專利名稱：性能感知的對等視頻點播的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及對等聯(lián)網(wǎng)(peer-to-peer networking )，并且具體地涉及利用對 等網(wǎng)絡(luò)提供視頻點播服務(wù)，該對等網(wǎng)絡(luò)在考慮系統(tǒng)性能的情況下提供對等點 (peer)視頻下載(由對等網(wǎng)絡(luò)中的各對等點下載數(shù)據(jù)/視頻)。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)地，已經(jīng)使用客戶端-服務(wù)器服務(wù)模型來提供流傳輸服務(wù)(streaming service)?？蛻舳讼蚍?wù)器發(fā)送請求，然后如果服務(wù)器有足夠的資源來為客戶 端的請求服務(wù)并且在沿服務(wù)器和客戶端之間的路徑上有足夠的帶寬，則服務(wù) 器將內(nèi)容流傳輸?shù)娇蛻舳恕?br> 由于服務(wù)器處有限的計算和存儲資源以及連接服務(wù)器和客戶端的網(wǎng)絡(luò)中 有限的帶寬，在客戶端-服務(wù)器流傳輸服務(wù)中可擴展性是一個問題。近來，已 經(jīng)將對等技術(shù)(peer-to-peer technique)引入流傳輸服務(wù)。各對等點被實現(xiàn)為 具有客戶端和服務(wù)器的能力，并且通過主動地將內(nèi)容高速緩存并且為其他各 對等點服務(wù)，有助于減輕在服務(wù)器上施加的工作負荷并在網(wǎng)絡(luò)上分布帶寬需 求。研究已經(jīng)表明，對等技術(shù)極大地改進了系統(tǒng)可擴展性，使得系統(tǒng)能夠為 多得多的用戶服務(wù)。
為解決在利用對等聯(lián)網(wǎng)的流傳輸媒體服務(wù)中存在的可擴展性問題已經(jīng)做 出了顯著的努力。這些努力可以被分類為兩類特別地，對等實況流傳輸和 對等存儲的視頻流傳輸或視頻點播。雖然兩種服務(wù)努力利用對等技術(shù)支持大 量用戶，同時為用戶提供良好的觀看質(zhì)量，但是它們還面臨著不同的技術(shù)挑 戰(zhàn)。在對等實況流傳輸中，挑戰(zhàn)在于使起始延遲最小化而不犧牲系統(tǒng)的可 擴展性。在對等視頻點播服務(wù)中，挑戰(zhàn)在于允許異步用戶共享。
各對等流傳輸方案還通過不同的數(shù)據(jù)分發(fā)技術(shù)(dissemination)來區(qū)分它 們自身。已經(jīng)開發(fā)了兩種數(shù)據(jù)分發(fā)方法-特別地，基于覆蓋(overlay)的方法 和數(shù)據(jù)驅(qū)動的方法。在基于覆蓋的方法中，各對等點形成網(wǎng)格或樹結(jié)構(gòu)，其 中在各對等點之間形成父子關(guān)系。子對等點從其父對等點接收數(shù)據(jù)。相反，數(shù)據(jù)驅(qū)動的方法中的各對等點沒有固定的父子關(guān)系。各對等點尋找缺失的數(shù) 據(jù)，并且無論在什么地方可用就取回缺失的數(shù)據(jù)。雖然在早期的對等嘗試中 廣泛使用基于覆蓋的方法，但是數(shù)據(jù)驅(qū)動的方法正在變得日益流行，因為它
有效地解決了波動(churn)和不對稱帶寬問題。
-服務(wù)器服務(wù)模型相比支持更大數(shù)量的用戶，但是現(xiàn)有技術(shù)方案在本質(zhì)上是盡 了最大努力(besteffort)的，并且尚未充分地研究對系統(tǒng)性能需求的支持。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對性能感知的對等視頻點播服務(wù)(performance aware peer-to-peer video-on-demand service )。本發(fā)明將乂t等下載合并入傳統(tǒng)的客戶 端-服務(wù)器視頻點播服務(wù)模型中。對等下載攜帶主要的數(shù)據(jù)傳輸負荷，因而顯 著地減少了在服務(wù)器上施加的工作負荷。因此，服務(wù)器將其大多數(shù)資源致力 于提供緊急數(shù)據(jù)以滿足性能需求。改進了在客戶端處感測到的性能?？紤]性 能需求，來設(shè)計對等下載算法。
視頻點播服務(wù)允許用戶在他們期望的任何時候在網(wǎng)絡(luò)上選擇和觀看視頻 內(nèi)容。本發(fā)明包括在視頻點播設(shè)置中允許共享內(nèi)容的分段對等視頻共享模型。 通過合并性能感知的對等數(shù)據(jù)下載算法以及服務(wù)器輔助的補充流傳輸來解決 性能問題，性能感知的對等數(shù)據(jù)下載算法以及服務(wù)器輔助的補充流傳輸共同 實現(xiàn)與傳統(tǒng)的客戶端-服務(wù)器服務(wù)模型提供的性能相似的性能，但支持更多 用戶/請求。
本發(fā)明的方法和系統(tǒng)針對使用數(shù)據(jù)驅(qū)動的方法的、并將實時調(diào)度算法合 并入對等數(shù)據(jù)分發(fā)過程以改進用戶觀看感受的對等視頻點播服務(wù)。應(yīng)注意 系統(tǒng)性能(具體地，用戶即時接收所請求的視頻)意味著提高了用戶的整體 觀看感受且提高了整體視頻質(zhì)量。本發(fā)明的系統(tǒng)性能感知數(shù)據(jù)共享以及補充 的服務(wù)器流傳輸提高了客戶端/用戶側(cè)的觀看質(zhì)量。
描述了一種用于提供視頻點播服務(wù)的方法，包括接收流傳輸?shù)那懊娴?視頻子剪輯；確定一組所需要的視頻子剪輯；定位該組所需要的視頻子剪輯 中的一個視頻子剪輯；以及下載所定位的視頻子剪輯。描述了一種用于提供 視頻點播的系統(tǒng)，包括對等點、服務(wù)器和跟蹤器。跟蹤器可以與服務(wù)器共處 一個位置。對等點包括用于接收流傳輸?shù)那懊娴囊曨l子剪輯的裝置；用于確定一組所需要的視頻子剪輯的裝置；用于定位該組所需要的視頻子剪輯中的 一個視頻子剪輯的裝置；以及用于下載所定位的視頻子剪輯的裝置。


當結(jié)合附圖閱讀時，從下面的詳細描述將最好地理解本發(fā)明。附圖包括 下面簡要描述的各圖，其中各圖中相同的標號表示相似的元件 圖l是4艮據(jù)本發(fā)明的對等網(wǎng)絡(luò)的示意圖。 圖2是示出根據(jù)本發(fā)明的對等網(wǎng)絡(luò)的圖。
圖3是來自服務(wù)器側(cè)的準許控制(admission control)處理的流程圖。 圖4是描述來自用戶/客戶端側(cè)的準許控制處理的流程圖。
具體實施例方式
視頻點播服務(wù)的用戶在任何給定的時刻觀看視頻的不同部分。為了使得 內(nèi)容能夠在各用戶之間共享并且使通過對等網(wǎng)絡(luò)傳遞的內(nèi)容量最大化，假設(shè) 每個用戶具有將已經(jīng)播放的內(nèi)容的整個副本和/或部分副本高速緩存的存儲 容量。在視頻回放設(shè)備的快速增加的存儲容量的情況下這是合理的假設(shè)。應(yīng) 當注意到，視頻回放設(shè)備是能夠接收和回放(存儲的或?qū)崨r的)視頻的任何 設(shè)備，包括但不限于計算機、膝上型計算機、個人數(shù)字助理(PDA)和移動 設(shè)備。對等網(wǎng)絡(luò)不限于有線網(wǎng)絡(luò)，也可以是無線或有線網(wǎng)絡(luò)或采用有線和無 線連接兩者的混合網(wǎng)絡(luò)。
在本發(fā)明的分段對等視頻點播方法和裝置中，視頻剪輯被劃分為以"子 剪輯"表示的多個相等長度的片段。子剪輯開始時的回放時間被定義為該子 剪輯的期限。前面的子剪輯(leading sub-clips)被流傳輸?shù)揭曨l回放設(shè)備， 使得用戶可以立刻開始回放。同時，在各用戶之間建立對等網(wǎng)絡(luò)，以便預(yù)取 出隨后的子剪輯的數(shù)據(jù)。根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)性能感知方案，必須在子剪輯的 期限之前預(yù)取出子剪輯的數(shù)據(jù)。 一旦子剪輯的回放開始，就不允許該子剪輯 的對等下載，因為新下載的數(shù)據(jù)可能已過期。為了更好的系統(tǒng)性能，來自原 始服務(wù)器的補充流傳輸從該點發(fā)起。如下描述補充流傳輸。
使用示例來圖示本發(fā)明的分段對等視頻點播如何為進入的請求服務(wù)。在 該示例中，假設(shè)用戶能夠?qū)⒁曨l的全部副本高速緩存。即使僅將視頻副本的 一部分高速緩存，相同的技術(shù)也適用。還假設(shè)服務(wù)器僅將第一子剪輯流傳輸，并且利用對等網(wǎng)絡(luò)下載之后的子剪輯的數(shù)據(jù)。下面將呈現(xiàn)和描述計算流傳輸 的子剪輯的數(shù)量的算法。
現(xiàn)在參照圖1，客戶端/用戶1在時間h對來自服務(wù)器的視頻做出請求/ 要求。服務(wù)器立刻將子剪輯l (第一視頻子剪輯)流傳輸?shù)娇蛻舳?,使得客 戶端1可以迅速地開始回放。同時，嘗試在對等網(wǎng)絡(luò)中定位具有/高速緩存有
子剪輯2的對等點。此時，僅對等網(wǎng)絡(luò)中的具有/高速緩存有子剪輯2的對等 點是服務(wù)器，該服務(wù)器可以表現(xiàn)為一對等點。(至少)客戶端和服務(wù)器是對等 網(wǎng)絡(luò)的成員。在時間t2，客戶端1正在回放子剪輯1,而正在從服務(wù)器下載(而 非流傳輸)子剪輯2?？蛻舳?用戶2對來自服務(wù)器的相同視頻做出請求/要求， 并且立刻開始回放子剪輯1，該子剪輯1被從服務(wù)器流傳輸?shù)娇蛻舳?。服務(wù) 器和客戶端1兩者都開始將子剪輯2下載(而非流傳輸)到客戶端2。此時， 服務(wù)器、客戶端l、和客戶端2是對等網(wǎng)絡(luò)中的各對等點。在時間13,客戶端 3對來自服務(wù)器的相同視頻做出請求/要求，并且立刻開始回放子剪輯1，該 子剪輯1從服務(wù)器流傳輸而來。到目前為止，客戶端1正在回放子剪輯3并 且正在下載子剪輯4的數(shù)據(jù)/視頻?？蛻舳?正在播放子剪輯2并且正在下載 子剪輯3。此時，(至少)服務(wù)器、客戶端1、客戶端2、和客戶端3是對等 網(wǎng)絡(luò)的成員?？蛻舳?可以從服務(wù)器、客戶端l、和客戶端2下載子剪輯2。 隨著時間繼續(xù)，對等點視頻回放繼續(xù)。如圖1所示，在當前時間t4,對等下 載預(yù)取出在當前正在播放的子剪輯之后的子剪輯的數(shù)據(jù)。到時間t5，客戶端1 已經(jīng)完成其視頻回放并且退出系統(tǒng)?？蛻舳?正在回放最后的子剪輯，以及 客戶端3正在回放子剪輯4并且正在下載子剪輯5。為下載子剪輯5，服務(wù)器 和第二客戶端是對等網(wǎng)絡(luò)中的各對等點。最后，客戶端2在完成視頻回放后 也退出系統(tǒng)?？蛻舳?正在觀看/回放子剪輯5并且將在子剪輯5結(jié)束后退出 系統(tǒng)。
圖2是示出根據(jù)本發(fā)明的對等網(wǎng)絡(luò)的圖。服務(wù)器205具有視頻的全部副 本，并且可以流傳輸視頻子剪輯或用作一對等點，并且將子剪輯下載到對等 網(wǎng)絡(luò)中的其他各對等點210。 一旦對等點210請求/要求來自服務(wù)器205的視 頻，其就加入對等網(wǎng)絡(luò)，然后可以從其他各對等點210下載隨后的子剪輯和/ 或?qū)⒆蛹糨嬒螺d到其他各對等點210。子剪輯僅從服務(wù)器205流傳輸。通常 僅將前面的子剪輯從服務(wù)器205流傳輸?shù)秸埱?要求視頻的對等點210,并且 剩余的子剪輯從服務(wù)器205或其他對等點210下載。然而，如果下載速率不足以使該對等點在期限之前接收所下載的子剪輯，則可能將隨后的子剪輯從
服務(wù)器流傳輸?shù)皆搶Φ赛c。跟蹤器215可實現(xiàn)為分離的實體或可以實現(xiàn)為服 務(wù)器205的一部分。如果跟蹤器215實現(xiàn)為分離的實體，則在服務(wù)器205和 跟蹤器215之間存在信令，當對等網(wǎng)絡(luò)中的各對等點加入和退出對等網(wǎng)絡(luò)時， 該跟蹤器215保持跟蹤它們。跟蹤器還保持跟蹤對等網(wǎng)絡(luò)中的哪些對等點具 有什么可以下載的子剪輯以及各對等點的狀態(tài)(一對等點是否具有可用于由 另一對等點下載的子剪輯以及每個對等點需要下載哪些子剪輯)。 一旦一對等 點已經(jīng)接收到子剪輯，則該子剪輯就被認為可用于由該對等點下載到需要該 子剪輯的其他各對等點。具有雙向箭頭的流程線指示子剪輯下載。具有單箭 頭的流程線指示子剪輯流傳輸(僅服務(wù)器可以流傳輸)。虛線/點劃線流程線 指示信令。
圖3是來自服務(wù)器側(cè)的準許控制處理的流程圖。向服務(wù)器做出對視頻的 新請求/要求。在新請求到達^^務(wù)器時，調(diào)用準許控制處理305,并且該準許 控制處理305基于所收集的統(tǒng)計數(shù)據(jù)進行準許控制處理。如果在310準許該 請求，則在315計算應(yīng)當從服務(wù)器直接流傳輸?shù)那懊娴淖蛹糨嫷臄?shù)量。流傳 輸?shù)?前面的)子剪輯的數(shù)量被表示為N。服務(wù)器在320開始將前面的子剪 輯流傳輸?shù)秸埱蟮目蛻舳?用戶，并且在325將值N返回到請求的用戶/客戶 端。如果沒有準許請求/要求，則在330初始化/重置前面的子剪輯的數(shù)量。
圖4是描述來自用戶/客戶端側(cè)的準許控制處理的流程圖。在用戶/客戶端 側(cè)， 一旦客戶端從服務(wù)器接收到響應(yīng)，就在405進行檢查以便通過測試N的 值(要從服務(wù)器流傳輸?shù)娇蛻舳说那懊娴淖蛹糨嫷臄?shù)量)來確定請求/要求是 否已經(jīng)被準許。如果N的值大于O,則請求/要求已經(jīng)被準許，并且用戶在410 開始接收流傳輸?shù)腘個子剪輯。應(yīng)當注意，在服務(wù)器側(cè)設(shè)置N;1并且在用 戶/客戶端側(cè)測試NX)只是一種可能的實現(xiàn)方式。請求準許測試可以例如通過 標記或任何其他適當?shù)氖侄蝸韺崿F(xiàn)。在415,當前的子剪輯號Nc被設(shè)置為N+1 (下一子剪輯-要下載的子剪輯)。然后在420執(zhí)行測試以確定是否存在更多 要下載的子剪輯。如果請求/要求沒有被準許或者用戶已經(jīng)接收到視頻的所有 子剪輯，則處理結(jié)束。同時，在425,定位對等網(wǎng)絡(luò)中具有/高速緩存有第(N+l) 個子剪輯的對等點，并且開始將第(N+l)個子剪輯上載到需要該第(N+l) 個子剪輯的對等點。如果在430確定還沒有達到下載的期限d (相對于當前 時間t測量的)，則在435下栽繼續(xù)。如果在430確定已經(jīng)達到期限d (相對
9于當前時間t測量的)，則在440準備缺失的數(shù)據(jù)矢量(missing data vector )。 實際上，在期限稍前一點或當確定不能在期限d前完成下載時就準備該缺失 的數(shù)據(jù)矢量。如果不能在期限前完成下載，則在445進行測試以確定是否需 要補充流傳輸。下面將更詳細地描述補充流傳輸。同時，在455將當前子剪 輯計數(shù)器遞增。如果需要補充流傳輸以確保滿足系統(tǒng)性能(子剪輯在期限前 到達用戶)，則在450調(diào)用補充流傳輸。當達到下載第(N+l)個子剪輯的期 限d時，用戶開始回^L第(N+l)個子剪輯，并且定位對等網(wǎng)絡(luò)內(nèi)具有/高速 緩存有之后的子剪輯的對等點，并且開始視頻子剪輯下載處理。 接下來，描述要由服務(wù)器流傳輸?shù)淖蛹糨嫈?shù)量的計算。 與請求/要求一起，客戶端/用戶還向服務(wù)器指示所估計的下行鏈路帶寬。 認為，用戶對其自己的下行鏈路帶寬可能具有更好的認識。在服務(wù)器開始視 頻流傳輸時，流傳輸和對等下載兩者都消耗下行鏈路帶寬。假設(shè)服務(wù)器對用 戶/流傳輸",.個子剪輯，在",.個子剪輯的期限(即，￡*",)之前必須下載第( +7 ) 個子剪輯的副本，其中，Z是一子剪輯的持續(xù)時間。將^—d表示為視頻的 回放速率，而 麵滅表示為用戶的下行鏈路帶寬，(?！? 廣 。一)",^￡;一。 "",，，必須是整數(shù)(僅流傳輸完整的子剪輯)，因此
<formula>formula see original document page 10</formula> (等式1)
上面描述了本發(fā)明的、將對等下載合并入傳統(tǒng)的服務(wù)器/客戶端視頻點播 服務(wù)的分段對等視頻點播服務(wù)。對等下載攜帶大部分數(shù)據(jù)/視頻傳送負荷，因 此顯著減少了服務(wù)器上施加的工作負荷。與目標是將整體系統(tǒng)吞吐量最大化 的傳統(tǒng)的對等文件下載相反，本發(fā)明的對等下載考慮到系統(tǒng)性能(子剪輯在 其期限前到達用戶)并且盡力滿足子剪輯的期限。接下來描述單個子剪輯的 對等下載。然后描述如何協(xié)調(diào)多個子剪輯的對等下載以便實現(xiàn)即時將數(shù)據(jù)/視 頻傳遞給所有用戶。
本發(fā)明使用數(shù)據(jù)驅(qū)動的對等下載以在各用戶之間交換子剪輯數(shù)據(jù)。本發(fā)
明的子剪輯被劃分為相等大小的塊，并且用戶并發(fā)地從多個用戶下載各塊。
各塊被進一步子劃分為子塊，以使得能夠流水線傳輸請求以便減少信令開銷。
與每個子剪輯相對應(yīng)地，存在被稱為子跟蹤器的中心組件，其對當前參與特 定子剪輯的對等下載的用戶保持跟蹤。子跟蹤器周期性地以及當用戶加入或
離開子剪輯對等網(wǎng)絡(luò)時從用戶接收更新。對等網(wǎng)絡(luò)中的各對等點被劃分為兩類種子和下載者。種子是具有子剪 輯的全部/部分副本并且愿意向他人服務(wù)/上載子剪輯的用戶。種子不下載他們
(種子)正上載到其他對等點的子剪輯數(shù)據(jù)，這是因為他們(種子)已經(jīng)有 該數(shù)據(jù)。下載者是仍然正在下載數(shù)據(jù)但同時愿意向他人服務(wù)他們已經(jīng)具有的 塊的用戶。當新用戶開始下載子剪輯時，用戶聯(lián)系對應(yīng)的子跟蹤器以得到當 前在對等網(wǎng)絡(luò)中具有子剪輯(或子剪輯的一部分)并愿意上載該子剪輯的用 戶列表(種子和下載者兩者)。新用戶然后嘗試與列表上的用戶建立連接，這 些列表上的用戶然后成為其鄰居。
各對等點運行分布式算法以單獨確定該對等點將數(shù)據(jù)服務(wù)/上載到哪個 用戶。為了使最多(最大數(shù)量的)用戶在其各自的期限屆滿前接收到子剪輯 數(shù)據(jù)的機會最大化，在選擇處理中考慮到若干因素。
假設(shè)選擇了從鄰居(對等點)接收數(shù)據(jù)的用戶，并且該鄰居可以選擇該 鄰居可以下載的若干塊。鄰居/對等點在選擇下載哪個塊時采用局部最少優(yōu)先
(local rarest first - LRF)策略。該對等點嘗試選擇下載在其鄰居中最少復(fù) 制的塊。目標是使系統(tǒng)中內(nèi)容的多樣性(diversity)最大化，即，使得每個塊 復(fù)制的數(shù)量盡可能相等。這使得系統(tǒng)將不大可能因為難以找到稀少的塊而停 頓。在用戶已經(jīng)具有鄰居具有的所有數(shù)據(jù)的情況下，鄰居選擇另一用戶以向 其服務(wù)/下載數(shù)據(jù)。
傳統(tǒng)的對等網(wǎng)絡(luò)被設(shè)計來分發(fā)單個文件。在本發(fā)明中，將視頻剪輯劃分 為多個子剪輯，其中使用對等網(wǎng)絡(luò)分發(fā)每個子剪輯。因此，在本發(fā)明的方案 方法中，用戶可以同時加入多個對等網(wǎng)絡(luò)。例如，在圖1中，客戶端3在時 間t4正在播放子剪輯2。客戶端3已經(jīng)完成下載子剪輯2，并且已經(jīng)在下載子 剪輯3。因此客戶端3分別加入子剪輯1、 2、和3的三個對等網(wǎng)絡(luò)?？蛻舳?3是子剪輯1的對等網(wǎng)絡(luò)中的種子，是(另一)子剪輯2的對等網(wǎng)絡(luò)中的種 子，并且是又一子剪輯3的對等網(wǎng)絡(luò)中的下載者。對于子剪輯3而言，客戶 端l和客戶端2是客戶端3的種子。在時間14，客戶端2正在下載子剪輯4， 并且客戶端l是客戶端2的子剪輯4的種子。最后，在時間t4，客戶端l正 在下載子剪輯5，并且對于子剪輯5，原始的服務(wù)器僅是客戶端1的種子?？?戶端3將不能為客戶端l和2服務(wù)。
在本發(fā)明的用于提供視頻點播服務(wù)的性能感知的對等網(wǎng)絡(luò)中，用戶可以 加入多個對等網(wǎng)絡(luò)(對于每個子剪輯，用戶可以加入不同的對等網(wǎng)絡(luò))。然而，
ii上載的總數(shù)應(yīng)當是小的數(shù)目，以便避免由具有大量開放TCP連接造成的性能 劣化。從而問題變成如何選擇跨越多個對等網(wǎng)絡(luò)的上載對等點使得能夠使整 體性能最大化，即，使所有用戶在其各自的期限之前取回內(nèi)容/子剪輯的機會
最大化。下面是被認為影響系統(tǒng)性能的關(guān)鍵因素列表
1. 期限有多緊急。期限越緊，下載者應(yīng)該得到越高的優(yōu)先級。
2. 下載是否按計劃進行？所有的用戶應(yīng)當被公平對待。下載應(yīng)當與各對
等點自下載開始起在系統(tǒng)中花費的時間成比例地進行。
3. 有多少潛在的種子可用？假設(shè)用戶在完成對等點視頻回放后立即離 開，在不同時間對于不同子剪輯可用的種子數(shù)量是不同的。例如，在圖1中， 對于客戶端4而言，子剪輯2的種子數(shù)量大于子剪輯3的種子數(shù)量。這是因 為子剪輯3的種子必須也是子剪輯2的種子。然而子剪輯2的種子可以不是 子剪輯3的種子，因為該種子在完成回放后可能離開系統(tǒng)。通常，如果客戶
端到達處理是帶有平均到達率；i的泊松分布，則可用種子數(shù)由下面的等式?jīng)Q
定《"=;1(/^。-^ (等式2)，其中《"表示子剪輯/的平均種子數(shù)，；&。表 示視頻長度，并且丄表示子剪輯長度。
4. 高上載速度改進系統(tǒng)吞吐量，因此是優(yōu)選的。
S表示子剪輯的大小，并且f表示當前時間。設(shè)xj是用戶j'開始下載第A 個子剪輯的時間，并且《(0是到時間f為止所取回的內(nèi)容的量。此外，設(shè)《是 用戶/的第A個子剪輯的期限。最后，定義^是客戶端)的第A個子剪輯的下 載進程指示符。因此，P-= -,)/[《W(《-《)](等式3)。
^的值反映下載進程。即，W指示數(shù)據(jù)/視頻下載是否按計劃進行。
V(《-《)是為了按時(按子剪輯期限)取回子剪輯而所需的下載速率。(^-,) 是經(jīng)過的時間，并且《W/(;c)-f)是到目前為止達到的下載速率。下載進程指
示符是所需要的下載速率和所實現(xiàn)的下載速率的比率。如果/^=1,則下載完
美地按計劃進行。如果"<1,則下載落后于計劃，而如果/^>1,則下載超
前于計劃。
現(xiàn)在討論用于確定對等點應(yīng)當向哪個鄰居發(fā)送數(shù)據(jù)的度量(metric )。設(shè) 《表示對于第t個子剪輯、對等點/為對等點_/服務(wù)/將數(shù)據(jù)下載到對等點乂 的上載權(quán)重?！兜闹翟酱螅瑢Φ赛c/越可能選擇為對等點y服務(wù)。設(shè)《為
w;= " t \~~^ (等式4)。分子是 ，其是從對等點/到y(tǒng)的上載速度/ 速率。直觀地說，越大/越高的上載速度越改進整體系統(tǒng)吞吐量。這里，越大的上載速率越好。這相當于上述因素4。
等式(4)的分母中存在三項。如等式(3)中所定義的，戶/是進程指示 符，并且/ /小的值指示對等點乂落后于計劃。因此，根據(jù)上述因素2應(yīng)當給 予y高優(yōu)先級。(《-^的值是到期限的時間。根據(jù)因素l，(《-f)的值越小， 期限越緊。應(yīng)當給具有最緊期限的請求賦予優(yōu)先級。最后，在時間t,對等點
/的所有子剪輯k (*—4^<0 )都是種子。然而，不同子剪輯的請求具有不 同數(shù)量的種子，如等式(2)所示。應(yīng)當給具有最小數(shù)量的種子的用戶請求賦
予優(yōu)先級。經(jīng)過的時間越長，該請求可用的種子越多，這驗證了分母中的最
后一項(根據(jù)因素3)。
如上所述，盡管格外注意解決性能問題(子剪輯即時到達用戶)，但是在 對等下載停止的期限時(或在期限稍前一點) 一些數(shù)據(jù)仍然可能缺失?，F(xiàn)在 描述如何使用服務(wù)器來流傳輸缺失的數(shù)據(jù)以便進一步改進對等點視頻回放性 能。這在這里被稱為補充流傳輸。隨著期限接近，對等點客戶端準備缺失的 數(shù)據(jù)矢量^&^，該缺失的數(shù)據(jù)矢量K，^^是使用例如"1"的第一標記來指 示接收到塊、并且使用例如"0"的第二標記來指示塊仍然缺失的位圖。缺失 的數(shù)據(jù)矢量與該子剪輯到達用戶的期限一起被發(fā)送到服務(wù)器(信令)。隨著期 限接近，服務(wù)器開始流傳輸出缺失的數(shù)據(jù)，使得對于對等點視頻回放可以即 時填充缺失的數(shù)據(jù)/視頻。
本發(fā)明的服務(wù)器負責三件事，(i)為初始/前面的子剪輯服務(wù)以支持迅速 回放(通過流傳輸)；(ii)提供補充流傳輸以改進用戶的觀看質(zhì)量(確保子剪 輯在每個子剪輯期限前到達用戶)，以及(iii)用作對等數(shù)據(jù)/視頻下載中的種 子。任務(wù)1和2具有比任務(wù)3更高的優(yōu)先級。
要理解，本發(fā)明可以以硬件、軟件、固件、專用處理器或其組合的各種 形式實現(xiàn)。優(yōu)選地，本發(fā)明被實現(xiàn)為硬件和軟件的組合。此外，軟件優(yōu)選地 實現(xiàn)為在程序存儲設(shè)備上有形地體現(xiàn)的應(yīng)用程序。應(yīng)用程序可以上載到包括 任何適當架構(gòu)的機器上并由其執(zhí)行。優(yōu)選地，該機器在具有如一個或多個中 央處理單元(CPU)、隨機存取存儲器(RAM)、以及輸入/輸出(I/O)接口 的硬件的計算機平臺上實現(xiàn)。計算機平臺還包括操作系統(tǒng)和微指令碼。這里 描述的各種處理和功能可以是經(jīng)由操作系統(tǒng)執(zhí)行的微指令碼的一部分或應(yīng)用 程序的一部分(或其組合)。此外，諸如附加數(shù)據(jù)存儲設(shè)備和打印設(shè)備的各種 其他的外圍設(shè)備可以連接到該計算機平臺。還要理解，因為在附圖中描繪的 一些組成系統(tǒng)組件和方法步驟優(yōu)選地以 軟件實現(xiàn)，所以系統(tǒng)組件(或處理步驟)之間的實際連接可以依賴于編程本 發(fā)明的方式而不同。給出這里的教導(dǎo)，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將能夠預(yù)期本發(fā) 明的這些和類似的實現(xiàn)或配置。
權(quán)利要求
1. 一種用于提供視頻點播服務(wù)的方法，所述方法包括接收流傳輸?shù)那懊娴囊曨l子剪輯；確定一組所需要的視頻子剪輯；定位所述一組所需要的視頻子剪輯中的一個視頻子剪輯；以及下載所定位的視頻子剪輯。
2. 如權(quán)利要求l所述的方法，還包括請求視頻內(nèi)容單元。
3. 如權(quán)利要求l所述的方法，還包括加入對等網(wǎng)絡(luò)以獲得所定位的視頻 子剪輯。
4. 如權(quán)利要求l所述的方法，還包括 計算用于下載所定位的視頻子剪輯的期限； 確定是否將滿足所述用于下載所定位的視頻子剪輯的期限；以及 如果將滿足所述用于下載所定位的^L頻子剪輯的期限，則繼續(xù)下載所定位的視頻子剪輯。
5. 如權(quán)利要求4所述的方法，還包括如果將超過所述用于下載所定位的視頻子剪輯的期限，則準備缺失的數(shù) 據(jù)矢量；以及對于將超過所述期限的所定位的視頻子剪輯的塊，調(diào)用補充流傳輸。
6. 如權(quán)利要求1所述的方法，還包括 將所需要的視頻子剪輯的塊分段為子塊； 流水線傳輸對所述子塊的請求；以及 轉(zhuǎn)發(fā)所述狀態(tài)。
7. 如權(quán)利要求6所述的方法，其中狀態(tài)包括下載狀態(tài)、對等網(wǎng)絡(luò)參與的 狀態(tài)和被高速緩存的視頻內(nèi)容的狀態(tài)。
8. 如權(quán)利要求l所述的方法，其中所述定位步驟還包括 發(fā)信號通知子跟蹤器以確定所述所需要的視頻子剪輯的位置和狀態(tài)；以及選捧向其請求所定位的視頻子剪輯的所述位置。
9. 如權(quán)利要求8所述的方法，其中所述選擇步驟基于最小最少優(yōu)先方案。
10. 如權(quán)利要求4所述的方法，還包括計算下載進程指示符。
11. 如權(quán)利要求10所述的方法，其中所述下載進程指示符是所需要的下 載速率和所實現(xiàn)的下載速率的比率。
12. 如權(quán)利要求4所述的方法，還包括計算上載權(quán)重。
13. —種提供視頻點播服務(wù)的方法，所述方法包括 接收流傳輸?shù)那懊娴囊曨l子剪輯； 確定需要的視頻子剪輯組；將指針設(shè)置到下一個所需要的視頻子剪輯； 定位所述下一需要的視頻子剪輯；以及 下載所述下一需要的^L頻子剪輯。
14. 如權(quán)利要求13所述的方法，還包括遞增所述指針。
15. 如權(quán)利要求13所述的方法，還包括加入對等網(wǎng)絡(luò)以獲得所述下一 個所需要的視頻子剪輯。
16. —種用于提供視頻點播服務(wù)的方法，所述方法包括 接收對^L頻內(nèi)容單元的請求；執(zhí)行準許控制；將所述視頻內(nèi)容單元分段為多個視頻子剪輯； 計算要流傳輸?shù)那懊娴囊曨l子剪輯的數(shù)量；以及 流傳輸所述前面的視頻子剪輯。
17. 如權(quán)利要求16所述的方法，還包括下載剩余的視頻子剪輯。
18. 如權(quán)利要求16所述的方法，其中所述視頻子剪輯具有相等大小。
19. 一種用于提供視頻點播服務(wù)的系統(tǒng)，包括 服務(wù)器；至少一個對等點；以及 跟蹤器。
20. 如權(quán)利要求19所述的系統(tǒng)，其中所述跟蹤器和所述^^務(wù)器可以共處 一個位置。
21. 如權(quán)利要求19所述的系統(tǒng)，其中所述服務(wù)器是種子。
22. 如權(quán)利要求19所述的系統(tǒng)，其中所述對等點是下載者。
23. 如權(quán)利要求19所述的系統(tǒng)，其中所述對等點還包括 用于接收流傳輸?shù)那懊娴囊曨l子剪輯的裝置；用于確定一組所需要的視頻子剪輯的裝置；用于定位所述一組所需要的視頻子剪輯中的一個視頻子剪輯的裝置；以及用于下載所定位的視頻子剪輯的裝置。
24. 如權(quán)利要求23所述的系統(tǒng)，其中所述對等點還包括用于請求視頻內(nèi) 容單元的裝置。
25. 如權(quán)利要求23所述的系統(tǒng)，其中所述對等點還包括用于加入對等網(wǎng) 絡(luò)以獲得所定位的視頻子剪輯的裝置。
26. 如權(quán)利要求23所述的系統(tǒng)，其中所述對等點還包括 用于計算用于下載所定位的視頻子剪輯的期限的裝置；用于確定是否將滿足所述用于下載所定位的視頻子剪輯的期限的裝置；以及用于如果將滿足所定位的視頻子剪輯的期限則繼續(xù)下載所定位的視頻子 剪輯的裝置。
27. 如權(quán)利要求23所述的系統(tǒng)，其中所述對等點還包括 用于如果將超過所述用于下載所定位的視頻子剪輯的期限則準備缺失的數(shù)據(jù)矢量的裝置；以及用于對于將超過所述期限的所定位的視頻子剪輯的塊來調(diào)用補充流傳輸 的裝置。
28. 如權(quán)利要求23所述的系統(tǒng)，其中所述對等點還包括 用于將所需要的視頻子剪輯的塊分段為子塊的裝置； 用于流水線傳輸對所述子塊的請求的裝置；以及 用于轉(zhuǎn)發(fā)所述狀態(tài)的裝置。
29. 如權(quán)利要求23所述的系統(tǒng)，其中所述定位裝置還包括 用于發(fā)信號通知子跟蹤器以確定所需要的視頻子剪輯的位置和狀態(tài)的裝置；以及用于選擇向其請求所定位的^L頻子剪輯的所述位置的裝置。
全文摘要
描述了一種用于提供視頻點播服務(wù)的方法，包括接收流傳輸?shù)那懊娴囊曨l子剪輯；確定一組所需要的視頻子剪輯；定位該組所需要的視頻子剪輯中的一個視頻子剪輯；以及下載所定位的視頻子剪輯。描述了一種用于提供視頻點播服務(wù)的系統(tǒng)，包括對等點、服務(wù)器和跟蹤器。跟蹤器可以與服務(wù)器共處一個位置。對等點包括用于接收流傳輸?shù)那懊娴囊曨l子剪輯的裝置；用于確定一組所需要的視頻子剪輯的裝置；用于定位該組所需要的視頻子剪輯中的一個視頻子剪輯的裝置；以及用于下載所定位的視頻子剪輯的裝置。
文檔編號H04N7/173GK101480050SQ200680055164
公開日2009年7月8日 申請日期2006年6月27日 優(yōu)先權(quán)日2006年6月27日
發(fā)明者庫瑪·拉瑪斯瓦米, 索拉布·馬瑟, 陽 郭 申請人:湯姆森特許公司