[發明專利]一種P2P流媒體直播中數據傳輸的方法和系統

有效

• 申請號: 200910009171.X
• 申請日: 2009-02-20
• 公開（公告）號: CN101815077A
• 公開（公告）日: 2010-08-25
• 發明（設計）人: 梁潔;武娟;呂冠中;龐濤;張志健
• 申請（專利權）人: 中國電信股份有限公司
• 主分類號: H04L29/08
• 分類號: H04L29/08;H04L12/18;H04L12/56
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所 11038
• 代理人: 宋海寧

技術領域

本發明涉及網絡流媒體領域，尤其涉及一種P2P流媒體直播中數據 傳輸的方法和系統。

背景技術

隨著互聯網的發展，利用網絡進行流媒體播放成為一個熱點。流媒 體是指在Internet/Intranet上使用流式傳輸技術的多媒體，流媒體在播 放前不需要下載整個文件，可以邊下載邊觀看。其原理是把向用戶傳輸 的多媒體文件按照播出時間順序分為不同的片斷，然后依次把這些片斷 發給用戶，連續播放這些片斷就形成了連續的聲音和圖像。

傳統的網絡流媒體播放系統一般基于C/S模式。但是，由于流媒體 播放需要消耗大量的網絡帶寬和服務器資源，因此，這種模式嚴重限制 了網絡流媒體業務的發展。以一個占用帶寬為300kbps的網絡視頻流為 例，當有1000個用戶同時觀看時，需要的帶寬是300Mbps。這樣的性 能要求對于大多數服務器來說是滿足不了的。如果要支持幾萬甚至幾十 萬的用戶，采用這種C/S模式幾乎是不可能的。當然，增加服務器數量 和提高帶寬是一個解決方式，但是這種方式需要巨大的成本開支，所以 我們需要通過新的技術手段解決這個問題。

IP組播是解決網絡流媒體多路傳輸消耗大量帶寬的一種技術。利用 組播可以將一份數據同時發送給一組特定的用戶，從而避免了數據的重 復發送，不會造成網絡帶寬的浪費，非常適合網絡流媒體傳輸。但是， IP組播也具有自身的問題。因為Internet是個異構網絡，硬件平臺千差 萬別，互連設備在對組播的支持上也存在差異，因此，IP組播在實際應 用中存在部署的困難。

對等網絡是最近幾年新興的網絡技術，相對于傳統的C/S模式， P2P模式一個非常顯著的特點就是節點無需依賴集中式服務器資源，各 節點可以直接進行通信。每個節點具有相同的地位，既可以請求服務， 也可以提供服務，同時扮演著C/S模式中服務器和客戶機的雙重角色， 甚至還可以具有路由器和高速緩存的功能。在P2P模式下，由于每個節 點都具有客戶機和服務器的功能。這樣每個節點在從別的節點接收數據 流的同時還向其他節點發送數據流。利用這個特點，P2P網絡技術可以 應用現有的計算資源和有限網絡帶寬實現大規模網絡流媒體直播。

在P2P流媒體系統中Peer節點如何獲取數據以及該Peer節點如何 提供數據服務，是決定系統性能的關鍵問題，本質上是Peer節點的數 據傳輸方法問題。在已有研究中大多數的工作是采用拉模式，由Peer 節點向自己父節點申請數據，由父節點將數據傳輸給子節點。當父節點 能力不足時，將會將子節點的數據請求轉發給其他節點或是節目源。在 這種策略中，節點B從節點A處獲取一個數據包p需要經過下面3個 步驟：(1)A發送位圖信息給B，聲明數據包p存在自己的緩存中；(2) 如果B需要數據包p，則請求A給自己發送數據包p；(3)A接收到請求 后，將p發送給B。可見，一個數據包的傳遞至少需要節點A和B進 行3次通信。

另外，考慮到效率問題，節點并不針對每個數據包發送位圖信息和 請求，而是將一組數據包的信息合并起來發送，這樣數據包在節點之間 傳遞的平均時間延遲被進一步增大。節點還需要周期性地向鄰居節點發 送位圖信息和請求，使得網絡流量中控制信息的比重較高，導致系統的 控制開銷增大。這種情況在包括遠程教學、視頻直播等在內的很多對實 時性要求較高的應用中是非常不利的，降低了系統的服務質量和用戶感 受，使系統吞吐量受到限制。同時這種單流的方法對節點的動態性非常 敏感，當父節點離開時，子節點的數據傳輸受到很大的影響，系統會出 現較長時間的中斷恢復過程。

發明內容

本發明提供一種P2P流媒體直播中數據傳輸方法和系統，降低終端 用戶觀看視頻的延遲，改善了直播系統的實時性，并有效降低了系統的 控制開銷，大幅提高系統的吞吐量。

根據本發明一方面，提出一種P2P直播中數據傳輸的方法，包括以 下步驟：將視頻數據劃分成視頻子塊，分配給發送方節點進行傳輸；由 發送方節點將獲取的所述視頻子塊發送給接收方節點，并定位缺失的所 述視頻子塊；計算到候選節點的路由，所述候選節點包括所述缺失的視 頻子塊；接收所述發送方節點發送的所述視頻子塊，根據所述路由信息 選擇子節點最少的所述候選節點進行連接，并預定所述缺失的視頻子 塊；當所述候選節點接收到所述缺失的視頻子塊后，將所述視頻子塊傳 輸給所述接收方節點。