CN1964481A - 一种交互式网络电视*** - Google Patents

Abstract

一种交互式网络电视***，整个***架构采用内容分发网络架构，将流媒体设备(流媒体服务器)部署到网络的相应节点。流媒体设备利用流媒体协议将实时的流媒体数据分发到网络边缘流媒体设备，或将非实时的内容利用传统的文件传输协议分发到网络边缘流媒体设备，由边缘流媒体设备实时呈现给用户。本发明结合了集中式体系结构的集中管理的简单性、分层式体系结构的服务可扩展性，同时同一个层次的各个节点可以通过设置成依赖结点的方式进行通信。使用本发明，可以构建企业级和电信级的IPTV***，并且可以通过增加或者删除从节点来增加或减少整个IPTV***的层次，从而定制所要构建的IPTV***的服务规模。

Description

一种交互式网络电视***

技术领域

本发明涉及网络电视(IPTV)***，具体涉及交互式网络电视***的架构。

背景技术

流媒体是使用流传输技术，通过网络实时传输多媒体数据。流化(Streaming)把数据分成适当大小的分组，然后在服务器和客户端之间传输。实时数据的处理流程分解成传输、解码和播放等几个流程。客户端可以在播放一个分组的时候，解码下一个分组，同时接收后续分组，类似于流水线操作。终端用户在客户端通过播放器就可实时观看节目。

流媒体是与传统的下载播放方式相对应的。传统的媒体播放方式的优点是播放与下载分开，因此播放与网络速度无关，可以重现发送端的质量，还可以一次下载多次播放。

但是，仅仅由流媒体技术或者说是流媒体设备构建的IPTV***一般是集中式的，只适合针对某个不大的区域的有限的终端用户服务。如果在此基础上再增加终端用户，便会因为IPTV***的处理能力，而影响对终端用户的响应时间；此外，还会因为IPTV***整体的带宽能力而限制流媒体服务器***发向终端用户的码流速率，从而不能重现发送端的媒体质量。

内容分发网络(Content Delivery Network)，即内容发布与速递网络，它是近年来发展起来的一种解决互联网性能不佳问题的有效解决手段。用户利用这项技术组建一个便于访问的内容分发网络，也就是通过在Internet上增加一层新的网络架构，将源网站的内容根据不同用户的要求，将其需要的内容(并不是源网站所有的内容，与镜像技术不同)分布到最接近用户的网络“边缘”上(Cache Server服务器)，使用户可以就近取得所需的内容，以此避免由于大量的客户端同时访问一个网站而造成的网络拥塞，从而保证了在充分利用现有资源的前提下，从技术上解决了网络带宽小而用户访问量大的矛盾，使用户在最短的时间内得到自己想要访问的内容。

交互式网络电视(IPTV)，是一种利用宽带有线电视网、集互联网、多媒体、通讯等多种技术与一体，向家庭用户提供包括数字电视在内的多种交互式服务的崭新技术。用户可以有两种方式可以享受IPTV服务：(1)计算机，(2)网络机顶盒+普通电视。

IPTV是一种新生的技术和业务，承载层的网络体系架构主要借鉴传统的视频点播***(VOD)。传统的VOD***有三种体系结构。

(一)集中式体系结构

由一个或多个服务器构成中心服务器，所有的用户请求均被发往中心服务器。中心服务器存储着所有的节目数据，并为所有的用户提供点播服务。显然这种结构简单、易于管理，但是容易造成网络或服务器***的瓶颈现象。

(二)分层式体系结构

分层式体系结构易于扩大服务范围，分层的层次可以随着服务范围的大小而变化。这种结构中，服务器连接成树型结构，中心服务器被放置在树根位置，由叶子节点上的服务器为用户服务，每个叶子节点的服务器都存放着父节点服务器中的所有节目数据的子集。这种结构的缺点之一是一个节目可能要在许多个服务器上有备份，造成存储空间的浪费，而且用户点播的节目不在叶子节点服务器上时，需要较长的响应时间。

(三)分布式体系结构

从层次上看，分布式体系结构只有两层，中心服务器和本地服务器。但是从***设计和实现的角度上看，存在有多个本地服务器的分布管理，本地服务器间的负载平衡以及中心服务器和本地服务器间的通信问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，建立一种新的交互式网络电视的架构，达到减少***中瓶颈的出现，能够方便的搭建所需的高质量的IPTV***，并能够方便的管理和控制整个IPTV***。

本发明提出的交互式网络电视***，整个***架构采用内容分发网络架构，将流媒体设备(流媒体服务器)部署到网络的相应节点。所述流媒体设备利用流媒体协议将实时的流媒体数据分发到网络边缘流媒体设备，或将非实时的内容利用传统的文件传输协议分发到网络边缘流媒体设备，由边缘流媒体设备实时呈现给用户。

在本发明中，整个网络***是分层次建立的；每个层次至少包括一个节点；每个节点包括至少一个节点控制器和至少一个流媒体设备，所述节点控制器控制管理本节点内的所有流媒体设备，将本节点内的各个流媒体设备的数据分析汇总上报给上一层次的节点控制器，并将上层的业务消息和流媒体设备上的消息进行解析、转换、转发；将本节点内的各个流媒体设备的数据分析汇总上报给上一层次的节点控制器；将收集到的下一层次节点控制器上报的数据分析之后向下一层次节点的节点控制器下达命令，调整下一层次节点控制器或者下一层次节点内的流媒体设备的工作状态。在有多个节点控制器的情况下，各个节点控制器采用负载均衡的原则进行工作。

本发明结合了集中式体系结构的集中管理的简单性、分层式体系结构的服务可扩展性，同时同一个层次的各个节点可以通过设置成依赖结点的方式进行通信。使用本发明，可以构建企业级和电信级的IPTV***，并且可以通过增加或者删除从节点来增加或减少整个IPTV***的层次，从而定制所要构建的IPTV***的服务规模。在每个层次采用集中式结构的集中管理，对于某个单一的层次来说只需关心网络物理结构上的直接下层，在业务管理上和网络管理上简单、方便。每个层次将自己的管理数据汇总、分析之后再通过单一的管理通道上报给本层次的直接上层，从而避免本层次的直接上层来管理本层次直接下层的众多的庞大的数据。

附图说明

图1是本发明的包括三个层次的一个实施例的***架构示意图；

图2是本发明的一个实施例中***通过实时内容分发的方式来为终端用户提供服务的流程示意图。

具体实施方式

本发明的要点为：

A.整个网络架构是分层的，层次可以定制，可以根据服务范围的需要扩展和裁减。同一层次内的各个节点采用分布式结构，即同一层次的各个节点可以通信。

B.在每个层次的每个节点由至少一个节点控制器和至少一个流媒体设备组成。节点控制器主要是对本节点内的多个流媒体设备进行业务上和网络上的管理。并将上层的业务消息和本层流媒体设备上的消息进行解析、转换、转发。同一层次的各个节点通过配置成依赖结点具有一定的负载平衡能力的，即当某个节点的负载达到一定的负荷之后就会将相应的负载交接给它的某个负载比较轻的依赖节点。

C.在利用流媒体设备搭建的内容分发网络中有两种内容分发方式：

(a)利用流媒体协议的实时媒体流的分发。

(b)利用传统的文件传输协议进行完整文件的分发。

下面以三层的网络结构为例作对本发明的网络架构进行说明。

如图1所示，为了描述方便，将最上层的节点命名为根节点，根节点的物理网络结构上的多个直接下层节点命名为从节点，第三层物理网络结构上的节点命名为叶子节点。

首先，在一个叶子节点，也就是直接为终端用户提供服务的节点，采用的解决方案是把多个流媒体设备集中成簇，这一簇流媒体设备统一为某一区域内的终端用户服务。这一簇流媒体设备和至少一个节点控制器组成一个边缘节点。节点控制器控制管理本节点内的所有流媒体设备，所有本区域内的终端用户的请求，首先定位到节点控制器，节点控制器再根据负载均衡的原则将终端用户的请求定位到本簇内的某个流媒体设备。同时，叶子节点的节点控制器还要对本节点内的各个流媒体设备进行业务上的和物理网络上的管理，并将这些管理数据分析汇总形成从节点在业务上或者网络管理上需要的数据，上报给从节点的节点控制器。

其次，在一个从节点，由一簇流媒体设备和至少一个节点控制器组成。节点控制器控制管理从节点本身的流媒体设备，并与其下层的每个叶子节点的节点控制器和根节点的节点控制器通信，从叶子节点的节点控制器收集叶子节点上报来的管理数据，这样就避免了从节点直接管理所有的叶子节点的众多的流媒体设备，不至于在从节点形成瓶颈。从节点控制器将收集到的数据分析之后向叶子节点的节点控制器下达命令，调整叶子节点控制器或者叶子节点内的流媒体设备的工作状态等。从节点也会将收集到的业务上的和网络管理上的数据分析汇总向根节点控制器上报，并将本层次能够处理的业务功能上和网络管理方面的异常等在本层次解决。

在根节点同样由一簇流媒体设备和至少一个节点控制器组成，节点控制器首先要控制和管理本层次的各个流媒体设备，同时也要分析下面层次上报的业务功能上和网络管理上的数据，以便根据需要向下面的层次发送命令调整其工作状态。

在同一层次的各个节点之间可以通信，并且可以进行内容分发，从而同一层次的各个节点构成了一种分布式的结构。而且同一层次的各个节点通过配置成依赖结点具有一定的负载平衡能力的，即当某个节点的负载达到一定的负荷之后就会将相应的负载交接给它的某个负载比较轻的依赖节点。它可以很好的解决集中式体系结构中的瓶颈问题和分层式体系结构中的存储空间浪费以及响应时间过长的等问题。

在本方案中有两种内容分发的方式。

1、当用户请求的流媒体内容不在最终定位到的流媒体设备时，该流媒体设备就会向本节点的节点控制器发出实时下拉内容的请求，本节点的节点控制器，就会向自己的依赖节点(可以是物理层次上的父节点，也可以是同一层次的某个节点)的节点控制器发出实时下拉内容的请求；依赖节点的节点控制器受到实时内容下拉请求之后，会根据负载均衡的原则从本节点选中一台流媒体设备采用某种实时流传输协议为终端用户定位到的流媒体设备实时的提供媒体流：此时的服务情况是这样的：依赖节点的某台流媒体设备将媒体流发送到终端用户定位到的流媒体设备，终端用户定位到的流媒体设备将媒体流发送到终端用户。

2、将预期用户需要的内容完整的分发到离用户最近的网络边缘。某个节点的依赖节点的节点控制器，发出接收内容的请求，如果双方的节点控制器达成一致，则双方都会选择本节点内的一台流媒体设备，依赖节点的流媒体设备读取本地数据，以传统的文件传输协议将整个媒体内容传输到本地节点选中的流媒体设备，由该流媒体设备将数据写入到本地存储。

图2是***通过实时内容分发的方式来为终端用户提供服务的情况示意图。下面介绍其流程：

1、终端用户的请求由机顶盒(STB)请求到叶子节点1的流媒体设备1；

2、流媒体设备1发现本地磁盘或者叶子节点1的本地共享磁盘没有内容，便向叶子节点1的控制器发送实时下拉内容的请求；

3、叶子节点1的控制器向自己的依赖节点(依赖节点可能不只一个，此时假定选中了依赖节点中的一个，并且是同一层次中的某个叶子节点2)，即叶子节点2的节点控制器发出实时下拉内容的请求。

4、叶子节点2的节点控制器根据负载均衡的原则，选中本节点内的一台流媒体设备2，并将流媒体设备2的各种参数传给叶子节点1的节点控制器。叶子节点1的节点控制器将流媒体设备1和流媒体设备2建链。

5、流媒体设备2通过流媒体传输协议，将实时媒体流传输到流媒体设备1。

6、流媒体设备1也通过流媒体传输协议将实时媒体流传输到终端用户。

Claims (5)

1、一种交互式网络电视***，其特征在于，整个***架构采用内容分发网络架构，将流媒体设备部署到网络的相应节点；所述流媒体设备利用流媒体协议将实时的流媒体数据分发到边缘流媒体设备，或将非实时的内容利用传统的文件传输协议分发到网络边缘流媒体设备，由边缘流媒体设备实时呈现给用户。

2、权利要求1所述的交互式网络电视***，其特征在于，整个网络***是分层次建立的；每个层次至少包括一个节点；每个节点包括至少一个节点控制器和至少一个流媒体设备，所述节点控制器控制管理本节点内的所有流媒体设备，将本节点内的各个流媒体设备的数据分析汇总上报给上一层次的节点控制器，并将上层的业务消息和流媒体设备上的消息进行解析、转换、转发；将本节点内的各个流媒体设备的数据分析汇总上报给上一层次的节点控制器；将收集到的下一层次节点控制器上报的数据分析之后向下一层次节点的节点控制器下达命令，调整下一层次节点控制器或者下一层次节点内的流媒体设备的工作状态。

3、权利要求2所述的交互式网络电视***，其特征在于，同一层次的各个节点之间可以通信，并且可以进行内容分发。

4、权利要求2所述的交互式网络电视***，其特征在于，层次可以根据服务范围的需要进行扩展和裁减。

5、权利要求2所述的交互式网络电视***，其特征在于，同一层次的各个节点通过配置成依赖结点，当某个节点的负载达到一定的负荷之后就将相应的负载交接给它的某个负载比较轻的依赖节点。

Images