专利名称：以电视机为服务器的流媒体点播系统与方法
技术领域：
本发明涉及流媒体服务技术领域，确切地说涉及一种在计算机网络 环境下以电视机为服务器的流媒体点播系统与方法。
背景技术：
传统的电视只能够把特定的内容"推"给用户，用户无法任意选择 想看的影片。而视频点播系统的设计目标就是在任何时候为用户提供预 保存节目点播的服务，并支持与用户的互动。
在基于电视机实现流媒体点播系统中，接入网络的方式最常用的有 两种。 一种是将电视机接入有线电视网络实现流媒体点播，另外一种是 将电视机接入计算机网络(如Internet)实现流媒体点播。
将电视机接入有线电视网络实现流媒体点播的方式较少见。由于目 前的有线电视网络是一个单向的广播网络，在其上实现流媒体点播，更 多的是将电视节目录制完成后使用本地电视机作为节目源供用户点播， 即预先将某些电视节目录制在电视机的存储介质上，用户在对节目感兴 趣的时候可以从存储介质上观看节目。这种方式节目的来源主要是现有 的电视频道或者专门开设的点播频道，但是该点播频道仍然是广播方式 的，用户能够支配的只是在这些频道中作出录制哪些节目，然后在这些 录制的节目中进行点播。这种方式的主要缺点是可供点播的节目相对较 少而且用户无法任意选择想看的影片。随着三网融合的改造在逐步的进 行，这种基于单向的广播网络的流媒体点播方式并没有利用网络的双向 特性，是一种暂时性的过渡技术。
将电视机接入计算机网络实现流媒体点播受到了产业界的重视。目 前实现这种方式的流媒体点播系统最常用的是客户端/服务器模式的流 媒体点播系统，客户端/服务器模式下所有系统的基本功能都集中在服务 器端，这要求服务器的性能非常高，客户端只需要向服务器请求并接收 内容，客户端基本上是观终端。随着用户数的增加，服务器端的性能成 为整个系统性能的瓶颈。这种传统的采用客户端/服务器单播模式的流媒 体点播系统，服务器的负载能力是整个系统的服务能力，因此不具有扩 展能力。在简单客户端/服务器单播模式的基础上，可以采用流媒体内容 分发网络技术，把节目源推向网络边缘，以提高系统的性能。但要实现 大规模的应用需要部署大量的边缘服务器，代价非常昂贵。所以目前的 将电视机接入计算机网络实现流媒体点播的客户端/服务器模式的流媒 体点播系统的主要缺点是系统的扩展性较差并且代价较高。综上，现有的基于电视机的流媒体点播系统存在可供用户点播的节 目有限，系统扩展性差的缺点。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提出了一种在计算机网络环境下以电 视机为服务器的流媒体点播系统与方法，本发明中的电视机除了作为客 户端为本地用户存储节目外，还可作为服务器使用，是目前实现基于电 视机的流媒体点播系统的最为经济且有效的方式，具有节目源丰富，扩 展性好的优点。
本发明采用的技术方案如下
本发明提供了一种以电视机为服务器的流媒体点播系统，其特征在 于包括部署在计算机网络中的中心服务器，与所述中心服务器连接的 至少一个路由器，与所述路由器连接的交换机，以及连接在所述交换机 上的至少二个电视机；所述的中心服务器包含有存储文件的电视机地址、 电视机资源状态、电视机存储空间、电视机CPU计算能力和利用率、电 视机上行带宽和利用率、电视机播放目录名称以及节目下载百分比的电 视机信息模块；带有IP地址的电视机包含嵌入式实时操作系统，存储介 质，所述电视机的各种信息与所述电视机信息模块上的的信息相对应。
所述中心服务器包括流媒体数据库，所述流媒体数据库至少包含流 媒体节目目录，以及最新的流媒体文件。
本发明还提供了一种以电视机为服务器的流媒体点播方法，其特征
是
A、 计算机网络中部署一台中心服务器；
B、 与中心服务器连接并接入计算机网络的多个电视机；
C、 中心服务器根据任意一个电视机当前显示在中心服务器的电视 机信息模块上的信息参数进行比较，选择任意一个电视机为其他任意一 个电视机提供服务。
本发明进一步的技术方案是中心服务器监控各电视机的点播过 程，收集电视机的在线/离线参数，当任意一个电视机处于离线状态或不 能提供保证质量的点播服务时，任意一个电视机向中心服务器报告该情 况，中心服务器重新为该任意一个电视机的所有客户端指派其他任意一 个电视机作为服务器来提供服务，其他客户端可从断点开始继续观看节 g。
进一步，所述中心服务器存储有流媒体文件的目录以及文件存储的 电视机地址、最新的媒体文件、各个电视机的资源状态、电视机的存储 空间以及当前的剩余存储空间、电视机CPU的计算能力和利用率、电视 机的上行带宽和利用率、电视机播放的节目名称以及节目文件下载的百 分比。
进一步，所述电视机包括嵌入式实时操作系统，具有流媒体的传送
与接收能力，可充当流媒体服务器，存储介质硬盘并分配IP地址，所述 电视机参数、性能信息对应存储于所述中心服务器上。
进一步，中心服务器将最新的媒体文件传输到一个或者多个电视机 上，如果电视机上空间不足，所述中心服务器发出删除命令将旧的媒体 文件从电视机上删除，所述新的媒体文件传输到电视机后，中心服务器 记录下存储该最新的媒体文件的电视机地址，并将该最新的媒体文件从 中心服务器上删除。
进一步，当用户进行视频点播时，相应的电视机向中心服务器发出 请求节目列表信息，如请求不合法，中心服务器拒绝该请求；如请求合 法，中心、服务器向电视机返回节目列表。
进一步，步骤C中的选择策略为1)随机选择；2)最大剩余带宽 选择策略；3)最小延迟选择策略；4)最小深度选择策略；5)基于用户 历史行为的选择策略以及综合策略。
所述的嵌入式实时操作系统为windows ce或者vx works。 本发明的工作原理如下
本发明首先在计算机网络中部署一台中心服务器，中心服务器拥有 本系统提供的所有媒体文件的目录以及文件所存储的电视机地址，电视 机上所存储的最初媒体文件随电视机一起发放，最新的媒体文件存储在 中心服务器上，由中心服务器推送到电视机。中心服务器与电视机具有 IP地址，并运行相应的电视机管理软件。中心服务器可通过向电视机查 询或者电视机向中心服务器通告的方式，获取电视机的静态资源以及动 态资源，静态资源主要包括总的存储空间以及当前的剩余存储空间，动 态资源主要是当前的CPU利用率以及当前的剩余上行带宽等。中心服务 器将最新的媒体文件分发到相应的电视机上，并且当存储空间不足时替 换电视机上的媒体文件，并将中心服务器上的旧的媒体文件删除，仅将 最新的媒体文件保存在电视机上。当用户使用本发明进行视频点播时， 用户的电视机首先与中心服务器建立连接，并获取节目目录，当选定节 目后，中心服务器将用户的请求分配到合适的电视机上，让其作为服务 器为用户提供点播服务。中心服务器在电视机参与点播过程时，监控电 视机的状态，当作为服务器的电视机失效时，中心服务器为相应的作为 客户端的电视机指派新的电视机作为服务器。
本发明的优点在于
由于本发明采用中心服务器控制多个电视机，每个电视机既可作为 服务器，又可作为客户端，从而实现了基于电视机的流媒体点播系统的
最为经济且有效的方式，具有节目源丰富，扩展性好的优点；减轻了中 心服务器的负载，并且当使用本系统的用户增加时，本系统的性能不会 下降，具有良好的扩展性；有线电视网络的双向改造为本发明的实现提 供了双向、高带宽、低延时的网络；同时，有线电视网络大规模的用户 群也为本发明的实现提供了足够的用户规模，提供了足够的媒体存储空
间；在改造后的有线电视网络上以及现有的计算机网络上实现本发明是
一种可行的方案，可以以较低的代价有效解决服务器的流量瓶颈的问题，
并具有良好的扩展性。
下面将结合附图以及实施例对本发明作进一步的说明书，附图中 图1为本发明的系统结构示意图
图2为电视机i点播影片《M》，中心服务器选择电视机k为其服务 的结构示意图
图3为电视机(kM乍为点播服务器为电视机(i)提供点播服务的结构
示意图
图4为电视机c点播影片《M》，中心服务器选择电视机g为其服务 的结构示意图
图5为电视机(g,kM乍为点播服务器为电视机(c"提供点播服务的结 构示意图
图6为电视机d点播影片《M》，中心服务器选择电视机c为其服务 的结构示意图
图7为电视机(c,g，k }作为点播服务器为电视机(c，d，i)提供点播服务 的结构示意图
图8为电视机a点播影片《M》，中心服务器选择电视机c为其服务 的结构示意图
图9为电视机(c，g，k H乍为点播服务器为电视机(a,c,d,i)提供点播服
务的结构示意图 图IO为中心服务器监控各电视机的点播过程示意图 图11为电视机c失效，中心服务器选择电视机g为电视机(a,d)提
供点播服务的示意图 图12为电视机(g，kM乍为点播服务器为电视机(a,d,G提供点播服务
的结构示意图
图13为点播影片的电视机形成了复杂的传输拓扑结构示意图具体实施方式
实施例1
在计算机网络中部署了一台中心服务器，各电视机都接入计算机网 络，如图1所示。当电视机i进行视频点播影片《M》的时候，首先与 中心服务器交互，中心服务器根据当前影片《M》的存储情况及当前的 播放状况，根据选择策略选择电视机k为电视机i提供服务，如图2所 示，电视机i与中心服务器在点播时的请求/相应交互，中心服务器选中 该电视机k作为服务器，电视机i则根据中心服务器的指示，与电视机 k建立连接，并从电视机k顺序传输媒体文件《M》，如图3所示，媒体
文件的传输方向为电视机k传输至电视机i。如图4所示当电视机c 进行视频点播影片《M》的时候，首先与中心服务器交互，中心服务器 根据当前影片《M》的存储情况以及当前的播放状况，根据选择策略选
择电视机g为电视机C提供服务，所述的选择策略为1)随机选择；2) 最大剩余带宽选择策略；3)最小延迟选择策略；4)最小深度选择策略； 5)基于用户历史行为的选择策略以及综合策略。如图5所示，电视机c
则根据中心服务器的指示，与电视机g建立连接，并从电视机g顺序传
输媒体文件《M》。图6、图7表示了电视机d点播节目的情况，其过程 与上相同。图8、图9表示了电视机a点播节目的情况，其过程与上相 同。中心服务器需要完成对电视机的管理功能，尤其是需要监控各电视 机的点播过程，收集其相应的状态参数，如图IO所示，电视机与中心服 务器的管理信息交互。当电视机c失效时，失效的原因可能是离线，也 可能是不能够提供保证质量的服务，中心服务器选择电视机g为电视机 a、 d提供点播服务，a、 d可从中断处继续观看影片，如图11所示，电 视机c作为服务器已经失效。图12表示中心服务器重新指派电视机服务 器后，电视机(g，W作为点播服务器为电视机(a，d,i)提供点播服务。最终， 点播不同节目的电视机在网络中形成了复杂的传输拓扑结构，如图13 所示。
实施例2
本发明提供了一种以电视机为服务器的流媒体点播系统，包括部署 在计算机网络中的中心服务器，与所述中心服务器连接的至少一个路由 器，与所述路由器连接的交换机，以及连接在所述交换机上的至少二个 电视机；所述的中心服务器包含有存储文件的电视机地址、电视机资源 状态、电视机存储空间、电视机CPU计算能力和利用率、电视机上行带 宽和利用率、电视机播放目录名称以及节目下载百分比的电视机信息模 块；带有IP地址的电视机包含嵌入式实时操作系统，存储介质，所述电 视机的各种信息与所述电视机信息模块上的的信息相对应。所述中心服 务器包括流媒体数据库，所述流媒体数据库至少包含流媒体节目目录， 以及最新的流媒体文件。
实施例3
本发明还提供了一种以电视机为服务器的流媒体点播方法
A、 计算机网络中部署一台中心服务器；
B、 与中心服务器连接并接入计算机网络的多个电视机；
C、 中心服务器根据任意一个电视机当前显示在中心服务器的电视 机信息模块上的信息参数进行比较，选择任意一个电视机为其他任意一 个电视机提供服务。
步骤C中的选择策略为1)随机选择；2)最大剩余带宽选择策略； 3)最小延迟选择策略；4)最小深度选择策略；5)基于用户历史行为的
选择策略以及综合策略。 实施例4
A、 计算机网络中部署一台中心服务器；
B、 与中心服务器连接并接入计算机网络的多个电视机；
C、 中心服务器根据任意一个电视机当前显示在中心服务器的电视 机信息模块上的信息参数进行比较，选择任意一个电视机为其他任意一 个电视机提供服务。
D、 中心服务器监控各电视机的点播过程，收集电视机的在线/离线
参数，当任意一个电视机处于离线状态或不能提供保证质量的点播服务 时，任意一个电视机向中心服务器报告该情况，中心服务器重新为该任 意一个电视机的所有客户端指派其他任意一个电视机作为服务器来提供 服务，其他客户端可从断点开始继续观看节目。
进一步，所述中心服务器存储有流媒体文件的目录以及文件存储的 电视机地址、最新的媒体文件、各个电视机的资源状态、电视机的存储
空间以及当前的剩余存储空间、电视机CPU的计算能力和利用率、电视
机的上行带宽和利用率、电视机播放的节目名称以及节目文件下载的百 分比。
进一步，所述电视机包括嵌入式实时操作系统，具有流媒体的传送 与接收能力，可充当流媒体服务器，存储介质硬盘并分配IP地址，所述 电视机参数、性能信息对应存储于所述中心服务器上。
进一步，中心服务器将最新的媒体文件传输到一个或者多个电视机 上，如果电视机上空间不足，所述中心服务器发出删除命令将旧的媒体 文件从电视机上删除，所述新的媒体文件传输到电视机后，中心服务器 记录下存储该最新的媒体文件的电视机地址，并将该最新的媒体文件从 中心服务器上删除。
进一步，当用户进行视频点播时，相应的电视机向中心服务器发出
请求节目列表信息，如请求不合法，中心服务器拒绝该请求；如请求合
法，中心、服务器向电视机返回节目列表。
进一步，步骤C中的选择策略为1)随机选择；2)最大剩余带宽
选择策略；3)最小延迟选择策略；4)最小深度选择策略；5)基于用户
历史行为的选择策略以及综合策略。
所述的嵌入式实时操作系统为windows ee或者vx works。 本发明不限于上述实施例，根据上述实施例的描述，本领域的普通
技术人员还可作出一些显而易见的改变，但这些改变均应落入本发明权
利要求的保护范围之内。
权利要求
1、一种以电视机为服务器的流媒体点播系统，其特征在于包括部署在计算机网络中的中心服务器，与所述中心服务器连接的至少一个路由器，与所述路由器连接的交换机，以及连接在所述交换机上的至少一个电视机；所述的中心服务器包含有存储文件的电视机地址、电视机资源状态、电视机存储空间、电视机CPU计算能力和利用率、电视机上行带宽和利用率、电视机播放目录名称以及节目下载百分比的电视机信息模块；带有IP地址的电视机包含嵌入式实时操作系统，存储介质，所述电视机的各种信息与所述电视机信息模块上的的信息相对应。
2、 根据权利要求1所述的以电视机为服务器的流媒体点播系统， 其特征在于所述中心服务器包括流媒体数据库，所述流媒体数据库至 少包含流媒体节目目录，以及最新的流媒体文件。
3、 根据权利要求1所述的以电视机为服务器的流媒体点播系统， 其特征在于所述的嵌入式实时操作系统为windows ce或者vx works。
4、 以电视机为服务器的流媒体点播方法，其特征是A、 计算机网络中部署一台中心服务器；B、 与中心服务器连接并接入计算机网络的多个电视机；c、中心服务器根据任意一个电视机当前显示在中心服务器的电视机信息模块上的信息参数进行比较，选择任意一个电视机为其他任意一 个电视机提供服务。
5、 以电视机为服务器的流媒体点播方法，其特征是A、 计算机网络中部署一台中心服务器；B、 与中心服务器连接并接入计算机网络的多个电视机；C、 中心服务器根据任意一个电视机当前显示在中心服务器的电视 机信息模块上的信息参数进行比较，选择任意一个电视机为其他任意一 个电视机提供服务。D、 中心服务器监控各电视机的点播过程，收集电视机的在线/离线 参数，当任意一个电视机处于离线状态或不能提供保证质量的点播服务 时，任意一个电视机向中心服务器报告该情况，中心服务器重新为该任 意一个电视机的所有客户端指派其他任意一个电视机作为服务器来提供 服务，其他客户端可从断点开始继续观看节目。
6、 根据权利要求4或5所述的以电视机为服务器的流媒体点播方 法，其特征是所述中心服务器存储有流媒体文件的目录以及文件存储的电视机地址、最新的媒体文件、各个电视机的资源状态、电视机的存储空间以及当前的剩余存储空间、电视机CPU的计算能力和利用率、电视机的上行带宽和利用率、电视机播放的节目名称以及节目文件下载的 百分比。
7、 根据权利要求4或5所述的以电视机为服务器的流媒体点播方 法，其特征是所述电视机包括嵌入式实时操作系统，存储介质硬盘并 分配IP地址，所述电视机参数、性能信息对应存储于所述中心服务器上。
8、 根据权利要求4或5所述的以电视机为服务器的流媒体点播方 法，其特征是中心服务器将最新的媒体文件传输到一个或者多个电视 机上，如果电视机上空间不足，所述中心服务器发出删除命令将旧的媒 体文件从电视机上删除，所述新的媒体文件传输到电视机后，中心服务 器记录下存储该最新的媒体文件的电视机地址，并将该最新的媒体文件 从中心服务器上删除。
9、 根据权利要求4或5所述的以电视机为服务器的流媒体点播方 法，其特征是当用户进行视频点播时，相应的电视机向中心服务器发 出请求节目列表信息，如请求不合法，中心服务器拒绝该请求；如请求 合法，中心服务器向电视机返回节目列表。
10、 根据权利要求4或5所述的以电视机为服务器的流媒体点播方 法，其特征是步骤C中的选择策略为1)随机选择；2)最大剩余带 宽选择策略；3)最小延迟选择策略；4)最小深度选择策略；5)基于用户历史行为的选择策略以及综合策略。
全文摘要
本发明公开了一种以电视机为服务器的流媒体点播系统，包括部署在计算机网络中的中心服务器，与所述中心服务器连接的至少一个路由器，与所述路由器连接的交换机，以及连接在所述交换机上的至少二个电视机；所述的中心服务器包含有存储文件的电视机地址、电视机资源状态、电视机存储空间、电视机CPU计算能力和利用率、电视机上行带宽和利用率、电视机播放目录名称以及节目下载百分比的电视机信息模块；带有IP地址的电视机包含嵌入式实时操作系统，存储介质，所述电视机的各种信息与所述电视机信息模块上的信息相对应。本发明中的电视机除了作为客户端为本地用户存储节目外，还可作为服务器使用，具有节目源丰富，扩展性好的优点。
文档编号H04N7/173GK101188737SQ200710050810
公开日2008年5月28日 申请日期2007年12月14日 优先权日2007年12月14日
发明者刘天飚, 勇 唐, 定 李, 汪文勇 申请人:电子科技大学