專利名稱：一種交互式網(wǎng)絡(luò)電視系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及網(wǎng)絡(luò)電視(IPTV)系統(tǒng)，具體涉及交互式網(wǎng)絡(luò)電視系統(tǒng)的架構(gòu)。
背景技術(shù)：
流媒體是使用流傳輸技術(shù)，通過網(wǎng)絡(luò)實時傳輸多媒體數(shù)據(jù)。流化(Streaming)把數(shù)據(jù)分成適當大小的分組，然后在服務器和客戶端之間傳輸。實時數(shù)據(jù)的處理流程分解成傳輸、解碼和播放等幾個流程?？蛻舳丝梢栽诓シ乓粋€分組的時候，解碼下一個分組，同時接收后續(xù)分組，類似于流水線操作。終端用戶在客戶端通過播放器就可實時觀看節(jié)目。
流媒體是與傳統(tǒng)的下載播放方式相對應的。傳統(tǒng)的媒體播放方式的優(yōu)點是播放與下載分開，因此播放與網(wǎng)絡(luò)速度無關(guān)，可以重現(xiàn)發(fā)送端的質(zhì)量，還可以一次下載多次播放。
但是，僅僅由流媒體技術(shù)或者說是流媒體設(shè)備構(gòu)建的IPTV系統(tǒng)一般是集中式的，只適合針對某個不大的區(qū)域的有限的終端用戶服務。如果在此基礎(chǔ)上再增加終端用戶，便會因為IPTV系統(tǒng)的處理能力，而影響對終端用戶的響應時間；此外，還會因為IPTV系統(tǒng)整體的帶寬能力而限制流媒體服務器系統(tǒng)發(fā)向終端用戶的碼流速率，從而不能重現(xiàn)發(fā)送端的媒體質(zhì)量。
內(nèi)容分發(fā)網(wǎng)絡(luò)(Content Delivery Network)，即內(nèi)容發(fā)布與速遞網(wǎng)絡(luò)，它是近年來發(fā)展起來的一種解決互聯(lián)網(wǎng)性能不佳問題的有效解決手段。用戶利用這項技術(shù)組建一個便于訪問的內(nèi)容分發(fā)網(wǎng)絡(luò)，也就是通過在Internet上增加一層新的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，將源網(wǎng)站的內(nèi)容根據(jù)不同用戶的要求，將其需要的內(nèi)容(并不是源網(wǎng)站所有的內(nèi)容，與鏡像技術(shù)不同)分布到最接近用戶的網(wǎng)絡(luò)“邊緣”上(Cache Server服務器)，使用戶可以就近取得所需的內(nèi)容，以此避免由于大量的客戶端同時訪問一個網(wǎng)站而造成的網(wǎng)絡(luò)擁塞，從而保證了在充分利用現(xiàn)有資源的前提下，從技術(shù)上解決了網(wǎng)絡(luò)帶寬小而用戶訪問量大的矛盾，使用戶在最短的時間內(nèi)得到自己想要訪問的內(nèi)容。
交互式網(wǎng)絡(luò)電視(IPTV)，是一種利用寬帶有線電視網(wǎng)、集互聯(lián)網(wǎng)、多媒體、通訊等多種技術(shù)與一體，向家庭用戶提供包括數(shù)字電視在內(nèi)的多種交互式服務的嶄新技術(shù)。用戶可以有兩種方式可以享受IPTV服務(1)計算機，(2)網(wǎng)絡(luò)機頂盒+普通電視。
IPTV是一種新生的技術(shù)和業(yè)務，承載層的網(wǎng)絡(luò)體系架構(gòu)主要借鑒傳統(tǒng)的視頻點播系統(tǒng)(VOD)。傳統(tǒng)的VOD系統(tǒng)有三種體系結(jié)構(gòu)。
(一)集中式體系結(jié)構(gòu)由一個或多個服務器構(gòu)成中心服務器，所有的用戶請求均被發(fā)往中心服務器。中心服務器存儲著所有的節(jié)目數(shù)據(jù)，并為所有的用戶提供點播服務。顯然這種結(jié)構(gòu)簡單、易于管理，但是容易造成網(wǎng)絡(luò)或服務器系統(tǒng)的瓶頸現(xiàn)象。
(二)分層式體系結(jié)構(gòu)分層式體系結(jié)構(gòu)易于擴大服務范圍，分層的層次可以隨著服務范圍的大小而變化。這種結(jié)構(gòu)中，服務器連接成樹型結(jié)構(gòu)，中心服務器被放置在樹根位置，由葉子節(jié)點上的服務器為用戶服務，每個葉子節(jié)點的服務器都存放著父節(jié)點服務器中的所有節(jié)目數(shù)據(jù)的子集。這種結(jié)構(gòu)的缺點之一是一個節(jié)目可能要在許多個服務器上有備份，造成存儲空間的浪費，而且用戶點播的節(jié)目不在葉子節(jié)點服務器上時，需要較長的響應時間。
(三)分布式體系結(jié)構(gòu)從層次上看，分布式體系結(jié)構(gòu)只有兩層，中心服務器和本地服務器。但是從系統(tǒng)設(shè)計和實現(xiàn)的角度上看，存在有多個本地服務器的分布管理，本地服務器間的負載平衡以及中心服務器和本地服務器間的通信問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是，建立一種新的交互式網(wǎng)絡(luò)電視的架構(gòu)，達到減少系統(tǒng)中瓶頸的出現(xiàn)，能夠方便的搭建所需的高質(zhì)量的IPTV系統(tǒng)，并能夠方便的管理和控制整個IPTV系統(tǒng)。
本發(fā)明提出的交互式網(wǎng)絡(luò)電視系統(tǒng)，整個系統(tǒng)架構(gòu)采用內(nèi)容分發(fā)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，將流媒體設(shè)備(流媒體服務器)部署到網(wǎng)絡(luò)的相應節(jié)點。所述流媒體設(shè)備利用流媒體協(xié)議將實時的流媒體數(shù)據(jù)分發(fā)到網(wǎng)絡(luò)邊緣流媒體設(shè)備，或?qū)⒎菍崟r的內(nèi)容利用傳統(tǒng)的文件傳輸協(xié)議分發(fā)到網(wǎng)絡(luò)邊緣流媒體設(shè)備，由邊緣流媒體設(shè)備實時呈現(xiàn)給用戶。
在本發(fā)明中，整個網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)是分層次建立的；每個層次至少包括一個節(jié)點；每個節(jié)點包括至少一個節(jié)點控制器和至少一個流媒體設(shè)備，所述節(jié)點控制器控制管理本節(jié)點內(nèi)的所有流媒體設(shè)備，將本節(jié)點內(nèi)的各個流媒體設(shè)備的數(shù)據(jù)分析匯總上報給上一層次的節(jié)點控制器，并將上層的業(yè)務消息和流媒體設(shè)備上的消息進行解析、轉(zhuǎn)換、轉(zhuǎn)發(fā)；將本節(jié)點內(nèi)的各個流媒體設(shè)備的數(shù)據(jù)分析匯總上報給上一層次的節(jié)點控制器；將收集到的下一層次節(jié)點控制器上報的數(shù)據(jù)分析之后向下一層次節(jié)點的節(jié)點控制器下達命令，調(diào)整下一層次節(jié)點控制器或者下一層次節(jié)點內(nèi)的流媒體設(shè)備的工作狀態(tài)。在有多個節(jié)點控制器的情況下，各個節(jié)點控制器采用負載均衡的原則進行工作。
本發(fā)明結(jié)合了集中式體系結(jié)構(gòu)的集中管理的簡單性、分層式體系結(jié)構(gòu)的服務可擴展性，同時同一個層次的各個節(jié)點可以通過設(shè)置成依賴結(jié)點的方式進行通信。使用本發(fā)明，可以構(gòu)建企業(yè)級和電信級的IPTV系統(tǒng)，并且可以通過增加或者刪除從節(jié)點來增加或減少整個IPTV系統(tǒng)的層次，從而定制所要構(gòu)建的IPTV系統(tǒng)的服務規(guī)模。在每個層次采用集中式結(jié)構(gòu)的集中管理，對于某個單一的層次來說只需關(guān)心網(wǎng)絡(luò)物理結(jié)構(gòu)上的直接下層，在業(yè)務管理上和網(wǎng)絡(luò)管理上簡單、方便。每個層次將自己的管理數(shù)據(jù)匯總、分析之后再通過單一的管理通道上報給本層次的直接上層，從而避免本層次的直接上層來管理本層次直接下層的眾多的龐大的數(shù)據(jù)。


圖1是本發(fā)明的包括三個層次的一個實施例的系統(tǒng)架構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明的一個實施例中系統(tǒng)通過實時內(nèi)容分發(fā)的方式來為終端用戶提供服務的流程示意圖。
具體實施例方式
本發(fā)明的要點為A.整個網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)是分層的，層次可以定制，可以根據(jù)服務范圍的需要擴展和裁減。同一層次內(nèi)的各個節(jié)點采用分布式結(jié)構(gòu)，即同一層次的各個節(jié)點可以通信。
B.在每個層次的每個節(jié)點由至少一個節(jié)點控制器和至少一個流媒體設(shè)備組成。節(jié)點控制器主要是對本節(jié)點內(nèi)的多個流媒體設(shè)備進行業(yè)務上和網(wǎng)絡(luò)上的管理。并將上層的業(yè)務消息和本層流媒體設(shè)備上的消息進行解析、轉(zhuǎn)換、轉(zhuǎn)發(fā)。同一層次的各個節(jié)點通過配置成依賴結(jié)點具有一定的負載平衡能力的，即當某個節(jié)點的負載達到一定的負荷之后就會將相應的負載交接給它的某個負載比較輕的依賴節(jié)點。
C.在利用流媒體設(shè)備搭建的內(nèi)容分發(fā)網(wǎng)絡(luò)中有兩種內(nèi)容分發(fā)方式
(a)利用流媒體協(xié)議的實時媒體流的分發(fā)。
(b)利用傳統(tǒng)的文件傳輸協(xié)議進行完整文件的分發(fā)。
下面以三層的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)為例作對本發(fā)明的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)進行說明。
如圖1所示，為了描述方便，將最上層的節(jié)點命名為根節(jié)點，根節(jié)點的物理網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)上的多個直接下層節(jié)點命名為從節(jié)點，第三層物理網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)上的節(jié)點命名為葉子節(jié)點。
首先，在一個葉子節(jié)點，也就是直接為終端用戶提供服務的節(jié)點，采用的解決方案是把多個流媒體設(shè)備集中成簇，這一簇流媒體設(shè)備統(tǒng)一為某一區(qū)域內(nèi)的終端用戶服務。這一簇流媒體設(shè)備和至少一個節(jié)點控制器組成一個邊緣節(jié)點。節(jié)點控制器控制管理本節(jié)點內(nèi)的所有流媒體設(shè)備，所有本區(qū)域內(nèi)的終端用戶的請求，首先定位到節(jié)點控制器，節(jié)點控制器再根據(jù)負載均衡的原則將終端用戶的請求定位到本簇內(nèi)的某個流媒體設(shè)備。同時，葉子節(jié)點的節(jié)點控制器還要對本節(jié)點內(nèi)的各個流媒體設(shè)備進行業(yè)務上的和物理網(wǎng)絡(luò)上的管理，并將這些管理數(shù)據(jù)分析匯總形成從節(jié)點在業(yè)務上或者網(wǎng)絡(luò)管理上需要的數(shù)據(jù)，上報給從節(jié)點的節(jié)點控制器。
其次，在一個從節(jié)點，由一簇流媒體設(shè)備和至少一個節(jié)點控制器組成。節(jié)點控制器控制管理從節(jié)點本身的流媒體設(shè)備，并與其下層的每個葉子節(jié)點的節(jié)點控制器和根節(jié)點的節(jié)點控制器通信，從葉子節(jié)點的節(jié)點控制器收集葉子節(jié)點上報來的管理數(shù)據(jù)，這樣就避免了從節(jié)點直接管理所有的葉子節(jié)點的眾多的流媒體設(shè)備，不至于在從節(jié)點形成瓶頸。從節(jié)點控制器將收集到的數(shù)據(jù)分析之后向葉子節(jié)點的節(jié)點控制器下達命令，調(diào)整葉子節(jié)點控制器或者葉子節(jié)點內(nèi)的流媒體設(shè)備的工作狀態(tài)等。從節(jié)點也會將收集到的業(yè)務上的和網(wǎng)絡(luò)管理上的數(shù)據(jù)分析匯總向根節(jié)點控制器上報，并將本層次能夠處理的業(yè)務功能上和網(wǎng)絡(luò)管理方面的異常等在本層次解決。
在根節(jié)點同樣由一簇流媒體設(shè)備和至少一個節(jié)點控制器組成，節(jié)點控制器首先要控制和管理本層次的各個流媒體設(shè)備，同時也要分析下面層次上報的業(yè)務功能上和網(wǎng)絡(luò)管理上的數(shù)據(jù)，以便根據(jù)需要向下面的層次發(fā)送命令調(diào)整其工作狀態(tài)。
在同一層次的各個節(jié)點之間可以通信，并且可以進行內(nèi)容分發(fā)，從而同一層次的各個節(jié)點構(gòu)成了一種分布式的結(jié)構(gòu)。而且同一層次的各個節(jié)點通過配置成依賴結(jié)點具有一定的負載平衡能力的，即當某個節(jié)點的負載達到一定的負荷之后就會將相應的負載交接給它的某個負載比較輕的依賴節(jié)點。它可以很好的解決集中式體系結(jié)構(gòu)中的瓶頸問題和分層式體系結(jié)構(gòu)中的存儲空間浪費以及響應時間過長的等問題。
在本方案中有兩種內(nèi)容分發(fā)的方式。
1、當用戶請求的流媒體內(nèi)容不在最終定位到的流媒體設(shè)備時，該流媒體設(shè)備就會向本節(jié)點的節(jié)點控制器發(fā)出實時下拉內(nèi)容的請求，本節(jié)點的節(jié)點控制器，就會向自己的依賴節(jié)點(可以是物理層次上的父節(jié)點，也可以是同一層次的某個節(jié)點)的節(jié)點控制器發(fā)出實時下拉內(nèi)容的請求；依賴節(jié)點的節(jié)點控制器受到實時內(nèi)容下拉請求之后，會根據(jù)負載均衡的原則從本節(jié)點選中一臺流媒體設(shè)備采用某種實時流傳輸協(xié)議為終端用戶定位到的流媒體設(shè)備實時的提供媒體流此時的服務情況是這樣的依賴節(jié)點的某臺流媒體設(shè)備將媒體流發(fā)送到終端用戶定位到的流媒體設(shè)備，終端用戶定位到的流媒體設(shè)備將媒體流發(fā)送到終端用戶。
2、將預期用戶需要的內(nèi)容完整的分發(fā)到離用戶最近的網(wǎng)絡(luò)邊緣。某個節(jié)點的依賴節(jié)點的節(jié)點控制器，發(fā)出接收內(nèi)容的請求，如果雙方的節(jié)點控制器達成一致，則雙方都會選擇本節(jié)點內(nèi)的一臺流媒體設(shè)備，依賴節(jié)點的流媒體設(shè)備讀取本地數(shù)據(jù)，以傳統(tǒng)的文件傳輸協(xié)議將整個媒體內(nèi)容傳輸?shù)奖镜毓?jié)點選中的流媒體設(shè)備，由該流媒體設(shè)備將數(shù)據(jù)寫入到本地存儲。
圖2是系統(tǒng)通過實時內(nèi)容分發(fā)的方式來為終端用戶提供服務的情況示意圖。下面介紹其流程1、終端用戶的請求由機頂盒(STB)請求到葉子節(jié)點1的流媒體設(shè)備1；2、流媒體設(shè)備1發(fā)現(xiàn)本地磁盤或者葉子節(jié)點1的本地共享磁盤沒有內(nèi)容，便向葉子節(jié)點1的控制器發(fā)送實時下拉內(nèi)容的請求；3、葉子節(jié)點1的控制器向自己的依賴節(jié)點(依賴節(jié)點可能不只一個，此時假定選中了依賴節(jié)點中的一個，并且是同一層次中的某個葉子節(jié)點2)，即葉子節(jié)點2的節(jié)點控制器發(fā)出實時下拉內(nèi)容的請求。
4、葉子節(jié)點2的節(jié)點控制器根據(jù)負載均衡的原則，選中本節(jié)點內(nèi)的一臺流媒體設(shè)備2，并將流媒體設(shè)備2的各種參數(shù)傳給葉子節(jié)點1的節(jié)點控制器。葉子節(jié)點1的節(jié)點控制器將流媒體設(shè)備1和流媒體設(shè)備2建鏈。
5、流媒體設(shè)備2通過流媒體傳輸協(xié)議，將實時媒體流傳輸?shù)搅髅襟w設(shè)備1。
6、流媒體設(shè)備1也通過流媒體傳輸協(xié)議將實時媒體流傳輸?shù)浇K端用戶。
權(quán)利要求
1.一種交互式網(wǎng)絡(luò)電視系統(tǒng)，其特征在于，整個系統(tǒng)架構(gòu)采用內(nèi)容分發(fā)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，將流媒體設(shè)備部署到網(wǎng)絡(luò)的相應節(jié)點；所述流媒體設(shè)備利用流媒體協(xié)議將實時的流媒體數(shù)據(jù)分發(fā)到邊緣流媒體設(shè)備，或?qū)⒎菍崟r的內(nèi)容利用傳統(tǒng)的文件傳輸協(xié)議分發(fā)到網(wǎng)絡(luò)邊緣流媒體設(shè)備，由邊緣流媒體設(shè)備實時呈現(xiàn)給用戶。
2.權(quán)利要求1所述的交互式網(wǎng)絡(luò)電視系統(tǒng)，其特征在于，整個網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)是分層次建立的；每個層次至少包括一個節(jié)點；每個節(jié)點包括至少一個節(jié)點控制器和至少一個流媒體設(shè)備，所述節(jié)點控制器控制管理本節(jié)點內(nèi)的所有流媒體設(shè)備，將本節(jié)點內(nèi)的各個流媒體設(shè)備的數(shù)據(jù)分析匯總上報給上一層次的節(jié)點控制器，并將上層的業(yè)務消息和流媒體設(shè)備上的消息進行解析、轉(zhuǎn)換、轉(zhuǎn)發(fā)；將本節(jié)點內(nèi)的各個流媒體設(shè)備的數(shù)據(jù)分析匯總上報給上一層次的節(jié)點控制器；將收集到的下一層次節(jié)點控制器上報的數(shù)據(jù)分析之后向下一層次節(jié)點的節(jié)點控制器下達命令，調(diào)整下一層次節(jié)點控制器或者下一層次節(jié)點內(nèi)的流媒體設(shè)備的工作狀態(tài)。
3.權(quán)利要求2所述的交互式網(wǎng)絡(luò)電視系統(tǒng)，其特征在于，同一層次的各個節(jié)點之間可以通信，并且可以進行內(nèi)容分發(fā)。
4.權(quán)利要求2所述的交互式網(wǎng)絡(luò)電視系統(tǒng)，其特征在于，層次可以根據(jù)服務范圍的需要進行擴展和裁減。
5.權(quán)利要求2所述的交互式網(wǎng)絡(luò)電視系統(tǒng)，其特征在于，同一層次的各個節(jié)點通過配置成依賴結(jié)點，當某個節(jié)點的負載達到一定的負荷之后就將相應的負載交接給它的某個負載比較輕的依賴節(jié)點。
全文摘要
一種交互式網(wǎng)絡(luò)電視系統(tǒng)，整個系統(tǒng)架構(gòu)采用內(nèi)容分發(fā)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，將流媒體設(shè)備(流媒體服務器)部署到網(wǎng)絡(luò)的相應節(jié)點。流媒體設(shè)備利用流媒體協(xié)議將實時的流媒體數(shù)據(jù)分發(fā)到網(wǎng)絡(luò)邊緣流媒體設(shè)備，或?qū)⒎菍崟r的內(nèi)容利用傳統(tǒng)的文件傳輸協(xié)議分發(fā)到網(wǎng)絡(luò)邊緣流媒體設(shè)備，由邊緣流媒體設(shè)備實時呈現(xiàn)給用戶。本發(fā)明結(jié)合了集中式體系結(jié)構(gòu)的集中管理的簡單性、分層式體系結(jié)構(gòu)的服務可擴展性，同時同一個層次的各個節(jié)點可以通過設(shè)置成依賴結(jié)點的方式進行通信。使用本發(fā)明，可以構(gòu)建企業(yè)級和電信級的IPTV系統(tǒng)，并且可以通過增加或者刪除從節(jié)點來增加或減少整個IPTV系統(tǒng)的層次，從而定制所要構(gòu)建的IPTV系統(tǒng)的服務規(guī)模。
文檔編號H04L29/00GK1964481SQ20051010137
公開日2007年5月16日 申請日期2005年11月11日 優(yōu)先權(quán)日2005年11月11日
發(fā)明者王印龍, 劉琰, 韓煒, 印和平, 胡捷 申請人:中興通訊股份有限公司