专利名称：一种性能优化的移动视频点播业务系统及实现方法
技术领域：
本发明涉及一种性能优化的移动视频点播业务系统及实现方法，确切地说，涉及一种基于GPRS移动网、性能优化的移动视频点播业务系统及实现方法，属于与移动流媒体业务相关的移动通信网络技术领域。
背景技术：
利用移动终端进行的移动视频点播VoD(Video on Demand)是一种重要的移动数据业务，它满足了移动用户随时随地观看视频节目的需求，有着巨大的市场潜力。目前，中国移动已经在上海、浙江、福建等省市使用通用分组无线业务GPRS(General Packet Radio Service)网络提供了移动视频点播业务。
GPRS网络是一种2.5代移动通信网络，它是在目前GSM移动通信网络的基础上，主要通过增加GPRS服务支持结点SGSN(Serving GPRS Support Node)和GPRS网关支持结点GGSN(Gateway GPRS Support Node)两种网元实体实现的。GPRS网络主要特点是能够支持中、高速率数据传输，可向每个用户提供9.05～171.2kbit/s的数据传输速率。SGSN是为移动终端MS提供业务的节点，在激活GPRS业务时，SGSN建立起一个移动性管理环境，包含有关这个移动终端MS的移动性和安全性方面的信息。SGSN的主要作用是记录移动台的当前位置信息，并且在移动台和SGSN之间完成移动分组数据的发送和接收。GGSN主要作用是网关，用于连接多种不同的数据网络；GGSN存储GPRS业务用户的路由信息，并根据该信息将协议数据单元PDU(Protocol Data Unit)利用隧道技术发送到MS的当前的业务接入点，即SGSN。
现有的移动视频点播系统包括下述几个部分GPRS网络、流媒体内容服务器SCS(Streaming Content Server)，WAP门户网站和用户终端MS。其中GPRS网络用于传输流媒体内容；流媒体内容服务器SCS用于存放由内容提供商预先制作好的多媒体节目内容；WAP门户网站是一个提供目录服务的WAP服务器，集中存放各流媒体内容服务器上节目的简介和链接地址URL等信息；移动终端必须是具有GRPS功能的2.5G手机或PDA，为了支持流媒体业务，终端还需要安装支持相应流媒体内容解码格式(如H.264)和控制协议(如RTSP)的播放软件。
通常，一个完整的VoD业务流程包括如下步骤(1)移动用户通过终端的WAP浏览器访问流媒体业务的WAP门户网站，通过浏览节目介绍选择自己感兴趣的内容；(2)用户单击欲点播节目的标题，将节目内容的链接地址URL反馈给终端的WAP浏览器；(3)WAP浏览器通过关联方式启动终端上的流媒体播放器程序；(4)流媒体播放器根据节目的URL向相应的流媒体内容服务器SCS请求连接；(5)流媒体内容服务器接纳该连接后，向用户提供连续的流媒体节目内容，并监控移动用户的实时传输控制协议；(6)GPRS网络承载节目内容和控制协议的传输；(7)用户接收到节目流后，首先进行缓存，等缓存内容达到一定量后开始播放节目；并通过实时传输控制协议对服务进行控制。
(8)在节目播放期间，用户通过播放软件发送RTSP协议报文实现与服务器的交互操作。
在上述的VoD业务的执行步骤框架中，存在一些性能瓶颈(1)业务时延较大主要体现在GPRS骨干网络底层协议不适合于实时连续型流媒体业务传输，实际采用的隧道协议GTP(GPRS Tunnel Protocol)增加了媒体流的传输延时；(2)网络带宽消耗大单个媒体流的传输速率应不低于20Kbps，多用户同时在线会对GPRS核心网造成较大流量冲击；(3)核心网能够承载的并发用户数量较少多用户同时在线时服务性能下降较大。
因此如何解决基于GPRS网络的上述移动视频点播出现的性能问题，已经成为一个迫切需要解决的技术问题。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是提供一种基于GPRS移动网、性能优化的移动视频点播业务系统及实现方法，从而较好地解决目前GPRS网络上移动视频点播出现的各种性能瓶颈。
为了达到上述目的，本发明提供了一种性能优化的移动视频点播业务系统，至少包括GPRS网络和该网络中的各个网元移动交换中心MSC、GPRS服务支持结点SGSN、GPRS网关支持结点GGSN、流媒体内容服务器SCS、WAP门户网站服务器、基站系统BSS和用户移动终端MS；其特征在于所述系统还包括中心缓存代理CCP(Central Cache Proxy)服务器，设置在GPRS网关支持结点GGSN与外部包数据网PDN(Packet Data Networks)的边界上，用于缓解SCS的业务负载，降低GGSN与SCS之间的网络带宽消耗，提高视频点播的响应速度；用户边界缓存代理UECP(User Edge Cache Proxy)服务器，设置在每个基站系统BSS中，即设置在每个基站交换控制器BSC和各个基站BTS之间，具有基于缓存替换策略的自适应缓存能力，通过提高缓存命中率，来保证用户视频点播请求的快速响应；高速IP直连链路，设置在CCP服务器和每个UECP服务器之间，用于在两者之间传输流媒体内容，并藉此将所述两类代理服务器构成流媒体内容在整个系统的两级缓存装置，从而旁路大量的节目内容流媒体，明显减少其它链路的数据流量和处理负载，减小、消除视频点播业务对网络性能的影响。
所述中心缓存代理CCP服务器是在每个公众陆地移动网PLMN(PublicLands Mobile Network)内至少设置一个，其配置数量取决于业务需求量。
所述中心缓存代理CCP服务器完成的功能进一步包括有监听实时流协议RTSP(Real Time Streaming Protocol)报文，再将其与点播排行榜进行匹配监听GGSN与SCS之间的RTSP报文，截取并解析RTSP请求报文，提取节目的统一资源定位符URL，再用URL匹配CCP上的点播排行榜；若匹配成功，则终止该请求报文，而以对应的RTSP报文通过GGSN应答移动终端，然后从缓存库中提取节目内容并使用实时传输协议RTP(Real TimeTransport Protocol)经IP直连链路发送给移动终端；否则，转发该RTSP请求报文到SCS；实时传输协议RTP媒体流的监听、传输和缓存替换监听并截取SCS到GGSN的RTP媒体流，将满足缓存替换策略的节目内容截获并保存在其缓存库中，再把来自SCS或缓存库的节目内容使用RTP协议发送给用户；制作CCP点播排行榜根据设定的周期，对节目点播情况进行统计或对各个UECP上报的节目点播情况进行汇总统计，并按照排行准则制作CCP的点播排行榜。
所述中心缓存代理CCP服务器中的软件控制模块包括有RTSP报文过滤和转发模块监听GGSN与SCS之间的RTSP报文，截取并解析RTSP请求报文，提取节目的统一资源定位符URL，然后应答点播排行榜匹配成功的RTSP报文，转发点播排行榜匹配不成功的RTSP报文；排行榜匹配模块根据点播节目的URL，查询存储模块中的点播排行榜，进行节目匹配；若匹配成功，则指示“RTP媒体流监听和传输模块”从存储模块中取出节目内容发送给用户；否则，则向“RTSP报文过滤和转发模块”返回匹配不成功结果；统计分析模块制作完成CCP点播排行榜，并将其存入存储模块；存储模块用于储存CCP点播排行榜和入榜节目的全部或开头部分内容；RTP媒体流监听和传输模块监听和截取SCS到GGSN的RTP媒体流，并通知缓存替换模块将满足缓存替换策略的媒体流内容保存于存储模块；负责把截取的来自SCS的节目内容或把存储模块的节目内容使用RTP协议经IP直连链路发送给用户。
缓存替换模块将满足缓存替换策略的节目内容保存在存储模块中，替换已不满足缓存替换策略的旧节目内容。
所述用户边界缓存代理UECP服务器完成的功能进一步包括有监听实时流协议RTSP报文，再将其和点播排行榜进行匹配监听BTS与BSC之间的RTSP报文，截取并解析RTSP请求报文，提取节目的统一资源定位符URL，再用URL匹配UECP上的点播排行榜；若匹配成功，则终止该请求报文，而以对应的RTSP报文通过BTS应答移动终端，然后从缓存库中提取节目内容并发送给移动终端；若匹配不成功，则转发该RTSP请求报文到BSC；实时传输协议RTP媒体流的监听、传输和缓存替换接收来自CCP的RTP媒体流并传输到BTS，并将满足缓存替换策略的节目内容保存在其缓存库中；在缓存处理过程中，优先采用头部缓存，以充分利用UECP的有限存储能力；制作UECP点播排行榜根据设定的周期，对节目点播情况进行统计，按照排行准则制作UECP的点播排行榜，并将统计信息上报给CCP；或者UECP同步接收CCP的点播排行榜，作为自己的点播排行榜。
所述头部缓存是存储入榜节目的开始部分内容，以降低用户点播节目的启动延时-从发出点播请求到看到第一帧画面的时间差，以充分利用UECP缓存库的存储空间；所述用户边界缓存代理UECP服务器中的软件控制模块包括有RTSP报文过滤和转发模块监听BTS与BSC之间的RTSP报文，截取并解析RTSP请求报文，提取节目的统一资源定位符URL，转发未匹配成功的RTSP报文；排行榜匹配模块根据点播节目的URL，查询存储模块中的点播排行榜，进行节目匹配；若匹配成功，则指示“RTP媒体流传输模块”从存储模块中取出节目内容发送给用户；否则，则向“RTSP报文过滤和转发模块”返回匹配不成功结果；统计分析模块制作完成UECP点播排行榜，并将其存入存储模块，定期向CCP上报统计信息；存储模块用于储存UECP点播排行榜和入榜节目的全部或开头部分内容；RTP媒体流传输模块接收来自CCP的RTP媒体流并传输到BTS，并通知缓存替换模块将满足缓存替换策略的节目流内容保存在存储模块中；接受排行榜匹配模块的指示，把匹配成功的节目内容从存储模块中取出并发送给用户；缓存替换模块将满足缓存替换策略的节目内容保存在存储模块中，替换已不满足缓存替换策略的旧节目内容。
所述节目点播排行榜是CCP/UECP服务器维护的核心数据表，它由一系列记录组成，每条记录对应着榜内的一个节目，一条记录由若干个记录项组成，这些记录项包括但不限于节目编号、节目名称、节目简介、节目的URL、节目在存储模块中的存取地址、节目价格，排行榜的大小取决于CCP/UECP服务器的缓存容量。
所述缓存替换策略的内容是若某个被点播的节目在点播排行榜内、但还没有被缓存；或者某个被点播的节目不在当前点播排行榜内，但目前设定周期内累积的点播次数已经超过某个阈值，则CCP/UECP服务器均对该节目内容进行缓存。
为了达到上述目的，本发明还提供了一种性能优化的移动视频点播业务的实现方法，其特征在于包括下列步骤(1)用户通过移动终端上的WAP浏览器连接到SCS的内容发布页面，检索节目介绍信息后，点播某节目，即点击该节目的超级链接，移动用户通过终端安装的媒体播放软件向SCS发送实时流协议RTSP请求，该RTSP请求报文中至少包含用于寻址SCS服务器上用户点播节目的统一资源定位符URL字段；(2)UECP服务器在应用层监听移动终端的RTSP请求报文，截取并解析该RTSP请求报文，提取节目的URL，再用URL匹配UECP上的点播排行榜；若匹配成功，执行后续操作；否则，跳转执行步骤(4)；(3)UECP服务器终止该RTSP请求，在向移动终端发送对应报文应答后，从缓存模块中提取节目内容，并使用RTP协议向移动终端发送；若UECP只缓存了部分节目内容，则通过IP直连链路向CCP请求下载该节目文件的后续部分，保证用户端的连续播放，结束流程；(4)UECP服务器将移动终端的RTSP请求报文转发到BSC，当CCP服务器监听到该RTSP请求报文后，截取并解析该RTSP请求报文，提取节目的URL，然后用URL匹配CCP上的点播排行榜；若匹配成功，则终止该请求报文的继续发送，而以对应的RTSP报文通过GGSN应答移动终端；然后从其缓存库中提取节目内容，并向移动终端发送，发送路径是依次经由CCP、UECP、BTS和MS；若匹配不成功，则CCP服务器转发该RTSP请求报文到SCS，然后由SCS向移动终端发送节目内容，发送路径是依次经由SCS、CCP、UECP、BTS和MS，流程结束。
本发明是一种基于GPRS移动网、性能优化的移动视频点播业务系统及实现方法，系统的主要创新是增加两类代理服务器，并在两者之间建立直联高速IP链路，从而建立两级节目内容的缓存体系。其中引入的CCP服务器缓解了流媒体内容服务器SCS的业务负载，有效降低了GGSN与SCS之间的网络带宽消耗。UECP服务器具有基于缓存替换策略的自适应缓存能力，通过提高缓存命中率能够保证大多数用户视频点播请求的快速响应。高速IP直连链路能够旁路大量的移动流媒体流量，明显减少GGSN-SGSN-BSC链路上的数据流量和处理负载，减小或消除了视频点播业务对该部分网络性能的影响。
UECP服务器采用的头部缓存具有如下优点(1)加快了节目启动速度，提升了用户使用体验；(2)头部缓存可在线平滑网络中的传输波动；(3)有效利用了UECP有限的存储能力。
总之，引入上述两级缓存代理体系后，对GPRS网络上的移动流媒体业务实现了较大程度的性能优化，除了原有BTS到MS之间的无线链路以外，其它链路的性能都得到了改进或提升，有利于移动点播业务的拓展。
本发明两级缓存体系的另一个优点是该技术方案对用户、网络和内容提供者透明。从UECP和CCP的工作机制可以看出，新引入的两个功能实体不会影响原有GPRS网络中的各个网元设备和通信协议，无需对现有网络系统进行任何修改，可以真正透明和无缝地工作于原有的GPRS移动网络。
图1是本发明具有两级缓存、性能优化的移动视频点播业务GPRS网络系统结构组成示意图。
图2是本发明中心缓存代理CCP服务器的软件控制模块结构组成示意图。
图3是本发明用户边界缓存代理UECP的软件控制模块结构组成示意图。
具体实施例方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对本发明作进一步的详细描述。
参见图1，本发明是一种基于GPRS网络、性能优化的移动视频点播业务系统，该网络中的网元至少包括移动交换中心MSC/VLR、GPRS服务支持结点SGSN(Serving GPRS Support Node)、GPRS网关支持结点GGSN(GatewayGPRS Support Node)、流媒体内容服务器SCS、WAP门户网站服务器、基站系统BSS和用户移动终端MS；该系统改进之处主要是在网络中的GGSN与外部包数据网PDN的边界上设置中心缓存代理CCP服务器，再在每个BSS系统(即BTS和BSC之间)中设置用户边界缓存代理UECP服务器，还在CCP和UECP之间设立高速IP直连链路，从而构成由两级代理服务器形成的两级缓存体系。
图中只画出了一个UECP，实际应用时，每个BSS系统都要配置一个UECP。每个公众陆地移动网PLMN配置一个或几个CCP，其数量取决于业务需求量。所有的CCP和UECP之间都要建立高速IP直连链路，用于传输流媒体内容。
下面重点介绍上述两类新增网元的功能及其组成模块。其中中心缓存代理CCP服务器完成的功能主要有RTSP报文监听和点播排行榜匹配功能监听GGSN与SCS之间的RTSP报文，截取并解析RTSP请求报文，提取节目的URL，然后用URL匹配CCP上的点播排行榜。若匹配成功，则终止该请求报文，而以对应的RTSP报文通过GGSN应答移动终端；然后从缓存库中提取节目内容并使用实时传输协议RTP并经IP直连链路向移动终端发送；若匹配不成功，则转发该RTSP请求报文到SCS。
实时传输协议RTP媒体流的监听、传输和缓存替换功能监听和截取SCS到GGSN的RTP媒体流，将满足缓存替换策略的节目内容截获并保存在其缓存库中；负责把来自SCS的节目内容或来自存储库中的节目内容使用RTP协议发送给用户。
制作CCP点播排行榜功能根据设定的周期(如一天、一周等)，对节目点播情况进行统计或对各个UECP上报的节目点播情况进行汇总统计，并按照排行准则(如按照点播次数的高低)制作CCP的点播排行榜。
参见图2，介绍CCP服务器的主要控制模块和功能RTSP报文过滤和转发模块监听GGSN与SCS之间的RTSP报文，截取并解析RTSP请求报文，提取节目的URL，然后应答点播排行榜匹配成功的RTSP报文；或者，转发点播排行榜匹配不成功的RTSP报文。
排行榜匹配模块根据点播节目的URL，查询存储模块中的点播排行榜，进行节目匹配；若匹配成功，则指示“RTP流监听和传输模块”从存储模块中取出节目内容发送给用户；否则，返回匹配不成功结果给“RTSP报文过滤和转发模块”。
统计分析模块制作完成CCP点播排行榜，并将其存入存储模块；存储模块用于储存CCP的点播排行榜和入榜节目的全部/开头部分内容；RTP媒体流监听和传输模块监听和截取SCS到GGSN的RTP媒体流，并通知缓存替换模块将满足缓存替换策略的节目媒体流内容保存于存储模块；负责把截取的来自SCS或存储模块的节目内容使用RTP协议经IP直连链路发送给用户。
缓存替换模块将满足缓存替换策略的节目内容保存在存储模块中，替换已不满足缓存替换策略的旧节目内容。
用户边界缓存代理UECP服务器完成的功能主要有RTSP报文监听和点播排行榜匹配功能监听BTS与BSC之间的RTSP报文。截取并解析RTSP请求报文，提取节目的URL，然后用URL匹配UECP上的点播排行榜。若匹配成功，则终止该请求报文，而以对应的RTSP报文通过BTS应答移动终端，然后从缓存库中提取节目内容并发送给移动终端；若匹配不成功，则UECP转发该RTSP请求报文到BSC。
RTP媒体流的监听、传输和缓存替换功能接收来自CCP的RTP媒体流并传输到BTS，并将满足缓存替换策略的节目内容保存在其缓存库中。需要强调的是为了降低用户点播节目的启动延时(即发出点播请求，到看到第一帧画面的时间差)，同时考虑到UECP缓存库的存储空间限制，在UECP上优先实施头部缓存即存储入榜节目的开始部分(如节目开始的前5-10分钟内容)。
制作UECP点播排行榜功能根据一定的周期(如一天、一周等)，对节目点播情况进行统计，并按照一定的排行准则(如按照点播次数的高低)，制作UECP的点播排行榜，并将统计信息上报给CCP。或者UECP同步接收CCP的点播排行榜，作为自己的点播排行榜。
参见图3，介绍UECP服务器的主要控制模块和功能RTSP报文过滤和转发模块监听BTS与BSC之间的RTSP报文，截取并解析RTSP请求报文，提取节目的URL，转发未匹配的RTSP报文。
排行榜匹配模块根据点播节目的URL，查询存储模块中的点播排行榜，进行节目匹配。若匹配成功，则指示“RTP传输模块”从存储模块中取出节目内容发送给用户；若匹配不成功，则返回匹配不成功结果给“RTSP报文过滤和转发模块”。
统计分析模块完成UECP点播排行榜的制作功能，并将其存入存储模块，定期向CCP上报统计信息。
存储模块用于储存UECP点播排行榜和入榜节目的全部或开头部分内容；RTP媒体流传输模块接收来自CCP的RTP媒体流并传输到BTS，并通知缓存替换模块将满足缓存替换策略的节目流内容保存在其缓存库；
缓存替换模块将满足缓存替换策略的节目内容保存在存储模块中，替换已不满足缓存替换策略的旧节目内容。
下面按照移动终端MS向流媒体内容服务器SCS(Streaming Content Server)发起VoD请求的过程来说明本发明性能优化的移动视频点播业务的实现方法，此时，该移动终端已经下载并安装了支持RTSP协议的流媒体终端软件。性能优化方法的操作步骤如下步骤1用户通过移动终端上的WAP浏览器连接到SCS的内容发布页面，检索节目介绍信息并点播某节目，然后点击该节目的超级链接，用户通过终端上安装的媒体播放软件向SCS发送实时流协议RTSP请求，该RTSP请求报文中包含用于寻址SCS服务器上用户点播节目的统一资源定位符URL字段；步骤2UECP服务器在应用层监听移动终端的RTSP请求报文，截取并解析该RTSP请求报文，提取节目的URL，然后用URL匹配UECP上的点播排行榜；若与UECP上的点播排行榜匹配成功，执行后续操作；否则，跳转执行步骤(4)；步骤3UECP服务器终止该RTSP请求，向移动终端发送对应RTSP的应答，然后从缓存库中提取节目内容，并使用RTP协议按照Um接口格式向移动终端发送。若UECP只是缓存了部分内容，则通过IP直连链路向CCP请求下载该节目文件的后续部分，使用简单文件传输协议TFTP/文件传输协议FTP下载到UECP，保证用户端的连续播放，结束播放流程；步骤4UECP服务器将移动终端的RTSP请求报文转发到BSC，按照传统正常点播流程获取媒体资源。当CCP服务器监听到该RTSP请求报文后，截取并解析该RTSP请求报文，提取节目的URL，然后用URL匹配CCP上的点播排行榜。若匹配成功，则终止该请求报文继续发送到PDN，而以对应的RTSP报文通过GGSN应答移动终端。然后从缓存库中提取节目内容并向移动终端发送，发送路径是CCP→UECP→BTS→MS；若匹配不成功，则CCP服务器转发该RTSP请求报文到SCS，然后由SCS向移动终端发送节目内容，发送路径是SCS→CCP→UECP→BTS-→MS，流程结束。
由于UECP要实现GPRS网络中BTS和BSC之间的报文监听和透传，所以UECP要支持符合GPRS网络的Abis接口规范；由于CCP要实现GGSN与SCS之间的报文监听和截取，所以CCP要支持符合GPRS网络的Ui接口规范的协议栈。另外，由于UECP还要实现与CCP的交互，并能从CCP下载节目，所以UECP和CCP之间可采用符合GPRS网络的Ui接口规范实现互联互通。
权利要求
1.一种性能优化的移动视频点播业务系统，至少包括GPRS网络和该网络中的各个网元移动交换中心MSC、GPRS服务支持结点SGSN、GPRS网关支持结点GGSN、流媒体内容服务器SCS、WAP门户网站服务器、基站系统BSS和用户移动终端MS；其特征在于所述系统还包括中心缓存代理CCP服务器，设置在GPRS网关支持结点GGSN与外部包数据网PDN的边界上，用于缓解SCS的业务负载，降低GGSN与SCS之间的网络带宽消耗，提高视频点播的响应速度；用户边界缓存代理UECP服务器，设置在每个基站系统BSS中，即设置在每个基站控制器BSC和各个基站BTS之间，具有基于缓存替换策略的自适应缓存能力，通过提高缓存命中率，来保证用户视频点播请求的快速响应；高速IP直连链路，设置在CCP服务器和每个UECP服务器之间，用于在两者之间传输流媒体内容，并藉此将所述两类代理服务器构成流媒体内容在整个系统的两级缓存装置，从而旁路大量的节目内容流媒体，明显减少其它链路的数据流量和处理负载，减小、消除视频点播业务对网络性能的影响。
2.根据权利要求1所述的移动视频点播业务系统，其特征在于所述中心缓存代理CCP服务器是在每个公众陆地移动网PLMN内至少设置一个，其配置数量取决于业务需求量。
3.根据权利要求1所述的移动视频点播业务系统，其特征在于所述中心缓存代理CCP服务器完成的功能进一步包括有监听实时流协议RTSP报文，再将其与点播排行榜进行匹配监听GGSN与SCS之间的RTSP报文，截取并解析RTSP请求报文，提取节目的统一资源定位符URL，再用URL匹配CCP上的点播排行榜；若匹配成功，则终止该请求报文，而以对应的RTSP报文通过GGSN应答移动终端，然后从缓存库中提取节目内容并使用实时传输协议RTP经IP直连链路发送给移动终端；否则，转发该RTSP请求报文到SCS；实时传输协议RTP媒体流的监听、传输和缓存替换监听并截取SCS到GGSN的RTP媒体流，将满足缓存替换策略的节目内容截获并保存在其缓存库中，再把来自SCS或缓存库的节目内容使用RTP协议发送给用户；制作CCP点播排行榜根据设定的周期，对节目点播情况进行统计或对各个UECP上报的节目点播情况进行汇总统计，并按照排行准则制作CCP的点播排行榜。
4.根据权利要求3所述的移动视频点播业务系统，其特征在于所述中心缓存代理CCP服务器中的软件控制模块包括有RTSP报文过滤和转发模块监听GGSN与SCS之间的RTSP报文，截取并解析RTSP请求报文，提取节目的统一资源定位符URL，然后应答点播排行榜匹配成功的RTSP报文，转发点播排行榜匹配不成功的RTSP报文；排行榜匹配模块根据点播节目的URL，查询存储模块中的点播排行榜，进行节目匹配；若匹配成功，则指示“RTP媒体流监听和传输模块”从存储模块中取出节目内容发送给用户；否则，则向“RTSP报文过滤和转发模块”返回匹配不成功结果；统计分析模块制作完成CCP点播排行榜，并将其存入存储模块；存储模块用于储存CCP点播排行榜和入榜节目的全部或开头部分内容；RTP媒体流监听和传输模块监听和截取SCS到GGSN的RTP媒体流，并通知缓存替换模块将满足缓存替换策略的媒体流内容保存于存储模块；负责把截取的来自SCS的节目内容或把存储模块的节目内容使用RTP协议经IP直连链路发送给用户。缓存替换模块将满足缓存替换策略的节目内容保存在存储模块中，替换已不满足缓存替换策略的旧节目内容。
5.根据权利要求1所述的移动视频点播业务系统，其特征在于所述用户边界缓存代理UECP服务器完成的功能进一步包括有监听实时流协议RTSP报文，再将其和点播排行榜进行匹配监听BTS与BSC之间的RTSP报文，截取并解析RTSP请求报文，提取节目的统一资源定位符URL，再用URL匹配UECP上的点播排行榜；若匹配成功，则终止该请求报文，而以对应的RTSP报文通过BTS应答移动终端，然后从缓存库中提取节目内容并发送给移动终端；若匹配不成功，则转发该RTSP请求报文到BSC；实时传输协议RTP媒体流的监听、传输和缓存替换接收来自CCP的RTP媒体流并传输到BTS，并将满足缓存替换策略的节目内容保存在其缓存库中；在缓存处理过程中，优先采用头部缓存，以充分利用UECP的有限存储能力；制作UECP点播排行榜根据设定的周期，对节目点播情况进行统计，按照排行准则制作UECP的点播排行榜，并将统计信息上报给CCP；或者UECP同步接收CCP的点播排行榜，作为自己的点播排行榜。
6.根据权利要求5所述的移动视频点播业务系统，其特征在于所述头部缓存是存储入榜节目的开始部分内容，以降低用户点播节目的启动延时-从发出点播请求到看到第一帧画面的时间差，以充分利用UECP缓存库的存储空间；
7.根据权利要求5所述的移动视频点播业务系统，其特征在于所述用户边界缓存代理UECP服务器中的软件控制模块包括有RTSP报文过滤和转发模块监听BTS与BSC之间的RTSP报文，截取并解析RTSP请求报文，提取节目的统一资源定位符URL，转发未匹配成功的RTSP报文；排行榜匹配模块根据点播节目的URL，查询存储模块中的点播排行榜，进行节目匹配；若匹配成功，则指示“RTP媒体流传输模块”从存储模块中取出节目内容发送给用户；否则，则向“RTSP报文过滤和转发模块”返回匹配不成功结果；统计分析模块制作完成UECP点播排行榜，并将其存入存储模块，定期向CCP上报统计信息；存储模块用于储存UECP点播排行榜和入榜节目的全部或开头部分内容；RTP媒体流传输模块接收来自CCP的RTP媒体流并传输到BTS，并通知缓存替换模块将满足缓存替换策略的节目流内容保存在存储模块中；接受排行榜匹配模块的指示，把匹配成功的节目内容从存储模块中取出并发送给用户；缓存替换模块将满足缓存替换策略的节目内容保存在存储模块中，替换已不满足缓存替换策略的旧节目内容。
8.根据权利要求4或7所述的移动视频点播业务系统，其特征在于所述节目点播排行榜是CCP/UECP服务器维护的核心数据表，它由一系列记录组成，每条记录对应着榜内的一个节目，一条记录由若干个记录项组成，这些记录项包括但不限于节目编号、节目名称、节目简介、节目的URL、节目在存储模块中的存取地址、节目价格，排行榜的大小取决于CCP/UECP服务器的缓存容量。
9.根据权利要求4或7所述的移动视频点播业务系统，其特征在于所述缓存替换策略的内容是若某个被点播的节目在点播排行榜内、但还没有被缓存；或者某个被点播的节目不在当前点播排行榜内，但目前设定周期内累积的点播次数已经超过某个阈值，则CCP/UECP服务器均对该节目内容进行缓存。
10.一种性能优化的移动视频点播业务的实现方法，其特征在于包括下列步骤(1)用户通过移动终端上的WAP浏览器连接到SCS的内容发布页面，检索节目介绍信息后，点播某节目，即点击该节目的超级链接，移动用户通过终端安装的媒体播放软件向SCS发送实时流协议RTSP请求，该RTSP请求报文中至少包含用于寻址SCS服务器上用户点播节目的统一资源定位符URL字段；(2)UECP服务器在应用层监听移动终端的RTSP请求报文，截取并解析该RTSP请求报文，提取节目的URL，再用URL匹配UECP上的点播排行榜；若匹配成功，执行后续操作；否则，跳转执行步骤(4)；(3)UECP服务器终止该RTSP请求，在向移动终端发送对应报文应答后，从缓存模块中提取节目内容，并使用RTP协议向移动终端发送；若UECP只缓存了部分节目内容，则通过IP直连链路向CCP请求下载该节目文件的后续部分，保证用户端的连续播放，结束流程；(4)UECP服务器将移动终端的RTSP请求报文转发到BSC，当CCP服务器监听到该RTSP请求报文后，截取并解析该RTSP请求报文，提取节目的URL，然后用URL匹配CCP上的点播排行榜；若匹配成功，则终止该请求报文的继续发送，而以对应的RTSP报文通过GGSN应答移动终端；然后从其缓存库中提取节目内容，并向移动终端发送，发送路径是依次经由CCP、UECP、BTS和MS；若匹配不成功，则CCP服务器转发该RTSP请求报文到SCS，然后由SCS向移动终端发送节目内容，发送路径是依次经由SCS、CCP、UECP、BTS和MS，流程结束。
全文摘要
一种基于GPRS移动网、性能优化的移动视频点播业务系统和实现方法，该系统除了传统点播业务的网元外，还包括两类新网元设置在GGSN与PDN的边界上的中心缓存代理CCP服务器，以缓解SCS的业务负载，降低GGSN与SCS之间的网络带宽消耗；设置在每个BSS中，即设置在每个BSC和各个BTS之间的用户边界缓存代理UECP服务器，采用基于缓存替换策略的自适应缓存来提高缓存命中率，进而保证大多数用户视频点播请求的快速响应；此外，在CCP和每个UECP之间设置传输流媒体内容的高速IP直连链路，将该两个代理服务器构成流媒体内容的两级缓存装置，从而旁路大量的节目内容流媒体，减少其它链路的数据流量和处理负载，消除视频点播业务对网络性能的影响。
文档编号H04L29/06GK1791213SQ20051013565
公开日2006年6月21日 申请日期2005年12月27日 优先权日2005年12月27日
发明者廖建新, 王晶, 王纯, 李炜, 杨波, 朱晓民, 武家春, 张磊, 樊利民, 程莉 申请人:北京邮电大学