一种基于视频转换和请求预测的视频传输方法技术

本发明专利技术公开一种基于视频转换和请求预测的视频传输方法，涉及视频传输技术领域，包括当元数据服务器接收到客户端对目标视频表示的请求时，元数据服务器返回包含存储有目标视频表示或能将存储的视频表示的视频变体转换为目标视频表示的边缘缓存服务器的列表或者空列表；客户端将候选边缘缓存服务器列表初始化为上述列表，从候选边缘缓存服务器列表中选择目标边缘缓存服务器并发送目标视频表示请求；目标边缘缓存服务器将目标视频表示的视频变体传输至客户端或者从其他边缘缓存服务器或源服务器获取目标视频表示的视频变体，并可选地执行视频转换后，将目标视频表示的视频变体传输至客户端。本发明专利技术能够提高资源利用率，并提升边缘缓存网络的性能。并提升边缘缓存网络的性能。并提升边缘缓存网络的性能。

【技术实现步骤摘要】
一种基于视频转换和请求预测的视频传输方法


[0001]本专利技术涉及视频传输
，特别是涉及一种基于视频转换和请求预测的视频传输方法。

技术介绍

[0002]随着视频流媒体应用的发展，互联网的全部流量中，传输视频的流量占比越来越高。视频传输系统连接视频源系统和客户端，其接收客户端发出的视频传输请求，而后向视频源系统处发出请求，视频源系统回应视频传输系统的请求，将被传输视频传输给视频传输系统，视频传输系统将获取的视频传输给客户端。
[0003]为了降低视频传输系统与视频源系统间的网络流量，和对视频源系统发出的传输请求数量，并降低从客户端发出请求，至客户端获得视频的时间差，视频传输系统将部分或全部被传输视频存储至自身的缓存中。
[0004]近些年来，播放视频的客户端类型越来越丰富，其基于多种多样的电子设备，软、硬件配置及播放视频时的状态各不一致，这些差异至少包括操作系统、驱动程序、播放器、网络类型、网络带宽、电源状态及剩余电量、设备温度、处理器、存储及内存资源的使用率等。
[0005]为了向这些客户端提供更好的体验，即使不同客户端希望访问相同内容的视频，视频传输系统也向不同的客户端传输不一样视频资源。这些视频资源具有相似或相同的画面，但可以具有不一样属性，这些属性至少包括视频封装格式(containerformat)、编码格式(encodingformat)、分辨率(resolution)、帧率(framerate)、比特率(bitrate)、比特深度(bitdepth)、编码参数等。这些视频统称为一组视频表示(videorepresentation)。
[0006]当视频首次被传输时，视频传输系统向视频源系统发送传输请求，以获得被传输视频，并将获得的被传输视频传输给客户端。若后续需要传输属性及内容完全一致的视频，即传输命中缓存，则视频传输系统从自身的缓存中读取该视频，而无需从视频源系统处重复获得该视频。
[0007]视频传输系统统计各个视频的传输次数，并适时更新自身的缓存。视频传输系统移除缓存中传输次数较少的视频，而存储传输次数较多的视频，以提高后续传输中传输命中缓存的概率。此适时更新自身的缓存，被成为缓存替换。
[0008]视频传输系统的性能可用多个技术指标衡量，其至少包括回源流量和响应时延。回源流量指视频传输系统与视频源系统间传输的流量，响应时延指客户端发出请求至接收到视频的时间差。
[0009]如今，视频内容和属性的多样性日渐增长。对于固定大小的缓存空间，随着视频内容和属性数量的增加，上述技术的回源流量和响应时延都越来越高。为了提高视频传输系统的性能，视频转码技术和超分辨率技术被引入视频传输系统。视频转码技术接收原视频，输出相同时长的转码后的视频。转码后的视频具有与原视频相同或更小的分辨率、帧率，相同或不同的视频容器格式或编码格式，相同或不同的比特率及编码参数。视频转码技术可
借助ffmpeg等工具执行。超分辨率技术接收原视频，输出相同时长的超分辨率后的视频。超分辨率技术包含视频图像超分辨率技术和视频插帧技术，前者可提升视频的分辨率，后者可提升视频的帧率。超分辨率后的视频具有相同或不同的视频容器格式、编码格式及编码参数，相同、更高或更低的分辨率、帧率和比特率。超分辨率技术可借助转换流程等技术执行。
[0010]为简化表述，将视频转码和视频超分辨率统称为视频转换，将转码后的视频和超分辨率后的视频统称为转换后视频，将从视频源系统取得的视频成为基准视频，将视频传输系统接受到传输请求后，应当交付客户端的视频称为目标视频。
[0011]现有技术不对同一个视频反复执行视频转换或超分辨率，不测量或估计转换后视频的质量。换言之，上述的技术使用的原视频，要么是基准视频，要么是自身缓存的基准视频的副本，即原视频总为视频源系统中某一视频的副本，现有技术不保证其转换后视频的质量。除此之外，现有技术执行缓存替换时，仅仅考虑过往视频的统计信息，而不考虑未来可能接收到的请求。考虑到客户端发出请求的模式经常变化，此技术既不能预先缓存客户端可能将会请求的视频，也不能尽快识别统计数据中高请求量视频的转移。进一步地，现有技术鲜有考虑多个边缘缓存服务器间的协作，进而不能利用边缘缓存网络中，其他边缘缓存服务器存储的内容，及剩余的处理器时间，来实现边缘缓存网络内的负载转移。
[0012]简而言之，现有技术既没有继续转换其转换后视频，又不能保证转换后视频的质量，还不能预先取得后续可能被请求的视频，或及时感知高请求量视频的变化，或协作式地利用其他边缘缓存服务器的存储和计算资源。即现有视频传输系统性能有待提高，视频质量没有保证，且资源利用效率有待提升。

技术实现思路

[0013]为了解决上述其中的一个问题，本专利技术的目的是提供一种基于视频转换和请求预测的视频传输方法。
[0014]为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：
[0015]一种基于视频转换和请求预测的视频传输方法，包括：
[0016]当元数据服务器接收到客户端对目标视频表示的请求时，元数据服务器返回包含存储有目标视频表示的边缘缓存服务器的列表、包含能将存储的视频表示的视频变体转换为目标视频表示的边缘缓存服务器的列表或者空列表；
[0017]当客户端接收到元数据服务器返回的列表后，客户端将候选边缘缓存服务器列表初始化为元数据服务器返回的列表，并从候选边缘缓存服务器列表中选择目标边缘缓存服务器，然后客户端向目标边缘缓存服务器发送目标视频表示请求；所述目标边缘缓存服务器为传输目标视频表示或者请求其他边缘缓存服务器或源服务器，以传输目标视频表示的视频变体或其他所需视频表示的视频变体的边缘缓存服务器；
[0018]当目标边缘缓存服务器接收到客户端发送目标视频表示请求时，目标边缘缓存服务器将目标视频表示的视频变体传输至客户端或者目标边缘缓存服务器从其他边缘缓存服务器或源服务器获取目标视频表示或者其他所需视频表示的视频变体，并可选地执行视频转换后，将目标视频表示的视频变体传输至客户端。
[0019]根据本专利技术提供的具体实施例，本专利技术公开了以下技术效果：
[0020]本专利技术通过元数据服务器以及多个边缘缓存服务器交互，协作式地利用其他边缘缓存服务器的存储和计算资源，提高资源利用效率。
附图说明
[0021]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0022]图1为本专利技术实施例提供的视频传输网络的结构示意图；
[0023]图2为本专利技术实施例提供的视频表示转换视频变体过程示意图；
[0024]图3为本专利技术实施例提供的视频转码过程示意图；
[0025]图4为本专利技术实施例提供的元数据服务器、边缘缓存服务器和客户端交互图；
[0026]图5为本专利技术实本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于视频转换和请求预测的视频传输方法，其特征在于，包括：当元数据服务器接收到客户端对目标视频表示的请求时，元数据服务器返回包含存储有目标视频表示的边缘缓存服务器的列表、包含能将存储的视频表示的视频变体转换为目标视频表示的边缘缓存服务器的列表或者空列表；当客户端接收到元数据服务器返回的列表后，客户端将候选边缘缓存服务器列表初始化为元数据服务器返回的列表，并从候选边缘缓存服务器列表中选择目标边缘缓存服务器，然后客户端向目标边缘缓存服务器发送目标视频表示请求；所述目标边缘缓存服务器为传输目标视频表示或者请求其他边缘缓存服务器或源服务器，以传输目标视频表示的视频变体或其他所需视频表示的视频变体的边缘缓存服务器；当目标边缘缓存服务器接收到客户端发送目标视频表示请求时，目标边缘缓存服务器将目标视频表示的视频变体传输至客户端或者目标边缘缓存服务器从其他边缘缓存服务器或源服务器获取目标视频表示或者其他所需视频表示的视频变体，并可选地执行视频转换后，将目标视频表示的视频变体传输至客户端。2.根据权利要求1所述的一种基于视频转换和请求预测的视频传输方法，其特征在于，还包括：客户端周期性执行“获取地址
‑
测量网络”的步骤，以更新保存客户端到各边缘缓存服务器的网络时延和网络带宽；当客户端需要目标视频表示时，客户端查询目标视频表示的视频编码格式、分辨率和帧率，并计算比特率；所述比特率为指定视频编码格式、分辨率和帧率时，取得最高平均主观得分时对应的比特率。3.根据权利要求1所述的一种基于视频转换和请求预测的视频传输方法，其特征在于，所述“获取地址
‑
测量网络”的步骤为：当客户端启动时，客户端向元数据服务器发出请求以获取各边缘缓存服务器的地址；当客户端获取到各边缘缓存服务器的地址后，客户端向各边缘缓存服务器发送网络测量请求以测量客户端到各边缘缓存服务器的网络时延和网络带宽，并更新保存客户端到各边缘缓存服务器的网络时延和网络带宽。4.根据权利要求1所述的一种基于视频转换和请求预测的视频传输方法，其特征在于，所述当元数据服务器接收到客户端对目标视频表示的请求时，元数据服务器返回存储有目标视频表示的边缘缓存服务器的列表、能将存储的视频表示的视频变体转换为目标视频表示的边缘缓存服务器的列表或者空列表，具体包括：当元数据服务器接收到客户端对目标视频表示的请求时，若元数据服务器确定存在存储有目标视频表示的边缘缓存服务器，则元数据服务器返回包含存储有目标视频表示的边缘缓存服务器的列表；当元数据服务器接收到客户端对目标视频表示的请求时，若元数据服务器确定未存在存储有目标视频表示的边缘缓存服务器，则采用转换后视频质量预估技术预先估算目标视频表示对应的转换后视频质量，并根据转换后视频质量遍历全部边缘缓存服务器，然后计算各边缘缓存服务器能否将已经存储的视频变体转换为客户端请求的目标视频表示；若边缘缓存服务器能将存储的视频表示的视频变体转换为目标视频表示，则元数据服务器返回包含能将存储的视频表示的视频变体转换为目标视频表示的边缘缓存服务器的
列表；若边缘缓存服务器不能将存储的视频表示的视频变体转换为目标视频表示，则元数据服务器返回空列表。5.根据权利要求2所述的一种基于视频转换和请求预测的视频传输方法，其特征在于，所述当客户端接收到元数据服务器返回的列表后，客户端将候选边缘缓存服务器列表初始化为元数据服务器返回的列表，并从候选边缘缓存服务器列表中选择目标边缘缓存服务器，然后客户端向目标边缘缓存服务器发送目标视频表示请求，具体包括：当客户端接收到元数据服务器返回的列表后，若元数据服务器返回的列表为空列表，则客户端将候选边缘缓存服务器列表初始化为包含全部边缘缓存服务器的列表，若元数据服务器返回包含存储有目标视频表示的边缘缓存服务器的列表，则客户端将候选边缘缓存服务器列表初始化为包含全部边缘缓存服务器的列表，若元数据服务器返回包含能将存储的视频表示的视频变体转换为目标视频表示的边缘缓存服务器的列表，则客户端将候选边缘缓存服务器列表初始化为包含能将存储的视频表示的视频变体转换为目标视频表示的边缘缓存服务器的列表；客户端遍历候选边缘缓存服务器列表中的边缘缓存服务器，并将网络带宽不低于目标视频表示的比特率的边缘缓存服务器存储于高带宽边缘缓存服务器列表；若高带宽边缘缓存服务器列表不为空，则客户端向高带宽边缘缓存服务器列表中网络时延最低的边缘缓存服务器发出目标视频表示请求；若高带宽边缘缓存服务器列表为空，则客户端向候选边缘缓存服务器列表中网络时延最低的边缘缓存服务器发出目标...

【专利技术属性】
技术研发人员：熊光正，尹思维，程年智，蔡略，吕志锦，张子祺，戴志涛，
申请(专利权)人：北京邮电大学，
类型：发明
国别省市：