[发明专利]对等网络流媒体点播服务质量保证方法及系统

说明书

技术领域

本发明涉及到互联网技术、对等网络技术与流媒体技术，是在互联网上利用对等网络技术，实现了一种对等网络流媒体点播服务质量保证方法及系统，它属于互联网上流媒体信息服务应用领域。

背景技术

随着互联网上流媒体点播服务的普及与发展，用户对互联网上流媒体点播服务中视频质量的要求越来越高，在互联网的流媒体点播服务中要保证视频质量，通常方法就是提高传输视频的网络带宽。然而，在传统客户机/服务器模式中，即使提高网络带宽也无法很好保证视频传输过程中流媒体数据的播放质量。因此，如何在互联网上保证流媒体点播的服务质量是一个挑战性问题。目前，解决这个问题的方案有三种：第一，内容分发网络系统，它主要依赖部署于网络中的代理服务器，将流媒体数据缓存在这些代理服务器上，当用户请求流媒体数据时，由离用户最近的代理服务器响应用户的请求并为其提供服务，但是部署这些代理服务器需要大量投资，会增加该业务运营商的投资成本；第二，IP组播网络系统，当服务器向一组节点传送流媒体数据时，不必向这个组中每一节点单独发一份流媒体数据，只需将流媒体数据发送到一个特定的预约的组地址中，利用路由器来分发这份流媒体数据，使得加入该组中节点都能得到这份流媒体数据，但是它的缺点是网络中成员管理难度大，组播拥塞难以控制。第三，对等网络系统，网络中节点既是流媒体数据的提供者，又是流媒体数据的消费者，在获得自己所需流媒体数据同时，也可将已有的流媒体数据上传给网络中其他节点，这使得网络服务能力随着用户对流媒体数据的需求增长而得到增强，而且它的可扩展性能够解决客户/服务器模式中服务和流媒体数据缺乏分布式共享问题，并且不需要改变互联网的物理结构，只需通过改变流媒体点播服务中路由算法和内容分发策略，就可较大幅度的提高互联网上流媒体点播服务的播放质量。

互联网上对等网络流媒体点播服务系统中服务质量保证主要包括两个方面内容：第一，对等网络流媒体点播系统本身的服务质量问题，其中包括如何增强对等网络流媒体点播网络的健壮性，防止节点自由加入或者退出网络造成服务质量下降；如何在流媒体点播服务中合理部署节点选择机制，以保障流媒体数据传输时速度稳定。第二，如何监控对等网络流媒体点播中节点服务行为对网络性能的影响，其中包括如何对“正常”节点进行激励，如何惩罚“偷懒”节点或“恶意”节点。下面是互联网上对等网络流媒体点播中，采取的一些常用服务质量保证方法。

1、节点选择策略

节点选择是指根据不同的服务质量需求，选用不同的服务节点提供流媒体数据的策略。如果希望流媒体点播服务延迟时间短，可以选择网络距离临近的节点作为服务节点建立会话；如果局域网中节点能够提供所需的流媒体数据，那么就优先将局域网中这些节点选择为服务节点，这样可以避免互联网上流媒体数据无序传输所导致的网络拥塞；如果希望节点获得较高质量的流媒体点播服务，可以选择网络中上传带宽大，处理能力强的节点作为服务节点。总之，节点选择策略要计算候选服务节点传输流媒体数据到接受节点之间的“代价”，“代价”的计算可以综合考虑网络延迟，丢包率，带宽等因素。

2、缓存管理机制

缓存管理机制是指节点将一部分可能将要播放的数据提前下载到缓存文件中，需要某个数据块时首先在缓存文件中查找的方法。流媒体点播服务采用的典型缓存管理机制是“前缀-中继”方法。这种方法的主要思想是：节点缓存当前播放位置之后紧邻的流媒体数据块，当流媒体节目处在下一个播放位置时，节点需要的流媒体数据块已经存在于缓存中。一个流媒体数据块播放后，节点可以马上丢弃或者缓存它们一段时间。当其他节点请求某个流媒体数据块时，节点首先在自己缓存中查找，如果查找失败，节点则从点播网络中查找所需的流媒体数据。

3、数据调度机制

请求节点发起流媒体数据块请求查询时，如果网络中存在多个候选的节点向请求节点发送被请求的流媒体数据块，请求节点为了使自己获得最好的服务质量，它将按照设计的调度算法选择最优的流媒体数据提供给请求节点。一个较好的数据调度算法能在一定程度提高流媒体的服务质量。

4、节点激励机制

对等网络流媒体点播服务中，为了保证流媒体服务的高效与顺利的完成，网络中节点应该相互帮助，主动为其他节点提供流媒体服务，但是实际情况并非如此，对等网络中存在着大量的“搭便车”节点，它们在对等网络中只从其他节点下载流媒体数据，不为其他节点上传流媒体数据。这些节点“搭便车”行为严重影响了流媒体服务质量。因此，需要在对等网络中设计节点激励机制，来鼓励节点贡献它们的流媒体资源，同时提供该激励机制对网络中搭便车节点采取一定的抑制作用，以保证网络中流媒体点播服务的服务质量。