本发明涉及流媒体通信技术领域，特别涉及流 媒体传输的容错方法、系统、 终端节点及网络边缘节点。

背景技术

现阶段 P2P ( Peer-to-Peer,对等）网络和 CDN ( Content Delivery Network, 内容分发网络 )相结合的流媒体技术得到了长足发展，相应� �生的流媒体系统 包括如 PPlive、 GridMedia, CoolStreaming, Skype等。 P2P网络是一种分布式 网络架构， 网络中的所有参与者共享所拥有的资源，每个 网络节点都可以被其 它网络节点直接访问， 由此可以最大限度地利用网络带宽； 而 CDN 通过在 Internet (互联网）中增加一层新的网络架构， 将网络内容发布到最接近用户的 网络边缘节点， 从而使用户可以就近取得所需的内容。

在 P2P网络和 CDN网络相结合的流媒体传输系统中， 当有大量网络节点 频繁或永久地加入或退出系统， 甚至有恶意网络节点存在时，将导致系统中某 些网络节点的流媒体分发状态和行为不确定， 这些网络节点也被称为拜占庭节 点， 当系统中其它的网络节点需要从拜占庭节点上 获取流媒体内容时， 由于拜 占庭节点上的流媒体内容已经出错，因此其分 发给其它网络节点的流媒体内容 也将为错误的流媒体内容，从而导致系统中流 媒体传输的连续性和实时性遭到 破坏，当一个拜占庭节点的错误通过其下发流 媒体内容的网络节点扩展到整个 网络时， 容易引起整个网络系统的流媒体传输不可用。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供流媒体传输的容 错方法、 系统、终端节点及 网络边缘节点，以解决现有系统中存在拜占庭 节点时导致流媒体传输器不可用 的问题。

为解决上述技术问题， 本发明实施例提供如下技术方案：

一种流媒体传输的容错方法， 包括：

终端节点向网络边缘节点发送服务请求，所述 服务请求中包含所述终端节 点最后播放的媒体块的编号； 接收所述网络边缘节点根据所述服务请求反馈 的所述终端节点的邻居节 点的信息，所述邻居节点为当前所播放媒体块 的编号小于所述终端节点最后播 放的媒体块的编号的节点；

从所述邻居节点中选择所述终端节点的容错节 点。

一种流媒体传输的容错系统， 包括： 网络边缘节点和终端节点， 其中， 所述终端节点， 用于向网络边缘节点发送服务请求， 所述服务请求中包含 所述终端节点最后播放的媒体块的编号；

所述网络边缘节点， 用于接收到所述服务请求后， 向所述终端节点反馈所 述终端节点的邻居节点的信息，所述邻居节点 为当前所播放媒体块的编号小于 所述终端节点最后播放的媒体块的编号的节点 ；

所述终端节点， 还用于从所述邻居节点中选择所述终端节点的 容错节点。 一种终端节点， 包括：

发送单元， 用于向网络边缘节点发送服务请求， 所述服务请求中包含所述 终端节点最后播放的媒体块的编号；

接收单元，用于接收所述网络边缘节点反馈的 所述终端节点的邻居节点的 信息，所述邻居节点为当前所播放媒体块的编 号小于所述终端节点最后播放的 媒体块的编号的节点；

选择单元， 用于从所述邻居节点中选择所述终端节点的容 错节点。

一种网络边缘节点， 包括：

接收单元， 用于接收终端节点发送的服务请求， 所述服务请求中包含所述 终端节点最后播放的媒体块的编号；

反馈单元， 用于向所述终端节点反馈所述终端节点的邻居 节点的信息， 以 使所述终端节点从所述邻居节点中选择所述终 端节点的容错节点，所述邻居节 点为当前所播放媒体块的编号小于所述终端节 点最后播放的媒体块的编号的 节点。

由以上本发明实施例提供的技术方案可见，本 发明实施例中终端节点向网 络边缘节点发送服务请求，在服务请求中包含 终端节点最后播放的媒体块的编 号，接收网络边缘节点反馈的终端节点的邻居 节点的信息，邻居节点为当前所 播放媒体块的编号小于终端节点最后播放的媒 体块的编号的节点，从邻居节点 中选择该终端节点的容错节点。 本申请实施例中， 当某个终端节点由于网络中 发生拜占庭错误， 导致从拜占庭节点上获得的流媒体内容出错时 ， 可以从网络 边缘节点处得到能够提供正确流媒体内容的邻 居节点信息，从而保证流媒体传 输的连续性和实时性， 使得整个网络的流媒体传输持续可用。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中 的技术方案，下面将对实施 例或现有技术描述中所需要使用的附图作筒单 地介绍，显而易见地，对于本领 域普通技术人员而言，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。

图 1为本发明流媒体传输的容错实施例所应用的� �络架构示意图； 图 2为本发明流媒体传输的容错方法的第一实施� �流程图；

图 3为采用本流媒体传输的容错方法的第二实施� �流程图；

图 4为本发明流媒体传输的容错系统的实施例框� �；

图 5为本发明终端节点的第一实施例框图；

图 6为本发明终端节点的第二实施例框图；

图 7为本发明网络边缘节点的第一实施例框图；

图 8为本发明网络边缘节点的第二实施例框图。

具体实施方式

本发明实施例提供了流媒体传输的容错方法、 系统、终端节点及网络边缘 节点。

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方 案， 并使本发明的上述目 的、特征和优点能够更加明显易懂， 下面结合附图和具体实施方式对本发明作 进一步详细的说明。

参见图 1 , 为本申请流媒体传输的容错方法实施例所应用 的 P2P和 CDN 相结合的网络架构示意图：

图 1所示的网络架构中， 示出了一个骨干网络 120和三个边缘网络 140。 其中， 网络边缘服务器 130 (也可称为网络边缘节点）通过骨干网络 120从内 容服务器 110上获取流媒体内容，在骨干网络 120内保留了原有的 CDN 系统 的架构和功能；每个网络边缘服务器 130与若干终端节点（终端 151、终端 152 和终端 153 )相连， 在网络边缘服务器 130内引入了可控制管理的 P2P技术， 将流媒体内容分发传送到若干终端节点上， 在边缘网络 140上将 P2P 的流量 限制在同一区域内， 由此可以减少骨干网上的突发流量。

本申请实施例中，每个网络边缘节点向其所在 边缘网络中的终端节点转发 媒体块， 则接收这些媒体块的终端节点也称为该网络边 缘节点的下游节点。本 申请实施例可以应用在基于 P2P技术的边缘网络中，边缘网络中可以向发送 服 务请求的终端节点提供媒体块传输服务的其它 终端节点称为该终端节点的邻 居节点。 参见图 2, 为本发明流媒体传输的容错方法的第一实施例 流程：

步骤 201 : 终端节点向网络边缘节点发送服务请求， 该服务请求中包含终 端节点最后播放的媒体块的编号。

通常情况下， 当终端节点检测到所接收的媒体块无法播放， 例如， 当媒体 块无法解码时， 可以向网络边缘节点发送服务请求， 该服务请求中包含终端节 点最后播放的媒体块的编号。

步骤 202: 接收网络边缘节点根据所述服务请求反馈的该 终端节点的邻居 节点的信息，其中所述邻居节点为当前所播放 媒体块的编号小于所述终端节点 最后播放的媒体块的编号的节点。

其中，网络边缘节点实时记录向下游节点转发 的媒体块的编号和下游节点 的地址， 当接收到终端节点发送的服务请求后， 查找记录的向下游节点转发的 媒体块的编号，如果查找到小于终端节点最后 播放的媒体块的编号的下游节点 的媒体块的编号时，将下游节点的地址作为邻 居节点的信息，如果未查找到小 于终端节点最后播放的媒体块的编号的下游节 点的媒体块的编号时，将网络边 缘节点的地址作为邻居节点的信息。

步骤 203: 从所述邻居节点中选择所述终端节点的容错节 点。

具体的，终端节点计算其与每个邻居节点之间 传输最后播放的媒体块的时 间，并根据传输最后播放的媒体块的时间计算 每个邻居节点的 QoS,根据 QoS 从高到低的顺序选择至少一个邻居节点作为该 终端节点的容错节点。 参见图 3 , 为本申请流媒体传输的容错方法的第二实施例 流程图， 该实施 例详细示出了对流媒体传输进行容错的过程：

步骤 301 : 网络边缘节点实时记录向下游节点转发的媒体 块的编号和下游 节点的地址。

结合图 1所示的网络架构可知，每个网络边缘节点可� �通过骨干网络（如：

CDN 网络）从内容服务器上获取流媒体内容， 每个网络边缘节点向与其相连 的终端节点转发该终端节点所要播放的媒体块 ，在转发媒体块后记录该媒体块 的编号和接收该媒体块的终端节点的地址 ,一段完整的流媒体内容可以分为不 同的媒体块， 这些媒体块按照播放顺序进行编号， 终端节点也是按照播放的先 后顺序请求每一个媒体块。其中，接收网络边 缘节点下发媒体块的终端节点都 称为该网络边缘节点的下游节点。

步骤 302: 终端节点实时检测当前接收的媒体块的播放情 况。

终端节点除了接收来自网络边缘节点发送的媒 体块外，由于属于同一边缘 网络的终端节点之间基于 P2P技术传输流媒体内容，因此当该边缘网络中 的某 一个终端节点发生拜占庭错误时， 该终端节点成为拜占庭节点，拜占庭节点向 其它终端节点所传输的媒体块将无法正常解码 播放，因此同一边缘网络中的终 端节点实时检测当前接收的媒体块的播放情况 ，以便在接收到拜占庭节点发送 的媒体块时， 可以触发向网络边缘节点发送服务请求。

步骤 303: 当终端节点检测到媒体块不能播放时， 向网络边缘节点发送服 务请求， 该服务请求中包含终端节点最后播放的媒体块 的编号。

当终端节点检测到所接收的媒体块不能播放时 ，说明其所在的边缘网络中 发生了拜占庭错误， 因此向网络边缘节点发送服务请求， 以请求播放中断的媒 体块， 该服务请求中包括了终端节点最后播放的媒体 块的编号， 该媒体块的编 号表示了流媒体内容的播放位置。

步骤 304: 网络边缘节点查找记录的向下游节点转发的媒 体块的编号。 在网络边缘节点上记录了其向边缘网络中的终 端节点转发的媒体块的编 号和对应的终端节点的地址，因此可以根据请 求服务中的媒体块的编号查找记 录的媒体块的编号。

步骤 305: 判断是否查找到小于终端节点最后播放的媒体 块的编号的媒体 块的编号， 若是， 则执行步骤 306; 否则， 执行步骤 312。

步骤 306: 网络边缘节点将下游节点的地址作为邻居节点 的信息。

网络边缘节点可以将服务请求中的媒体块的编 号逐一与所记录的媒体块 的编号进行比较， 当找到小于服务请求中的媒体块的编号时，说 明查找到的媒 体块的编号所对应的终端节点上将会从网络边 缘节点上获得服务请求中所请 求的媒体块， 因此将查找到的媒体块的编号所对应的终端节 点（即网络边缘节 点的下游节点）作为发送服务请求的终端节点 的邻居节点。根据网络边缘节点 上的记录可以同时获得查找到的邻居节点的地 址 ,根据邻居节点的地址生成邻 居节点的信息。

进一步，网络边缘节点可以设置一个时间间隔 ，例如，设置为 10ms至 20ms 之间， 当接收到终端节点发送的服务请求后， 判断在该时间间隔内， 是否执行 完成步骤 304至步骤 306 , 如果未能执行完步骤 304至步骤 306 , 则说明服务 超时， 结束当前流程， 并重新等待终端节点发送的服务请求。

步骤 307: 网络边缘节点向终端节点反馈邻居节点的信息 。

步骤 308: 终端节点根据接收到的邻居节点信息， 删除丟包率超过阈值的 邻居节点， 该丟包率为邻居节点与终端节点之间传输流媒 体的丟包率。

由于终端节点和邻居节点属于同一边缘网络,� �互之间基于 P2P技术传输 流媒体内容，因此终端节点上记录了其与每个 邻居节点之间曾经传输流媒体内 容的丟包率，对于丟包率高于阈值的邻居节点 ，说明该邻居节点与终端节点之 间传输流媒体的质量（QoS )不高， 因此删除这些邻居节点， 筛选出丟包率较 低的邻居节点。

步骤 309: 终端节点计算自身与每个邻居节点之间传输所 述最后播放的媒 体块的时间。

4叚设共有 N个邻居节点， 最后播放的媒体块为 j , 则在计算终端节点与第 i个邻居节点之间传输媒体块 j的时间时， 可以采用如下公式：

ERRTi (j- 1) , Tnow + R(i) }+B(j)/A(i)

上式中， ERRT^j)为终端节点从邻居节点 i上取回媒体块 j的估计完成时 间， ERRTi 为终端节点从邻居节点 i上取回媒体块 j的前一个媒体块的时 间， R(i)为终端节点到邻居节点 i的往返时间， B(j)为媒体块 j的大小， A(i)为 来自邻居节点 i的可用带宽。

步骤 310: 终端节点根据传输最后播放的媒体块的时间计 算每个邻居节点 的 QoS。

终端节点可以按照如下公式计算每个邻居节点 的 QoS,即每个邻居节点传 输媒体块 j的良好度： _G « = _a , ^Β ^ a , 腿 ⁷ ]

ρ max{Bw } ^ρ max{ERRr.}

1≤!'≤W ' l≤i<N ¹

上式中， ^¼7 '·是邻居节点 i贡献给系统的可用带宽， ERRT是前述步骤 309 估计出的邻居节点 i和终端节点之间传输媒体块 j的往返时间， 和 分别是 和 ERRT 的权重因子。 如果将 的值设置较大则倾向于选择可用带宽较高 的节点作为终端节点的容错节点， 如果将 ^β ρ值设置较大则倾向于选择临近的 邻居节点作为容错节点。 在实际应用过程中， 可以根据需要进行设置， 对此本 申请实施例不进行限制。

步骤 311 :终端节点根据 QoS从高到低的顺序选择至少一个邻居节点作为 该终端节点的容错节点， 结束当前流程。

将步骤 310中计算出的 G ^A 作为邻居节点的 QoS指标， 将其按照从高到低 的顺序进行排列，从中选择一个，或者几个邻 居节点作为终端节点的容错节点。 在对 QoS进行排序时， 可以采用起泡排序算法、 快速排序算法等现有排序算 法， 在此不再赘述。

步骤 312: 将网络边缘节点的地址作为所述邻居节点的信 息， 将该邻居节 点的信息发送给终端节点， 结束当前流程。

网络边缘节点可以将服务请求中的媒体块的编 号逐一与所记录的媒体块 的编号进行比较， 当未找到小于服务请求中的媒体块的编号时， 说明边缘网络 中所有的终端节点都不能作为发送服务请求的 终端节点的邻居节点，此时网络 边缘节点将自身地址作为邻居节点信息发送给 终端节点，终端节点后续直接从 网络边缘节点上获得中断播放的媒体块。

由上述实施例可见， 当某个终端节点由于网络中发生拜占庭错误， 导致从 拜占庭节点上获得的流媒体内容出错时，可以 从网络边缘节点处得到能够提供 正确流媒体内容的邻居节点信息，从而保证流 媒体传输的连续性和实时性，使 得整个网络的流媒体传输持续可用。 与本发明流媒体传输的容错方法的实施例流程 相对应，本发明还提供了流 媒体传输的容错系统、 终端节点和网络边缘节点的实施例。

参见图 4, 为本发明流媒体传输的容错系统的实施例框图 ：

该系统包括：终端节点 410和网络边缘节点 420。在一个大型网络系统中， 可能包含若干网络边缘节点和与每个网络边缘 节点相连的若干终端节点，若干 网络边缘节点属于同一骨干网络，连接到同一 网络边缘节点的若干终端节点属 于同一边缘网络，若干终端节点之间通过 P2P技术实现流媒体的分发传送。为 了示例方便，图 4中仅示出了一个网络边缘节点 420和与其相连的三个终端节 点 410, 三个终端节点 410之间可以互为邻居节点。

其中， 所述终端节点 410, 用于向网络边缘节点 420发送服务请求， 所述 服务请求中包含所述终端节点 410最后播放的媒体块的编号；

所述网络边缘节点 420,用于接收到所述服务请求后，向所述终端� �点 410 反馈所述终端节点 410的邻居节点的信息，所述邻居节点为当前所 播放媒体块 的编号小于所述终端节点最后播放的媒体块的 编号的节点；

所述终端节点 410 , 还用于从所述邻居节点中选择自身的容错节点 。

进一步，所述终端节点 410,还用于检测到当前接收的媒体块不能播放� �， 向网络边缘节点 420发送服务请求；

所述网络边缘节点 420, 还用于实时记录向下游节点转发的媒体块的编 号 和所述下游节点的地址， 当接收到所述服务请求后， 查找所述记录的向下游节 点转发的媒体块的编号，当查找到小于所述终 端节点 410最后播放的媒体块的 编号的媒体块的编号时，将所述查找到的媒体 块的编号对应的下游节点的地址 作为所述邻居节点的信息，当未查找到小于所 述终端节点 410最后播放的媒体 块的编号的媒体块的编号时，将所述网络边缘 节点的地址作为所述邻居节点的 信息。 参见图 5 , 为本发明终端节点的第一实施例框图：

该终端节点包括： 发送单元 510、 接收单元 520和选择单元 530。

其中， 发送单元 510, 用于向网络边缘节点发送服务请求， 所述服务请求 中包含所述终端节点最后播放的媒体块的编号 ；

接收单元 520, 用于接收所述网络边缘节点反馈的所述终端节 点的邻居节 点的信息，所述邻居节点为当前所播放媒体块 的编号小于所述终端节点最后播 放的媒体块的编号的节点；

选择单元 530, 用于从所述邻居节点中选择所述终端节点的容 错节点。 参见图 6, 为本发明终端节点的第二实施例框图：

该终端节点包括： 检测单元 610、 发送单元 620、 接收单元 630、 删除单 元 640和选择单元 650。

其中， 检测单元 610, 用于检测到当前接收的媒体块不能播放时， 触发所 述发送单元 620的功能；

发送单元 620, 用于向网络边缘节点发送服务请求， 所述服务请求中包含 所述终端节点最后播放的媒体块的编号；

接收单元 630, 用于接收所述网络边缘节点反馈的所述终端节 点的邻居节 点的信息，所述邻居节点为当前所播放媒体块 的编号小于所述终端节点最后播 放的媒体块的编号的节点；

删除单元 640, 用于根据接收的所述邻居节点的信息， 删除丟包率超过阈 值的邻居节点， 然后触发所述选择单元 650的功能， 所述丟包率为所述邻居节 点与所述终端节点之间传输流媒体的丟包率；

选择单元 650, 用于从所述邻居节点中选择所述终端节点的容 错节点。 具体的， 选择单元 650可以包括（图 6中未示出）： 第一计算单元， 用于 计算所述终端节点与每个邻居节点之间传输所 述最后播放的媒体块的时间；第 二计算单元，用于根据所述传输最后播放的媒 体块的时间计算所述每个邻居节 点的 QoS; 节点选择单元， 用于根据所述 QoS从高到低的顺序选择至少一个 邻居节点作为所述终端节点的容错节点。

在本发明终端节点的另一实施例中， 可以包括检测单元、 发送单元、 接收 单元和选择单元， 上述各个单元所实现的功能与图 6中所示一致， 其中区别在 于由于不包括删除单元，因此选择单元直接从 接收单元所接收的邻居节点中选 择终端节点的容错节点。 在本发明终端节点的又一实施例中， 可以包括发送单元、接收单元、 删除 单元和选择单元， 上述各个单元所实现的功能与图 6中所示一致， 其中区别在 于由于不包括检测单元， 因此发送单元无需其它条件触发， 直接向网络边缘节 点发送服务请求。 参见图 7, 为本发明网络边缘节点的第一实施例框图：

该网络边缘节点包括： 接收单元 710和反馈单元 720。

其中， 接收单元 710, 用于接收终端节点发送的服务请求， 所述服务请求 中包含所述终端节点最后播放的媒体块的编号 ；

反馈单元 720, 用于根据接收单元 710接收的所述服务请求， 向所述终端 节点反馈所述终端节点的邻居节点的信息，以 使所述终端节点从所述邻居节点 中选择所述终端节点的容错节点，所述邻居节 点为当前所播放媒体块的编号小 于所述终端节点最后播放的媒体块的编号的节 点。 参见图 8, 为本发明网络边缘节点的第二实施例框图：

该网络边缘节点包括： 记录单元 810、 接收单元 820、 查找单元 830和反 馈单元 840。

记录单元 810, 用于实时记录向下游节点转发的媒体块的编号 和所述下游 节点的地址；

接收单元 820, 用于接收终端节点发送的服务请求， 所述服务请求中包含 所述终端节点最后播放的媒体块的编号；

查找单元 830, 用于当所述接收单元接收到服务请求后， 查找所述记录单 元 810记录的向下游节点转发的媒体块的编号，当 查找到小于所述终端节点最 后播放的媒体块的编号的媒体块的编号时，将 所述查找到的媒体块的编号对应 的下游节点的地址作为所述邻居节点的信息， 当未查找到小于所述终端节点最 后播放的媒体块的编号的媒体块的编号时，将 所述网络边缘节点的地址作为所 述邻居节点的信息；

反馈单元 840 , 用于向所述终端节点反馈所述终端节点的邻居 节点的信 息， 以使所述终端节点从所述邻居节点中选择所述 终端节点的容错节点， 所述 邻居节点为当前所播放媒体块的编号小于所述 终端节点最后播放的媒体块的 编号的节点。 通过以上的实施方式的描述可知 ,本发明实施例中终端节点向网络边缘节 点发送服务请求， 在服务请求中包含终端节点最后播放的媒体块 的编号，接收 网络边缘节点反馈的终端节点的邻居节点的信 息，邻居节点为当前所播放媒体 块的编号小于终端节点最后播放的媒体块的编 号的节点，从邻居节点中选择该 终端节点的容错节点。本申请实施例中， 当某个终端节点由于网络中发生拜占 庭错误，导致从拜占庭节点上获得的流媒体内 容出错时， 可以从网络边缘节点 处得到能够提供正确流媒体内容的邻居节点信 息，从而保证流媒体传输的连续 性和实时性， 使得整个网络的流媒体传输持续可用。

本领域的技术人员可以清楚地了解到本发明可 借助软件加必需的通用硬 件平台的方式来实现。基于这样的理解， 本发明的技术方案本质上或者说对现 有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式 体现出来，该计算机软件产品可 以存储在存储介质中， 如 ROM/RAM、 磁碟、 光盘等， 包括若干指令用以使得 一台计算机设备（可以是个人计算机， 服务器， 或者网络设备等）执行本发明 各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法 。

以上所述的本发明实施方式， 并不构成对本发明保护范围的限定。任何在 本发明的精神和原则之内所作的修改、等同替 换和改进等， 均应包含在本发明 的保护范围之内。