一种基于DASH优化的P2P流媒体视频播放方法技术

本发明专利技术公开了一种基于DASH优化的P2P流媒体视频播放方法，步骤包括：1、硬件系统包括服务器、种子节点组和用户节点三部分，用户节点又称为peer；步骤2、服务器和种子节点组准备视频分片，服务器生成分片的初始MPD文件，种子节点组从服务器获取视频资源，服务器生成多访问位置的MPD文件；步骤3、peer获取视频分片并进行自适应播放。本发明专利技术的方法，保证了P2P流媒体视频播放的质量稳定可靠。

【技术实现步骤摘要】
一种基于DASH优化的P2P流媒体视频播放方法
本专利技术属于P2P流媒体
，涉及一种基于DASH优化的P2P流媒体视频播放方法。
技术介绍
P2P流媒体技术采用P2P的对等网络架构，利用P2P的文件交换技术，实现数字媒体内容多节点同时流式传输并播放。在P2P流媒体系统(流媒体播放系统)中，服务器只需向少量结点发送数据，而这些节点可以把得到的数据分享给其他结点，每个结点都可以通过流媒体系统得到高质量的视频服务。P2P流媒体技术分为点播和直播。在P2P流媒体系统的点播服务中，播放的媒体数据已经录制好、存储在固定服务器上，对实时性要求不高，用户可对点播的视频节目施加各种控制，如停止、暂停、快进等。然而，在用户需求以及终端设备多元化的推动下，互联网结构特别是接入网形态越来越丰富，网络的动态变化性不可避免，网络差异对用户的播放体验有很大影响。虽然P2P流媒体技术在流媒体系统中的应用降低了服务器压力，提高了系统的服务能力，而且改善了用户体验，但是这也无法掩盖它存在的不足，如版权问题、安全问题、消耗大量带宽的问题；另外，一个关键的问题是，P2P流媒体系统的视频数据块在格式上并非公有格式，不能使用一些现成的视频播放技术，如HTML5的MSE扩展(MediaSourceExtensions、媒体源扩展)等进行解码播放，而是需要一套自己的解码播放组件。针对上述问题，采用DASH(DynamicAdaptiveStreamingoverHTTP，动态自适应流媒体)技术可有效解决这些问题，这是因为已经制定和公开的DASH标准，支持同一视频内容的多种码流，支持音视频技术、支持直播和点播、支持数字版权安全。DASH技术是一个跨平台的标准，而不是仅仅只支持有限的平台和浏览器，它几乎被所有流行的浏览器所支持。DASH标准规定视频按照一定的规则分割成独立的块，这些块分为包含编解码信息初始块和媒体数据块，初始块为媒体数据块提供了解码信息，而每个块则是公开统一的结构；DASH还会生成一个描述文件对该视频流进行描述，这些技术特点与P2P流媒体技术的特点非常契合。DASH技术可以为媒体文件提供多个码率的视频分片组，以覆盖不同的网络带宽需求；从而在保证观看效果的同时，减少客户端的卡顿和缓冲，具有网络自适应的能力。DASH技术的数字版权保护规则，则为解决P2P流媒体技术视频播放的版权问题，提供了一个新的可能。对于标准的DASH视频播放系统而言，服务器承担系统所有负载，当客户端不断增多的时候，服务器明显会效率降低；对于传统的P2P流媒体系统，虽然达到了负载均衡，但随着网络的不断变化，peer在接收播放的时候也会出现播放卡顿及停播的情况，连续的卡顿对于用户是不能容忍的。如果将DASH和P2P流媒体技术结合，既解决了DASH技术对中心服务器的负载压力和故障风险，也解决了P2P流媒体技术利用的一些难点，如简化P2P视频客户端的开发等，这使得二者结合的系统显得具有明显的优势。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种基于DASH优化的P2P流媒体视频播放方法，解决了用户端网络环境不稳定引起的播放卡顿及停播的问题。本专利技术所采用的技术方案是，一种基于DASH优化的P2P流媒体视频播放方法，按照以下步骤实施：步骤1、硬件系统包括服务器、种子节点组和用户节点三部分，用户节点又称为peer；步骤2、服务器和种子节点组准备视频分片2.1)服务器生成分片的初始MPD文件服务器根据DASH协议将视频文件切割分片，生成初始MPD文件；2.2)种子节点组从服务器获取视频资源种子节点组向服务器注册并请求初始MPD文件，解析初始MPD文件获取视频资源信息，根据自身能力选择视频资源进行下载，一旦选择了某视频，就将其整套视频分片全部下载到本地；2.3)服务器生成多访问位置的MPD文件服务器监控种子节点组，待种子节点组下载初始MPD文件完毕后，汇总种子节点组拥有的视频资源信息，生成多访问位置的MPD文件，等待peer下载；步骤3、peer获取视频分片并进行自适应播放3.1)peer开始下载时，先向服务器请求视频，收到服务器发来的MPD文件后，解析获取到视频分片的码率、最大带宽及最小带宽、分辨率以及分片的若干个访问位置信息，然后根据网络环境选择合适的码率及访问位置开始下载视频分片；3.2)peer缓存少量视频分片后开始播放，边播放边下载后续视频分片，并将其缓存在本地的分片统计到一张资源表中，以便与其他peer交互；以视频资源标识和分片基本信息属性为列来建立资源表；3.3)peer每次下载下一个分片时，根据资源表生成统一的查询消息，发送给邻居peers进行分片的查询，并根据查询结果，从其邻居peer和MPD文件中解析出的访问位置中确定下载位置，通过HTTP协议进行下载。本专利技术的有益效果是，将DASH的分片方法应用到P2P流媒体系统中，与传统P2P流媒体系统相比，本方法的使用可以将DASH的码率自适应技术引入P2P流媒体系统，不改变P2P流媒体系统的负载均衡特性，不仅解决了单一负载的问题，而且使得P2P流媒体系统中peer播放视频时也可以随着网络环境的变化进行码率自适应，解决了用户端网络环境不稳定引起的播放卡顿及停播等问题，提高了播放流畅度，改善了用户播放体验。最重要的，本专利技术的方法使得在Web环境里无需安装任何插件和客户端，实现在P2P流媒体系统中视频播放成为一种可能。附图说明图1为本专利技术方法的整体结构总图；图2为本专利技术方法中的分片下载原理示意图。具体实施方式下面结合附图和具体实施方式对本专利技术进行详细说明。一般情况下，在DASH系统中，视频资源都存储在服务器，视频分片只可在服务器访问，但也有可能为了减缓服务器压力，将视频资源存储在多个服务器上，这样，相同的视频分片可以在多个位置访问。而在P2P流媒体系统中，视频资源不仅可以存储在服务器上，还可以存储在用户节点上，恰好符合DASH系统中相同分片有多个访问位置的情况。在MPD中，BaseURL元素可以为分片和其他资源指定一个或者多个公共位置信息。根据DASH标准中的描述可知，BaseURL可以出现在MPD文件中的MPD级、Period级、AdaptationSet级和Representation级。如果在任何级别的BaseURL元素中提供了备用的基本分片URL，则相同的分片可以在多个位置访问；那么，通过在MPD文件中某几个等级的BaseURL中提供备用分片URL来实现多位置访问。系统中服务器和种子节点组都有视频数据，同一个分片有多个访问位置，由于种子节点一旦下载了某视频，就会将该视频的整套分片全部下载下来，所以种子节点上存储的视频数据是完整且与服务器上完全相同的，所以能够在MPD级别的BaseURL中提供多个分片URL。本专利技术基于DASH优化的P2P流媒体视频播放方法，基于上述的原理，按照以下步骤具体实施：步骤1、硬件系统包括服务器、种子节点组和用户节点三部分如图1所示，服务器提供视频播放的原始多媒体资源，负责将视频分片生成MPD文件，为种子节点组和用户节点服务；种子节点组包括多个种子节点(比如图1中的种子节点1、种子节点2、种子节点3)，各个种子节点从服务器处获取部分视频资源，保存在本地，供用户节点下载；用户节点在P2P系统中称为P本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于DASH优化的P2P流媒体视频播放方法，其特征在于，按照以下步骤实施：步骤1、硬件系统包括服务器、种子节点组和用户节点三部分，用户节点又称为peer；步骤2、服务器和种子节点组准备视频分片2.1)服务器生成分片的初始MPD文件服务器根据DASH协议将视频文件切割分片，生成初始MPD文件；2.2)种子节点组从服务器获取视频资源种子节点组向服务器注册并请求初始MPD文件，解析初始MPD文件获取视频资源信息，根据自身能力选择视频资源进行下载，一旦选择了某视频，就将其整套视频分片全部下载到本地；2.3)服务器生成多访问位置的MPD文件服务器监控种子节点组，待种子节点组下载初始MPD文件完毕后，汇总种子节点组拥有的视频资源信息，生成多访问位置的MPD文件，等待peer下载；步骤3、peer获取视频分片并进行自适应播放3.1)peer开始下载时，先向服务器请求视频，收到服务器发来的MPD文件后，解析获取到视频分片的码率、最大带宽及最小带宽、分辨率以及分片的若干个访问位置信息，然后根据网络环境选择合适的码率及访问位置开始下载视频分片；3.2)peer缓存少量视频分片后开始播放，边播放边下载后续视频分片，并将其缓存在本地的分片统计到一张资源表中，以便与其他peer交互；以视频资源标识和分片基本信息属性为列来建立资源表；3.3)peer每次下载下一个分片时，根据资源表生成统一的查询消息，发送给邻居peers进行分片的查询，并根据查询结果，从其邻居peer和MPD文件中解析出的访问位置中确定下载位置，通过HTTP协议进行下载。...

【技术特征摘要】
1.一种基于DASH优化的P2P流媒体视频播放方法，其特征在于，按照以下步骤实施：步骤1、硬件系统包括服务器、种子节点组和用户节点三部分，用户节点又称为peer；步骤2、服务器和种子节点组准备视频分片2.1)服务器生成分片的初始MPD文件服务器根据DASH协议将视频文件切割分片，生成初始MPD文件；2.2)种子节点组从服务器获取视频资源种子节点组向服务器注册并请求初始MPD文件，解析初始MPD文件获取视频资源信息，根据自身能力选择视频资源进行下载，一旦选择了某视频，就将其整套视频分片全部下载到本地；2.3)服务器生成多访问位置的MPD文件服务器监控种子节点组，待种子节点组下载初始MPD文件完毕后，汇总种子节点组拥有的视频资源信息，生成多访问位置的MPD文件，等待peer下载；步骤3、peer获取视频分片并进行自适应播放3.1)peer开始下载时，先向服务器请求视频，收到服务器发来的MPD文件后，解析获取到视频分片的码率、最大带宽及最小带宽、分辨率以及分片的若干个访问位置信息，然后根据网络环境选择合适的码率及访问位置开始下载视频分片；3.2)peer缓存少量视频分片后开始播放，边播放边下载...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙钦东，张景鹏，蔡亚妮，黄新波，王倩，
申请(专利权)人：西安理工大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61