[发明专利]应用层组播系统及流媒体数据处理方法

说明书

技术领域

本发明涉及网络通信技术，尤其涉及一种应用层组播系统及流媒体数据处理方法。

背景技术

流媒体技术是一种用流传输方式在互联网上播放音频、视频等多媒体数据的技术，该技术使用户可以边下载边观看节目，不需要将整个文件下载完后再观看。网络带宽的飞速发展为流媒体应用提供的坚实的网络基础，其中，视频直播是流媒体应用的重点之一。目前互联网上承载视频直播业务的系统主要有客户端/服务器(Client/Serves；简称为：C/S)模式、内容分发网络(Content Delivery Network；简称为：CDN)模式和对等网络(Peer to Peer；简称为：P2P)模式。

其中，图1为现有C/S架构的一种结构示意图。在图1所示的C/S结构包括服务器11和多个与服务器11直接连接的客户端12。在C/S架构中，在面对互联网中的流媒体直播业务时，服务器11为每个请求流媒体直播业务的客户端12均建立一条发送流媒体数据的链接。在该模式中，如果有多个客户端12同时请求同一流媒体直播业务，则在互联网上将存在多份相同的流媒体数据。

图2为现有CDN系统的一种结构示意图。如图2所示，该CDN系统是一个建立并覆盖在互联网之上、由分布在不同区域的由多个节点服务器21构成的节点服务器群23构成的虚拟网络，其中，每个节点服务器21存储有相同的流媒体数据，并连接有多个客户端22。该CDN系统主要是通过多个节点服务器21构成节点服务器群，来避开互联网上可能影响数据传输速度和稳定性的瓶颈和环节，保证客户端能够就近获取所需的内容，减少响应时延。

P2P网络不同于C/S模式的网络，是一种分布式网络。在P2P网络中，每个节点之间彼此共享所拥有的部分资源，每个节点既是C/S模式中的服务器，又是C/S模式中的客户端。P2P网络主要是通过各节点之间的主动协作来减轻服务器的负担。

但是，对于高清、实时、大规模的视频直播业务，上述各种网络系统在实现上均存在不足：如果采用C/S模式的系统来承载，由于视频直播业务的数据量较大，对服务器的负担较重，存在服务器本身带来的系统无法扩容的问题；另外，多份相同的流媒体数据同时在互联网中传输，将占用大量网络带宽，造成网络带宽的浪费，即C/S模式并不适合承载高清、实时、大规模的视频直播业务。同理，由于CDN系统是基于C/S架构发展起来的，因此，同样存在上述问题，即CDN系统也不适合承载高清、实时、大规模的视频直播业务。对于P2P网络，由于客户端之间互传数据是基于异步分享的，即某P2P客户端请求的某直播业务数据可能来自和自己同时观看该直播业务的其他P2P客户端，也可能来自其他未观看该直播业务但存储有部分直播业务数据的P2P客户端，这就无法满足直播业务对同步性(即实时性)的要求，即P2P网络也不适合承载高清、实时、大规模视频直播业务。

基于当前承载高清、实时、大规模视频直播业务所面临的各种问题，出现了一种应用层组播技术。应用层组播是通过在应用层复制和缓存数据包，而不是在路由器上复制数据包来避免网络层组播(即IP组播)的部署问题。应用层组播网中的节点是组播成员主机，流媒体数据的路由、复制、转发等功能都由组播成员主机完成；在组播成员主机基于自组织算法建立和维护一个叠加网。应用层组播继承了组播模式的通信效率，克服了IP层组播难于在Internet中开展的缺点，例如解决了C/S、CDN面对高清、实时、大规模视频直播业务时出现的各种问题。

图3为现有基于应用层组播技术实现的流媒体分发系统的结构示意图。该系统包括：中心内容服务器35、与中心内容服务器35连接的多个边缘服务器31、与边缘服务器31连接的用户请求调度服务器33以及与边缘服务器31连接的P2P客户端34，且处于一个自治域内的各P2P客户端34也彼此连接。该系统通过构建P2P客户端自治域，利用P2P客户端34的上传能力来互相传输一部分流媒体数据，从而节约了中心内容服务器35资源的消耗，降低了对中心内容服务器35的负载能力要求。但是，由于P2P客户端之间互相传输数据是异步分享的，仍然无法满足视频直播业务对实时性的要求。

发明内容

本发明提供一种应用层组播系统及流媒体数据处理方法，用以实现对高清、实时、大规模视频直播业务的承载，解决现有技术存在的各种缺陷。

本发明提供一种应用层组播系统，包括：核心子网和边缘子网；所述核心子网包括：内容管理服务器和群组调度服务器；所述边缘子网包括至少一个边缘服务器群；