1.一种分布式DASH系统中服务节点选择、更新和码率自适应方法，所述分布式DASH系统包括单个视频源端、一个入口服务器、若干Web内容服务器和若干客户端；视频源端将视频编码成不同码率的副本并且切割成长度相等的分段，这些分段的描述信息存储在MPD文件中；所述MPD文件存储在入口服务器上，分段视频文件存储在Web内容服务器上；所有的web内容服务器上存储相同的目标视频副本；

设同一视频编码为L个具有不同码率的副本，即目标视频副本，其副本码率分别为V1、V2、...、Vk、Vk+1、...、VL，其中V1＜V2＜...＜Vk＜Vk+1＜...＜VL；每个副本被分割成多个分段，每个分段时长为△；

设MPD文件中有可供选择的Web内容服务器m个，分别为s1、s2、...、sm，记为集合S；

在整个媒体播放的过程中，客户端的缓冲区划分为三个部分，设定三个阈值，分别为初始缓冲区阈值Binit，目标缓冲区阈值Bref，最大缓冲区阈值Bmax；设当前缓冲区大小为Bcurr；

将客户端的播放过程定义为三种状态：播放启动状态、播放稳定状态和缓冲满状态，若当前缓冲区大小Bcurr∈[0，Binit]时，则客户端处于播放启动状态；若当前缓冲区大小Bcurr∈(Binit，Bref]时，则客户端处于播放稳定状态；若当前缓冲区大小Bcurr∈(Bref，Bmax]时，则客户端处于缓冲满状态；

所述方法包括以下步骤：

步骤1：客户端和存储有MPD文件的入口服务器建立HTTP连接，从该入口服务器上获取MPD文件，并解析该文件，获取所有Web内容服务器URL信息；

步骤2：MPD文件解析后，客户端进入播放启动状态，向所有Web内容服务器发送HTTP GET请求，下载视频分段；

步骤2的具体实现包括以下子步骤：

步骤2.1：客户端根据解析的MPD文件，获得所有Web内容服务器的URL地址，与这些Web内容服务器建立HTTP连接；

步骤2.2：客户端从所有连接的Web内容服务器处同时下载码率为V1的视频分段副本；

步骤2.3：客户端同时接收到来自于多个Web内容服务器的码率为V1的视频分段副本，并记下视频分段下载完成的最短时间，用于计算各Web内容服务器与客户之间的网络可用带宽；

步骤2.4：客户端根据计算得到各Web内容服务器的网络吞吐量，按照从大到小的顺序对Web内容服务器进行排序，得到候选服务器队列SC；

步骤2.5：客户端从候选服务器队列中选出队头节点，即为网络吞吐量最大的Web内容服务器，作为下一数据分段请求的服务节点Snext；

步骤2.6：码率自适应模块确定下一个视频分段的码率；

步骤2.7：调度模块负责客户端向选中的Web内容服务器Snext发送数据请求，请求下载的目标视频数据分段的码率为vi+1；

步骤2.8：缓冲监控模块周期性监控缓冲占有情况，如果Bcurr≤Binit，则客户端依然处于播放启动阶段，则选择候选服务器队列SC队首元素作为下一轮数据分段请求的服务器，并转执行步骤2.6，确定下一分段的视频码率；否则，执行步骤3；

步骤3：当缓冲区长度Bref≥Bcurr＞Binit时，进入播放稳定阶段，采用基于概率的服务器选择和码率选择方法选择服务的Web内容服务器和目标视频码率；

步骤3的具体实现包括以下子步骤：

步骤3.1：对候选服务器队列中的服务节点网络吞吐量进行归一化操作，公式如下：其中，对于源Web内容服务器， 表示从第j个服务器下载完第i个视频数据分段后的归一化可用带宽，其为从第j个服务器下载完第i个视频数据分段后计算得到的网络可用带宽评估值 与队列中最大Web内容服务器可用带宽评估值 的比值；对于非源Web内容服务器， 表示从第j个服务器下载完某一可访问页面后的归一化可用带宽，其为从第j个服务器下载完页面文件后计算得到的网络可用带宽评估值 与队列中最大Web内容服务器可用带宽评估值 的比值；

Web内容服务器被选中的概率为：

其中，τ1表示决策因子， 两个部分由softmax action selection算法决定；

从候选服务器队列SC中随机选出概率最大的那个Web内容服务器，作为数据分段请求服务器；

步骤3.2：已完成第i个视频分段的下载，使用如下公式确定第i+1个视频分段的码率vi+1；

vi+1被选中的概率计算公式为：

其中

qi表示从服务器sj下载完第i个视频数据分段后缓冲区大小，使用如下公式计算：ni表示与第i个数据分段具有相同码率的连续视频分段的数量，nmin表示具有相同码率的连续视频分段最小数，nmax表示具有相同码率的连续视频分段最大数， ε为一个正数，ε≥1；vmin＝V1，vmax表示最大视频码率；

步骤3.3：vi+1在V＝{V1、V2、...、Vk、Vk+1、...、Vn}中依次取值，计算其概率；选出概率值最大时对应的视频码率作为下一个视频分段的目标码率vi+1，调度模块向选出的Web内容服务器发送下载码率为vi+1的视频分段请求；

步骤3.4：在播放稳定阶段，一个视频数据分段下载完成，判断缓冲区大小，如果Bmax＞Bcurr＞Bref，则进入缓冲满状态，转步骤4；否则，回转执行步骤3，继续在播放稳定状态下，下载下一个视频分段；

步骤4：当前缓冲区Bmax≥Bcurr＞Bref，进入缓冲满状态，分别选择服务的Web内容服务器和目标视频码率；

步骤4的具体实现包括以下子步骤：

步骤4.1：每次从候选服务器队列SC中，选择概率大于一定预设值μ的单个Web内容服务器作为服务节点下载视频分段，服务节点选择概率计算如下：其中，τ2表示决策因子， 两个部分由softmax action sclection算法决定；

步骤4.2：视频分段的码率由公式 得到； 表示从服务器Sq

处下载完第i个数据分段时，所选的发送视频分段数据的Web内容服务器与客户之间的网络可用带宽；

步骤4.3：在缓冲满状态，引入随机因子δ来确定数据分段调度的时机，从区间(Bref-δ，Bref+δ]中均匀随机选择一个数值，赋值给随机缓冲区大小randbufi；下载第i+1个视频分段(s) (e)的时刻ti+1 ＝ti +Bcurr-randbufi，δ为(0，1)之间的一个随机因子；

步骤5：在视频播放的三个状态中，当客户端的调度模块向选中的Web内容服务器Sj发送请求下载目标码率为Vi+1的数据分段请求时，相应地启动超时重传机制。

2.根据权利要求1所述的分布式DASH系统中服务节点选择、更新和码率自适应方法，其特征在于：所述客户端包括网络监控模块、缓冲监控模块、服务选择模块、码率自适应模块和调度模块；

所述网络监控模块负责周期性地评估网络可用带宽，并将结果提交给码率自适应模块；

所述缓冲监控模块周期性向调度模块汇报客户端缓冲区状态；

所述服务选择模块，基于播放期限，决定哪些服务器接收哪些数据分段的请求；

所述码率自适应模块根据网络监控模块和缓冲监控模块提供的网络和缓冲状态决定待下载的视频分段码率；

所述调度模块根据网络状态信息、码率自适应模块确定的视频码率，从相应的服务器下载数据分段。

3.根据权利要求1所述的分布式DASH系统中服务节点选择、更新和码率自适应方法，其特征在于：步骤2.3中，假设来自服务器Sk的视频分段最先完成下载，下载时长为t1，k，则客户端计算与其连接的所有的Web内容服务器之间的网络吞吐量 j∈(1，2，...，k，..，m}；其中， 是客户端在t1，k的时间间隔内从服务器Sj下载第一个视频分段部分数据的长度；从服务器Sk最先完成第一个视频分段副本数据的下载，则其中，V1是第1个视频分段的码率；△是视频分段的时长， 是第1个视频分段从服务器Sk下载开始的时间， 是第1个视频分段从服务器Sk下载完成的时间。

4.根据权利要求1所述的分布式DASH系统中服务节点选择、更新和码率自适应方法，其特征在于：步骤2.6中，假定刚下载完成的视频分段的码率为vi＝Vk，V1≤Vk≤VL，候选服务器队列队首元素为服务器sa，a∈[1，m]，则比较服务器sa评估的网络吞吐量 与预设的下一视频分段i+1的码率 的大小；

如果 则下一视频分段i+1的码率

否则

其中，服务器sa评估的网络吞吐量 的计算方法为：

(1)对于有视频数据分段下载的服务器，记为源Web内容服务器，采用指数带权移动平均的方法评估网络的吞吐量， 其中ri，j表示下载完数据分段i后客户端与Web内容服务器Sj之间测量的网络吞吐量值， 表示下载完分段i时的客户端与Web内容服务器Sj之间网络吞吐量评估值； μ0是一个常数，μ是测量值和评估值之间的误差，

(2)对于源Web内容源服务器，采用网络探测方法，客户端在向选中的Web内容服务器请求下载数据分段的同时，向非源服务器发送页面访问请求，通过记录页面数据传输的时间和大小来计算非源服务器的网络可用带宽；假定页面大小为Xkbits，发送GET请求的开始时间为 接收到整个页面数据的时刻为 则当客户端下载完请求的非源服务器的页面文件数据时，计算该非源服务器的可用带宽 kbits/s，ri，k表示客户端在从源服务器下载视频数据分段i时，测量的非源服务器Sk的网络吞吐量；非源服务器Sk评估的网络吞吐量 时间因子β∈[0，1]， tn表示第n次下载页面数据的开始时间，γ∈[1，10]的常数。

5.根据权利要求1所述的分布式DASH系统中服务节点选择、更新和码率自适应方法，其特征在于，步骤5的具体实现包括以下子步骤：步骤5.1：如果视频分段在两倍的预期下载时间内未完成下载，则执行步骤5.2；否则，如果客户端处于播放启动状态，则执行步骤2.6；

如果客户端处于播放稳定状态下，则执行步骤3；

如果客户端处于缓冲满状态，则根据步骤4.3确定下一视频分段调度的时机，然后执行步骤4.1；

所述预期的下载时间 表示下载完分段i后估计的客户与

服务器的网络吞吐量值；vi+1表示该视频分段对应的目标码率；

步骤5.2：根据不同的客户端状态，确定重传机制；

当客户端处于播放启动状态，则在SC服务器队列中，从剩下的Web内容服务器中选出可用带宽最大的服务器作为队首节点，建立连接，发送下载数据分段i+1的请求；

当客户端处于播放稳定状态，则在SC服务器队列中，从剩下的服务器中选出概率最大的服务器，建立连接，发送下载数据分段i+1的请求；

当客户端处于缓冲满状态，则在SC服务器队列中，从剩下的服务器中随机选出概率大于某一阈值的服务器，建立连接，发送下载数据分段i+1的请求。

6.根据权利要求5所述的分布式DASH系统中服务节点选择、更新和码率自适应方法，其特征在于：在重传的过程中，采用基于审判机制的服务节点更新方法；

当客户端切换一个新的服务节点，与新的服务节点建立连接关系的同时，保持与原有服务节点的连接，同时向这两个服务节点发送数据请求服务；当接收一定数量数据分段后，客户端断开网络吞吐量小的服务节点的连接，而继续从网络吞吐量大的服务节点处获取视频数据分段。