專利名稱：在信息家電中實現(xiàn)p2p流播放的裝置和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及到在信息家電P2P流播放的裝置和方法。
背景技術(shù)：
P2P流播放，國際上稱為P2P Streaming，P2P即Peer to Peer，稱為對等連接或?qū)Φ染W(wǎng)絡(luò)，P2P技術(shù)主要指由硬件形成連接后的信息控制技術(shù)，其代表形式即包含著計算機軟件。
現(xiàn)在互聯(lián)網(wǎng)是以S(Server)/B(Browser)或S(Server)/C(Client)結(jié)構(gòu)的應(yīng)用模式為主的，這樣的應(yīng)用必須在網(wǎng)絡(luò)內(nèi)設(shè)置一個服務(wù)器，信息通過服務(wù)器才可以傳遞。信息或是先集中上傳到服務(wù)器保存，然后再分別下載(如網(wǎng)站)，或是信息按服務(wù)器上專有規(guī)則(軟件)處理后才可在網(wǎng)絡(luò)上傳遞流動(如郵件)。
如今擁有P2P軟件的PC(或操作者)就可以選擇同樣擁有此類軟件的另一PC(或操作者)形成互聯(lián)(直接連接，不通過服務(wù)器)，雙方共享資源，協(xié)同完成某種行動。而擁有同一P2P軟件的設(shè)備和用戶，還可以形成一個為其自己所有的在互聯(lián)網(wǎng)上的P2P專用網(wǎng)。
一直以來，P2P軟件是作為下載工具使用的，解決了單點下載難以突破的服務(wù)器帶寬瓶頸，從而使下載速度空前提高，人們通過網(wǎng)上獲取大容量影視文件更加容易快捷。
信息家電通常是指具有智能的信息處理功能的家電產(chǎn)品，它能夠通過各種接口(包括衛(wèi)星、寬帶網(wǎng)絡(luò)、有線電視等)接收信號，經(jīng)過加工處理，實現(xiàn)存儲和播放。在信息家電中，用戶不僅需要快速下載視音頻文件，更希望能夠在線實時收聽/收看視音頻節(jié)目。所以單純的P2P文件下載已經(jīng)不能滿足需要，必須在信息家電中實現(xiàn)P2P流播放的功能。
在P2P的網(wǎng)絡(luò)中，每個信息家電終端稱為節(jié)點，如圖所示。和傳統(tǒng)的C/S網(wǎng)絡(luò)不同，在P2P網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點既是信息的獲得者，同時也是信息的提供者。只有一個節(jié)點例外，那就是視音頻的廣播源，它是視音頻節(jié)目的提供者，通常是一個實時的廣播源或者提供存儲的視音頻文件，這個節(jié)點通常稱為原始節(jié)點。除了原始節(jié)點，其他的節(jié)點都具有雙重的身份提供者和獲得者。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明需要解決的技術(shù)問題是，解決網(wǎng)絡(luò)中P2P流播放的實時性，某個短的瞬時段的信息就可及時播放傳送，不必等全部下載后才傳送。本發(fā)明的目的之一是，提供一種在信息家電中實現(xiàn)P2P流播放的裝置，為實現(xiàn)該目的，是采用下述技術(shù)方案來實現(xiàn)的，一種在信息家電中實現(xiàn)P2P流播放的裝置，其特征在于，該裝置包含如下功能模塊，它們是網(wǎng)絡(luò)接口模塊，它連接著成員管理、調(diào)度控制、緩存模塊；又進(jìn)一步依次分別連有伙伴管理、調(diào)度控制模塊和播放器、硬盤模塊；本發(fā)明的目的之二，是提供一種在上述裝置中實現(xiàn)P2P流播放的方法，該方法包括如下步驟a新節(jié)點加入，b成員管理，c伙伴管理，d緩存管理和緩存映像，e調(diào)度控制模塊過程，f節(jié)點退出和失效恢復(fù)，g硬盤和存儲。所述新節(jié)點加入，是指相對于唯一的一個“原始節(jié)點”而言，每個節(jié)點都維持一個成員狀態(tài)表，保存成員節(jié)點信息，與其他節(jié)點建立伙伴關(guān)系。
本發(fā)明的有益效果是，有效地解決了網(wǎng)絡(luò)傳輸服務(wù)器模式中隨用戶數(shù)量增加而引起服務(wù)質(zhì)量下降的弊端，解決了網(wǎng)絡(luò)中P2P文件傳送過程中邊下載邊傳送、實現(xiàn)隨時、適時傳送的效果。


圖1為裝置中功能模塊節(jié)點結(jié)構(gòu)圖；圖2為網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖；圖3為新節(jié)點加入流程圖；圖4為P2P流播放傳送示意圖。
具體實施例方式
參照圖1，表示P2P流播放裝置中節(jié)點功能模塊結(jié)構(gòu)圖。其中1.1網(wǎng)絡(luò)接口是節(jié)點和外部世界的接口，通過網(wǎng)絡(luò)接口獲得和提供信息數(shù)據(jù)，同時和其他節(jié)點交換狀態(tài)信息。
1.2成員管理模塊，在P2P Streaming的網(wǎng)絡(luò)中，不存在中央的服務(wù)器來管理網(wǎng)絡(luò)的成員狀態(tài)。所以，每個節(jié)點各自保持網(wǎng)絡(luò)中部分節(jié)點的狀態(tài)，并通過特定的協(xié)議和其他的節(jié)點交換成員狀態(tài)信息。成員狀態(tài)信息記錄在成員狀態(tài)表中，每個節(jié)點都維持一個成員狀態(tài)表。
1.3伙伴管理模塊，在P2P Streaming的網(wǎng)絡(luò)中，“伙伴”是和節(jié)點本身交換內(nèi)容數(shù)據(jù)的成員節(jié)點(從伙伴處獲得內(nèi)容數(shù)據(jù)或向伙伴提供內(nèi)容數(shù)據(jù))?；锇楣芾砟K負(fù)責(zé)建立并維持與其它節(jié)點的參與關(guān)系，即管理與哪些節(jié)點發(fā)生數(shù)據(jù)傳輸。
1.4緩存是一塊特定大小的存儲區(qū)域，該區(qū)域存儲當(dāng)前時間窗的媒體數(shù)據(jù)。該區(qū)域分成若干個固定大小的片段，每個片段的數(shù)據(jù)對應(yīng)一段播放時間。例如，該區(qū)域大小為120MB，分成120個1MB大小的數(shù)據(jù)片段，每1MB數(shù)據(jù)可以播放1秒，那么120MB大小的緩存對應(yīng)可以連續(xù)播放120秒。
1.5緩存映像是對節(jié)點緩存的一個描述，它描述緩存區(qū)域內(nèi)哪些數(shù)據(jù)是可用的(可以播放或傳輸給其他的節(jié)點)，哪些數(shù)據(jù)是不可用的(需要從其它節(jié)點處獲得)。例如，可以用120BIT來描述一個120MB的緩存，每個BIT表示一個1MB的緩存片段。如果該緩存片段是可用的，則這個BIT為1；如果該緩存片段是不可用的，則這個BIT為0。另外還有一個緩存時間表示緩存內(nèi)的第一個數(shù)據(jù)片段所對應(yīng)得播放的時間，它的值是隨著時間變化的(增加)。
1.6調(diào)度控制模塊根據(jù)伙伴節(jié)點的數(shù)據(jù)的可用性來決定數(shù)據(jù)傳世策略。數(shù)據(jù)的可用性通過緩存映像來表示，伙伴節(jié)點間周期性傳輸緩存映像。
1.7播放器根據(jù)時間標(biāo)簽播放緩存內(nèi)的數(shù)據(jù)內(nèi)容。
1.8硬盤模塊用于存儲播放過的數(shù)據(jù)。
參照圖2，表示網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖，圖中表示，只有一個原始節(jié)點A，它只向外播發(fā)信息，而不接收外來信息，其他伙伴關(guān)系節(jié)點B-H點，均是相同的對等收與發(fā)的節(jié)點，相當(dāng)于一個機頂盒。
參照圖3，表示所述裝置中新節(jié)點加入的工作流程，其中a為新節(jié)點加入每個節(jié)點維持一個成員狀態(tài)表，這個表用來保存成員節(jié)點的信息。新節(jié)點在開機就的時候是如何建立自己的成員狀態(tài)表，進(jìn)而與其他節(jié)點建立伙伴關(guān)系呢？建立新節(jié)點的加入過程如圖3所示。在P2PStreaming的網(wǎng)絡(luò)中，原始節(jié)點的信息是可知的，圖中1，2，3，4分別代表4個步驟，新節(jié)點首先和原始節(jié)點聯(lián)系(步驟1)；原始節(jié)點從自己的成員狀態(tài)表中隨機選擇一個節(jié)點P作為A的代理節(jié)點，把P的聯(lián)系信息傳遞給A(步驟2)；A開始和節(jié)點P聯(lián)系(步驟3)；節(jié)點P把自己的成員狀態(tài)表傳遞給節(jié)點A，節(jié)點A把得到的成員狀態(tài)表作為自己的初始成員狀態(tài)表(步驟4)。經(jīng)過這4個步驟，新節(jié)點A就已經(jīng)建立了自己的成員狀態(tài)表，A再與這些初始成員節(jié)點建立伙伴關(guān)系(和這些節(jié)點建立數(shù)據(jù)傳輸關(guān)系)。
該裝置中其他的流程還有b-g個步驟，其中b為成員管理如前所述，在P2P Streaming的網(wǎng)絡(luò)中，不存在中央的服務(wù)器來管理網(wǎng)絡(luò)的成員狀態(tài)。所以，每個節(jié)點各自保持網(wǎng)絡(luò)中部分節(jié)點的狀態(tài)，并通過特定的協(xié)議和其他的節(jié)點交換成員狀態(tài)信息。成員狀態(tài)信息記錄在成員狀態(tài)表中，每個節(jié)點都維持一個成員狀態(tài)表。成員狀態(tài)表需要更新和維護，以確保能夠及時準(zhǔn)確的反映在P2P Streaming的網(wǎng)絡(luò)中成員節(jié)點的變化情況。每個節(jié)點周期性的生成一個活動成員消息發(fā)送給其他的成員，發(fā)送活動成員消息的目的是說明自己是一個活躍的節(jié)點。活動成員消息內(nèi)容包括“順序號、節(jié)點標(biāo)識、伙伴個數(shù)、存活時間”等，活動成員消息通過的特定的應(yīng)用協(xié)議在P2P Streaming的網(wǎng)絡(luò)中傳播。當(dāng)節(jié)點收到活動成員消息后，將檢查自己的成員狀態(tài)表中是否包括此節(jié)點的信息如果成員狀態(tài)表中已經(jīng)包括此節(jié)點，就更新此節(jié)點在成員狀態(tài)表中的內(nèi)容；如果成員狀態(tài)表中沒有此節(jié)點，則為此節(jié)點建立一新的記錄。成員狀態(tài)表中數(shù)據(jù)記錄的格式包括“順序號、節(jié)點標(biāo)識、伙伴個數(shù)、存活時間、更新時間”，其中前四個來自活動成員消息，最后一個是節(jié)點的當(dāng)前時間。節(jié)點周期性的檢查自己的成員狀態(tài)表，以確保成員狀態(tài)表中的信息是可靠的。針對每個成員記錄數(shù)據(jù)，節(jié)點計算“存活時間-(當(dāng)前時間-更新時間)”，若果值小于0，則說明此成員的信息已經(jīng)過期，將其從成員狀態(tài)表中刪除。每個節(jié)點不僅要維護自己的成員狀態(tài)信息表，還要把成員狀態(tài)信息傳播給其他的節(jié)點。節(jié)點A周期性的從自己的成員狀態(tài)表中隨機的選擇成員節(jié)點B，從A的成員狀態(tài)表中根據(jù)存活時間由長到短選擇若干個(根據(jù)軟件實現(xiàn)不同而定，例如8個)成員消息，并修改存活時間＝存活時間-(當(dāng)前時間-更新時間)設(shè)定新的順序號后，組成新的成員消息“順序號、節(jié)點標(biāo)識、伙伴個數(shù)、存活時間”發(fā)送給成員節(jié)點B。
c為伙伴管理節(jié)點從成員狀態(tài)信息表中選擇優(yōu)質(zhì)的成員節(jié)點成為自己的伙伴(和自己建立數(shù)據(jù)傳輸關(guān)系)，通常選擇存活時間長、網(wǎng)絡(luò)帶寬高的成員節(jié)點建立伙伴關(guān)系。為了保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆€(wěn)定性，節(jié)點周期性的從成員狀態(tài)信息表中取出一些節(jié)點并與之建立新的伙伴關(guān)系。這樣做，一方面可以保證每個節(jié)點有一個穩(wěn)定數(shù)目的伙伴，傳輸質(zhì)量不受某些節(jié)點的離開而影響；另一方面能夠使節(jié)點找到更優(yōu)質(zhì)的伙伴。
d為緩存管理和緩存映像原始節(jié)點將流數(shù)據(jù)分割成程度相同的多個數(shù)據(jù)片段，在節(jié)點緩存中數(shù)據(jù)片段的可用性用緩存映像來記錄和表示?；锇橹g周期性的交換緩存映像，這樣每個節(jié)點都可以知道伙伴節(jié)點所擁有和所需要的數(shù)據(jù)片段。然后通過調(diào)度控制模塊決定從哪個伙伴處獲得哪個數(shù)據(jù)片段。例如，在一個節(jié)點中可以用120BIT來描述一個120MB的緩存，每個BIT表示一個1MB的緩存片段。如果該緩存片段是可用的，則這個BIT為1；如果該緩存片段是不可用的，則這個BIT為0。節(jié)點周期性的把這120BIT數(shù)據(jù)告訴伙伴節(jié)點，可以讓伙伴知道自己擁有和需要哪些數(shù)據(jù)片段。
e為調(diào)度控制模塊過程調(diào)度控制模塊決定從哪個伙伴處獲得哪個數(shù)據(jù)片段。它的基本思想就是，根據(jù)緩存映像，對于每一個要請求的數(shù)據(jù)片段，首先計算其潛在的提供者的個數(shù)(因為對于某個數(shù)據(jù)片段，可能有多個伙伴可以提供)，然后從提供者少到多的確定它們的提供者，對于伙伴個數(shù)沒有達(dá)到最大限度的，同時具有最大帶寬和足夠存活時間的潛在的提供者將被優(yōu)先選中。根據(jù)調(diào)度算法，可以計算出一個節(jié)點上需要的數(shù)據(jù)片段有哪些提供者來提供。從同一個提供者傳輸?shù)臄?shù)據(jù)片段用一個類似于緩存映像的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來表示，并發(fā)送到這個提供者，提供者在收到后通過指定的實時傳輸協(xié)議按序傳送需要的數(shù)據(jù)片段。
f為節(jié)點退出和失敗恢復(fù)節(jié)點的退出分為兩種情況正常退出，意外退出。在正常退出的情況下，節(jié)點要離開時，先發(fā)送一個離開消息。意外退出是，節(jié)點在離開網(wǎng)絡(luò)之前，沒有發(fā)送離開消息，并且不再和其它節(jié)點通信(交換數(shù)據(jù)或發(fā)送消息)。這兩種情況可以通過傳輸超時和緩存映像的交換來探測到。在一個節(jié)點失敗的地方，可能多個伙伴探測到此節(jié)點的失敗，從而產(chǎn)生多個離開消息，但是有第一個接收的消息被傳播出去。節(jié)點退出后，受影響的節(jié)點通過在剩下的伙伴節(jié)點中再次執(zhí)行調(diào)度算法來修復(fù)。
g為硬盤和存儲分片的數(shù)據(jù)片段可以根據(jù)需要記錄到硬盤。不僅可以實時收看，還可以作為文件的方式傳輸。目前的P2P文件共享技術(shù)，是將整個文件分成若干個大小相等的片段(slice)，每個片段可能從不同的目標(biāo)地址獲得，最后合成一個完整地文件。不僅每個片段來自不同的目標(biāo)地址，每個片段到來的先后順序也不確定，最開始的片段可能最后到達(dá)。所以，在這種工作模式下，在作為文件傳輸?shù)臅r候，就不能實現(xiàn)邊下載邊播放的功能。和目前普遍采用的P2P文件共享技術(shù)不同，在作為文件傳輸?shù)臅r候，可以設(shè)定一個優(yōu)先傳輸文件的大小，而且文件片段獲取的順序是分先后的，這樣就可以實現(xiàn)邊下載邊播放的功能。例如，一個100MB的視頻文件，播放時間是10分鐘，P2P文件共享的片段大小是100KB，整個視頻文件將被分割成1000個SLICE。我們可以設(shè)定優(yōu)先傳輸文件的大小是5％，即5MB。這樣，在P2P的過程中優(yōu)先傳輸前面5％的內(nèi)容，即最開始的5MB(50個SLICE)，接下來是第二個5％，再下來是第三個5％。。?？梢钥闯?，在完整的收到第一個5％的時候，我們就可以開始播放了，而不是等到全部100％都收到才可以播放。當(dāng)優(yōu)先傳輸文件的大小設(shè)定為100％時，這個工作模式完全等同于目前流行的P2P文件共享方式。參照圖4，表示P2P流播放傳送示意圖，圖中分別表示了三個階段，開始階段，完全沒有數(shù)據(jù)，過程中階段，任何片段都可能有數(shù)據(jù)，完成階段，所有片段都充滿數(shù)據(jù)。
權(quán)利要求
1.一種在信息家電中實現(xiàn)P2P流播放的裝置，其特征在于，該裝置包含如下功能模塊，它們是網(wǎng)絡(luò)接口模塊，它連接著成員管理、調(diào)度控制、緩存模塊；又進(jìn)一步依次分別連有伙伴管理、調(diào)度控制模塊和播放器、硬盤模塊；
2.一種在信息家電中實現(xiàn)P2P流播放的方法，其特征在于，該方法包括a新節(jié)點加入，b成員管理，c伙伴管理，d緩存管理和緩存映像，e調(diào)度控制模塊過程，f節(jié)點退出和失效恢復(fù)，g硬盤和存儲。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的在信息家電中實現(xiàn)P2P流播放的方法，其特征在于，所述方法中的新節(jié)點加入，是指相對于唯一的一個“原始節(jié)點”而言，其他節(jié)點都維持一個成員狀態(tài)表，保存成員節(jié)點信息，與另外的其他節(jié)點建立伙伴關(guān)系。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的在信息家電中實現(xiàn)P2P流播放的方法，其特征在于，在作為P2P文件傳輸?shù)臅r候，和目前普遍采用的P2P文件共享技術(shù)不同，在所述的工作模式下，需要設(shè)定一個優(yōu)先傳輸文件的大小，而且文件片段獲取的順序是分先后的，這樣就可以實現(xiàn)邊下載邊播放的功能。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的在信息家電中實現(xiàn)P2P流播放的方法，其特征在于，在完整的收到第一個瞬間段信息的時候，我們就可以開始播放了，而不是等到全部信息段都收到才可以播放。
全文摘要
一種在信息家電中實現(xiàn)P2P流播放的裝置和方法，該裝置包含如下功能模塊，它們是網(wǎng)絡(luò)接口模塊，它連接著成員管理、調(diào)度控制、緩存模塊；又進(jìn)一步依次分別連有伙伴管理、調(diào)度控制模塊和播放器、硬盤模塊；所述方法包括a.新節(jié)點加入，b.成員管理，c.伙伴管理，d.緩存管理和緩存映像，e.調(diào)度控制模塊過程，f.節(jié)點退出和失效恢復(fù)，g.硬盤和存儲。本裝置有效地解決了網(wǎng)絡(luò)傳輸服務(wù)器模式中隨用戶數(shù)量增加而引起服務(wù)質(zhì)量下降的弊端，解決了網(wǎng)絡(luò)中P2P文件傳送過程中邊下載邊傳送、實現(xiàn)隨時、適時傳送的效果。
文檔編號H04L12/28GK1812566SQ200510114419
公開日2006年8月2日 申請日期2005年10月25日 優(yōu)先權(quán)日2005年10月25日
發(fā)明者吳波, 程鋼 申請人:北京影立馳技術(shù)有限公司