基于svc的p2p流媒體系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)分片傳輸、調(diào)度方法及系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及基于SVC的P2P流媒體系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)分片傳輸、調(diào)度方法及系統(tǒng)，所述數(shù)據(jù)分片傳輸方法包含：步驟101）將基于SVC的P2P視頻流媒體系統(tǒng)中的基礎(chǔ)層及增強層的各層數(shù)據(jù)以數(shù)據(jù)大小為單位進行等分，得到若干等分?jǐn)?shù)據(jù)片；步驟102）依據(jù)如下步驟為上述等分?jǐn)?shù)據(jù)片添加時間標(biāo)簽，并將等分?jǐn)?shù)據(jù)片和為各等分?jǐn)?shù)據(jù)片添加的時間標(biāo)簽相聯(lián)合后進行傳輸：步驟102-1）將每層數(shù)據(jù)以解碼為單位劃分成若干PTU，即一個PTU對應(yīng)分層中的一個解碼單位，并對每層的PTU按照播放的時間順序依次編號，形成PTU的序列號；步驟102-2）依據(jù)播放時間單位PTU為各等分?jǐn)?shù)據(jù)片添加時間標(biāo)簽PTUSeq-inSeq，時間標(biāo)簽中的“PTUSeq”表示該等分?jǐn)?shù)據(jù)片所屬的PTU的序列號，inSeq表示該等分?jǐn)?shù)據(jù)片在所屬PTU的所有分片中的序列號。
【專利說明】基于SVC的P2P流媒體系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)分片傳輸、調(diào)度方法及系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及計算機網(wǎng)絡(luò)、多媒體通信和P2P技術(shù)，具體涉及一種基于SVC的P2P流媒體系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)分片傳輸、調(diào)度方法及系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]將可擴展視頻編碼(SVC, Scalable Video Coding)技術(shù)與P2P技術(shù)相結(jié)合可以方便地實現(xiàn)異構(gòu)終端之間的視頻數(shù)據(jù)共享。SVC將視頻編碼為一個基礎(chǔ)層和一個或多個增強層，層間數(shù)據(jù)在解碼時具有向下依賴關(guān)系:基礎(chǔ)層可獨立解碼并獲得一個基本質(zhì)量的視頻，而某個增加層的解碼則需要基礎(chǔ)層和所有較低的增強層，并且解碼的增強層越多用戶觀看的視頻質(zhì)量越高。相比于傳統(tǒng)的視頻編碼，在P2P流媒體系統(tǒng)中應(yīng)用SVC可以獲得兩方面的好處:一方面，用戶能夠根據(jù)自身情況動態(tài)調(diào)整下載的增強層數(shù)目，從而實現(xiàn)視頻質(zhì)量自適應(yīng)；另一方面，不同類型的終端之間也可以共享部分層的數(shù)據(jù)，從而大大提高數(shù)據(jù)分享效率。如何在P2P流媒體系統(tǒng)中傳輸SVC視頻數(shù)據(jù)已經(jīng)成為當(dāng)前的研究的熱點，本專利主要解決應(yīng)用于P2P流媒體系統(tǒng)中的SVC數(shù)據(jù)分片問題。
[0003]在傳統(tǒng)的P2P流媒體系統(tǒng)中，視頻數(shù)據(jù)以分片為單位進行共享:單層視頻數(shù)據(jù)被分為等大小的分片，客戶端以一定調(diào)度規(guī)則確定分片的下載順序并下載分片，同時客戶端每下載完一個分片即可將該分片上傳給其他用戶。與傳統(tǒng)的P2P視頻流媒體系統(tǒng)相同，基于SVC的P2P視頻流媒體系統(tǒng)也以分片為單位共享數(shù)據(jù)。不同的是，為了便于層間數(shù)據(jù)同步，在基于SVC的P2P視頻流媒體系統(tǒng)中多采用基于播放時長的分片方法:將SVC的各個分層以一定播放時長為單位進行分片，層內(nèi)每個分片播放時長相同，層間每個分片的播放時長也相同。這種分片方法被稱為等時長分片。
[0004]綜上所述，現(xiàn)有技術(shù)的等大小分片方法實現(xiàn)方法簡單，但卻不能滿足SVC數(shù)據(jù)在解碼播放時的層間同步需求。等時長分片能夠滿足SVC數(shù)據(jù)在解碼播放時的層間同步需求，然而，播放時長相同的分片在數(shù)據(jù)量大小上卻不相同。最新的研究表明，等時長分片方法產(chǎn)生的SVC分片在數(shù)據(jù)量大小上差距巨大，尤其是較低層分片的數(shù)據(jù)量往往會比較高層分片大很多。在丟包率相同的條件下，較大的分片會比較小的分片更容易丟失，尤其是在移動網(wǎng)絡(luò)這種整體丟包率較高的環(huán)境中。對SVC數(shù)據(jù)來說，由于解碼依賴性的存在，較低層分片比較高層分片更加重要，較低層分片的丟失會引起視頻質(zhì)量的顯著下降，嚴(yán)重影響用戶體驗。因此，現(xiàn)有的基于SVC的P2P視頻流媒體系統(tǒng)中的等時長分片方法存在著較底層分片容易丟失從而導(dǎo)致接收端視頻質(zhì)量下降的缺點。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于，為克服上述問題本發(fā)明提供了一種基于SVC的P2P流媒體系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)分片傳輸、調(diào)度方法及系統(tǒng)。
[0006]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種基于SVC的P2P視頻流媒體系統(tǒng)中數(shù)據(jù)分片傳輸方法，所述方法包含:
[0007]步驟101)將基于SVC的P2P視頻流媒體系統(tǒng)中的基礎(chǔ)層及增強層的各層數(shù)據(jù)以數(shù)據(jù)大小為單位進行等分，得到若干等分?jǐn)?shù)據(jù)片；
[0008]步驟102)依據(jù)如下步驟為上述等分?jǐn)?shù)據(jù)片添加時間標(biāo)簽，并將等分?jǐn)?shù)據(jù)片和為各等分?jǐn)?shù)據(jù)片添加的時間標(biāo)簽相聯(lián)合后進行傳輸:
[0009]步驟102-1)將每層數(shù)據(jù)以解碼為單位劃分成若干PTU，即一個PTU對應(yīng)分層中的一個解碼單位，并對每層的PTU按照播放的時間順序依次編號，形成PTU的序列號；
[0010]其中，PTU為播放時間單位；
[0011]步驟102-2)依據(jù)播放時間單位PTU為各等分?jǐn)?shù)據(jù)片添加時間標(biāo)簽PTUSeq-1nSeq，所述時間標(biāo)簽中的“PTUSeq”表示該等分?jǐn)?shù)據(jù)片所屬的PTU的序列號，inSeq表示該等分?jǐn)?shù)據(jù)片在所屬PTU的所有分片中的序列號。
[0012]上述步驟101)和102)之間還包含:
[0013]獲取每個等分?jǐn)?shù)據(jù)片的播放時間的步驟。
[0014]每個分層在邏輯上被劃分為相等數(shù)量的PTU，而不同分層中具有相同序列號的PTU則作為一個完整的解碼播放單位。
[0015]上述時間標(biāo)簽信息存放于視頻的索引信息中。
[0016]本發(fā)明還提供一種基于上述的數(shù)據(jù)分片傳輸方法的數(shù)據(jù)請求調(diào)度方法，所述方法包含:
[0017]步驟101)客戶端通過P2P索引信息，獲知每個分片的時間標(biāo)簽；
[0018]步驟102)當(dāng)按序播放時，客戶端根據(jù)時間標(biāo)簽逐層請求數(shù)據(jù)，具體方法是:在每一層內(nèi)，根據(jù)時間標(biāo)簽按照PTUSeq從小到大的順序請求數(shù)據(jù)分片；在同一個PTU內(nèi)，按照inSeq從小到大的順序請求數(shù)據(jù)分片；步驟103)當(dāng)拖動播放時,在定位到視頻的某一時間點播放時，客戶端根據(jù)時間標(biāo)簽定位并請求需要下載的數(shù)據(jù)，具體方法是:首先判斷定位到視頻的某一時間點的視頻數(shù)據(jù)屬于哪一個PTU，然后逐層請求該PTU內(nèi)的所有數(shù)據(jù)分片以及前一個PTU內(nèi)的最后一個數(shù)據(jù)分片。
[0019]此外，本發(fā)明還提供了一種基于SVC的P2P視頻流媒體系統(tǒng)中數(shù)據(jù)分片傳輸系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包含:
[0020]等分模塊，用于將基于SVC的P2P視頻流媒體系統(tǒng)中的基礎(chǔ)層及增強層的各層數(shù)據(jù)以數(shù)據(jù)大小為單位進行等分，得到若干等分?jǐn)?shù)據(jù)片；
[0021]時間標(biāo)簽生成模塊，該模塊用于為等分模塊得到的各等分片添加時間標(biāo)簽，所述的時間標(biāo)簽的生成測量為:
[0022]步驟102-1)將每層數(shù)據(jù)以解碼為單位劃分成若干PTU，即一個PTU對應(yīng)分層中的一個解碼單位，并對每層的PTU按照播放的時間順序依次編號，形成PTU的序列號；
[0023]其中，PTU為播放時間單位；
[0024]步驟102-2)依據(jù)播放時間單位PTU為各等分?jǐn)?shù)據(jù)片添加時間標(biāo)簽PTUSeq-1nSeq，所述時間標(biāo)簽中的“PTUSeq”表示該等分?jǐn)?shù)據(jù)片所屬的PTU的序列號，inSeq表示該等分?jǐn)?shù)據(jù)片在所屬PTU的所有分片中的序列號。
[0025]上述系統(tǒng)還包含:
[0026]播放時間獲取模塊，用于獲取每個等分?jǐn)?shù)據(jù)片的播放時間，并將獲得的時間提供給時間標(biāo)簽生成模塊。
[0027]每個分層在邏輯上被劃分為相等數(shù)量的PTU，而不同分層中具有相同序列號的PTU則作為一個完整的解碼播放單位。
[0028]上述時間標(biāo)簽信息存放于視頻的索引信息中。
[0029]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的技術(shù)優(yōu)勢在于:
[0030]本發(fā)明提出了一種全新的帶時間標(biāo)簽的等大小分片方法，該方法避免了現(xiàn)有技術(shù)單純采用等大小分片方法和等時長分片方法的不足，能夠在滿足SVC數(shù)據(jù)層間同步需求的同時，解決等時長分片方法引起的較底層分片容易丟失的問題，從而提高較低層分片的傳輸成功率，保證了用戶的觀看體驗。
[0031]總之，與傳統(tǒng)的等大小分片方法相比，帶時間標(biāo)簽的等大小分片方法通過提供每個分片的播放時間信息，能夠滿足SVC數(shù)據(jù)在解碼和播放時的層間同步；與流行的等時長分片方法相比，帶時間標(biāo)簽的等大小分片方法能夠解決較底層分片容易丟失的問題，從而提高較低層分片的傳輸成功率，保證了用戶的觀看體驗；
【專利附圖】

【附圖說明】
[0032]圖1為本發(fā)明產(chǎn)生的帶時間標(biāo)簽的分片。
[0033]圖2為本發(fā)明生成等分?jǐn)?shù)據(jù)片的時間標(biāo)簽方法的流程圖；
[0034]圖3是本發(fā)明提供的基于帶時間標(biāo)簽的數(shù)據(jù)片的請求調(diào)度方法的流程示意圖。
【具體實施方式】
[0035]下面結(jié)合附圖和【具體實施方式】對本發(fā)明的技術(shù)方案進行詳細闡述。
[0036]本發(fā)明提出的帶時間標(biāo)簽的等大小分片方法的實現(xiàn)方法如圖2所示，具體包含如下四個步驟:
[0037]I)將SVC視頻中的數(shù)據(jù)依照其分層的不同分離開；
[0038]2)將每一層的數(shù)據(jù)分為等大小的分片；
[0039]3)對原SVC視頻進行分析，得到所有分片的播放時間信息；
[0040]4)為每一個分片加上時間標(biāo)簽，存放在P2P索引信息中。
[0041]實現(xiàn)帶時間標(biāo)簽的等大小分片方法的關(guān)鍵在于如何為每個分片產(chǎn)生時間標(biāo)簽。本發(fā)明定義一個概念名為PTU(Playback Time Unit，播放時間單位)，一個PTU包含固定數(shù)量GOP中的數(shù)據(jù)，可被視為分層中的一個解碼單位。實際上，PTU類似于等時長分片方法產(chǎn)生的分片。在本發(fā)明中，每個分層可以在邏輯上被劃分為相等數(shù)量的PTU，而不同分層中具有相同序列號的PTU則可被視為構(gòu)成了一個完整的解碼播放單位。直觀地，在每個分層中，一個PTU可能包含一個以上的分片，而一個分片也可能跨越一個以上的PTU。因此本發(fā)明作如下規(guī)定，“某個分片屬于某個PTU”是指該分片的起始位置位于該PTU中，而“某個PTU中的分片”則是指所有屬于該PTU的分片。于是，可以使用PTUSeq-1nSeq作為分層中某個分片的時間標(biāo)簽，其中PTUSeq表不該分片所屬PTU的序列號，inSeq表不該分片在所屬PTU的所有分片中的序列號。例如，假設(shè)一個分片的起始位置位于第i個PTU，而它是這個PTU中的第j個分片，那么它的時間標(biāo)簽就是i_j。
[0042]在本發(fā)明中，在為每個分片添加時間標(biāo)簽之前，必須知道每個分片的播放時間信息。這些信息可以通過分析原始的SVC視頻獲得。只要確定了 PTU長度和分片大小，每個分片的播放時間信息也就能隨之確定。
[0043]圖1給出了本發(fā)明所產(chǎn)生的帶時間標(biāo)簽分片的一個例子。在圖1中，長方塊代表等大小的分片，長方塊上方的尺標(biāo)和數(shù)字分別表示PTU的起始位置和序列號。每個分片的時間標(biāo)簽顯示在每個長方塊中。根據(jù)這些時間標(biāo)簽，可以得知這些等大小分片的播放時間信息。例如，O層中的時間標(biāo)簽2-1表示該分片是基礎(chǔ)層中的第3個PTU中的第2個分片。根據(jù)這些播放時間信息，分片調(diào)度算法就能夠很好地解決不同層間等大小分片的同步問題。
[0044]具體的分片調(diào)度方法如圖3所示，具體描述如下:
[0045]a)客戶端通過P2P索引信息，獲知每個分片的時間標(biāo)簽信息。
[0046]b)在正常播放時，客戶端根據(jù)時間標(biāo)簽信息逐層請求數(shù)據(jù)，具體方法是:在每一層內(nèi)，根據(jù)時間標(biāo)簽信息按照PTUSeq從小到大的順序請求數(shù)據(jù)分片；在同一個PTU內(nèi)，按照-1nSeq從小到大的順序請求數(shù)據(jù)分片。
[0047]c)在定位到視頻的某一時間點播放時，客戶端根據(jù)時間標(biāo)簽信息定位并請求需要下載的數(shù)據(jù)，具體方法是:首先判斷該屬于哪一個PTU，然后逐層請求標(biāo)簽為該PTU內(nèi)的所有數(shù)據(jù)分片以及前一個PTU內(nèi)的最后一個數(shù)據(jù)分片。比如，對于圖1中的基礎(chǔ)層數(shù)據(jù)分片，當(dāng)定位到屬于第3個PTU的時間點時，則應(yīng)該請求標(biāo)簽為“0-1 ”和“ 2-0 ”、“ 2-1 ”和“ 2-2 ”的數(shù)據(jù)分片。
[0048]在P2P內(nèi)容共享系統(tǒng)中，客戶端在下載一個內(nèi)容文件之前會先獲取其索引信息。例如，在BitTorrent中，一個內(nèi)容文件的.torrent文件包含著內(nèi)容描述,文件名,MD5校驗和，分片的序列號和HSAH校驗值等信息。客戶端會先獲取.torrent文件，再根據(jù)索引信息調(diào)度分片下載過程。現(xiàn)有的基于SVC的P2P流媒體系統(tǒng)也采取這樣的機制，使用.torrent文件來儲存和發(fā)布P2P索引信息。
[0049]在本發(fā)明中，分片的時間標(biāo)簽也將添加到視頻的索引信息中。顯然，添加這些時間標(biāo)簽會增加索引信息的數(shù)據(jù)量，即.torrent文件的大小。通過對許多SVC視頻文件的分析，發(fā)現(xiàn)每個時間標(biāo)簽信息的大小可被設(shè)為3個字節(jié)，其中2字節(jié)用來儲存PTUSeq值，剩余I字節(jié)用來儲存inSeq值。這樣的設(shè)置能夠提供足夠大小的空間以滿足大部分SVC視頻文件的需要。如前所述，一個SVC視頻的.torrent文件中記錄了每個分片的HSAH校驗值,每個HSAH校驗值占據(jù)的空間大小約為20字節(jié)，而.torrent文件中的數(shù)據(jù)幾乎全部是分片HSAH校驗值記錄。因此，使用額外的3字節(jié)記錄每個分片的時間標(biāo)簽將只不過使整個.torrent文件的大小增加了大約15%?？紤]到.torrent文件通常都很小(幾十到幾百個千字節(jié))，所以本發(fā)明產(chǎn)生的時間標(biāo)簽的數(shù)據(jù)量也是很小的，幾乎不會對P2P流媒體系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)分發(fā)產(chǎn)生影響。
[0050]需要說明的是，以上介紹的本發(fā)明的實施方案提供的是P2P SVC流媒體系統(tǒng)中帶時間標(biāo)簽的等大小分片方法可以運行的一種方法，該實施例的說明只是用于幫助理解本發(fā)明的方法及其核心思想而并非限制。本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，任何對本發(fā)明技術(shù)方案的修改或者等同替代都不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的精神和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種基于SVC的P2P視頻流媒體系統(tǒng)中數(shù)據(jù)分片傳輸方法，所述方法包含: 步驟101)將基于SVC的P2P視頻流媒體系統(tǒng)中的基礎(chǔ)層及增強層的各層數(shù)據(jù)以數(shù)據(jù)大小為單位進行等分，得到若干等分?jǐn)?shù)據(jù)片； 步驟102)依據(jù)如下步驟為上述等分?jǐn)?shù)據(jù)片添加時間標(biāo)簽，并將等分?jǐn)?shù)據(jù)片和為各等分?jǐn)?shù)據(jù)片添加的時間標(biāo)簽相聯(lián)合后進行傳輸: 步驟102-1)將每層數(shù)據(jù)以解碼為單位劃分成若干PTU，即一個PTU對應(yīng)分層中的一個解碼單位，并對每層的PTU按照播放的時間順序依次編號，形成PTU的序列號； 其中，PTU為播放時間單位； 步驟102-2)依據(jù)播放時間單位PTU為各等分?jǐn)?shù)據(jù)片添加時間標(biāo)簽PTUSeq-1nSeq，所述時間標(biāo)簽中的“PTUSeq”表示該等分?jǐn)?shù)據(jù)片所屬的PTU的序列號，inSeq表示該等分?jǐn)?shù)據(jù)片在所屬PTU的所有分片中的序列號。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于SVC的P2P視頻流媒體系統(tǒng)中數(shù)據(jù)分片傳輸方法，其特征在于，所述步驟101)和102)之間還包含: 獲取每個等分?jǐn)?shù)據(jù)片的播放時間的步驟。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于SVC的P2P視頻流媒體系統(tǒng)中數(shù)據(jù)分片傳輸方法，其特征在于，每個分層在邏輯上被劃分為相等數(shù)量的PTU，而不同分層中具有相同序列號的PTU則作為一個完整的解碼播放單位。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于SVC的P2P視頻流媒體系統(tǒng)中數(shù)據(jù)分片傳輸方法，其特征在于，所述時間標(biāo)簽信息存放于視頻的索引信息中。
5.一種基于權(quán)利要求1所述的數(shù)據(jù)分片傳輸方法的數(shù)據(jù)請求調(diào)度方法，所述方法包含:步驟101)客戶端通過P2P索引信息，獲知每個分片的時間標(biāo)簽； 步驟102)當(dāng)按序播放時，客戶端根據(jù)時間標(biāo)簽逐層請求數(shù)據(jù)，具體方法是:在每一層內(nèi)，根據(jù)時間標(biāo)簽按照PTUSeq從小到大的順序請求數(shù)據(jù)分片；在同一個PTU內(nèi)，按照inSeq從小到大的順序請求數(shù)據(jù)分片；步驟103)當(dāng)拖動播放時，在定位到視頻的某一時間點播放時，客戶端根據(jù)時間標(biāo)簽定位并請求需要下載的數(shù)據(jù)，具體方法是:首先判斷定位到視頻的某一時間點的視頻數(shù)據(jù)屬于哪一個PTU，然后逐層請求該PTU內(nèi)的所有數(shù)據(jù)分片以及前一個PTU內(nèi)的最后一個數(shù)據(jù)分片。
6.一種基于SVC的P2P視頻流媒體系統(tǒng)中數(shù)據(jù)分片傳輸系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包含: 等分模塊，用于將基于SVC的P2P視頻流媒體系統(tǒng)中的基礎(chǔ)層及增強層的各層數(shù)據(jù)以數(shù)據(jù)大小為單位進行等分，得到若干等分?jǐn)?shù)據(jù)片； 時間標(biāo)簽生成模塊，該模塊用于為等分模塊得到的各等分片添加時間標(biāo)簽，所述的時間標(biāo)簽的生成測量為: 步驟102-1)將每層數(shù)據(jù)以解碼為單位劃分成若干PTU，即一個PTU對應(yīng)分層中的一個解碼單位，并對每層的PTU按照播放的時間順序依次編號，形成PTU的序列號； 其中，PTU為播放時間單位； 步驟102-2)依據(jù)播放時間單位PTU為各等分?jǐn)?shù)據(jù)片添加時間標(biāo)簽PTUSeq-1nSeq，所述時間標(biāo)簽中的“PTUSeq”表示該等分?jǐn)?shù)據(jù)片所屬的PTU的序列號，inSeq表示該等分?jǐn)?shù)據(jù)片在所屬PTU的所有分片中的序列號。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的基于SVC的P2P視頻流媒體系統(tǒng)中數(shù)據(jù)分片傳輸系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)還包含: 播放時間獲取模塊，用于獲取每個等分?jǐn)?shù)據(jù)片的播放時間，并將獲得的時間提供給時間標(biāo)簽生成模塊。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的基于SVC的P2P視頻流媒體系統(tǒng)中數(shù)據(jù)分片傳輸系統(tǒng)，其特征在于，每個分層在邏輯上被劃分為相等數(shù)量的PTU，而不同分層中具有相同序列號的PTU則作為一個完整的解碼播放單位。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的基于SVC的P2P視頻流媒體系統(tǒng)中數(shù)據(jù)分片傳輸系統(tǒng)，其特征在于，所述時間標(biāo)簽信息存放于視頻的索引信息中。
【文檔編號】H04N21/63GK103905918SQ201210589996
【公開日】2014年7月2日 申請日期:2012年12月28日 優(yōu)先權(quán)日:2012年12月28日
【發(fā)明者】樂陽, 張棪, 周旭, 白帆, 宋俊平 申請人:中國科學(xué)院聲學(xué)研究所