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CN109040787B - 一种分布式自治机顶盒内容分发网络的方法 - Google Patents

一种分布式自治机顶盒内容分发网络的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种分布式自治机顶盒内容分发网络的方法，涉及互联网电视业务技术领域。该方法通过引入服务地址索引，并在现有的互联网业务机顶盒硬件功能的基础上，充分的利用每个家用电视机顶盒，将机顶盒设备作为分布在外的微CDN，形成机顶盒播放器集群之间的分布式自治的内容分发网络系统，形成上网/点播视频或文件的区域网内共享。所以，采用本发明提供的方法，不仅能够极大的提高宽带光纤到户的传输链路利用率，而且，由于大多数的实时热点媒体数据的高度重复性，还有利于大幅下降服务器的性能压力，将服务器的性能压力改由全网机顶盒共同分担，提升了资源的使用率，降低了项目造价，节约了IDC设备电能，实现了绿色环保。

Description

一种分布式自治机顶盒内容分发网络的方法
技术领域
本发明涉及互联网电视业务技术领域，尤其涉及一种分布式自治机顶盒内容分发网络的方法。
背景技术
目前，家用互联网电视媒体播放业务中所采用的CDN(Content DeliveryNetwork，即内容分发网络)技术只针对“中心-边缘”进行内容分发服务，将全量文件集中存储在中心，边缘存放高命中率数据。该业务中，如图1所示，家用机顶盒的宽带接入模型为：
部分家用机顶盒通过传输设备(OLT/ONU/ONT)与接入交换机进行互联，通过BRAS设备进行模拟拨号上网，部分小区在本地ONU/ONT下挂的交换设备中直接进行DHCP IP地址获取则直接进行上网。一套BRAS单业务板卡设备同时支持32000-64000甚至更多接入用户宽带拨入。用户经由传输设备至BRAS后进入省骨干网路由进行转发。
播放数据路径为：家用机顶盒内的播放软件请求视频媒体内容至边缘CDN，由边缘CDN向上级区域CDN进行内容获取，区域CDN则向中心内容CDN进行首次文件拉取，并分发至下层区域CDN与边缘CDN，边缘CDN将媒体文件提供至家用机顶盒进行内容播放。
可见，现有技术中采用的家用互联网电视业务所采用的CDN技术，虽然能有效解决核心/骨干网与核心/骨干网之间的传输带宽。但是基于以上方法，边缘服务端同样面临高并发访问压力。面对客户端的直接请求压力的边缘CDN，其建设规模以及设备的投资数量决定了家用互联网电视的内容体验质量。而将BRAS对应侧的边缘CDN投资建设上移到骨干路由侧的数据中心机房，则又将造成客户端直接对骨干网络进行流量冲击，并要求BRAS侧与骨干网侧增大传输容量要求。以上问题将对4K高清媒体与VR 360°高精度全景的视屏等一系列高视觉业务体验质量有较大的体验影响。
同时P2P作为新型的网络技术，没有客户端和服务端的概念，只有平等的节点，能降低边缘服务端压力的同时无法做到对内容的统一播控。
发明内容
本发明的目的在于提供一种分布式自治机顶盒内容分发网络的方法，从而解决现有技术中存在的前述问题。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种分布式自治机顶盒内容分发网络的方法，包括如下步骤：
S1，机顶盒携带终端信息向边缘服务器发出请求；
S2，所述边缘服务器收到请求后，向中心服务器代理获取响应内容标识的实体数据；
S3，所述中心服务器返回实体数据；
S4，所述边缘服务器收到请求，根据所述终端信息响应所述机顶盒获取数据的服务入口索引，所述服务入口索引包含：边缘服务器自身的可服务入口索引，和/或，新增同内容标识与同区域标识的其他机顶盒的可服务入口索引，如为初次访问则新建；
S5，所述机顶盒根据索引文件从所述边缘服务器，和/或，所述新增同内容标识与同区域标识的其他机顶盒中获取数据，同时激活所述机顶盒的本地服务入口，允许为少量其他机顶盒提供数据缓存代理。
优选地，S1中，所述终端信息包括：机顶盒所在区域标识、机顶盒标识、请求内容标识、机顶盒公钥标识、机顶盒可服务端口、机顶盒服务能力状态，其中，所述机顶盒服务能力状态包含当前服务值与拒绝服务阈值。
优选地，S4中，所述新增同内容标识与同区域标识的其他机顶盒，满足如下条件：“当前服务值”小于“拒绝服务阈值”的机顶盒。
优选地，S4中，所述机顶盒保持周期性重新获取索引文件。
优选地，S5具体为，所述机顶盒优先从所述边缘服务器进行内容获取，在有一定缓存的基础上从同一区域的其他机顶盒上进行内容数据获取刺探操作，并最终从可服务的机顶盒上获取数据。
本发明的有益效果是：本发明实施例提供了一种分布式自治机顶盒内容分发网络的方法，通过引入服务地址索引，并在现有的互联网业务机顶盒硬件功能的基础上，充分的利用每个家用电视机顶盒，将机顶盒设备作为分布在外的微CDN，形成机顶盒播放器集群之间的分布式自治的内容分发网络系统，同时在协议上具备集中式的管理，利于监管和控制，而非完全去中心化无管控。在数据的走向上，支持片区内的机顶盒的缓存，形成上网/点播视频或文件的区域网内共享。所以，采用本发明提供的方法，不仅能够极大的提高宽带光纤到户的传输链路利用率，而且，由于大多数的实时热点媒体数据的高度重复性，还有利于大幅下降服务器的性能压力，将服务器的性能压力改由全网机顶盒共同分担，提升了资源的使用率，降低了项目造价，节约了IDC设备电能，实现了绿色环保。
附图说明
图1是现有技术中采用的CDN技术结构示意图；
图2是本发明提供的分布式自治机顶盒内容分发网络的方法流程示意图；
图3是本发明提供的具体使用流程示意图；
图4是更新前的在线用户并发数据示意图；
图5是更新前的边缘CDN服务器总体流量示意图；
图6是更新后的在线用户并发数据示意图；
图7是更新后的边缘CDN服务器总体流量示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施方式仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图2所示，本发明实施例提供了一种分布式自治机顶盒内容分发网络的方法，包括如下步骤：
S1，机顶盒携带终端信息向边缘服务器发出请求；
S2，所述边缘服务器收到请求后，向中心服务器代理获取响应内容标识的实体数据；
S3，所述中心服务器返回实体数据；
S4，所述边缘服务器收到请求，根据所述终端信息响应所述机顶盒获取数据的服务入口索引，所述服务入口索引包含：边缘服务器自身的可服务入口索引，和/或，新增同内容标识与同区域标识的其他机顶盒的可服务入口索引，如为初次访问则新建；
S5，所述机顶盒根据索引文件从所述边缘服务器，和/或，所述新增同内容标识与同区域标识的其他机顶盒中获取数据，同时激活所述机顶盒的本地服务入口，允许为少量其他机顶盒提供数据缓存代理。
本发明提供的上述方法，与现有技术中的内容请求与媒体数据应答模式不同的是，在流程上增加了：
1)CDN服务响应增加了区域内可服务地址索引；
传统的CDN通过提供其他可服务主机索引，将业务请求压力下放到其他服务器上；本发明中则不仅提供了其他可服务主机的索引，同时提供了同区域内可服务的其他机顶盒，将部分业务请求压力分摊至于区域的机顶盒上，让边缘的终端设备也提供服务能力与计算能力。
2)机顶盒播放器客户端同时需兼具缓存服务能力；
与传统的机顶盒播放器模式不一样，传统的机顶盒仅仅作为播放终端，不提供任何内容服务，往往内容服务是CDN服务器的工作。在本方案中，机顶盒作为边缘计算的一个微小节点，同样提供着服务能力，充分利用边缘终端的性能来降低CDN服务器的压力。
本发明中，基于现有的互联网业务机顶盒硬件功能进行优化，充分的利用了每个家用电视机顶盒，将机顶盒设备作为分布在外的微CDN，同时在协议上具备集中式的管理，利于监管和控制，而非完全去中心化无管控。在数据的走向上，支持片区内的机顶盒的缓存，形成上网/点播视频或文件的区域网内共享，减少上行和骨干网络压力。
可见，采用本发明提供的上述方法，可以形成机顶盒播放器集群之间的分布式自治的内容分发网络系统，不仅能够极大的提高宽带光纤到户的传输链路利用率，而且，由于大多数的实时热点媒体数据的高度重复性，还有利于大幅下降服务器的性能压力，将服务器的性能压力改由全网机顶盒共同分担，提升了资源的使用率，降低了项目造价，节约了IDC设备电能，实现了绿色环保。
本发明提供的方法主要应用于同一汇聚网片区内(同一个BRAS)的专网用户之间，互联网电视业务的数据共享与内容缓存分发。
其中，S1中，所述终端信息包括：机顶盒所在区域标识、机顶盒标识、请求内容标识、机顶盒公钥标识、机顶盒可服务端口、机顶盒服务能力状态，其中，所述机顶盒服务能力状态包含当前服务值与拒绝服务阈值。
本实施例中，S4中，所述新增同内容标识与同区域标识的其他机顶盒，满足如下条件：“当前服务值”小于“拒绝服务阈值”的机顶盒。
由于机顶盒自身性能有限，所以，其所服务性能指标应为小于机顶盒能力范围以内的数量，以保证机顶盒保持可服务状态。因此，在使用过程中，机顶盒在请求内容阶段提交终端信息时，需同时提交本机顶盒的拒绝服务阈值与当前服务值，从而，CDN边缘服务器就可以以本机顶盒的“当前服务值”小于“拒绝服务阈值”作为依据，来为该媒体内容提供相对空闲的可用机顶盒。
本实施例中，S4中，所述机顶盒可以保持周期性重新获取索引文件。
上述方法中，机顶盒保持周期性重新获取索引文件，具有如下的有益效果：在使用过程中，如需进行播控中止，则机顶盒可以在所获取的索引文件中记录中止内容提供，则该内容在全网范围内不可服务，从而实现播控的功能。
因此，采用上述方法，可以使得采用本发明提供的方法的系统具有播控的能力，有利于对数据内容的监管。
S5具体可以为，所述机顶盒优先从所述边缘服务器进行内容获取，在有一定缓存的基础上从同一区域的其他机顶盒上进行内容数据获取刺探操作，并最终从可服务的机顶盒上获取数据。
本案例核心的效果主要是借助通过实际终端即机顶盒，将机顶盒内部工作机制由单一的播放器转换为具备提供微小能力的服务器与播放器，将单台机顶盒的性能充分使用，并通过全局的机顶盒的边缘计算能力，降低任意节点上CDN的压力负载，大大降低了硬件设备投资；同时提供了内容播放可控制的机制，提升了媒体内容集中播控的能力。
如图3所示，本发明提供的方法的具体使用过程，可以按照如下步骤进行实施：
步骤1，机顶盒A向边缘服务器发起请求，携带以下信息：
机顶盒所在区域标识；
机顶盒标识；
请求内容标识；
机顶盒公钥标识；
机顶盒可服务端口；
机顶盒服务能力状态(包含当前服务值与拒绝服务阈值，例如3：10)；
如本领域技术人员可以理解的，还可以包括其他的终端信息。
步骤2，CDN边缘服务器收到请求，向上级中心CDN代理获取响应内容标识的实体数据。
步骤3，中心CDN返回数据。
步骤4，边缘服务器收到请求，并响应媒体获取数据的服务入口索引，需包含：
边缘CDN服务器自身的可服务入口；
新增同内容标识与同区域标识的机顶盒可服务入口，如为初次访问则新建。
例：
#Edge CDN Service Index
10.89.11.10:8081:public-key
10.89.11.11:8081:public-key
10.89.11.12:8082:public-key
10.89.11.13:8082:public-key
#STB Autonomous Service index
cxz-zone:stb-a-id:112.5.112.3:58081:stb-a-public-key
步骤5，机顶盒A播放器根据索引文件记录，向边缘CDN服务入口获取数据，并激活该机顶盒的服务入口。机顶盒保持周期性重新获取索引文件。
步骤6，CDN边缘服务器响应数据请求。
步骤7，机顶盒B同步骤1向边缘服务器发起请求
步骤8，边缘服务器收到请求，并响应媒体获取入口索引，需包含：
边缘CDN服务器自身可服务入口；
新增同内容标识与同区域标识的机顶盒可服务入口。
例：
#Edge CDN Service Index
10.89.11.10:8081:public-key
10.89.11.11:8081:public-key
10.89.11.12:8082:public-key
10.89.11.13:8082:public-key
#STB Autonomous Service index
cxz-zone:stb-a-id:112.5.112.3:58081:stb-a-public-key
cxz-zone:stb-b-id:112.5.116.132:58081:stb-b-public-key
步骤9，机顶盒B播放器根据索引文件记录，向边缘CDN服务入口获取数据，并激活该机顶盒的服务入口。机顶盒保持周期性重新获取索引文件。
步骤10，CDN边缘服务器响应数据请求。
步骤11，机顶盒B播放器根据索引文件记录，向机顶盒A尝试获取部分数据分片。
步骤12，机顶盒A校验机顶盒B携带的公钥信息，并响应数据请求。
步骤13，机顶盒C同步骤1向边缘服务器发起请求。
步骤14，边缘服务器收到请求，并响应媒体获取入口索引，需包含：
边缘CDN服务器自身可服务入口；
新增同内容标识与同区域标识的机顶盒可服务入口。
例：
#Edge CDN Service Index
10.89.11.10:8081:public-key
10.89.11.11:8081:public-key
10.89.11.12:8082:public-key
10.89.11.13:8082:public-key
#STB Autonomous Service index
cxz-zone:stb-a-id:112.5.112.3:58081:stb-a-public-key
cxz-zone:stb-b-id:112.5.116.132:58081:stb-b-public-key
cxz-zone:stb-c-id:112.5.100.252:58081:stb-c-public-key
步骤15，机顶盒C播放器根据索引文件记录，向边缘CDN服务入口获取数据，并激活该机顶盒的服务入口。机顶盒保持周期性重新获取索引文件。
步骤16，CDN边缘服务器响应数据请求。
步骤17，机顶盒C播放器根据索引文件记录，向机顶盒A尝试获取部分数据分片。
步骤18，机顶盒A校验机顶盒C携带的公钥信息，并响应数据请求。
步骤19，机顶盒C播放器根据索引文件记录，向机顶盒B尝试获取部分数据分片。
步骤20，机顶盒B校验机顶盒C携带的公钥信息，并响应数据请求。
步骤21，机顶盒保持周期性重新获取索引文件，如需进行播控中止，则在上述步骤5，9，15中所获取的索引文件中记录中止内容提供。则全网该内容不可服务，实现播控的功能。
具体实施例
本实施例中，在2018年5月14日凌晨，采用本发明提供的方法对服务器与机顶盒版本进行批量更新。
其中，更新前，使用现有技术的CDN技术，2018年5月12～14日期间，在线用户并发数据和边缘CDN服务器总体流量分别如图4和5所示。
更新后，采用本发明提供的方法，2018年5月14～16日期间的在线用户并发数据和边缘CDN服务器总体流量分别如图6和7所示。
从图中可以看出，在线总用户数基本不变的情况下，更新后，即使用本发明提供的方法后，边缘CDN服务器的服务流量有较大幅度下降，降幅接近38％。
通过采用本发明公开的上述技术方案，得到了如下有益的效果：本发明实施例提供了一种分布式自治机顶盒内容分发网络的方法，通过引入服务地址索引，并在有的互联网业务机顶盒硬件功能的基础上，充分的利用每个家用电视机顶盒，将机顶盒设备作为分布在外的微CDN，形成机顶盒播放器集群之间的分布式自治的内容分发网络系统，同时在协议上具备集中式的管理，利于监管和控制，而非完全去中心化无管控。在数据的走向上，支持片区内的机顶盒的缓存，形成上网/点播视频或文件的区域网内共享。所以，采用本发明提供的方法，不仅能够极大的提高宽带光纤到户的传输链路利用率，而且，由于大多数的实时热点媒体数据的高度重复性，还有利于大幅下降服务器的性能压力，将服务器的性能压力改由全网机顶盒共同分担，提升了资源的使用率，降低了项目造价，节约了IDC设备电能，实现了绿色环保。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视本发明的保护范围。

Claims (2)

1.一种分布式自治机顶盒内容分发网络的方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1，机顶盒携带终端信息向边缘服务器发出请求；
S2，所述边缘服务器收到请求后，向中心服务器代理获取响应内容标识的实体数据；
S3，所述中心服务器返回实体数据；
S4，所述边缘服务器收到请求，根据所述终端信息响应所述机顶盒获取数据的服务入口索引，所述服务入口索引包含：边缘服务器自身的可服务入口索引，和/或，新增同内容标识与同区域标识的其他机顶盒的可服务入口索引，如为初次访问则新建；
S5，所述机顶盒根据索引文件从所述边缘服务器，和/或，所述新增同内容标识与同区域标识的其他机顶盒中获取数据，同时激活所述机顶盒的本地服务入口，允许为少量其他机顶盒提供数据缓存代理；
S1中，所述终端信息包括：机顶盒所在区域标识、机顶盒标识、请求内容标识、机顶盒公钥标识、机顶盒可服务端口、机顶盒服务能力状态，其中，所述机顶盒服务能力状态包含当前服务值与拒绝服务阈值；
S4中，所述机顶盒保持周期性重新获取索引文件；
在使用过程中，如需进行播控中止，则机顶盒可以在所获取的索引文件中记录中止内容提供，则该内容在全网范围内不可服务，从而实现播控的功能；
S5具体为，所述机顶盒优先从所述边缘服务器进行内容获取，在有一定缓存的基础上从同一区域的其他机顶盒上进行内容数据获取刺探操作，并最终从可服务的机顶盒上获取数据。
2.根据权利要求1所述的分布式自治机顶盒内容分发网络的方法，其特征在于，S4中，所述新增同内容标识与同区域标识的其他机顶盒，满足如下条件：“当前服务值”小于“拒绝服务阈值”的机顶盒。
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