[發明專利]基于SDN及EC技術的自適應流視頻處理系統及方法

有效

• 申請號: 201811150445.2
• 申請日: 2018-09-29
• 公開（公告）號: CN109120953B
• 公開（公告）日: 2020-10-02
• 發明（設計）人: 謝人超;李子姝;李佳;賈慶民;黃韜;劉江;劉韻潔
• 申請（專利權）人: 北京郵電大學
• 主分類號: H04N21/239
• 分類號: H04N21/239;H04N21/4402;H04N21/647;H04N21/845
• 代理公司: 北京柏杉松知識產權代理事務所(普通合伙) 11413
• 代理人: 丁蕓;項京

1.一種基于軟件定義網絡SDN及邊緣計算EC技術的自適應流視頻處理系統，其特征在于，所述系統包括：多個EC節點和SDN控制器，其中：

所述EC節點，用于接收用戶設備發送的視頻數據請求報文，對所述視頻數據請求報文進行處理，以及與所述SDN控制器進行信息交互；其中，所述多個EC節點分布設置于用戶設備附近，所述多個EC節點之間采用命名數據網絡NDN通信機制進行通信；所述EC節點與所述用戶設備之間也采用NDN通信機制進行通信，各EC節點中保存有內容存儲CS、未決請求表PIT和轉發信息庫FIB表，所述CS用于存儲本地緩存信息，所述PIT用于存儲待處理請求信息，所述FIB表用于存儲路由信息；

所述SDN控制器，用于基于與所述EC節點的信息交互，確定轉碼成本和協作成本之間的大小關系，控制所述EC節點向用戶設備返回動態自適應流DASH視頻片段；或者，控制所述EC節點向協作EC節點轉發所述視頻數據請求報文，以使所述協作EC節點對所述視頻數據請求報文進行處理；其中，所述轉碼成本為將所述視頻片段的高碼率版本數據轉換為所述視頻片段的低碼率版本數據的處理成本；所述協作成本為將興趣包轉發至所述協作EC節點的協作成本；

其中，所述EC節點，具體用于：

接收用戶設備發送的用于請求視頻片段的興趣包；

根據所述視頻片段的標識，查詢所述CS中是否存儲有所述視頻片段對應的數據包；

如果查詢到所述視頻片段對應的數據包，則向所述用戶設備返回所述視頻片段對應的數據包，丟棄所述興趣包；

如果未查詢到所述視頻片段對應的數據包，則根據所述視頻片段的標識，在所述PIT中查詢是否存在匹配的轉發信息項；

如果存在匹配的轉發信息項，將所述興趣包的接口信息添加至所述PIT的接口列表中，并丟棄所述興趣包；

如果不存在匹配的轉發信息項，計算針對所述視頻片段的轉碼成本；其中，所述轉碼成本為將所述視頻片段的高碼率版本數據轉換為所述視頻片段的低碼率版本數據的處理成本；

將包含所述轉碼成本的信息發送至所述SDN控制器；

其中，所述SDN控制器，用于當接收到當前EC節點發送的包含轉碼成本的信息后，從多個EC節點中除當前EC節點外的其他EC節點中，利用其他EC節點的當前狀態信息和各EC節點之間的距離，確定一個協作EC節點以及計算協作EC節點的協作成本；所述協作成本為將所述興趣包轉發至所述協作EC節點的協作成本；通過根據自身的緩存對應表，確定用戶設備請求的視頻片段提供的EC節點，作為一個協作EC節點；

當轉碼成本小于協作成本時，則向當前EC節點發送轉碼指令；當轉碼成本大于或等于協作成本時，則向當前EC節點發送轉發指令以及目的協作EC節點名稱；

其中，所述當前EC節點，還用于：

接收所述SDN控制器發送的轉碼指令；

根據所述轉碼指令將所述視頻片段的高碼率版本轉換為所述視頻片段的低碼率版本；

將轉碼后的所述視頻片段以數據包形式發送至所述用戶設備，并丟棄所述興趣包，或者，接收所述SDN控制器發送的轉發指令以及目的協作EC節點名稱；

根據所述轉發指令以及目的協作EC節點名稱，在所述FIB表中查找所述協作EC節點的路由；

將所述興趣包轉發至所述協作EC節點，并丟棄所述興趣包。

2.一種基于軟件定義網絡SDN及邊緣計算EC技術的自適應流視頻處理方法，其特征在于，應用于如權利要求1所述的基于SDN及EC技術的自適應流視頻處理系統，所述方法包括：

EC節點接收用戶設備發送的視頻數據請求報文，對所述視頻數據請求報文進行處理；

EC節點與所述SDN控制器進行信息交互；

所述SDN控制器基于與所述EC節點的信息交互，確定轉碼成本和協作成本之間的大小關系；

根據所確定的轉碼成本和協作成本之間的大小關系，控制所述EC節點向用戶設備返回動態自適應流DASH視頻片段數據；

或者，

控制所述EC節點向協作EC節點轉發所述視頻數據請求報文，以使所述協作EC節點對所述視頻數據請求報文進行處理，其中，所述轉碼成本為將所述視頻片段的高碼率版本數據轉換為所述視頻片段的低碼率版本數據的處理成本；所述協作成本為將所述興趣包轉發至所述協作EC節點的協作成本；

其中，所述EC節點接收用戶設備發送的視頻數據請求報文，對所述視頻數據請求報文進行處理，以及與所述SDN控制器進行信息交互的步驟，包括：

所述EC節點接收用戶設備發送的用于請求視頻片段的興趣包；

所述EC節點根據所述視頻片段的標識，查詢所述CS中是否存儲有所述視頻片段對應的數據包；

如果所述EC節點查詢到所述視頻片段對應的數據包，則向所述用戶設備返回所述視頻片段對應的數據包，丟棄所述興趣包；

如果所述EC節點未查詢到所述視頻片段對應的數據包，則根據所述視頻片段的標識，在所述PIT中查詢是否存在匹配的轉發信息項；

如果所述EC節點存在匹配的轉發信息項，將所述興趣包的接口信息添加至所述PIT的接口列表中，并丟棄所述興趣包；

如果所述EC節點不存在匹配的轉發信息項，計算針對所述視頻片段的轉碼成本；

所述EC節點將包含所述轉碼成本的信息發送至所述SDN控制器；

其中，所述SDN控制器基于與所述EC節點的信息交互，控制所述EC節點向用戶設備返回動態自適應流DASH視頻片段數據；或者，控制所述EC節點向協作EC節點轉發所述視頻數據請求報文的步驟，包括：

當接收到當前EC節點發送的包含轉碼成本的信息后，從多個EC節點中除當前EC節點外的其他EC節點中，利用其他EC節點的當前狀態信息和各EC節點之間的距離，確定一個協作EC節點以及計算協作EC節點的協作成本；所述協作成本為將所述興趣包轉發至所述協作EC節點的協作成本；通過根據自身的緩存對應表，確定用戶設備請求的視頻片段提供的EC節點，作為一個協作EC節點；

當轉碼成本小于協作成本時，則向當前EC節點發送轉碼指令；當轉碼成本大于或等于協作成本時，則向當前EC節點發送轉發指令以及目的協作EC節點名稱；

其中，所述方法還包括：

所述當前EC節點接收所述SDN控制器發送的轉碼指令；

所述當前EC節點根據所述轉碼指令將所述視頻片段的高碼率版本轉換為所述視頻片段的低碼率版本；

所述當前EC節點將轉碼后的所述視頻片段以數據包形式發送至所述用戶設備，并丟棄所述興趣包；或者，所述當前EC節點接收所述SDN控制器發送的轉發指令以及目的協作EC節點名稱；

所述當前EC節點根據所述轉發指令以及目的協作EC節點名稱，在所述FIB表中查找所述協作EC節點的路由；

所述當前EC節點將所述興趣包轉發至所述協作EC節點，并丟棄所述興趣包。