Распределенная система доставки медиаконтента поверх IP-сетей Российский патент 2022 года по МПК H04L65/611 H04L45/44 H04N21/20 H04N21/647 

Изобретение относится к информационным технологиям, в частности к информационным системам, осуществляющим доставку медиаконтента в отдаленные места, имеющие ограничения емкости линии связи.

Из уровня техники известна система доставки медиаконтента “Life-stream” (https://life-stream.tv/ru/products/cdn/ дата обращения 31.01.2022), включающая модули API, транскодер, сервер-рестример, источник контента, а также клиентское устройство.

Недостатком данной системы следует считать обязательное требование интеграции с внешними системами доставки контента, например “Лайфстрим" и "24 часа ТВ".

Из уровня техники известна СИСТЕМА ДЛЯ ПРЕДОСТАВЛЕНИЯ УСЛУГ IPTV (патент RU 61 971 U1 МПК H04L 12/18, опубликовано 10.03.2007 г.), содержащая управляющий компьютер и кодер, отличающаяся тем, что содержит дополнительно коммутатор, видеосервер, средство условного доступа, стример и как минимум один ресивер, при этом видеосервер, средство условного доступа, управляющий компьютер и стример параллельно соединены с коммутатором, а стример соединен как минимум с одним ресивером и одним кодером, при этом коммутатор имеет выходы для подключения более чем одного абонентского устройства

Недостатком данной системы следует считать отсутствие перенаправления через API на менее загруженный сервер-стример, или же подключение к определенному серверу-стримеру, относящемуся к определенной CDN зоне распространения контента.

Из уровня техники известна интерактивная система IPTV и способ распространения в ней контента (патент RU 2 532 263 C2, МПК H04N 21/2381, H04N 21/433, H04L 29/06, опубликовано 10.11.2014 г.), характеризующаяся тем, что содержит: функциональный модуль управления услугами IPTV, выполненный с возможностью запроса на передачу медийного контента, размещенного в медийном функциональном модуле IPTV, на абонентское оборудование; медийный функциональный модуль IPTV, выполненный с возможностью передачи медийного контента абонентскому оборудованию; и абонентское оборудование, выполненное с возможностью: сохранения медийного контента в собственной памяти, выбора медийного контента, сохраненного в памяти, непосредственно для воспроизведения, или выбора в интерактивном режиме с использованием функционального модуля выбора услуг соответствующего медийного контента, сохраненного в памяти для воспроизведения.

Недостатком данной системы следует считать отсутствие перенаправления через API на менее загруженный сервер-стример, или же подключение к определенному серверу-стримеру, относящемуся к определенной CDN зоне распространения контента.

Техническим результатом заявляемого изобретения является организация доставки контента в условиях ограниченной емкости линии связи, обеспечить отсутствие перегруза линии связи IPTV трафиком, обеспечить экономию полосы пропускания, обеспечить доставку медиа контента поверх IP сетей еще в отдаленных зонах.

Технический результат достигается тем, что распределенная система доставки медиаконтента поверх IP сетей, содержащая:

сервер-стример, связанный путем односторонней связи с транскодером, который в свою очередь соединен путем односторонней связи с сервером стримером, содержащим временное файловое хранилище, осуществляющим транскодирование входящего MPEG-TS видеопотока и перепаковку транскодированного потока в HLS для сохранения кэша во временное файловое хранилище, имеющий в своем составе proxy-helper и proxy-checker, а также кэш хранилище Redis, содержащее информацию о связках IP-клиента: выбранный стример, информацию о авторизации и т.д;

web-сервер nginx, соединенный с API, который осуществляет возможность подключения клиентов и отдачу подготовленного контента;

сервер статического контента, через который передаются отдельные логотипы телепередач и их названия, связанный путем двусторонней связи с локальной базой данных, содержащую информацию о IP-адресах, принадлежность их к CDN-зонам, список всех телеканалов, программу передач, которая в свою очередь связана с API путем двусторонней связи;

модуль клиента, выполненный в виде приставки и/или телефона с мобильным приложением, обеспечивающий сетевую связность с сервером-стримером.

Наличие в системе сервера-стримера позволяет получить поток с транскодера в единственном экземпляре и в дальнейшем раздать контент клиентам в месте расположения данного стримера, а также возможность не запрашивать поток с транскодера при отсутствии запросов от клиентов. При таком типе работы удастся не перегружать линию связи IPTV трафиком.

Наличие в системе транскодирования MPEG-TS потока в HLS, реализуемого сервером-стримером позволяет реализовывать передачу информации поверх ip сети.

Исполнение сервера-стримера путем web-сервера Nginx позволяет работать в режиме кэширующего прокси-сервера с автоматическим определением транскодера, на котором подготовлен необходимый клиенту поток.

Наличие в составе сервера-стримера компонента proxy-helper обеспечивает выполнение таких функций как: принятие пользовательского подключения; определение запрашиваемого контента; кэширование контента; проксирование не кэшированных запросов к источнику; отдача контента клиентам; аутентификация и авторизация клиентов; сбор и отправка данных статистики просмотра. (фиг. 2) При выставлении небольшого времени “жизни” кэшированного потока получится не транслировать потоки, которые не запрашиваются клиентами, тем самым решается проблема экономии пропускной способности канала связи.

Наличие в системе API, являющимся ядром программы, позволяет перенаправить клиента на сервер, который расположен территориально ближе всех других серверов-стримеров, причем таких серверов может быть множество, причем они могут располагаться в различных местах, при этом места расположения можно разделить на CDN-зоны. Что касаемо условия, когда необходимо передать медиа контент в отдаленные места, где исключена возможность по каким-либо причинам установки сервера-стримера. Тогда при попадания запроса от клиента на API, API осуществляет перенаправление на тот сервер - стример, который ближе к данной зоне нахождения клиента. Подключение к ближайшему серверу - стримеру снижает перегрузку линии связи IPTV трафиком.

Подключение клиента осуществляется по его IP, а именно по IP-адресу устройства, через которое необходимо получить медиа контент, в данном случае это приставка и/или телефон с приложением клиента. При этом наличие связи модуля клиента с API позволяет API определить привязку IP адреса к определенной CDN-зоне (фиг. 3). Если IP-адрес клиента не привязан к какой-либо зоне, то будет выбран любой «общедоступный» сервер-стример с наименьшим количеством соединений, который обслуживает клиентов, которые не относятся к удаленным населенным пунктам. Таким образом будет обеспечен медиаконтентом клиент, находящийся в отдаленной зоне.

Сущность заявляемого изобретения поясняется графическими материалами, где на фиг. 1 представлена блок-схема распределенная системы доставки медиаконтента поверх ip сетей; фиг. 2 - блок-схема алгоритма работы web-сервера; фиг. 3 - алгоритм выбора сервера-стримера; фиг 4 -

На фиг. обозначены следующие блоки и узлы распределенная системы доставки медиаконтента поверх ip сетей:

1 - медиаконтент

2 - транскодер

3, 4, 5 - сервер-стример

6 - API

7 - клиент

8 - локальная база данных

9 - сервер статистического контента

Работу распределенной системы доставки медиаконтента поверх ip сетей осуществляется следующим образом:

Для получения доступа к медиаконтенту, например, просмотру эфира какого-то либо канала, модуль клиента 7, выполненный в виде маршрутизатора, направляет запрос на API 6.

После чего API 6 в первую очередь выполняется проверка на принадлежность IP-адреса клиента к пулу адресов, которые привязаны к зоне CDN. Если адрес попадает в какой-либо пул IP-адресов, то идет определение ID сервера-стримера (3-5), который обслуживает данную зону.

Если нашлось совпадение и сервер-стример (3-5) с помощью сервиса proxy-checker помечен в базе данных 8 как “общедоступный”, то в качестве назначения для перенаправления выбирается определенный сервер рестример.

В результате работы функции в базе данных 8 добавляется запись, которая описывает принадлежность IP-адреса клиента к выбранному серверу-стримеру (3-5). Данная запись имеет срок жизни в 5 минут и используется для снижения нагрузки на базу данных, так как операция выбора сервера-стримера довольно затратна по времени выполнения.

При повторном запросе клиента к API 6 время жизни записи продлевается. Также данная принадлежность позволяет клиенту попадать на один и тот же сервер, что исключает возникновение различных проблем при воспроизведении контента.(фиг 4)

Для воспроизведения и передачи контента на клиентское устройство стример 3-5, обращается к транскодеру 2, который в свою очередь обращается к медиаконтенту, и путем транскодирования транскодирования MPEG-TS потока в HLS для клиентского устройства.

При этом, чтобы клиент смог просматривать анонс телепередач, видеть “заставки” каналов, то в модуль клиента 7, а также в локальную базу данных 8, поступают данные с сервера 9 статистического контента. Тем самым клиент на своем устройстве может видеть “визуал” того канала, чей контент клиент будет просматривать.

Изобретение относится к информационным технологиям, в частности к информационным системам, осуществляющим доставку медиаконтента в отдаленные места, имеющие ограничения емкости линии связи. Техническим результатом является обеспечение доставки контента в условиях ограниченной линии связи за счет того, что компонент API перенаправляет запрос от клиента на тот сервер-стример, который ближе всего к данной зоне нахождения клиента. Предложена распределенная система доставки медиаконтента поверх IP-сетей. Система содержит серверы-стримеры, web-сервер nginx, сервер статического клиента, модуль клиента. Сервер-стример, связанный путем односторонней связи с транскодером, содержит временное файловое хранилище, осуществляет транскодирование входящего MPEG-TS видеопотока и перепаковку транскодированного потока в HLS для сохранения кэша во временное файловое хранилище, имеет в своем составе proxy-helper и proxy-checker, а также кэш-хранилище Redis. Web-сервер nginx, соединенный с API, который осуществляет возможность подключения клиентов и отдачу подготовленного контента. API выполнен с возможностью перенаправлять клиента на тот сервер-стример из множества серверов, который расположен территориально ближе всех других серверов-стримеров, при этом места расположения серверов разделены на CDN-зоны. 4 ил.

Распределенная система доставки медиаконтента поверх IP-сетей, содержащая:

- сервер-стример, связанный путем односторонней связи с транскодером, содержащий временное файловое хранилище, осуществляющий транскодирование входящего MPEG-TS видеопотока и перепаковку транскодированного потока в HLS для сохранения кэша во временное файловое хранилище, имеющий в своем составе proxy-helper, выполненный с возможностью принимать пользовательское подключение; определять запрашиваемый контент; кэшировать контент; проксировать не кэшированные запросы к источнику; отдавать контент клиентам; осуществлять аутентификацию и авторизацию клиентов; собирать и отправлять данные статистики просмотра; и proxy-checker, выполненный с возможностью осуществлять поиск совпадений IP-адреса клиента с пулом адресов, которые привязаны к CDN; а также кэш-хранилище Redis, содержащее информацию о связках IP-клиента: выбранный стример, информацию об авторизации, причем сервер-стример выполнен с возможностью получения потока с транскодера в единственном экземпляре и, в дальнейшем, с возможностью раздать контент клиентам в месте расположения данного стримера;

- web-сервер nginx, соединенный с API, который осуществляет возможность подключения клиентов и отдачу подготовленного контента;

- сервер статического контента, через который передаются отдельные логотипы телепередач и их названия, связанный путем двусторонней связи с локальной базой данных, содержащей информацию о IP-адресах, принадлежность их к CDN-зонам, список всех телеканалов, программу передач, которая в свою очередь связана с API путем двусторонней связи;

- модуль клиента, выполненный в виде приставки и/или телефона с мобильным приложением, обеспечивающий сетевую связность с сервером-стримером путем передачи IP-адреса; связанный с API путем двусторонней связи, а также с сервером статистического контента;

- при этом API связан путем двусторонней связи с сервером-стримером, который связан односторонней связью с транскодером, а также API связан путем двусторонней связи с модулем клиента, кроме того, API связан путем двусторонней связи с другими серверами-стримерами, API выполнен с возможностью перенаправлять клиента на тот сервер-стример из множества серверов, который расположен территориально ближе всех других серверов-стримеров, при этом места расположения серверов разделены на CDN-зоны.