[发明专利]一种基于SVC的P2P流媒体传输方法

说明书

技术领域

本发明涉及到数字信息的传输技术，具体的说涉及到一种基于SVC的P2P 流媒体传输技术。

背景技术

随着宽带网络的普及，IPTV、VOD等多媒体流式服务得到越来越多用户 的青睐。而用户对服务质量、服务种类也提出了越来越多的要求。传统的基于服 务器的网络模型由于受到服务器瓶颈的限制而慢慢的被P2P流式传播方式所替 代。通过把系统负荷分担到整个网络，P2P流式模型具有很强的可扩展性。

目前，P2P流式模型主要分成2类。一类是建立一个多层的覆盖树，并从根 节点开始将媒体流分发到树上的每一台主机。这类模型考虑的是如何将媒体流更 好更快的分发到各节点主机上，因此通常适用于类似IPTV的系统中。而另一类 P2P流式模型，则是使用gossip算法，在各主机间建立一个网格(mesh)。通过网 格内主机的协作，可以实现内容的分布式存储，并比树形方式具有更好的鲁棒性。 利用这点，还可以实现一些用户操作，譬如拖动，停止等，常用来设计VOD系 统。但是这种P2P模型需要极其复杂的控制策略和维护策略，因此目前这类模 型的研究还在继续。

基于树形P2P的一个优秀代表是SIM(Scalable Island Mutilcast)技术。它提出 了一种完全分布式的多播策略，在ALM(application-layer multicast)的基础上 整合IP多播用于媒体流式传播。与传统的ALM协议相比较，SIM能很容易的 达到低延时和小负载的目的。

SIM中的主机，会首先加入到一个覆盖树中，就像其他大部分的ALM协议 那样。接着，新加入的主机会检测IP多播岛的存在，如果可能，则加入到多播 岛中，并从多播岛中获取数据。

在建立覆盖树的过程中，主机使用类似PING的工具来计算节点间的连通性。 新节点会从一个当前“最近集合”的节点及关联节点的全体中寻找新的“最近集 合”。如此迭代来选择一个最合适的父节点。由于最初的“最近集合”以随机从 RP(Rendezvous Point)获取列表的方式来获得。因此，这种方式容易达到一个近 似的最优效果。

加入到覆盖树后，新主机开始检测多播岛的存在。检测的方式是利用RP记 录的多播岛的两个D类多播地址来实现的。多播岛分成控制组和数据组两类， 其中，控制组中的节点有一个不属于多播岛的父节点。多播岛有一个唯一的入口 主机，入口主机的选择采用与数据源的距离作为标准。若新节点加入到多播岛中， 且非入口主机，则其只与父节点保持控制连接，但仅从多播岛中接受数据。

虽然SIM技术具有延时低，负载小，建立简单，维护方便的特性，但是它 却不具备可分级的特性。所有的节点主机，只是能同等对待的转发同样的数据到 下层节点。同时，在网络带宽变化很大，网络会发生丢包，节点无法接收完整数 据时，受到影响的不仅仅是节点本身，更包括节点下层的子结点。有时候网络实 际带宽比媒体流实际所需要的要小很多。除此之外，由于主机硬件和用户支付能 力的不同，某一特定主机在可能接受服务之前就需要指定媒体质量。这些，都要 求被提供的媒体具有可分级的特性，并自动根据当前网络状况和用户定义情况来 调整为最合适的码流。这些问题SIM没有提供有效的方案来解决。SVC(Scalable Video Coding)技术就是应可分级的需求而提出来的。

SVC包含了3种形式的可分级，时间可分级、空间可分级和信噪比(SNR) 的可分级。

它将视频信号编码成为一个基础层和一个或者多个增强层。基础层保证了视 频的基本质量，而增强层和基础层的结合，则会提高视频的质量。用户接受的增 强层码流越完善，视频质量越高。

在实际的网络应用中，通常有3种分布式模型。包括接收驱动的分层多播模 型；带MANE的会话整合模型；单播模型。

在SPM中，我们采用的是第一种模型。即每台主机从多个会话中接收多层 数据。在接收主机完成多层数据整合的过程。选择这种模型的原因是：第二种模 型需要MANE，同时需要在连接前知道各层媒体流的整合需求，不具有可扩展 性；第三种模型简单，但是冗余度高消耗大量的网络带宽。

同时，在实际的使用中，SVC每层的媒体流都需要被格式化成数据包。在 IETF中，给出了一个用于RTP的负载格式和用于SDP的信号特性。在SPM中， 也将按照这些格式来打包各层的媒体流。