信息分布系統(tǒng)中的內(nèi)容分發(fā)方法
【專利摘要】本發(fā)明是關于一個信息分布系統(tǒng)中的內(nèi)容分發(fā)方法。主要用于支持網(wǎng)絡個人視頻錄像機支持集中服務環(huán)境下的個人視頻錄像功能。典型的視頻點播系統(tǒng)需以廣播的形式為系統(tǒng)內(nèi)每一個訂閱客戶提供實時或預錄制的內(nèi)容，此外，實時或預錄制的內(nèi)容可能以組播的方式分發(fā)給小部分訂閱用戶組或單播到用戶個人。
【專利說明】信息分布系統(tǒng)中的內(nèi)容分發(fā)方法
【背景技術】
[0001]本發(fā)明與視頻錄像系統(tǒng)(具體而言，是利用共享服務器和客戶端資源的視頻錄像系統(tǒng))相關。個人視頻錄像機主要包括一個用來存儲用戶可訪問的實時影視流的大容量存儲器(如硬盤等)。雖然有用，但此類設備一般受限于可處理的信道數(shù)、需存儲的數(shù)量及調(diào)諧器數(shù)目、存儲器容量等參數(shù)。
[0002]本發(fā)明結(jié)合了集中存儲(如服務器端作為與流服務器相關的大容量存儲器)與本地存儲(如客戶端作為與機頂盒相關的大容量存儲器)提供更為有效的個人視頻錄像功倉泛。
[0003]圖例描述
[0004]為更好了解本發(fā)明，在此對圖例進行詳細描述:
[0005]圖1描述了適合于所提發(fā)明的信息分布系統(tǒng)的高層框圖；
[0006]圖2描述了適合于所提發(fā)明的實現(xiàn)方法及設備的控制器高層框圖；
[0007]圖3描述了所提發(fā)明的實現(xiàn)例中的方法流程圖。
[0008]為便于理解，采用了統(tǒng)一的參考數(shù)字，而且，在各圖中的相同元素盡可能用同一個參考數(shù)字。
[0009]具體描述
[0010]本發(fā)明將在如視頻點播系統(tǒng)等信息分布系統(tǒng)環(huán)境下進行描述。典型的視頻點播系統(tǒng)需以廣播的形式為系統(tǒng)內(nèi)每一個訂閱客戶提供實時或預錄制的內(nèi)容，此外，實時或預錄制的內(nèi)容可能以組播的方式分發(fā)給小部分訂閱用戶組或單播到用戶個人。
[0011 ] 在下文一些描述中，采用了基于數(shù)據(jù)比特或二進制數(shù)字信號操作的算法及符號表達。這些算法描述或表達可能是一些被熟悉信號處理或無線通信的人與同行交流使用的技術。
[0012]圖1描述了適合于所提發(fā)明的信息分布系統(tǒng)的高層框圖。其中，一個信息分布系統(tǒng)(如視頻點播系統(tǒng)100)的高層框圖包括服務器端設備、客戶端設備及傳輸網(wǎng)絡。
[0013]服務器端設備包括:一個提供將內(nèi)容流通過傳輸網(wǎng)絡160以廣播、組播或單播的形式發(fā)送到一個或多個客戶的服務器120。內(nèi)容流通過內(nèi)容簡介點140進行接收，也可與服務器120相結(jié)合進行系統(tǒng)內(nèi)直接分發(fā)，或與一個大容量存儲器130相結(jié)合進行后續(xù)分發(fā)。
[0014]服務器端設備同時也包括計費及其他管理功能110，這些功能與不同的服務器組件交互(如服務器120，傳輸處理及控制模塊150等)。傳輸處理及控制單元150將服務器提供的內(nèi)容流轉(zhuǎn)化為適合傳輸網(wǎng)絡160的形式。傳輸網(wǎng)絡160通過前向應用傳輸信道將內(nèi)容流分發(fā)給一個或多個用戶(從用戶I到用戶N)。
[0015]傳輸網(wǎng)絡160可能包括有線電視傳輸網(wǎng)、衛(wèi)星網(wǎng)或其它方式可將高帶寬數(shù)據(jù)傳輸給一個或多個用戶。
[0016]每個用戶170包括一個機頂盒172，顯示設備174以及本地存儲設備176。機頂盒具備解碼前向應用傳輸信道所接收內(nèi)容流的所有必要功能，并從中提取顯示設備所需的音頻視頻流并將之存放在本地存儲設備176上。機頂盒172回應遠端控制設備(圖中未標出)來選擇性調(diào)諧、解調(diào)及解碼期望的內(nèi)容流。機頂盒172同時與本地存儲設備交互，將接收的內(nèi)容流存儲為一種或多種格式(傳輸流格式或基本流格式)。機頂盒172具有雙向通信的能力，可通過傳輸網(wǎng)絡160反向數(shù)據(jù)信道發(fā)送對內(nèi)容的請求到服務器。此外，機頂盒172也可通過傳輸網(wǎng)絡160支持的前向數(shù)據(jù)信道接收數(shù)據(jù)。
[0017]客戶端的功能描述主要針對家庭個人視頻錄像機，帶來一些限制因素。但對那些比較了解本領域的人而言，這些限制因素僅僅是家庭個人視頻錄像機的一個實現(xiàn)例。在本發(fā)明的其它家庭個人視頻錄像機實現(xiàn)例中，信道數(shù)目、存儲容量及家庭個人視頻錄像機的功能等都可進行適當?shù)脑黾踊驕p少，同時，內(nèi)容供應商或有限電視運行方需提供相關服務。因此，發(fā)明人主要關注在此所描述的具體設備及方法的可行性。此外，發(fā)明人也關注服務層的功能，希望為客戶或用戶提供如視頻點播、有線電視及衛(wèi)星電視等信息分布系統(tǒng)下的附加值服務。
[0018]在本發(fā)明的一個實現(xiàn)例中，每個客戶170與大容量存儲設備130的一個分區(qū)相關聯(lián)，大容量存儲設備包含多個客戶分區(qū)用來存放客戶請求的內(nèi)容。
[0019]在本發(fā)明的多個實現(xiàn)例中，一個客戶可能存儲整個內(nèi)容流在其客戶分區(qū)中以供后續(xù)讀取，如視頻點播流。
[0020]在本發(fā)明的另一個實現(xiàn)例中，只有部分客戶的內(nèi)容流存放在服務器上。在此例中，每個客戶將所需內(nèi)容的初始部分存入本地存儲設備176，剩余部分存放在大容量存儲設備130的對應客戶分區(qū)132中。
[0021]本發(fā)明混合使用服務端存儲與客戶端存儲來達到期望的服務級或其它目標。在不同的實現(xiàn)例中，使用了帶內(nèi)通信及帶外通信信道。帶內(nèi)信道指前向應用傳輸信道或高帶寬前向信道等向用戶傳輸內(nèi)容的信道，帶外信道一般由頻譜分配、編碼方法等加以區(qū)分。在本發(fā)明的一個實現(xiàn)例中，帶內(nèi)信道包括一個高級正交調(diào)幅編碼信道，帶外信道包括一個差分正交相移編碼信道。帶內(nèi)及帶外信道可共享物理傳輸媒介，也可通過不同的通信信道進行數(shù)據(jù)傳輸。
[0022]本發(fā)明的混合存儲方法使對直播數(shù)據(jù)流或存儲在大容量存儲設備中的預錄制內(nèi)容進行視頻錄像類功能可行。網(wǎng)絡個人視頻錄像機應提供組播功能以節(jié)約帶寬，例如一小部分用戶可通過組播功能獲取某感興趣內(nèi)容，而不是通過廣播形式進行數(shù)據(jù)傳輸。另外可通過將可變比特流轉(zhuǎn)為恒定比特流達到節(jié)約帶寬的目的，因為可變比特流占用帶寬較多。
[0023]圖2描述了本發(fā)明所實現(xiàn)方法及設備的控制器高層框圖。圖2中的控制器200用于圖1中系統(tǒng)100的服務器端或客戶端。控制器200可實現(xiàn)服務器120功能及一些附加功能，如客戶端機頂盒172功能等。在本發(fā)明的一個實現(xiàn)例中，服務器120與機頂盒172的功能如圖2所示。
[0024]控制器200包含一個處理器220及存儲不同節(jié)目235的存儲器230。處理器220輔以通用的支持電路，如電源、時鐘、緩沖等來執(zhí)行存儲器230中的軟件例程。同樣，在此討論的一些作為軟件進程的處理步驟也可由硬件配合處理器220完成。控制器200還包含輸入輸出電路210，作為控制器200所實現(xiàn)的不同功能的元素間接口。
[0025]雖然本發(fā)明中的控制器的描述與計算機類似，可功能性編程，但本發(fā)明也可由硬件實現(xiàn)，如特定用途集成電路(ASIC)。同樣，所描述的處理步驟可由軟件、硬件或兩者結(jié)合完成。[0026]圖3描述了本發(fā)明一個實現(xiàn)例的流程圖。其中，實現(xiàn)方法300由圖1中系統(tǒng)100的服務器端實現(xiàn)。
[0027]當接收到內(nèi)容流后，方法300進入步驟310，編碼或未編碼的內(nèi)容流可通過圖1中系統(tǒng)100的內(nèi)容簡介點140進行接收。所接收的內(nèi)容流可能包含模擬電視數(shù)據(jù)，如NTSC、PAL或其它模擬電視數(shù)據(jù)格式，而編碼的內(nèi)容流一般是MPEG、ATSC或其它數(shù)字音頻、視頻數(shù)據(jù)格式。因此，需要對所接收的數(shù)據(jù)格式進行適當轉(zhuǎn)碼。例如，用戶可能希望將接收的數(shù)據(jù)流編碼成可變比特流從而得到高的數(shù)據(jù)質(zhì)量。
[0028]在步驟320中，可變比特率流(VBR)被轉(zhuǎn)為恒定比特率流(CBR)。VBR流指對畫面進行編碼時根據(jù)其特性不同，如是否高運動、高細節(jié)等，編碼所需的比特數(shù)也不同。CBR流指數(shù)據(jù)流被編碼為最小比特級來提供最低服務質(zhì)量。顯然，VBR比CBR需要更多的存儲空間，而且CBR流所需的存儲空間可提前預測。
[0029]步驟320為可選項，對CBR內(nèi)容流進行轉(zhuǎn)碼來提供快速前向流(FF)及重繞流(REff)。快速前向流及重繞流在步驟330中被存儲。
[0030]在步驟330中，CBR流存入圖1中系統(tǒng)100的大容量存儲設備130 (VBR流也可存入，但作為可選項)。如前所述，每個用戶可在大容量存儲設備130中被分配一個用戶分區(qū)132來存放他們各自的內(nèi)容流。這樣，在步驟330中，數(shù)據(jù)流的開始部分可存入服務器內(nèi)存，剩余部分則存入用戶各自的存儲器用戶分區(qū)中。在本地個人視頻錄像(PVR)功能中，開始或剩余的內(nèi)容流可存入本地存儲設備。
[0031]在步驟340中，在節(jié)目向?qū)е胁迦隤VR圖標來標明存放CBR與VBR或兩者之一。PVR圖標可使用戶識別那個所列出的內(nèi)容選項可被看作是時移或類似于VCR的方式。在一些實例中，為用戶提供所有內(nèi)容，而在另一些實例中，則提供最流行的內(nèi)容。
[0032]在步驟350中，為每個用戶請求提供存儲的CBR (或VBR)流。當只有一個用戶請求時，可采用單播的方式傳輸內(nèi)容流。
[0033]作為可選項，在對現(xiàn)有的存儲及網(wǎng)絡帶寬限制進行判斷后，VBR內(nèi)容流將優(yōu)先提供給用戶。VBR與CBR之間的轉(zhuǎn)換發(fā)生在預先定義的轉(zhuǎn)換點，在流中有多個預先定義的轉(zhuǎn)換點。
[0034]另外，快速前向流、重繞流及播放流之間的轉(zhuǎn)換也在預先定義的轉(zhuǎn)換點進行。每個轉(zhuǎn)換點根據(jù)開始時間或開始幀的索引指針定義。本發(fā)明為服務供應商提供至少兩個服務選項:按需時移及用戶定向個人視頻錄像功能。按需時移選項使多系統(tǒng)運行商可以記錄并存儲它的日常節(jié)目并按照用戶需求提供此類節(jié)目。這樣，訂閱多系統(tǒng)運行商提供的視頻點播服務不會對現(xiàn)有的節(jié)目向?qū)г斐纱蟮母膭?，而且提供此類服務所需的存儲容量相對較小。用戶定向個人視頻錄像功能利用了部分現(xiàn)有的節(jié)目向?qū)Ъ耙曨l點播服務的功能，用戶記錄并存儲內(nèi)容流也相對增加了存儲需求。可對內(nèi)容請求進行匯聚從而達到提高效率，減小存儲復制的問題。
[0035]為進行說明，假設從下午6點到午夜在10個最受歡迎的3.75M/sec的視頻信道上有80 %的內(nèi)容請求被使用節(jié)目選項，其它的則按需進行存儲，這將每天減少大約125Gbytes的存儲開銷(3.75*3600*6*10*1.25)。對于高清視頻，這一數(shù)字還將增加大約5倍。
[0036]本發(fā)明的網(wǎng)絡個人視頻錄像可以識別不同的節(jié)目及各節(jié)目的開始與結(jié)束，可將之進行排序并插入向?qū)Я斜?。網(wǎng)絡個人視頻錄像也可以監(jiān)測某個節(jié)目是否推遲播出。元數(shù)據(jù)標準被用于內(nèi)容分發(fā)，這個標準是網(wǎng)絡個人視頻錄像的可選功能。
[0037]實時節(jié)目的視頻錄像也作為網(wǎng)絡個人視頻錄像的一個可選功能:暫停實時電視節(jié)目意味著用戶可從暫停位置重放，并最后回到緩存的實時節(jié)目。為減少啟動延遲，暫停命令使機頂盒開始一個會話指令，隨后的播放命令產(chǎn)生一個從緩沖節(jié)目暫停位置開始的流。
[0038]存儲進程根據(jù)“暫停”命令激活存儲器并允許數(shù)據(jù)流從暫停點開始，若采用實時編碼器或可變比特率流，則對應的延遲將會增加，但由“暫?！泵町a(chǎn)生的會話開始延遲是無法避免的。
[0039]本發(fā)明的網(wǎng)絡個人視頻錄像允許用戶訪問大量的錄像內(nèi)容，也允許多系統(tǒng)運營商為低端數(shù)字機頂盒用戶提供時移視頻錄像功能。
[0040]在一個實現(xiàn)例中，網(wǎng)絡個人視頻錄像與機頂盒存儲器相結(jié)合可實現(xiàn)以下幾點:1)暫停、重放以及即時錄像都可在機頂盒存儲器中處理，減少了數(shù)據(jù)流帶寬及網(wǎng)絡通信開銷；2)服務器評估節(jié)目的時移錄像請求并決定存入機頂盒或數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)器；3)在數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)器中為長期內(nèi)容存儲提供歸檔服務；4)個性化節(jié)目及廣告依據(jù)其受歡迎程度來使用機頂盒及數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)器；5)視頻點播及訂戶視頻點播服務將受歡迎的內(nèi)容載入機頂盒存儲器，以減少尖峰帶寬需求。
[0041]在實現(xiàn)例中，網(wǎng)絡個人視頻錄像功能與視頻切換相結(jié)合，這樣一些專營節(jié)目可以組播方式提供，未使用的帶寬可得到重用。
[0042]在本發(fā)明的一個實現(xiàn)例中，服務器對每個接受模擬信道實時編碼并存儲。編碼包括可變比特率編碼轉(zhuǎn)恒定比特率編碼，以減少存儲開銷及帶寬需求，并產(chǎn)生提供快速前向流(FF)及重繞流(REW)?？焖偾跋蛄靼瑯藴什シ帕鳎摬シ帕髦挥昧瞬糠志幋a幀。重繞流逆序的快速前向流。播放流、快速前向流及重繞流根據(jù)流的當前位置進行相互轉(zhuǎn)換。
[0043]雖然討論了一些符合本發(fā)明宗旨的實現(xiàn)例，但對本領域較為熟悉的人可結(jié)合本發(fā)明思想進行多種實現(xiàn)。
【權(quán)利要求】
1.信息分布系統(tǒng)中的內(nèi)容分發(fā)方法包括: 服務器端接收分發(fā)給用戶的可變比特率內(nèi)容流； 在服務器端大容量存儲器中存放所接收的可變比特率內(nèi)容流； 轉(zhuǎn)換所接收的可變比特率內(nèi)容流為恒定比特率流并將之存入大容量存儲器中； 為每個用戶分配一個位于大容量存儲器中的用戶分區(qū)以存放用戶內(nèi)容流，緩存要傳輸給用戶的內(nèi)容流； 服務器端接收用戶對服務器內(nèi)容的請求； 判斷發(fā)送VBR內(nèi)容流是否受限； 當發(fā)送VBR內(nèi)容流是不受限時，從存儲在服務器存儲器上的內(nèi)容流中為用戶選擇VBR流，否則選擇CBR流； 響應用戶的內(nèi)容請求并選擇預分配的內(nèi)容流，判別預分配內(nèi)容流的第一和第二分區(qū)；在用戶的本地存儲器中存儲預分配內(nèi)容流的第一分區(qū)，在服務器端的大容量存儲設備中存放預分配內(nèi)容流的第二分區(qū)； 插入一個節(jié)目向?qū)D標來辨別存在服務器端的內(nèi)容流為CBR還是VBR，指明服務器端可分配的客戶分區(qū)。
2.聲明I方法中包括存儲在服務器端大容量存儲設備中的內(nèi)容流包括模擬電視信號。
3.聲明I方法中包括對VBR內(nèi)容流進行編碼生成快速前向流及重繞流，并存放在服務器端大容量存儲設備的存儲區(qū)域中。
4.聲明3方法中，響應用戶的快速前向命令時，在預分配內(nèi)容流與快速前向流的公共索引點以快速前向流取代預分配內(nèi)容流。
5.聲明3方法中，在響應對用戶重繞流的接收時，在預分配內(nèi)容流與重繞流的公共索引點以重繞流取代預分配內(nèi)容流。
6.聲明I方法中包括服務器端預分配的服務，如應用于按需時移內(nèi)容流的VCR類功能及可選的長期內(nèi)容存儲。
7.聲明I方法中包括當只有一個用戶請求時通過單播進行數(shù)據(jù)傳輸。
8.聲明I方法中包括當通過組播對信息分布系統(tǒng)中預定的用戶組對存放于服務器端大容量存儲器中的內(nèi)容進行數(shù)據(jù)傳輸。
9.聲明I方法中包括通過節(jié)目向?qū)е械臅r移按需節(jié)目選項為用戶提供存放在服務器端大容量存儲器中部分預分配的節(jié)目。
10.聲明I方法中包括服務器端對用戶存儲內(nèi)容請求進行評估，決定將所請求內(nèi)容存入用戶本地存儲設備或服務器端的大容量存儲設備。
【文檔編號】H04N21/4147GK103888789SQ201210560327
【公開日】2014年6月25日 申請日期:2012年12月20日 優(yōu)先權(quán)日:2012年12月20日
【發(fā)明者】湯武驚, 郭江波, 羅笑南, 楊艾琳, 劉海亮, 吳超如, 李圳龍 申請人:中山大學深圳研究院