CN1812566A

CN1812566A - 在信息家电中实现p2p流播放的装置和方法

Info

Publication number: CN1812566A
Application number: CN 200510114419
Authority: CN
Inventors: 吴波; 程钢
Original assignee: YINGLICHI TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: Guan Ming
Priority date: 2005-10-25
Filing date: 2005-10-25
Publication date: 2006-08-02
Anticipated expiration: 2025-10-25
Also published as: CN100446567C

Abstract

一种在信息家电中实现P2P流播放的装置和方法，该装置包含如下功能模块，它们是网络接口模块，它连接着成员管理、调度控制、缓存模块；又进一步依次分别连有伙伴管理、调度控制模块和播放器、硬盘模块；所述方法包括a.新节点加入，b.成员管理，c.伙伴管理，d.缓存管理和缓存映像，e.调度控制模块过程，f.节点退出和失效恢复，g.硬盘和存储。本装置有效地解决了网络传输服务器模式中随用户数量增加而引起服务质量下降的弊端，解决了网络中P2P文件传送过程中边下载边传送、实现随时、适时传送的效果。

Description

在信息家电中实现P2P流播放的装置和方法

技术领域

本发明属于信息网络技术领域，特别涉及到在信息家电P2P流播放的装置和方法。

背景技术

P2P流播放，国际上称为P2P Streaming，P2P即Peer to Peer，称为对等连接或对等网络，P2P技术主要指由硬件形成连接后的信息控制技术，其代表形式即包含着计算机软件。

现在互联网是以S(Server)/B(Browser)或S(Server)/C(Client)结构的应用模式为主的，这样的应用必须在网络内设置一个服务器，信息通过服务器才可以传递。信息或是先集中上传到服务器保存，然后再分别下载(如网站)，或是信息按服务器上专有规则(软件)处理后才可在网络上传递流动(如邮件)。

如今拥有P2P软件的PC(或操作者)就可以选择同样拥有此类软件的另一PC(或操作者)形成互联(直接连接，不通过服务器)，双方共享资源，协同完成某种行动。而拥有同一P2P软件的设备和用户，还可以形成一个为其自己所有的在互联网上的P2P专用网。

一直以来，P2P软件是作为下载工具使用的，解决了单点下载难以突破的服务器带宽瓶颈，从而使下载速度空前提高，人们通过网上获取大容量影视文件更加容易快捷。

信息家电通常是指具有智能的信息处理功能的家电产品，它能够通过各种接口(包括卫星、宽带网络、有线电视等)接收信号，经过加工处理，实现存储和播放。在信息家电中，用户不仅需要快速下载视音频文件，更希望能够在线实时收听/收看视音频节目。所以单纯的P2P文件下载已经不能满足需要，必须在信息家电中实现P2P流播放的功能。

在P2P的网络中，每个信息家电终端称为节点，如图所示。和传统的C/S网络不同，在P2P网络中的节点既是信息的获得者，同时也是信息的提供者。只有一个节点例外，那就是视音频的广播源，它是视音频节目的提供者，通常是一个实时的广播源或者提供存储的视音频文件，这个节点通常称为原始节点。除了原始节点，其他的节点都具有双重的身份：提供者和获得者。

发明内容

本发明需要解决的技术问题是，解决网络中P2P流播放的实时性，某个短的瞬时段的信息就可及时播放传送，不必等全部下载后才传送。本发明的目的之一是，提供一种在信息家电中实现P2P流播放的装置，为实现该目的，是采用下述技术方案来实现的，一种在信息家电中实现P2P流播放的装置，其特征在于，该装置包含如下功能模块，它们是网络接口模块，它连接着成员管理、调度控制、缓存模块；又进一步依次分别连有伙伴管理、调度控制模块和播放器、硬盘模块；本发明的目的之二，是提供一种在上述装置中实现P2P流播放的方法，该方法包括如下步骤：a新节点加入，b成员管理，c伙伴管理，d缓存管理和缓存映像，e调度控制模块过程，f节点退出和失效恢复，g硬盘和存储。所述新节点加入，是指相对于唯一的一个“原始节点”而言，每个节点都维持一个成员状态表，保存成员节点信息，与其他节点建立伙伴关系。

本发明的有益效果是，有效地解决了网络传输服务器模式中随用户数量增加而引起服务质量下降的弊端，解决了网络中P2P文件传送过程中边下载边传送、实现随时、适时传送的效果。

附图说明

图1为装置中功能模块节点结构图；

图2为网络拓扑结构图；

图3为新节点加入流程图；

图4为P2P流播放传送示意图。

具体实施方式

参照图1，表示P2P流播放装置中节点功能模块结构图。其中

1.1网络接口是节点和外部世界的接口，通过网络接口获得和提供信息数据，同时和其他节点交换状态信息。

1.2成员管理模块，在P2P Streaming的网络中，不存在中央的服务器来管理网络的成员状态。所以，每个节点各自保持网络中部分节点的状态，并通过特定的协议和其他的节点交换成员状态信息。成员状态信息记录在成员状态表中，每个节点都维持一个成员状态表。

1.3伙伴管理模块，在P2P Streaming的网络中，“伙伴”是和节点本身交换内容数据的成员节点(从伙伴处获得内容数据或向伙伴提供内容数据)。伙伴管理模块负责建立并维持与其它节点的参与关系，即管理与哪些节点发生数据传输。

1.4缓存是一块特定大小的存储区域，该区域存储当前时间窗的媒体数据。该区域分成若干个固定大小的片段，每个片段的数据对应一段播放时间。例如，该区域大小为120MB，分成120个1MB大小的数据片段，每1MB数据可以播放1秒，那么120MB大小的缓存对应可以连续播放120秒。

1.5缓存映像是对节点缓存的一个描述，它描述缓存区域内哪些数据是可用的(可以播放或传输给其他的节点)，哪些数据是不可用的(需要从其它节点处获得)。例如，可以用120BIT来描述一个120MB的缓存，每个BIT表示一个1MB的缓存片段。如果该缓存片段是可用的，则这个BIT为1；如果该缓存片段是不可用的，则这个BIT为0。另外还有一个缓存时间表示缓存内的第一个数据片段所对应得播放的时间，它的值是随着时间变化的(增加)。

1.6调度控制模块根据伙伴节点的数据的可用性来决定数据传世策略。数据的可用性通过缓存映像来表示，伙伴节点间周期性传输缓存映像。

1.7播放器根据时间标签播放缓存内的数据内容。

1.8硬盘模块用于存储播放过的数据。

参照图2，表示网络拓扑结构图，图中表示，只有一个原始节点A，它只向外播发信息，而不接收外来信息，其他伙伴关系节点B-H点，均是相同的对等收与发的节点，相当于一个机顶盒。

参照图3，表示所述装置中新节点加入的工作流程，其中：

a为新节点加入

每个节点维持一个成员状态表，这个表用来保存成员节点的信息。新节点在开机就的时候是如何建立自己的成员状态表，进而与其他节点建立伙伴关系呢？建立新节点的加入过程如图3所示。在P2PStreaming的网络中，原始节点的信息是可知的，图中1，2，3，4分别代表4个步骤，新节点首先和原始节点联系(步骤1)；原始节点从自己的成员状态表中随机选择一个节点P作为A的代理节点，把P的联系信息传递给A(步骤2)；A开始和节点P联系(步骤3)；节点P把自己的成员状态表传递给节点A，节点A把得到的成员状态表作为自己的初始成员状态表(步骤4)。经过这4个步骤，新节点A就已经建立了自己的成员状态表，A再与这些初始成员节点建立伙伴关系(和这些节点建立数据传输关系)。

该装置中其他的流程还有b-g个步骤，其中

b为成员管理

如前所述，在P2P Streaming的网络中，不存在中央的服务器来管理网络的成员状态。所以，每个节点各自保持网络中部分节点的状态，并通过特定的协议和其他的节点交换成员状态信息。成员状态信息记录在成员状态表中，每个节点都维持一个成员状态表。成员状态表需要更新和维护，以确保能够及时准确的反映在P2P Streaming的网络中成员节点的变化情况。每个节点周期性的生成一个活动成员消息发送给其他的成员，发送活动成员消息的目的是说明自己是一个活跃的节点。活动成员消息内容包括“顺序号、节点标识、伙伴个数、存活时间”等，活动成员消息通过的特定的应用协议在P2P Streaming的网络中传播。当节点收到活动成员消息后，将检查自己的成员状态表中是否包括此节点的信息：如果成员状态表中已经包括此节点，就更新此节点在成员状态表中的内容；如果成员状态表中没有此节点，则为此节点建立一新的记录。成员状态表中数据记录的格式包括“顺序号、节点标识、伙伴个数、存活时间、更新时间”，其中前四个来自活动成员消息，最后一个是节点的当前时间。节点周期性的检查自己的成员状态表，以确保成员状态表中的信息是可靠的。针对每个成员记录数据，节点计算“存活时间-(当前时间-更新时间)”，若果值小于0，则说明此成员的信息已经过期，将其从成员状态表中删除。每个节点不仅要维护自己的成员状态信息表，还要把成员状态信息传播给其他的节点。节点A周期性的从自己的成员状态表中随机的选择成员节点B，从A的成员状态表中根据存活时间由长到短选择若干个(根据软件实现不同而定，例如8个)成员消息，并修改

存活时间＝存活时间-(当前时间-更新时间)

设定新的顺序号后，组成新的成员消息“顺序号、节点标识、伙伴个数、存活时间”发送给成员节点B。

c为伙伴管理

节点从成员状态信息表中选择优质的成员节点成为自己的伙伴(和自己建立数据传输关系)，通常选择存活时间长、网络带宽高的成员节点建立伙伴关系。为了保证数据传输的稳定性，节点周期性的从成员状态信息表中取出一些节点并与之建立新的伙伴关系。这样做，一方面可以保证每个节点有一个稳定数目的伙伴，传输质量不受某些节点的离开而影响；另一方面能够使节点找到更优质的伙伴。

d为缓存管理和缓存映像

原始节点将流数据分割成程度相同的多个数据片段，在节点缓存中数据片段的可用性用缓存映像来记录和表示。伙伴之间周期性的交换缓存映像，这样每个节点都可以知道伙伴节点所拥有和所需要的数据片段。然后通过调度控制模块决定从哪个伙伴处获得哪个数据片段。例如，在一个节点中可以用120BIT来描述一个120MB的缓存，每个BIT表示一个1MB的缓存片段。如果该缓存片段是可用的，则这个BIT为1；如果该缓存片段是不可用的，则这个BIT为0。节点周期性的把这120BIT数据告诉伙伴节点，可以让伙伴知道自己拥有和需要哪些数据片段。

e为调度控制模块过程

调度控制模块决定从哪个伙伴处获得哪个数据片段。它的基本思想就是，根据缓存映像，对于每一个要请求的数据片段，首先计算其潜在的提供者的个数(因为对于某个数据片段，可能有多个伙伴可以提供)，然后从提供者少到多的确定它们的提供者，对于伙伴个数没有达到最大限度的，同时具有最大带宽和足够存活时间的潜在的提供者将被优先选中。根据调度算法，可以计算出一个节点上需要的数据片段有哪些提供者来提供。从同一个提供者传输的数据片段用一个类似于缓存映像的数据结构来表示，并发送到这个提供者，提供者在收到后通过指定的实时传输协议按序传送需要的数据片段。

f为节点退出和失败恢复

节点的退出分为两种情况：正常退出，意外退出。在正常退出的情况下，节点要离开时，先发送一个离开消息。意外退出是，节点在离开网络之前，没有发送离开消息，并且不再和其它节点通信(交换数据或发送消息)。这两种情况可以通过传输超时和缓存映像的交换来探测到。在一个节点失败的地方，可能多个伙伴探测到此节点的失败，从而产生多个离开消息，但是有第一个接收的消息被传播出去。节点退出后，受影响的节点通过在剩下的伙伴节点中再次执行调度算法来修复。

g为硬盘和存储

分片的数据片段可以根据需要记录到硬盘。不仅可以实时收看，还可以作为文件的方式传输。目前的P2P文件共享技术，是将整个文件分成若干个大小相等的片段(slice)，每个片段可能从不同的目标地址获得，最后合成一个完整地文件。不仅每个片段来自不同的目标地址，每个片段到来的先后顺序也不确定，最开始的片段可能最后到达。所以，在这种工作模式下，在作为文件传输的时候，就不能实现边下载边播放的功能。和目前普遍采用的P2P文件共享技术不同，在作为文件传输的时候，可以设定一个优先传输文件的大小，而且文件片段获取的顺序是分先后的，这样就可以实现边下载边播放的功能。例如，一个100MB的视频文件，播放时间是10分钟，P2P文件共享的片段大小是100KB，整个视频文件将被分割成1000个SLICE。我们可以设定优先传输文件的大小是5％，即5MB。这样，在P2P的过程中优先传输前面5％的内容，即最开始的5MB(50个SLICE)，接下来是第二个5％，再下来是第三个5％。。。可以看出，在完整的收到第一个5％的时候，我们就可以开始播放了，而不是等到全部100％都收到才可以播放。当优先传输文件的大小设定为100％时，这个工作模式完全等同于目前流行的P2P文件共享方式。参照图4，表示P2P流播放传送示意图，图中分别表示了三个阶段，开始阶段，完全没有数据，过程中阶段，任何片段都可能有数据，完成阶段，所有片段都充满数据。

Claims

1.一种在信息家电中实现P2P流播放的装置，其特征在于，该装置包含如下功能模块，它们是网络接口模块，它连接着成员管理、调度控制、缓存模块；又进一步依次分别连有伙伴管理、调度控制模块和播放器、硬盘模块；

2.一种在信息家电中实现P2P流播放的方法，其特征在于，该方法包括：a新节点加入，b成员管理，c伙伴管理，d缓存管理和缓存映像，e调度控制模块过程，f节点退出和失效恢复，g硬盘和存储。

3.根据权利要求2所述的在信息家电中实现P2P流播放的方法，其特征在于，所述方法中的新节点加入，是指相对于唯一的一个“原始节点”而言，其他节点都维持一个成员状态表，保存成员节点信息，与另外的其他节点建立伙伴关系。

4.根据权利要求2所述的在信息家电中实现P2P流播放的方法，其特征在于，在作为P2P文件传输的时候，和目前普遍采用的P2P文件共享技术不同，在所述的工作模式下，需要设定一个优先传输文件的大小，而且文件片段获取的顺序是分先后的，这样就可以实现边下载边播放的功能。

5.根据权利要求2所述的在信息家电中实现P2P流播放的方法，其特征在于，在完整的收到第一个瞬间段信息的时候，我们就可以开始播放了，而不是等到全部信息段都收到才可以播放。