[发明专利]对于多个客户机管理流媒体带宽

说明书

相关申请

本申请要求在2010年4月8日提交的美国临时专利序列No.61/321891作为优先权，在此加入它作为参考。

背景技术

在因特网上，视频流是重要的应用。可用的流、服务器和用户的数量迅速增加，并且是带宽的主要消费者。

“经典”流

通过以很少的反馈从服务器向客户机传送流执行原本形式的流。只有在给定的时间内客户机不接收数据时，才提供反馈。如果在TCP协议上或者通过由客户机重新发送对于流的请求发送流，那么可通过确认（Ack）消息的使用或缺少完成反馈。在许多情况下，使用的协议是RTSP。

具有“经典”流的自适应位率

由于服务器和客户机在它们之间不具有媒体的清楚的可见性，因此，实际上服务器不可能知道具有一个特定的位率的流是否可到达客户机或者路径上的带宽阻塞是否会阻挡客户机接收它。因此，服务器采用不同的自适应的位率方法。在所有的情况下，服务器保持一些版本的流，每个以不同的位率被编码。在一般的情况下，如果具有特定的位率的流的段没有到达客户机，那么服务器会尝试以较低的位率重新传送流。

可通过降低空间分辨率、每秒的帧数或者简单地向流施加更强的压缩实现较低的位率。在客户机接收所有的传送的段的情况下，服务器可恢复到流的更高位率版本并且传送它们。在这些情况下，决定使用哪些位率的设备是服务器。

HTTP流

出于包括防火墙限制和不同的服务器和客户机之间的兼容性的不同的原因，市场一般已恢复到HTTP流（或者在恢复的过程中）。当执行HTTP流时，客户机在HTTP上请求文件下载。在这种情况下，客户机可能仅请求文件的多个部分或全部。如果客户机希望的话，它可停止文件的下载并要求服务器下载不同的文件。总之，在最简单的意义上，HTTP流包含从服务器向客户机的文件下载。这种类型的流常被称为进行性下载（PD）。

具有HTTP流的自适应位率（ABR）

具有HTTP流的自适应位率是相对较新的技术。当使用它时，服务器首先保存视频片段的几个不同的版本。差异通常是位率差，但也会在版本之间存在分辨率或其它的差异。不同的版本被分割成具有几秒的回放持续期的通常被称为碎片或块体（在申请中，这些词语可被互换使用）的小的段。服务器向客户机发送清单文件。清单文件通知客户机哪些版本是可用的、碎片的持续期以及客户机在什么地方可找到不同的碎片。客户机然后要求服务器传送流的特定的碎片。

ABR HTTP流也可与实时流一起使用。在这种情况下，清单文件被持续更新并被发送到客户机。在一些ABR情况下，各位率块体被存储为单个文件。在其它的情况下，各文件保持具有一个特定的位率的整个流，并且，不同的块体仅是文件的不同的段。其它的实现可仅包含通过位率和块体分段的一个文件。

如在经典流中那样，客户机和服务器不具有关于它们之间的媒体的任何信息。因此，这里还需要用于确定流的位率的机制。在这种情况下，是客户机进行决定。在客户机中实现的算法决定从服务器请求哪个位率块体。决定会受诸如可用的缓冲器空间、客户机的处理能力和带宽考虑的几种因素影响，比如，如果先前请求的块体没有被接收（可能由于网络阻塞）－下一次请求低位率碎片。偶尔地，客户机可请求具有比最后的接收的块体高的位率的块体。

问题

不同的客户机常常共享常称为最后英里信道的相同的资源。例如，蜂窝/移动装置可在较新的系统内共享相同的单元，或者在较旧的系统内的单元内共享相同的频率。在电缆网络中，客户机可共享相同的QAM信道。所有网络中的最后英里信道限于特定的带宽。常常地，该带宽可能不足以允许所有服务要求的所有位率被传送到下游装置。为了减少数据损失，需要带宽的一些管理。但是，在流中，管理是不可用的。网络操作员可使用的仅有的方法是对于不同的装置或服务设定优先权并对于装置或服务限定带宽。两种方案均不好。当设定优先权时，一个服务或装置可消费极大量的带宽并使其它的客户机完全得不到。限制位率提出其它的问题，诸如在管道上留下未使用的带宽或者将极限设定为太低使得服务根本不能被传输或者以许多中断被传输。网络操作员不能有效地管理最后英里信道，原因是它不知道服务器与客户机之间的事务。以下是这些低效率的两个例子，但存在更多的例子。出于简化的原因，在例子中，假定只有流对话占据最后英里信道管道。

未使用的带宽