用于has内容分发系统中的节点和方法_3

文档序号:9510406阅读:来源:国知局
一块)与可用网络吞吐量相匹配。因为请求的视频比特率不能精确地匹配可用网络比特率,客户端需要维持播放缓冲区。
[0055]所描述的系统在如下方面是不公平的。TCP提供的吞吐量依赖于客户端观测到的RTT(往返时间)。具有大RTT的客户端观测到较低的吞吐量,以及由此,观测到较低质量的视频。另外,一些视频(具有非常多的细节和不连贯的动作)和其它的相比需要较高的比特率来获得同样的质量。理想的视频分发系统为每个客户端提供同等的质量,无需考虑RTT和视频复杂度,该质量可以提供给依赖于网络拥塞状态的所有视频。
[0056]本发明的一个实施方式将图示使用现有技术已知的SVC的HAS客户端,例如,基于SVC的客户端的钩子(hook)在DASH(HTTP动态自适应流传输)中是可预见的。“EP2408205(A1)—一种视频服务器,视频客户端和分级编码视频文件的方法”描述了上述客户端。基于SVC的客户端比传统的客户端更通用。传统客户端在决定为下一个视频分段下载哪个块的时候要非常谨慎。如果该决定太过激进,则视频缓冲区将有消耗太多的风险(最终将导致视频冻结)。如果该决定太保守(认为更高质量的块可能已经被下载),则很难取消这个决定,也就是说,请求更高质量版本的块是无效的,而低质量块的传输将被废弃。相反,基于SVC的客户端可以在HTTP GET请求完成的任意时间做出以下两个决定中的一个:其可以为下一个视频分段继续下载基层块,也可以决定为当前的视频分段下载下一个增强层块。由此客户端可以以这种方式逐渐增强质量,它所做的决定绝不会导致传输无用的信息。尽管如此,基于SVC的客户端仍可能太过激进,使自身的播放缓冲区具有风险或过多地妨碍其他客户端获取的质量。下面是本发明的实施方式提供的一种解决方案。
[0057]类似的问题已经在相关领域得到了解决,但是这些解决方案不能直接应用于HAS中:
[0058]1)视频速率整形(也被称为“统计的多路复用”)。当有限数目的视频序列需要在恒定比特率(例如,通过电缆或卫星信道数字化传输“直播”视频节目)的信道上复用时,这些视频的编码处理包括两个步骤。在第一步(比第二步提前运行几秒)中,确定每个视频序列的复杂度。每个视频的复杂度用比特率的函数所表征的可达到的质量来表示,也就是说,估算了每个视频的临时率-失真曲线。这些率失真曲线用于第二步(也就是实际的编码步骤)中,在该步骤中可用的比特被分发给整个视频序列复用使得每个视频序列(或多或少)获得相同的质量。不同的编码提供者均提供类似的解决方案。这个解决方案可以延伸至HAS中,因为这种系统要求享有同样连接的所有客户端的反馈。在HAS中,没有实体(无论是编码器还是任一网络节点)能了解所有的客户端。
[0059]2)基于阻塞的拥塞控制。对于UDP/RTP h的视频传输来说,“US2012155258 (A1) —拥塞控制的方法和装置”已经描述了一种解决方案。在该专利中描述的系统(如图2所示)包括两个构造模块。首先,使用SVC(可分级视频编码)对每个视频编码成层。也就是说,编码的视频流包括基层和一些增强层,所有的层都被发送进网络给客户端。基层相应于最差视频质量。当客户端接入附加的增强层时,质量会被提高一个增量。第二,活动的网络节点确定(依赖于它的拥塞状态)其能支持哪些层,并丢弃它暂时不能支持的层的数据包。以这种方式,客户端可以获得同等的取决于拥塞状态的质量。这个解决方案不能用于HAS,因为丢弃的数据包将导致TCP对其进行重传,且TCP吞吐量将受到不良影响,这将降低整个的系统性能。
[0060]在HAS的环境中,提出了一些技术,但是它们不能完全解决上述问题:
[0061]3)清单文件重写。在这样的系统中,代理在将清单文件转送给客户端之前会拦截清单文件并删除一些项。那样的话客户端就不会知道某些质量版本,因此,也不会请求这些版本。尽管在视频传输期间会更新清单,这个技术不能按要求的间隔足够快地对拥塞做出反应。
[0062]4)网络中具有优先级的基于SVC的客户端。在“EP2408205(A1) —一种视频服务器,视频客户端和分级编码视频文件的方法”中,描述了一种用于基于SVC的HAS客户端的方法。通过在网络中接收优先处理的比特管道来传输基层,而通过接收较低优先级的比特管道来传输增强层。这样的话,基层块总是及时到达目的地,而增强层块可延迟到达,因此,当有拥塞的时候,客户端便不倾向于下载后者。这个发明并没有解决此处提出的公平性问题,因为在较差的条件(如,具有较高的RTT)下的客户端将比在较好条件下的客户端的情况更坏。
[0063]本发明的实施方式提出用于内容传输系统中的专门的节点,在这些节点上执行的方法,具有这些节点的网络和相关软件(以及存储介质),否则可能在客户端之间带来不公平。特别地,客户端和服务器之间的网络可包括无线连接(如IEEE 802.11 WLAN连接,移动连接如UMTS,3G,LTE,……)和/或有线连接(如IEEE 802.3 “以太网”连接,PLC连接,xDSL连接,同轴连接等)。
[0064]现在将本发明的实施方式在HAS和视频内容传输的环境中演示,但是并不限于此。
[0065]下面的网络是基于分组数据的网络如基于IP (因特网协议)的网络。HAS (HTTP (超文本传输协议)自适应流传输)。该方法依赖于TCP (传输控制协议)和HTTP基础架构。视频以不同的比特率被编码,客户端可以在规定的时间适时地在这些比特率版本中切换。典型地,通过在一个或多个TCP连接(传输控制协议)上传播的连续的HTTP GET请求下载块(按某种比特率编码的视频分段)。
[0066]所提出的节点和相关方法的适应性或专业化通过应用(重新定义)TCP提供的拥塞控制来实施,且其仅使用HTTP来实现它的另外两个优点:1)它允许轻易穿过防火墙和NAT,以及2)它可以使用已有的HTTP基础架构。明显地,本发明并不局限于此。具有其它类型的拥塞控制和/或请求处理机制的网络也可应用于此。
[0067]本发明的一个方面(如图3所示)是让代理(瓶颈节点)检查由其提供服务的客户端发出的(所有)HTTP GET请求。如果代理认为客户端所请求的块与它的拥塞状态不兼容,它就发送HTTP响应消息(如“4xx消息”,如“403禁止”或“405方法不被允许”)至客户端以表明所请求的块暂时不可用。否则,其将HTTP GET请求中继至服务器(或缓存)。图4示出上述方法如何改变视频分发系统的行为。
[0068]本质上所提供的内容传输系统包括(1)至少一个服务器节点,适于根据请求在网络上以请求的版本传输具有一个或多个版本(比特率)(由此定义块)的内容(视频)的一部分(分段);(2)至少一个客户端节点,适于(i)在网络中接收可用的内容的一部分视频数据,以及(ii)发出针对一个或多个版本的内容的一部分的HTTP GET请求,因此具有在规定的时间适时地在这些比特率版本中切换的能力;(3)网络节点或代理,在所述至少一个服务器节点和所述至少一个客户端节点之间,网络节点适于(iii)接收由至少一个客户端节点中的一个客户端节点发出的所请求版本的内容的一部分请求,(iv)确定其是否能在接收到所请求版本的所述内容的一部分时将其发送出去,(V )如果是,则从所述服务器节点请求并接收所请求的版本的所述内容的一部分并将所请求的版本的内容的一部分发送给所述网络节点,以及(vi )否则,通过发送HTTP响应消息通知所述客户端节点其不能发送所请求的版本的内容的一部分。
[0069]在基于分层的编解码器如SVC(优选地其中总是允许对基层块的请求)的优选实施方式中,客户端把这个“4xx消息”当成继续下载下一个视频分段的基层块的线索。
[0070]图1示出具有客户端节点(10)、网络或瓶颈节点(20)以及服务器节点(30)的网络,该网络使用标准化的允许使用的分级视频编码方法。本发明的实施方式可以在这样的网络中部署。该图示出客户端及服务器的比特率以及网络节点的吞吐量。DASH客户端估计可用的吞吐量,下载尽可能多的(编码)层(其他层的中的一个)以建立播放缓冲区(以缓冲模式)并且不会在稳定状态下改变太多。在这个处理中,网络节点不具有活动部分。服务器为按等级分层的视频制作可用的分段并等待来自客户端的请求。显然
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