一种流媒体数据直播中播放点动态控制方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及流媒体数据直播领域，且特别涉及一种流媒体数据直播中播放点动态控制方法。
【背景技术】
[0002]随着互联网的发展，利用网络进行流媒体直播或点播逐渐成为一种趋势，慢慢融入到人们的日常生活中，在工作、学习以及娱乐等各个方面形成热点，无论是视频会议、在线教育还是网络电视、视频网站都应用的越来越广泛。流媒体(Stream Media)是指采用流式传输的方式在Internet/Intranet播放的媒体格式，如音频、视频或多媒体文件。流媒体在播放前不需要下载整个文件，只将开始部分内容存入内存，在计算机中对数据包进行缓存并使流媒体数据正确地输出，可以边下载边观看。其原理是把向用户传输的多媒体文件按照播出时间顺序分为不同的片段，然后依次把这些片段发给用户，连续播放这些片段就形成了连续的声音和图像。
[0003]流式传输主要指将整个音频和视频及三维媒体等多媒体文件经过特定的压缩方式解析成一个个压缩包，由视频服务器向用户计算机顺序或实时传送。在采用流式传输方式的系统中，用户不必像采用下载方式那样等到整个文件全部下载完毕，而是只需经过几秒或者几十秒的启动延时即可再用户的计算机上利用解压设备对压缩的多媒体文件解压后进行播放和观看。此时多媒体文件的剩余部分将在后台的服务器内继续下载。与单纯的下载方式相比，这种对多媒体文件边下载边播放的流式传输方式不仅使启动时间大幅度地缩短，而且对系统缓存容量的需求也大大降低，极大地减少用户用在等待的时间。目前，流媒体技术已经广泛应用在互联网领域中。
[0004]传统的网络流媒体播放系统一般基于C/S模式，但是由于流媒体播放需要消耗大量的网络带宽和服务器资源，因此这种模式严重限制了网络流媒体业务的发展。以一个占用带宽为300kbps的网络视频流为例，当有1000个用户同时观看时，需要的带宽是300Mbps。这样的性能要求对于大多数服务器来说是满足不了的。如果要支持几万甚至几十万的用户，采用这种C/S模式几乎是不可能的。当然，增加服务器数量和提高带宽是一种解决方法，但是这种方式需要巨大的成本开支，所以需要新的技术手段来解决这个问题。
[0005]IP组播是解决网络流媒体多路传输消耗大量带宽的一种技术。利用组播可以将一份数据同时发送给一组特定的用户，从而避免了数据的重复发送，不会造成网络带宽的浪费，非常适合网络流媒体传输。但是IP组播也具有自身的问题，因为Internet是个异构网络，硬件平台千差万别，互联设备在对组播的支持上也存在差异，因此IP组播在实际应用中存在部署的困难。
[0006]对等网络是最近几年新兴的网络技术，相对于传统的C/S模式，P2P模式一个非常显著的特点就是节点无需依赖集中式服务器资源，各节点可以直接进行通信。每个节点具有相同的地位，既可以请求服务，也可以提供服务，同时扮演着C/S模式中服务器和客户机的双重角色，甚至还可以具有路由器和高速缓存的功能。在P2P模式下，由于每个节点都具有客户机和服务器的功能，这样每个节点在从别的节点接收数据流的同时还向其他节点发送数据流。利用这个特点，P2P网络技术可以应用现有的计算资源和有限网络带宽来实现大规模网络流媒体直播。
[0007]P2P是对等连接peer to peer模式的简称。P2P技术是一种用于不同终端用户之间、不经过中继设备直接交换数据或服务的技术。它打破了传统的Client/Server模式，在对等网络中，每个节点的地位都是相同的，具备客户端和服务器双重特性，可以同时作为服务使用者和服务提供者。P2P的核心是利用用户资源，通过对等方式进行文件传输，这完全不同于传统的客户服务器计算模型。P2P通过“非中心化”的设计和多点传输机制，实现了不依赖服务器而快速的交换文件。然而，P2P系统也存在明显的缺点，就是可用性问题，尽管从整个系统而言，P2P是可靠的，但是对于单个内容或者单个任务而言，P2P是不稳定的，每个Peer可以随时终止服务，甚至退出系统，即交换的内容随时可能被删除或者被终止共享。
[0008]在音视频多媒体业务的服务模式中，基于互联网基础网络的视频应用，需要面对大并发量的用户，就需要高效的音视频内容分发和传输技术，这也是音视频业务服务模式的基础核心。虽然以IP为基础的互联网的特点是效率高，但是相对于传统的电信网，其没有较好的服务质量(QoS, Quality of Service)保证(如:较大的时延、时延抖动、丢包、乱序等)，将是该业务开展必须面对和解决的问题。而当前采用P2P融合CDN视频传输的技术方案，即可解决以上问题。
[0009]Q)N的英文全称是Content Delivery Network，即内容分发网络，也称为内容传输网络。⑶N是建立在现有IP网络基础结构之上的一种增值网络，是在应用层部署的一层网络架构。CDN的核心是利用智能化策略技术，将中心的内容和服务推送到网络边缘，使得用户可以在最近的和服务质量最佳的地方获取服务，其关键技术包括高速缓存、负载均衡、内容路由、内容分发、内容存储和内容管理等。CDN的技术优点包括:(I)全局负载平衡，访问速度快，让用户连接到最近的服务器上去。(2)热点内容主动传送，自动跟踪，自动更新。
(3)无缝集成、高可靠、可用性以及扩展性。(4)减少对网络带宽资源的占用，具有智能的管理控制能力。(5)发送的内容受到保护，而且内容提供商可在本地自己决定服务的内容。基于上述的优点，CDN技术能提高宽带资源的利用率，增加流媒体在互联网上的应用普及，这些应用包括在线播放、音乐点播、电视直播、互动游戏等，大大促进Internet应用和服务的发展。但是，现有CDN网络都只是针对传统互联网的网络结构、内容传送和业务开展方式建设起来的，对视频编码格式支持不足、时延太大、无法提供广播级的视频服务、系统结构过于简单、随着服务能力的扩展，需要不断的投资等。
[0010]CDN和P2P被用于不同的领域，CDN主要用于可靠的Web和流媒体内容分发，而P2P则主要用于内容交换。两种技术各有优缺点。显然，CDN和P2P技术的优缺点在应用上具有一定的互补性。将P2P的扩展能力、多用户共享资源能力与CDN的可靠性、可管理性结合起来，有效地利用和转化P2P技术，充分考虑运营商现有CDN的技术特性，构建一个新型的媒体分发和交付系统。
[0011]然而无论采用P2P、⑶N还是⑶N和P2P技术融合组网，都会遇到用户由于自身网络状况产生的连接问题，不同用户所处的网络环境千差万别，运营商(ISP)不同、地域不同、网络带宽不同，当用户(特别是窄带用户)连接到P2P节点服务器或者CDN服务器获取流媒体数据时，由于网络的不稳定，会出现网络拥塞、数据丢包、网络时延等现象，从而导致用户本地缓存的数据无法满足实时播放的需求，产生音视频播放丢包、丢帧、卡顿、花屏等影响用户体验的现象。特别是处于流媒体直播环境时，例如在线视频教育、视频会议、赛事或者游戏节目直播等，当用户网络状况不佳时，容易出现直播画面或者声音时断时续，需要用户手动切换连接服务器重新连接，或者出现较大延迟后当用户网络状况变好时不能自动更新到最近播放状态，需要用户手动刷新重新连接，无法满足直播对