一种利用对等网络技术实现视频点播的系统及方法
专利汇可以提供一种利用对等网络技术实现视频点播的系统及方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 涉及一种利用 对等网络 技术实现 视频点播 的系统及方法，其中该系统的中心媒体 服务器 和中心目录服务器连接到城域/广域网的路由器上，边缘媒体服务器连接到城域/广域网和接入网相衔接的边缘路由器上，构成基于P2P的内容分发网络；边缘目录服务器也连接到边缘媒体服务器所连接的边缘路由器上，家庭媒体终端通过接入网与边缘媒体服务器所连接的边缘路由器相连，构成基于P2P的视频点播网络。本发明的方法是家庭媒体终端首先向所在边缘P2P域内以P2P的方式 请求 并下载数据，当所在边缘P2P域内不存在所请求的数据时，则边缘媒体服务器在中心P2P域内下载相应数据并提供给家庭媒体终端。本发明成本小、可扩展性强，用户数量越多服务器所受的压 力 越小。，下面是一种利用对等网络技术实现视频点播的系统及方法专利的具体信息内容。
1、一种利用对等网络技术实现视频点播的系统，包括媒体服务器、目录服 务器和家庭媒体终端，其特征在于，所述媒体服务器包括中心媒体服务器和边缘 媒体服务器，所述目录服务器包括中心目录服务器和边缘目录服务器；所述中心 媒体服务器和中心目录服务器连接到城域/广域网的路由器上，所述边缘媒体服 务器连接到城域/广域网和接入网相衔接的边缘路由器上，从而形成中心P2P域， 该中心P2P域构成基于P2P的内容分发网络；所述边缘目录服务器与边缘媒体 服务器一一对应并连接到相应边缘媒体服务器所连接的边缘路由器上，所述家庭 媒体终端通过接入网与边缘媒体服务器所连接的边缘路由器相连，从而形成边 缘P2P域，该边缘P2P域构成基于P2P的视频点播网络。
2、按权利要求1所述的利用对等网络技术实现视频点播的系统，其特征在 于，还包括连接到城域/广域网路由器上的运营支撑系统服务器。
3、按权利要求1所述的利用对等网络技术实现视频点播的系统，其特征在 于，还包括连接到城域/广域网路由器上的数字版权管理服务器。
4、按权利要求1所述的利用对等网络技术实现视频点播的系统，其特征在 于，还包括连接到城域/广域网路由器上的业务门户服务器。
5、按权利要求1、2、3或4所述的利用对等网络技术实现视频点播的系统， 其特征在于，所述中心媒体服务器和边缘媒体服务器中均存放若干音视频媒体文 件，其中每个音视频媒体文件分为若干个数据块，各个数据块按照其在每个音视 频媒体文件中的顺序进行编号，最前面的编为第一块，并且，当所述音视频媒体 文件具有元数据域时，其元数据单独分为一个数据块，且编为第零块；所述音视 频媒体文件在划分数据块时，其数据块大小取值在5MB～30MB之间。
6、一种利用对等网络技术实现视频点播的方法，包括如下步骤：
1)家庭媒体终端浏览业务门户，选择一个媒体文件作为目标媒体文件进行 点播；
2)家庭媒体终端向所在边缘P2P域的边缘媒体服务器发出点播该目标媒体 文件的请求；
3)边缘媒体服务器接收到所述点播请求后，立刻响应所述家庭媒体终端的 请求并向其发送目标媒体文件的第一块数据，若该媒体文件有第零块，则边缘媒 体服务器先发送第零块，再发送第一块；家庭媒体终端在收到目标媒体文件第一 块后，立刻开始播放该媒体文件；
4)家庭媒体终端向所在边缘P2P域内的边缘目录服务器发送查询请求；
5)边缘目录服务器向家庭媒体终端返回能够提供后续数据块的节点信息列 表；所述节点信息列表中的节点包括所述家庭媒体终端所在边缘P2P域内的其 它家庭媒体终端；所述节点还包括所述家庭媒体终端所在边缘P2P域内的边缘 媒体服务器，所述边缘媒体服务器排在所述节点信息列表的最后；
6)家庭媒体终端根据接收到的节点信息列表向其中节点依次发出数据下载 请求，直到得到数据下载服务为止；如果节点信息列表中的所有节点都不能提供 数据下载服务，则家庭媒体终端重新向边缘目录服务器发送查询请求；
7)家庭媒体终端依次播放已下载的数据块。
7、按权利要求6所述的利用对等网络技术实现视频点播的方法，其特征在 于，所述步骤5)中，当边缘目录服务器无法在本边缘P2P域内查找到能够提供 所述目标媒体文件的后续数据块的节点时，则通知边缘媒体服务器从中心P2P 域内下载所述目标媒体文件。
8、按权利要求7所述的利用对等网络技术实现视频点播的方法，其特征在 于，所述边缘媒体服务器从中心P2P域内下载所述目标媒体文件的过程如下：
51)边缘媒体服务器向中心目录服务器发送查询请求；
52)中心目录服务器向边缘媒体服务器返回能够提供目标媒体文件的节点信 息列表；所述节点信息列表中的节点至少包括中心媒体服务器，且排在所述节点 信息列表的最后；所述节点信息列表中的节点还包括中心P2P域内的其它边缘 媒体服务器；
53)边缘媒体服务器根据节点信息列表同时向其中多个节点请求，并下载所 述所述目标媒体文件的后续数据块。
9、按权利要求6所述的利用对等网络技术实现视频点播的方法，其特征在 于，所述步骤7)中，当用户执行跳进操作时，如跳进位置所在的数据块已经下 载，则立即播放该数据块；如跳进位置所在的数据块还未下载，则家庭媒体终端 从边缘媒体服务器下载并播放该数据块，同时，重新执行步骤4)至步骤6)，然 后家庭媒体终端依次播放已下载的位于跳进位置之后的后续数据块。
10、按权利要求7所述的利用对等网络技术实现视频点播的方法，其特征在 于，边缘媒体服务器在下载得到新的数据块后，向中心目录服务器和边缘目录服 务器分别发送状态报告；家庭媒体终端在下载得到新的数据块后，向边缘目录服 务器发送状态报告。
技术领域
本发明属于网络技术领域，具体地说，本发明涉及一种利用对等网络技术在 互联网及其他数据网络上实现视频点播的系统及方法。
背景技术
目前在Internet上有利用对等网络(Peer-to-Peer，缩写为P2P)技术进行文 件下载、网络电视及VOD等服务。由于Internet是尽力服务的网络，不保证服 务质量，而且各个对等节点(Peer Node)的加入和离开行为是随机的，虽然有 很多P2P算法从各种途径进行优化，但是用户所获得的视频质量还是不理想的。
目前网络运营商可以利用内容分发网络(Contend Delivery Network，缩写为 CDN)来解决视频流的跨城域/广域传输问题，以期提供大规模的高质量VOD服 务。预先将视频节目存储到多个CDN节点上，在用户终端请求服务时，从能为 该用户服务的多个节点中选择最合适的节点为用户服务。由于采用客户机/服务 器(C/S)模式，所以其服务能力受服务器能力及其网络带宽的限制。中国电信 的互联星空就是这样的一种部署方式，在广域/城域网上部署专门的CDN网络， 导致成本高昂，而在对用户服务上，由于采用C/S模式，受带宽和服务器能力的 影响，可扩展性差，当上线用户数量巨大时，用户得不到很好的视频服务。
发明内容
为实现上述发明目的，本发明提供的利用对等网络技术实现视频点播的系统 包括：媒体服务器、目录服务器和家庭媒体终端；其特征在于，所述媒体服务器 包括中心媒体服务器(Center Media Server，缩写为CMS)和边缘媒体服务器 (Edge Media Server，缩写为EMS)，所述目录服务器包括中心目录服务器(Center Directory Server，缩写为CDS)和边缘目录服务器(Edge Directory Server，缩写 为EDS)；所述中心媒体服务器和中心目录服务器连接到城域/广域网的路由器 上，所述边缘媒体服务器连接到城域/广域网和接入网相衔接的边缘路由器上， 从而形成中心P2P域，该中心P2P域构成基于P2P的内容分发网络；所述边缘 目录服务器与边缘媒体服务器一一对应，也连接到边缘媒体服务器所连接的边缘 路由器上，所述家庭媒体终端通过接入网与边缘媒体服务器所连接的边缘路由器 相连，从而形成边缘P2P域，该边缘P2P域构成基于P2P的视频点播网络。
上述技术方案中，还包括连接到城域/广域网路由器上的运营支撑系统服务 器(运营支撑系统英文为Business Operation&Support System，缩写为BOSS)。
上述技术方案中，还包括连接到城域/广域网路由器上的数字版权管理服务 器(数字版权管理系统英文为Digital Rights Management System，缩写为DRMS)。
上述技术方案中，还包括连接到城域/广域网路由器上的业务门户服务器(业 务门户英文为Service Portal，缩写为SP)。
上述技术方案中，中心媒体服务器和边缘媒体服务器中均存放若干音视频媒 体文件，其中每个音视频媒体文件分为若干个数据块，各个数据块按照其在文件 中的顺序进行编号，最前面的编为第一块，并且，当所述音视频媒体文件具有元 数据域时，其元数据单独分为一个数据块，且编为第零块；除元数据块及最后一 个数据块外，其他数据块的大小相等，取值在5MB～30MB之间。
为实现上述发明目的，本发明提供的利用对等网络技术实现视频点播的方法 (如图4所示)包括如下步骤：
1)家庭媒体终端浏览业务门户，选择一个媒体文件作为目标媒体文件进行 点播，
2)家庭媒体终端向所在边缘P2P域的边缘媒体服务器发出点播该目标媒体 文件的请求；
3)边缘媒体服务器接收到所述点播请求后，立刻响应所述家庭媒体终端的 请求并向其发送目标媒体文件的第一块数据，若该媒体文件有第零块，则边缘媒 体服务器先发送第零块，再发送第一块；家庭媒体终端在收到目标媒体文件第一 块后，立刻开始播放该媒体文件；
4)家庭媒体终端向所在边缘P2P域内的边缘目录服务器发送查询请求；
5)边缘目录服务器向家庭媒体终端返回能够提供后续数据块的节点信息列 表；所述节点信息列表中的节点包括所述家庭媒体终端所在边缘P2P域内的其 它家庭媒体终端；所述节点还包括所述家庭媒体终端所在边缘P2P域内的边缘 媒体服务器，所述边缘媒体服务器排在所述节点信息列表的最后；
6)家庭媒体终端根据接收到的节点信息列表向其中节点依次发出数据下载 请求，直到得到数据下载服务为止；如果节点信息列表中的所有节点都不能提供 数据下载服务，则家庭媒体终端重新向边缘目录服务器发送查询请求；
7)家庭媒体终端依次播放已下载的数据块。
上述技术方案中，所述步骤5)中，当边缘目录服务器无法在本边缘P2P域 内查找到能够提供所述目标媒体文件的后续数据块的节点时，则通知边缘媒体服 务器从中心P2P域内下载所述目标媒体文件。
上述技术方案中，所述边缘媒体服务器从中心P2P域内下载所述目标媒体文 件的过程如下：
51)边缘媒体服务器向中心目录服务器发送查询请求；
52)中心目录服务器向边缘媒体服务器返回能够提供目标媒体文件的节点信 息列表；所述节点信息列表中的节点至少包括中心媒体服务器，且排在所述节点 信息列表的最后；所述节点信息列表中的节点还包括中心P2P域内的其它边缘 媒体服务器；
53)边缘媒体服务器根据节点信息列表同时向其中多个节点请求，并下载所 述所述目标媒体文件的后续数据块。
上述技术方案中，所述步骤7)中，当用户执行跳进操作时，如跳进位置所 在的数据块已经下载，则立即播放该数据块；如跳进位置所在的数据块还未下载， 则家庭媒体终端从边缘媒体服务器下载并播放该数据块，同时，重新执行步骤4) 至步骤6)，然后家庭媒体终端依次播放已下载的位于跳进位置之后的后续数据 块。
上述技术方案中，边缘媒体服务器在下载得到新的数据块后，向中心目录服 务器和边缘目录服务器分别发送状态报告；家庭媒体终端在下载得到新的数据块 后，向边缘目录服务器发送状态报告。
本发明与已有技术相比具有如下的优点：
本发明提出一种基于两层P2P结构的VOD系统，通过在城域/广域范围内实 施基于P2P的内容分发措施，减轻了对中心服务器的压力，通过在接入网内实 施P2P的视频点播，减轻了对边缘媒体服务器的压力。同时通过边缘媒体服务 器在两个P2P域中分别承担数据传输任务，减少了对专用于媒体分发的基础设 施的需求。本系统最大的优点就是能够用较少的建设成本为大量用户提供高质量 的视频点播服务。并且本系统的部署是可跨城域甚至广域的，同时本系统具有良 好的可扩展性，用户数量越多，所部署的服务器所受的压力越小。
本发明的方法具有服务质量高、能够减轻中心服务器的压力、减少建设成本 的优点。
附图说明
图1是本发明的一个优选实施例的网络体系结构示意图；
图2是开始播放的数据关系示意图；
图3是进入正常播放方式后的数据关系示意图；
图4是进行视频点播的一个时序图。
具体实施方式
实施例1
参见图1所示。图1是本发明的一个优选实施例的网络体系结构示意图。本 实施例的VOD系统包括中心媒体服务器，中心目录服务器，业务运营支撑系统 服务器，数字版权管理服务器，边缘媒体服务器，边缘目录服务器，家庭媒体终 端，业务门户服务器。
其中中心媒体服务器和中心目录服务器连接到城域/广域网的路由器上，边 缘媒体服务器连接到城域/广域网和接入网相衔接的边缘路由器上，从而形成中 心P2P域，该中心P2P域构成基于P2P的内容分发网络；边缘目录服务器连接 到边缘媒体服务器所连接的边缘路由器上，家庭媒体终端通过接入网与边缘媒体 服务器所连接的边缘路由器相连，从而形成边缘P2P域，该边缘P2P域构成基 于P2P的视频点播网络。运营支撑系统服务器、数字版权管理管理服务器和业 务门户服务器均与中心P2P域的路由器连接。
本实施例中，将音视频媒体文件进行分块，块的大小可在取值在5MB～30MB 之间选择，本实施例中取值为10MB。若文件具有元数据域，则将文件的元数据 单独分为一块。这里的元数据是指本媒体文件的编码格式、数据排列信息等。本 系统中的数据传输服务都是以这样产生的数据块为单位进行。关于具有元数据域 的媒体文件格式，可以参考ISO/IEC 14496 part 12和part 14。本发明可以使用的 文件格式包括但不限于前述两种格式。
本实施例中，中心媒体服务器是将原始音视频媒体文件分块并存储的服务 器，保存了所有在线运营的音视频媒体数据及其元数据。中心媒体服务器同时还 作为P2P节点参加中心P2P域的数据分发过程。中心媒体服务器包括对媒体数 据的管理模块及媒体数据的对外服务模块。
本实施例中，边缘媒体服务器是部署在城域网与接入网交界处的媒体服务 器，同时作为中心P2P域与边缘P2P域的节点，起着承上启下的作用：通过P2P 方式将媒体数据从中心P2P域中获得，又以P2P方式为家庭媒体终端提供媒体 服务。边缘媒体服务器可以接受中心目录服务器的命令主动发起数据请求，也可 以根据边缘目录服务器的命令来发起数据请求。
本实施例中，家庭媒体终端是置于但不限于用户家庭的内置硬盘的嵌入式系 统设备(也可以是安装相应软件的计算机)，家庭媒体终端基于P2P方式获取媒 体数据块，并且在获取后续数据块的过程中播放已获得的数据块，给用户以流媒 体的播放体验。
本实施例中，中心目录服务器(CDS)与中心媒体服务器(CMS)物理上可 以位于同一台服务器内，作为两个功能模块，也可以用单独的服务器硬件来实施。 中心目录服务器统计并管理中心P2P域的媒体数据分布情况，响应来自中心P2P 域节点的数据查询请求，并返回能提供数据块的节点列表，这些节点可以是中心 媒体服务器或其他边缘媒体服务器。中心目录服务器可以向边缘媒体服务器发出 数据部署指令，从而将媒体数据主动发送到边缘媒体服务器中。
本实施例中，边缘目录服务器(EDS)与边缘媒体服务器(EMS)物理上可 以位于同一台服务器内，作为两个功能模块，也可以用单独的服务器硬件来实施。 边缘目录服务器统计并管理边缘P2P域的媒体数据分布情况，响应边缘P2P域 内的家庭媒体终端发出的数据查询请求，并返回能提供服务的节点列表。边缘目 录服务器可以向家庭媒体终端发出数据部署指令，从而将媒体数据主动部署到家 庭媒体终端中。若边缘P2P域中没有相应的媒体数据可以提供服务，边缘目录 服务器触发它所对应的边缘媒体服务器向中心P2P域请求媒体数据。
本实施例中，业务门户(SP)是将本视频点播系统的媒体数据有机地组织并 呈现给用户的一个站点。业务门户服务器是本视频点播系统的唯一入口，用户只 有进入本门户网站，才可以浏览并选择播放相应的媒体节目。业务门户提供给用 户搜索、收藏等功能，给用户以个性化的使用体验。
本实施例中，运营支撑系统(BOSS)主要是提供对视频多媒体点播业务运 营的支撑，具体功能包括：客户管理、用户管理、帐户管理、业务计费、业务认 证、业务授权、统计等方面的功能。运营支撑系统通过对用户、业务、资源的管 理，支持本系统成为可运营的视频点播系统。家庭媒体终端必须要经过运营支撑 系统(BOSS)的开户与认证，才可以使用本VOD系统的业务。
本实施例中，数字版权管理系统(DRMS)是实现运营商影片内容安全分发 的支持系统，包括影片加密处理、用户授权管理、客户端解密控制三个部分。只 有用户获得授权后，才可以观看媒体节目。
本实施例中，采用家庭媒体终端存储视频媒体数据并向其他Peer提供服务的 P2P方式，减轻了边缘媒体服务器的压力，使边缘媒体服务器所属P2P域内的家 庭媒体终端数目可以不受边缘媒体服务器性能的限制而增长，并且随着家庭媒体 终端数量的增长，视频服务质量将会更好。
本实施例中，若边缘媒体服务器出现故障，家庭媒体终端在得不到它所在的 边缘P2P域的边缘媒体服务器及时服务时，会向中心目录服务器发出请求，中 心目录服务器将指定一个离该故障边缘媒体服务器最近的其他边缘媒体服务器 为其提供服务，相当于把这个故障边缘媒体服务器的所有家庭媒体终端归并到另 外一个边缘媒体服务器的范围内，扩展这个边缘媒体服务器的边缘P2P域。
系统开始部署时，首先是中心媒体服务器存储经过分块(即划分为若干个数 据块)并由数字版权管理服务器加密的媒体数据，并且运营商对媒体内容指定其 热门程度，中心媒体服务器根据均匀分布的原则将该媒体数据的不同块存储到不 同的边缘媒体服务器中。元数据块和片头数据块(片头数据是指媒体文件的前面 部分数据，通常可播放几分钟，根据数据块的大小不同，这部分数据可被分成一 个或多个数据块)在每个边缘媒体服务器都有存储，而其余数据块则根据其热门 程度在边缘媒体服务器上进行分布存储，越热门的数据块存储的份数就越多，越 冷门的数据块存储的份数就越少。这称为对媒体数据的预分布存储。在预分布存 储结束后，系统可以开始进行运营。
在边缘P2P域中，由于家庭媒体终端在第一次开机的时候，通常都要开始享 受VOD服务，所以无法在边缘P2P域内作预分布存储。边缘P2P域内的数据分 布有两种情况，第一种是家庭媒体终端存储已经点播过的媒体数据。由于家庭媒 体终端的存储空间有限，在已经点播过的媒体数据逐渐增多的情况下，家庭媒体 终端采取先进先出的原则将以前的媒体数据删除。第二种是在家庭媒体终端开机 进行VOD业务时，边缘媒体服务器向家庭媒体终端发出控制命令，指定其存储 某些媒体数据。家庭媒体终端在获得了一个完整的数据块后，向边缘目录服务器 发出状态报告，报告自己存储状态的变化。该状态报告包括所获得的数据块所属 文件名、数据块编号、本家庭媒体终端的IP地址等信息。
家庭媒体终端要进行VOD业务时，首先访问业务门户，浏览系统提供的媒 体内容。当选择一个媒体内容观看时，家庭媒体终端首先向边缘媒体服务器请求 该媒体内容的第一块数据，为了尽量减少时延，边缘媒体服务器必须立刻响应家 庭媒体终端的请求，向其发送媒体数据，除非边缘媒体服务器已经达到服务能力 的上限。家庭媒体终端在收到媒体数据后，立刻开始播放。同时家庭媒体终端开 始向本边缘P2P域内的边缘目录服务器发出查询请求，请求可以提供后续数据 块的节点信息，如图2所示。边缘目录服务器回应一些可以提供服务的节点信息， 这些节点可能是其他家庭媒体终端，也可能是边缘媒体服务器。这些节点都是属 于本边缘P2P域的。家庭媒体终端向这些节点依次发出数据请求，直到得到服 务为止。如果这些节点都不能提供服务，则家庭媒体终端再向边缘目录服务器进 行查询。所以，随着播放的进行，在通常情况下，家庭媒体终端在播放第N块 的时候，第N+1，N+2，......N+M段已经被存储在它的硬盘上了，而它正在接受 的数据段可能是第N+M+1，N+M+2，......N+M+K段数据。如图3所示。通过 这样将媒体数据分块并尽力获取后续数据的方式，就可以给用户以流媒体的播放 体验。当用户需要跳进时，若跳到的时刻所对应的媒体数据已经在家庭媒体终端 的硬盘上了，则可以很顺利地继续播放。同时用户也可以对家庭媒体终端硬盘上 的数据进行X倍速的快进操作。但是当跳到的时刻所对应的媒体数据不在家庭 媒体终端的硬盘上时，家庭媒体终端要立即向边缘媒体服务器发起对应的媒体数 据请求，获取数据并播放，就如同刚开始播放时的流程一样。
当家庭媒体终端要点播的媒体数据(除了边缘媒体服务器存储的片头数据 外)在边缘P2P域内没有存储时，边缘目录服务器收到家庭媒体终端的媒体数 据查询消息后，就通知边缘媒体服务器从中心P2P域内下载数据。其过程如下： 边缘媒体服务器首先向中心目录服务器查询可以提供数据的节点列表，中心目录 服务器向边缘媒体服务器返回该列表，该列表中可能包括多个可以提供媒体数据 的节点，最坏的情况下就是只有中心媒体服务器可以提供服务。边缘媒体服务器 选择一个节点并向它请求媒体数据。边缘媒体服务器同时可以向多个节点请求多 个不同的数据块，由于是服务器之间基于城域网的数据传输，边缘媒体服务器获 得数据的速率要比家庭媒体终端播放需要数据的速率快很多，可以满足家庭媒体 终端对媒体数据的需求。边缘媒体服务器在获得了一个完整的数据块后，向中心 目录服务器和边缘目录服务器发出状态报告，报告自己存储状态的变化。该状态 报告包括所获得的数据块所属文件名、数据块编号、本边缘媒体服务器的IP地 址等信息。
每个家庭媒体终端都要定期向边缘目录服务器报告它在本次开机期间对外 提供的数据信息，以对家庭媒体终端的贡献进行统计。
| 标题 | 发布/更新时间 | 阅读量 |
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| 一种数字版权管理系统 | 2020-05-11 | 559 |
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| 数字版权管理方法和系统 | 2020-05-16 | 314 |
| 用于提供数字版权管理的方法和设备 | 2020-05-18 | 758 |
| 数字版权管理的方法和设备 | 2020-05-18 | 188 |
| 数字版权管理方法及再交易方法 | 2020-05-18 | 864 |
| 数字版权管理交易系统 | 2020-05-11 | 1032 |
| 数字版权文件传送方法、终端、数字版权管理服务器和系统 | 2020-05-14 | 320 |
| 一种数字版权管理方法 | 2020-05-12 | 532 |
| 数字内容版权保护和管理方法及系统 | 2020-05-18 | 858 |
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