基于并發(fā)流的p2p實時播放系統(tǒng)快速頻道切換方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種通信技術(shù)，特別涉及一種基于并發(fā)流的P2P實時播放系統(tǒng)快速頻道切換方法。
【背景技術(shù)】
[0002]頻道切換時間是指用戶從發(fā)起頻道請求到用戶觀看到第一幅圖像所消耗的時間，這過程包括了節(jié)點的請求處理時間，頻道發(fā)現(xiàn)時間，數(shù)據(jù)傳輸時間，以及數(shù)據(jù)解碼時間。
[0003]當(dāng)今P2P技術(shù)與流媒體的結(jié)合突破了網(wǎng)絡(luò)帶寬對多媒體信息傳播的限制，大大地改善了網(wǎng)絡(luò)電視用戶的觀看體驗。在P2P系統(tǒng)里，因為每個節(jié)點既充當(dāng)客戶端，也充當(dāng)路由，服務(wù)器端，所以P2P系統(tǒng)比C/S系統(tǒng)大大減少對帶寬的要求。但也由于P2P系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸方式，對于具有上百個頻道的P2P流媒體系統(tǒng)，頻道切換時間過長仍是一大瓶頸。一般觀看網(wǎng)絡(luò)電視的切換延時都多于5秒，在P2P流媒體系統(tǒng)里，切換延時更是多于20秒，從而嚴(yán)重影響了觀眾的觀看體驗。
[0004]這是由于傳統(tǒng)的P2P流媒體系統(tǒng)大多采用分簇結(jié)構(gòu)，即觀看相同頻道的節(jié)點聚集成一個簇，簇間僅相互分享一個頻道的內(nèi)容。當(dāng)一個節(jié)點從一個頻道切換到另一個頻道時，它需要完成從一個簇跳轉(zhuǎn)到另一個簇的過程和從離開一個頻道再到重新加入一個頻道。頻道切換的時間除了正常的頻道數(shù)據(jù)請求處理，數(shù)據(jù)傳輸，數(shù)據(jù)解碼，也包含了節(jié)點離開一個簇，發(fā)現(xiàn)一個簇，加入一個簇的時間花費。
[0005]現(xiàn)有的技術(shù)多從改善節(jié)點簇間距離，調(diào)整緩沖區(qū)大小和幀間距離等減少新頻道的發(fā)現(xiàn)延時，但這也增加了系統(tǒng)的復(fù)雜性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點與不足，提供一種基于并發(fā)流的P2P實時播放系統(tǒng)快速頻道切換方法，該頻道切換方法提高了頻道切換速度，收獲了更好的用戶體驗。
[0007]本發(fā)明的目的通過下述技術(shù)方案實現(xiàn):一種基于并發(fā)流的P2P實時播放系統(tǒng)快速頻道切換方法，包括:
[0008]根據(jù)用戶的觀看記錄，統(tǒng)計用戶的觀看頻道熱度表；根據(jù)在線點擊率，統(tǒng)計系統(tǒng)頻道熱度表；
[0009]當(dāng)?shù)谝粋€用戶節(jié)點加入P2P流媒體系統(tǒng)，同時向目錄服務(wù)器請求某一頻道數(shù)據(jù)時，目錄服務(wù)器將返回內(nèi)容服務(wù)器地址。新用戶節(jié)點向該地址請求頻道數(shù)據(jù)，而內(nèi)容服務(wù)器將返回包含請求頻道數(shù)據(jù)在內(nèi)的多個頻道并發(fā)流數(shù)據(jù)。
[0010]當(dāng)用戶發(fā)生頻道切換時，先查看請求新頻道是否已經(jīng)緩存在本地，若是，則直接播放緩存中新頻道數(shù)據(jù)，實現(xiàn)零延時切換；否則，重新向目錄服務(wù)器請求頻道數(shù)據(jù)。
[0011]當(dāng)再次有新用戶節(jié)點加入P2P流媒體系統(tǒng)，同時向目錄服務(wù)器請求某一頻道數(shù)據(jù)時，目錄服務(wù)器將返回鄰居節(jié)點或者內(nèi)容服務(wù)器地址列表。新用戶節(jié)點向該地址列表請求頻道數(shù)據(jù)，而鄰居節(jié)點或內(nèi)容服務(wù)器將返回包含請求頻道數(shù)據(jù)在內(nèi)的多個頻道并發(fā)流數(shù)據(jù)。
[0012]當(dāng)用戶發(fā)生頻道切換時，先查看請求新頻道是否已經(jīng)緩存在本地，若是，則直接播放緩存中新頻道數(shù)據(jù)，實現(xiàn)零延時切換；否則，重新向目錄服務(wù)器請求頻道數(shù)據(jù)。
[0013]一種基于并發(fā)流的P2P實時播放系統(tǒng)快速頻道切換方法，包括以下步驟，
[0014]I)用戶節(jié)點加入P2P系統(tǒng)，同時向目錄服務(wù)器發(fā)出頻道請求；
[0015]2)請求節(jié)點內(nèi)的頻道統(tǒng)計模塊自動記錄歷史觀看信息，包括節(jié)點請求的頻道信息，節(jié)點請求發(fā)出的時刻，節(jié)點接受到數(shù)據(jù)的時刻，節(jié)點開始播放數(shù)據(jù)時刻，節(jié)點緩存足夠分享給其他節(jié)點的時刻，節(jié)點停止下載數(shù)據(jù)時刻，節(jié)點觀看結(jié)束時刻，用戶切換頻道的時刻；
[0016]3)請求節(jié)點更新內(nèi)部頻道統(tǒng)計模塊的頻道熱度列表；
[0017]4)目錄服務(wù)器更新在線節(jié)點統(tǒng)計模塊，更新的信息包括，所有節(jié)點請求的頻道概要信息，收到節(jié)點請求的時刻，頻道的平均接入延時，在線節(jié)點數(shù)量，總頻道數(shù)，緩存更新間隔，各頻道平均播放速度；根據(jù)用戶請求，目錄服務(wù)器更新在線節(jié)點統(tǒng)計模塊中的頻道熱度列表。根據(jù)當(dāng)前在線觀看概率，按熱度降序，得出在線頻道熱度列表；
[0018]5)目錄服務(wù)器內(nèi)頻道預(yù)測模塊收集在線節(jié)點統(tǒng)計模塊中關(guān)于請求節(jié)點的信息，包括收到節(jié)點請求的時刻，頻道的平均接入延時，在線節(jié)點數(shù)量，總頻道數(shù)，該節(jié)點緩存更新間隔，各頻道平均播放速度，預(yù)加載項數(shù)據(jù)大小；
[0019]6)頻道預(yù)測模塊以最新頻道熱度列表和節(jié)點信息為參數(shù)，計算需要發(fā)送給用戶的頻道數(shù)M。在在線頻道熱度列表中，挑選前M個頻道組合成為并發(fā)流；
[0020]7)根據(jù)頻道預(yù)測模塊的計算結(jié)果，目錄服務(wù)器查看在線播放內(nèi)容列表，若某個節(jié)點P的在線緩存恰好包含這M個頻道，目錄服務(wù)器的在線節(jié)點管理模塊將返回P的地址信息及M個頻道信息給請求節(jié)點；否則，目錄服務(wù)器返回內(nèi)容服務(wù)器的地址信息及M個頻道縮略信息給請求節(jié)點；
[0021]8)請求節(jié)點根據(jù)返回地址，再次向P或者內(nèi)容服務(wù)器發(fā)送包含M個頻道內(nèi)容的請求；
[0022]9)若網(wǎng)絡(luò)帶寬豐裕時，P或者內(nèi)容服務(wù)器發(fā)送包含M個頻道預(yù)加載項及請求頻道的并發(fā)流給請求節(jié)點；當(dāng)網(wǎng)絡(luò)帶寬匱乏時，P或者內(nèi)容服務(wù)器根據(jù)M個頻道的流行度大小依次發(fā)送給請求節(jié)點；
[0023]10)當(dāng)用戶進(jìn)行頻道切換時，若新頻道已經(jīng)在本地緩存中，用戶無需等待，直接切換到新頻道；若切換頻道不在本地緩存中，節(jié)點需重新向目錄服務(wù)器申請數(shù)據(jù)。
[0024]本發(fā)明實施例提供的頻道切換方法，通過統(tǒng)計所有頻道的切換概率，利用并發(fā)流將多個頻道預(yù)加載項傳送給請求節(jié)點，實現(xiàn)節(jié)點切換的零切換時延。
[0025]一種基于并發(fā)流的P2P實時播放系統(tǒng)快速頻道切換方法，包括，
[0026]在P2P流媒體系統(tǒng)中，使用并發(fā)流傳輸數(shù)據(jù)，不但可以在不增加中心內(nèi)容服務(wù)器的負(fù)載壓力下，提高頻道切換速度，同時可以減少大量的通信開銷。通信開銷包括傳輸層，網(wǎng)絡(luò)層，鏈路層，物理層的傳輸通信交互消息開銷。
[0027]設(shè)在P2P單流傳輸下，單頻道傳輸?shù)耐ㄐ畔⒔换?shù)為Ss (I) =C0以此類推，單流傳輸下，M個頻道傳輸?shù)耐ㄐ畔?shù)為Ss(M) =M*Ss(l) =M*c。消息交互數(shù)隨頻道數(shù)增加而成線性增長。
[0028]若采用并發(fā)流傳輸，單頻道傳輸?shù)耐ㄐ畔⒔换?shù)為Sc (I) = c，M個頻道傳輸?shù)耐ㄐ畔⒔换?shù)為Sc(M) =C0頻道的通信消息交互數(shù)都為常數(shù)，不受傳輸頻道的個數(shù)影響，且是單流傳輸下消息數(shù)的1\M。
[0029]由于用戶節(jié)點有限的緩存空間和網(wǎng)絡(luò)帶寬，為了有效減少重復(fù)請求頻道數(shù)據(jù)的時間開銷，提高并發(fā)流數(shù)據(jù)的使用率，該發(fā)明提出了一種確定并發(fā)流中包含頻道數(shù)量的方法，熱度概率法。
[0030]一種基于并發(fā)流的P2P實時播放系統(tǒng)快速頻道切換方法，包括，
[0031]在目錄服務(wù)器中，以一定的時間長度作為一個時隙，在每個時隙中，統(tǒng)計所有頻道請求量，即可計算各頻道的在線觀看人次。通過j時隙頻道i的觀看人數(shù)Nu與總在線人數(shù)Nj比值求得頻道觀看概率P u，即Pu= Nu/%。根據(jù)當(dāng)前在線觀看概率，按熱度降序，得出在線頻道熱度列表。
[0032]根據(jù)當(dāng)前請求節(jié)點與節(jié)點，或節(jié)點與內(nèi)容服務(wù)器的帶寬使用情況，計算請求節(jié)點可以傳輸?shù)念l道個數(shù)M。若帶寬資源足夠的情況下，M等于系統(tǒng)擁有有的頻道個數(shù)。
[0033]在在線頻道熱度列表中，挑選前M個頻道組合成為并發(fā)流。目錄服務(wù)器返回包含這M個頻道的節(jié)點或內(nèi)容服務(wù)器地址。
[0034]在一個P2P流媒體系統(tǒng)中，當(dāng)一用戶節(jié)點請求某一個頻道數(shù)據(jù)時，將有多個頻道的內(nèi)容數(shù)據(jù)以并行流的方式同時傳送給用戶節(jié)點。
[0035]當(dāng)用戶進(jìn)行頻道切換時，若新頻道已經(jīng)在本地緩存中，用戶直接切換到新頻道；若切換頻道不在本地緩存中，節(jié)點重新向目錄服務(wù)器請求數(shù)據(jù)。
[0036]本發(fā)明的工作原理:首先節(jié)點加入P2P系統(tǒng)并向目錄服務(wù)器發(fā)送觀看頻道請求；目錄服務(wù)器根據(jù)節(jié)點請求，計算發(fā)送給請求節(jié)點的頻道數(shù)M(M>1);根據(jù)P2P系統(tǒng)中節(jié)點的播放情況，目錄服務(wù)器通知請求節(jié)點向其他節(jié)點或內(nèi)容服務(wù)器發(fā)送包含流行度排名前M個頻道的預(yù)加載項并發(fā)流的請求；其他節(jié)點或內(nèi)容服務(wù)器響應(yīng)節(jié)點請求，發(fā)送M個頻道的預(yù)加載項并發(fā)流；當(dāng)用戶發(fā)生頻道切換時，檢查新頻道是否已包含并發(fā)流中，若是，用戶可以無需等待直接切換到頻道；否則，節(jié)點需重新向目錄服務(wù)器申請頻道內(nèi)容。
[0037]本發(fā)明相對于現(xiàn)有技術(shù)具有如下的優(yōu)點及效果:
[0038]1、本發(fā)明可以用于P2P流媒體系統(tǒng)，利用傳輸同時多個頻道數(shù)據(jù)的并發(fā)流(CCS)，實現(xiàn)快速頻道切換，在不增加內(nèi)容服務(wù)器骨干帶寬的前提下，為觀眾提供更高的QoE體驗。
[0039]2、本發(fā)明是一種新的流媒體數(shù)據(jù)傳輸方式和一種確定并發(fā)視頻流數(shù)量的算法，可以優(yōu)化系統(tǒng)平均播放滯后時間，實現(xiàn)比之前方法更小的響應(yīng)延時，甚至零響應(yīng)延時。
【附圖說明】
[0040]圖1(a)是基于并發(fā)流的P2P系統(tǒng)的實時播放系統(tǒng)傳輸原理圖。
[0041]圖1(b)是基于單流的P2P系統(tǒng)的實時播放系統(tǒng)傳輸原理圖。
[0042]圖2(a)是基于單流的P2P系統(tǒng)的一個節(jié)點Pl請求一個頻道的過程圖。
[0043]圖2(b)是基于并發(fā)流的P2P系統(tǒng)的一個節(jié)點Pl請求一個頻道的過程圖。
[0044]圖2 (C)是基于單流的P2P系統(tǒng)的當(dāng)Pl從頻道I切換到頻道2時節(jié)點需要重復(fù)一次頻道請求過程圖。
[0045]圖2 (d)是基于并發(fā)流的P2P系統(tǒng)的實現(xiàn)零延時切換圖。
[0046]圖2(e)是基于單流的P2P系統(tǒng)的節(jié)點P2請求頻道I的過程圖。
[0047]圖2(f)是基于并發(fā)流的P2P系統(tǒng)的節(jié)點P2請求頻道I的過程圖。
[0048]圖2(g)是基于單流的P2P系統(tǒng)的節(jié)點P2請求頻道2的過程圖。
[0049]圖2(h)是基于并發(fā)流的P2P系統(tǒng)的節(jié)點P2請求頻道2的過程圖。
[0050]圖3是本發(fā)明基于并發(fā)流的P2P實時播放系統(tǒng)消息交互過程。
[0051]圖4是本發(fā)明基于并發(fā)流的P2P實時播放系統(tǒng)快速頻道切換方法的實施流程圖。
【具體實施方式】
[0052]下面結(jié)合實施例及附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的描述，但本發(fā)明的實施方式不限于此。
[0053]實施例
[0054]如圖1(a)和圖1(b)所示，展示了三個不同頻道數(shù)據(jù)分別在P2P并發(fā)流和單流方式下的傳輸方法。Cl，C2, C3均為普通節(jié)點，Rl為中心路由，SI為內(nèi)容服務(wù)器。三個節(jié)點分別請求三個不同的頻道數(shù)據(jù)。顯然，不論在單流還是并發(fā)流傳輸方式，內(nèi)容服務(wù)器都消耗三個頻道的帶寬。對于普通節(jié)點，在并發(fā)流傳輸下，節(jié)點一次