘服务器对所述串流视频文件进行网络编码处理并输出为多个已编码讯息；所述每一直播结点网络连接于所述边缘服务器，且所述这些直播结点间相互网络连接，所述每一直播结点接收被指派的所述已编码讯息；其中，所述直播结点已接收的所述这些已编码讯息的数量符合解码阈值，所述直播结点对已接收的所述这些已编码讯息进行解码处理并输出所述串流视频文件，若不符合所述解码阈值，所述直播结点向所述边缘服务器索取所述编码讯息。
为了解决上述问题，本申请更揭示基于网络编码与内容分布网络的串流 视频的处理方法包括以下步骤：由直播源站接收音视频信号，并产生串流视频文件；至少一个边缘服务器向所述直播源站取得所述串流视频文件；所述边缘服务器将所述串流串流视频文件通过网络编码处理程序并输出多个已编码讯息；所述边缘服务器将所述每一已编码讯息发送至所指派的一直播结点；所述直播结点之间互相交换所述已编码讯息，并判断所收到的所述已编码讯息的数量是否符合解码阈值；于符合所述解码阈值时，所述直播结点根据所接收到的所述这些已编码讯息进行解码处理程序并输出所述串流视频文件；不符合所述解码阈值时，所述直播结点向边缘服务器索取其它所述编码讯息。
与现有技术相比，本申请可以获得包括以下技术效果：
1)本申请相比现有技术的网络串流视频播放更可以节约边缘服务器的带宽消耗，而且可以缩短自视频信号产生至用户取得视频文件的间隔，使得用户播放视频可以得到更好的体验。
2)本申请的视频文件通过网络编码后，使得直播结点在取得其它已编码讯息如果发生网络丢包，可以不必重新传输丢掉的已编码讯息，只需从其它结点处获取一份新的编码讯息就可照常解码。这样可以提高播放的流畅度。
当然，实施本申请的任一产品必不一定需要同时达到以上所述的所有技术效果。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。
图1A为现有技术的内容分布网络架构图。
图1B为现有技术的各直播结点与视频文件的示意图。
图1C为现有技术的切分串流视频文件的示意图。
图2A为本申请的内容分布网络架构示意图。
图2B为本申请的边缘服务器架构示意图。
图2C为本申请的直播结点架构示意图。
图3为本申请的运作流程示意图。
图4A为本申请的输出串流视频文件的示意图。
图4B为本申请的解码已编码讯息并输出串流视频文件的示意图。
图5为本申请的另一实施态样的***架构图。
具体实施方式
以下请配合附图及实施例来详细说明本申请的实施方式，藉此对本申请如何应用技术手段来解决技术问题并达成技术功效的实现过程能充分理解并据以实施。
请参考图2A、图2B、图2C所示，本申请的基于网络编码(Network Coding)与内容分布网络的串流视频的处理***200包括采集端210、直播源站220、边缘服务器230与直播结点240。
直播源站220网络连接于采集端210与至少一个边缘服务器230(edge server)。边缘服务器230连接至少一直播结点240。直播源站220包括第一处理模块221、第一存储模块222、第一网络模块223与视频缓存224。边缘服务器230包括第二处理模块231、第二存储模块232与第二网络模块233。直播结点240包括第三处理模块241、第三存储模块242与第三网络模块243。
第一处理模块221电性连结于第一存储模块222、第一网络模块223与视频缓存224。第二处理模块231电性连结于第二存储模块232与第二网络模块233。第三处理模块241电性连接于第三存储模块242与第三网络模块243。第二网络模块233网络连接于第一网络模块223与第三网络模块243。第二网络模块233接收来自于直播源站220的文件索取通知与串流视频文件250。第三网络模块243接收来自于边缘服务器230的已编码讯息244或是其它直播结点240的已编码讯息。第二存储模块232记录网络编码程序234与串流视频文件250。第三存储模块242存储已编码讯息244与解码处理程序245。
为清楚说明本申请的运作流程，请配合图3。本申请的串流视频的处理方法包括以下步骤：
步骤S310：由直播源站接收采集端所发出的音视频信号；
步骤S320：由一直播源站接收音视频信号，并产生串流视频文件；[PS：实务上会要求与CLAIM语句一致]
步骤S330：边缘服务器向直播源站取得串流视频文件；
步骤S340：边缘服务器将串流视频文件通过网络编码处理程序并输出多个已编码讯息；
步骤S350：边缘服务器将每一个已编码讯息发送至所指派的直播结点；
步骤S360：直播结点向与边缘服务器相接的其它直播结点索取已编码讯息，并判断所收到的已编码讯息的数量是否符合解码阈值；
步骤S370：符合解码阈值时，直播结点根据所接收到的已编码讯息进行解码处理程序并输出串流视频文件；以及
步骤S380：不符合所述解码阈值时，所述直播结点向边缘服务器索取其它所述已编码讯息。
首先，第一存储模块222存储所接收的音视频信号。第一处理模块221对音视频信号进行转码、封装，将生成的串流视频文件250缓存于模块222，并通过网络模块223将缓存222中的内容同步给至少一个边缘服务器230。
边缘服务器230收到串流视频文件250。为能方便区分所取得的串流视频文件250与其它串流视频文件250，在此将边缘服务器230所取得的文件定义为串流视频文件235。第二处理模块231对串流视频文件235进行网络编码。网络编码程序234用于对一固定长度的串流视频文件250进行编码并输出多个已编码讯息244。
本申请所述的网络编码程序234是将串流视频文件250整体进行处理串流视频文件。网络编码程序234将串流视频文件250的当前暂存文件235物理切分为数个大小相等的视频片段，编码过程包含但不限于：随机选择若干个视频片段，并对这些视频片段进行伽罗华域上的随机线性组合，输出一个 已编码讯息244。一个已编码讯息244的大小与一个视频片段相等。
与现有技术的物理性切分不同处在于，经过网络编码后串流视频文件235并非是以固定数据的偏移进行数据块的切分，各已编码讯息244的内容均有所不同。本申请的边缘服务器230可以被视为网络编码架构中的数据源(source)，直播结点240的可以被视为网络编码架构中的通道服务器(channel)。边缘服务器230将串流视频文件经过所述的网络编码处理后，将产生的已编码讯息244发送至所连接的直播结点240。换言之，本申请对已编码讯息244的传输方式是采用了网络编码的传输方式。
已编码讯息244的数量是根据边缘服务器230所连接的直播结点240的数量。一般而言，已编码讯息244的数量至少大于直播结点240的数量，使得每一直播结点240可已取得一个或一个以上的已编码讯息244。本申请的网络编码虽输出若干个已编码讯息244，但与现有技术不同处在于本申请的解码处理时不需要取得所有的已编码讯息244。只要取得足够数量的已编码讯息244，直播结点240可以根据这些已编码讯息244解码出串流视频文件235。在此将所述的数量定义为解码阈值。反之，若所收集到的已编码讯息的数量244不符合所述解码阈值时，直播结点240向边缘服务器230索取其它所述已编码讯息。换言之，边缘服务器230所连接的所述直播结点240之间会互相交换所述已编码讯息。
在直播结点240取得所属的已编码讯息244后，直播结点240的第三处理模块241会向相邻的直播结点240索取其它的已编码讯息244，请配合图4A所示。举例来说，边缘服务器220连接五个直播结点240，分别为直播结点A、直播结点B、直播结点C、直播结点D、直播结点240E。直播结点A取得已编码讯息a，直播结点B取得已编码讯息b，直播结点C取得已编码讯息c，直播结点D取得已编码讯息d，直播结点240E取得已编码讯息e。
直播结点A向直播结点B、C、D、E索取已编码讯息b、c、d、e。并且假设此一示例解码阈值为3个。换句话说，直播结点A只要任意取得三个以上的已编码讯息，即可解码出串流视频文件235。例如：直播结点A取得已编码讯息b、d、e。直播结点A可以根据已编码讯息b、d、e进行解码处理 程序245并输出串流视频文件235，请配合图4B所示。
本申请的另一种实施态样，请参考图5所示其系为本申请的另一实施态样架构图。在此一实施态样中处理***500包括采集端510、直播源站520、边缘服务器530、直播结点540与目标结点550。直播源站520分别网络连接于采集端510与边缘服务器530。每一边缘服务器530均网络连接直播结点540与至少一个目标结点550。采集端510、直播结点540、边缘服务器530与直播结点540的连接方式与组成架构于前文所述相同，在此就不重复定义。在此一实施态样中，目标结点550是额外计算机新增连接至边缘服务器530，但不能从现有的直播结点540中选出。而目标结点550的作用在于，目标结点550不与其它目标结点540交换已编码讯息244，也不从其它直播节点540下载已编码讯息244，而是目标结点550接收边缘服务器530的已编码讯息244后传输至其它的直播结点540。目标结点550可以增加直播结点540取得有效的已编码讯息244的机率，使得直播结点540可以提高播放的流畅度。
因此直播结点如果在索取其它已编码讯息发生错误(例如网络丢包)时，直播结点可以转对其它直播结点索取已编码讯息。而且直播结点不会发生取得重复内容的已编码讯息。相较于习知技术而言，本申请可以降低重复索取发生错误的已编码讯息，进而加快数据的传输与解码的速度。
所述装置与前述的方法流程描述对应，不足之处参考上述方法流程的叙述，不再一一赘述。上述说明示出并描述了本申请的若干优选实施例，但如前所述，应当理解本申请并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其它实施例的排除，而可用于各种其它组合、修改和环境，并能够在本文所述发明构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本申请的精神和范围，则都应在本申请所附权利要求的保护范围内。

Claims (9)

1.一种基于网络编码与内容分布网络的串流视频的处理***，应用于网络影像串流的播放，其特征在于，所述处理***包括：
一直播源站，用于接收一音视频信号，并产生串流视频文件；
一边缘服务器，网络连接于所述直播源站，所述边缘服务器向所述直播源站取得所述串流视频文件，所述边缘服务器对所述串流视频文件进行一网络编码处理并输出为多个已编码讯息；以及
多个直播结点，所述每一直播结点网络连接于所述边缘服务器，且所述这些直播结点间相互网络连接，所述每一直播结点接收被指派的所述已编码讯息；
其中，所述直播结点已接收的所述这些已编码讯息的数量符合一解码阈值，所述直播结点对已接收的所述这些已编码讯息进行一解码处理并输出所述串流视频文件，若不符合所述解码阈值，所述直播结点向所述边缘服务器索取所述编码讯息。
2.如权利要求1所述之基于网络编码与内容分布网络的串流视频的处理***，其特征在于，所述每一直播结点接收至少一所述已编码讯息，所述这些已编码讯息的内容均各自相异。
3.如权利要求2所述之基于网络编码与内容分布网络的串流视频的处理***，其特征在于，每一直播结点所接收的已编码讯息量小于所述未编码的串流视频文件的讯息量。
4.如权利要求1所述之基于网络编码与内容分布网络的串流视频的处理***，其特征在于，所述边缘服务器所连接的所述直播结点之间互相交换所述已编码讯息。
5.如权利要求1所述之基于网络编码与内容分布网络的串流视频的处理***，其特征在于，任一所述直播节点可选择性成为一目标结点，所述目标结点接收已编码讯息并传输至其它直播结点。
6.如权利要求1所述之基于网络编码与内容分布网络的串流视频的处理***，其特征在于，所述网络编码处理包括对所述串流串流视频文件拆分为多个视频片段，对每个视频片段的内部字节进行在伽罗华域上的随机线性组合操作，并输出为所述已编码讯息。
7.一种基于网络编码与内容分布网络的串流视频的处理方法，应用于网络影像串流的播放，其特征在于，所述处理方法包括以下步骤：
由一直播源站接收音视频信号，并产生串流视频文件；
至少一个边缘服务器向所述直播源站取得所述串流视频文件；
所述边缘服务器将所述串流串流视频文件通过一网络编码处理程序并输出多个已编码讯息；
所述边缘服务器将所述已编码讯息发送至所指派的一直播结点；
所述直播结点之间互相交换所述已编码讯息，并判断所收到的所述已编码讯息的数量是否符合一解码阈值；
于符合所述解码阈值时，所述直播结点根据所接收到的所述这些已编码讯息进行一解码处理程序并输出所述串流视频文件；以及
不符合所述解码阈值时，所述直播结点向边缘服务器索取其它所述已编码讯息。
8.如权利要求7所述之基于网络编码的分布式存储的处理方法，其特征在于，所述边缘服务器所连接的所述直播结点之间互相交换所述已编码讯息。
9.如权利要求7所述之基于网络编码的分布式存储的处理方法，其特征在于，任一所述直播节点可选择性成为一目标结点，且所述目标结点接收已编码讯息并传输至其它直播结点。
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