[发明专利]带有在线缓存和对等转发的媒体流式传输

说明书

优先权

本专利申请要求2007年8月21日提出的标题为“A Method and Apparatus for Improved Media Streaming with Online Caching and Peer-to-Peer Forwarding”的对应的临时专利申请编号60/ 957,009的优先权，并引用了该申请作为参考。

发明领域

本发明涉及视频流式传输、内容分发，以及通信网络领域；更具 体来说，本发明涉及利用在线缓存和对等机器转发的媒体流式传输。

发明背景

对等机器之间的内容分发和流式传输是已知的，在文献中和工业 界有很多系统提议和实现方式。一个这样的系统包括若干个对等机器， 其中，每一个对等机器都存储视频并向发出请求的客户端对等机器流 式传输视频。每一个视频都被编码为多个描述，每一个描述都被放置 在不同的节点上。当提供服务的对等机器断开连接时，系统定位存储 了相同描述并具有足够的到发出请求的客户端的上行链路带宽的另一 个对等机器。此解决方案没有提供缓存或存储管理策略。

已经公开了一种用于在广域网内组织节点的方法，其中，用户在 彼此之间转播内容。将按常规方式编码的媒体流分段为小的文件，每 一个文件都被上传到用户，用户在链式信件样式的倍增器网络中反复 地重新上传它们。在一些播放延迟之后，客户端通过常规媒体播放器 连续地同时播放文件。

在另一种系统中，客户端具有用于存储下载的媒体文件的高速缓 存。客户端被聚集在一起，取决于它们的到达时间，以链条式的方式 从服务器加入同一媒体流中。它们从链条中的其他客户端的缓存中获 取媒体文件的遗漏的初始段。指定的系统不会主动地管理资源，而是 应用缓存和提供服务的静态规则。

已经公开了一种数据缓冲管理工具，其中，当为多个视频端口提 供服务时，就什么应该保留在海量存储器中以及什么应该保留在缓冲 存储器中做出判断。该工具在预测对给定的一个数据块的未来需求时， 利用视频数据流的可预测的特征，来决定是将它保留在缓冲区中，还 是保留在海量存储器中。

有人提出了客户端-服务器网络中的用于检索数据的缓存查找系 统，其中，客户端使用其他客户端的缓存来检索被请求的信息。系统 不指定应该如何优化缓存空间，以减轻服务器负载。在被称为BASS 的另一种系统中，通过向系统中添加媒体服务器，并迫使客户端仅下 载它们的播放点之后的段，来增强BitTorrent。客户端可以从媒体服 务器下载并同时使用BitTorrent对等(P2P)连接。该系统结合了客 户端-服务器和P2P体系结构的好处，但是，它仍遵循随机化的缓存 策略，因为它基于BitTorrent系统，其中在客户端的附近的最稀缺 的段被推向客户端，针锋相对地利用共享策略。

对等机器的缓存被当做新的多播会话的种子，以改善服务器带宽 利用率。这里，同样，缓存策略是静态的，不会对需求产生自适应。 它还需要节点的链接(chaining)和修补遗漏信息。因此，相对于需 求，客户端缓存不会被优化。

还有人提出了擦除编码方法，用于从原始媒体生成编码块，并将 唯一编码块提供到每一个客户端。客户端根据它们的缓冲区大小，尽 可能多地存储编码块，并将缓存的内容提供给其他对等机器。同样， 此方法不允许针对不同视频段的需求不均性以及其时间变化性来优化 缓存。已经讨论了在决定新来的客户端在哪里加入分发树中的情况下 的缓存方式。还有人提出了对未来数据的随机性的预先获取，以及缓 存最新的数据，控制是针对拓扑的，而不是被缓存的数据。在另一种 解决方案中，使用段计数的“供应者”，而不使用供应来进行缓存判断。 使用供应计数来决定向谁要求哪一段(例如，一个策略是要求系统中 的最稀缺的段)。该方案利用基于“闲话”的协议来建立传送。

发明内容