专利名称：通信质量管理方法和设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种通信质量管理方法，更具体地，涉及一种通信质量管理方法和设备，通过例如因特网的网络从分发服务器向多个接收终端同时对组播分组形式的数据进行组播。
背景技术：
由于宽带网络的广泛使用，通过网络提供了各种服务。在这些服务中，由体育转播所表示的流分发服务可供使用。流并不是在通过因特网等的音频和视频数据文件的下载完成时重放，而是在下载文件的同时重放。
流数据的单播(仅分发一个消息目的地地址的一对一通信形式)需要依赖用户计数的资源，例如分发服务器负荷和网络带宽。难以将流单播应用于大规模服务。组播(向多个目的地地址分发相同数据的通信形式)是一种实现一对多(多数)通信的技术。组播适用于同时向多个接收终端发送数据，就像处于流分发中一样。
由于其本质，组播不具有任何来自接收终端一侧的到达确认或者重传机制。难以保证每一个接收终端处的接收状态的确认和质量。具体地，当将组播分发应用于具有核算的服务时，对于每一个接收方，质量管理和保证是不可或缺的功能。这些功能的缺少阻碍了组播分发的使用。
一些参考文献公开了传统的组播技术(例如日本专利待审公开No.2003-348133和2003-333577)。
图7是示出了一般传统的组播分发系统的配置的方框图。组播分发系统70包括分发服务器71、具有多个路由器72a至72m的主干网73以及多个接收终端74a至74n。分发服务器71与路由器72a相连，至少一个接收终端74与每一个路由器72b、…、72m相连。在图7所示的特定示例中，接收终端74a和74b与路由器72b相连，并且接收终端74n与路由器72m相连。
图7所示的一般组播分发系统70通过路由器72a和72b将组播分组79从分发服务器71分发至接收终端74a和74b。分发系统还通过路由器72a和72m将组播分组79分发至接收终端74n。
发明内容
本发明要解决的问题在上述传统组播分发系统中，不可能确认从分发服务器分发至多个接收终端的多个数据的分发和分发质量。
考虑到上述现有技术的问题而做出本发明，并且本发明的目的是提供一种通信质量管理方法和设备，可以克服传统的问题，并且可以容易地在传统系统中实现。
解决问题的手段根据本发明，提供了一种通过与网络相连的路由器从分发服务器向多个接收终端组播数据的通信质量管理方法，包括步骤向分发服务器分发的组播分组添加质量信息；从通过路由器分发的组播分组中获取质量信息；以及向接收终端分发从中去除了质量信息的组播分组。
根据本发明，提供了一种通过与网络相连的路由器从分发服务器向多个接收终端组播数据的通信质量管理设备，包括服务器代理，设置在分发服务器和路由器之间，用于向组播分组添加质量信息；接收终端代理，设置在路由器和接收终端之间，并且包括用于从组播分组中获取服务器代理所添加的质量信息的质量信息获取单元以及质量信息计算/传输单元，接收终端代理向接收终端分发从中去除了质量信息的组播分组；以及累积服务器，从接收终端代理接收并累积质量信息。
本发明的效果本发明的通信质量管理方法和设备在实际中可以实现以下典型效果。即，该方法和设备可以获取使用组播的数据分发中的质量信息。该方法和设备可以通过向服务器和接收终端侧添加代理来获得质量信息，而不改变现有的分发服务器、接收终端以及网络配置。因此，该方法和设备可以使用现有的设备，不需要任何改变。
图1是示出了根据本发明第一实施例的通信质量管理设备的整体配置的方框图；图2是示出了图1中服务器代理所添加的质量信息报头的详细示例的视图；图3A是在从分发服务器向接收终端分发分组的第一详细示例中，用于解释当从分发服务器发送分组时接收终端所接收的分组的视图；图3B是在从分发服务器向接收终端分发分组的第一详细示例中，用于解释在代理之间分发的分组的视图；图4A是在从分发服务器向接收终端分发分组的第二详细示例中，用于解释由接收终端所接收的分组的视图；图4B是在从分发服务器向接收终端分发分组的第二详细示例中，用于解释在代理之间分发的分组的视图；图5是用于解释图1所示的通信质量管理设备的操作的视图；图6是用于解释根据本发明第二实施例的通信质量管理设备的操作的视图；以及图7是示出了传统组播分发系统的配置的方框图。
具体实施例方式
现在参考附图来详细描述根据本发明的通信质量管理方法和设备的优选实施例的配置和操作。
现在参考图1来描述根据本发明第一实施例的通信质量管理设备。
如图1所示，通信质量管理设备10包括分发服务器11、服务器代理12、与用作网络的例如因特网的主干网14相连的多个路由器13a至13m、接收终端代理17a至17n、多个接收终端18a至18n、与主干网14相连的累积服务器15以及与累积服务器15相连的质量信息数据库16。
从与上述传统组播分发系统70的比较中显而易见，本发明的通信质量管理设备10包括位于分发服务器11之下(即在分发服务器11和路由器13a之间)的服务器代理12。
接收终端代理17a至17n位于接收终端18a至18n的输入之前，即，位于接收终端18a至18n与路由器13b至13m之间。此外，每一个接收方(每一个接收终端)的质量信息数据库16通过累积服务器15与主干网14相连。
主干网14是与组播传送(multicast transfer)相对应的网络。形成主干网14的路由器13a至13m是与组播传送兼容的路由器。路由器13a至13m可以是与组播传送兼容的其它分发装置。
在图1所示的通信质量管理设备中，服务器代理12具有通过向从分发服务器11发送的组播分组(下面简称为分组)19a添加质量信息来获得分组19b的质量信息添加功能。接收终端代理17a至17m具有质量信息去除功能，用于获得分组19c以便从通过路由器13a至13m传送的添加了质量信息的分组19b中去除质量信息，并且向相应接收终端18a至18n分发分组19c。
如图2所示，质量信息报头包括字段21，用于输入每一个分组的序列号(32比特)；以及时间(秒)和时间(毫秒)字段22和23，用于输入时间，使用1970/1/10:00作为时间示例(epoch)。
在本实施例中，每一个字段长度是32比特。按照需要，字段长度可以彼此不同。在本实施例中，未使用基于质量控制的信息。然而，可以使用被预备成包括质量管理信息的字段的另一种质量信息报头。
现在参考图3A、3B、4A和4B来描述通过向分组19a添加质量信息报头而获得的分组19b的实际示例。图3A示出了要从分发服务器11分发到用作最终接收方的接收终端18的分组19a(或者分组19c)的示例。图3B示出了要在代理之间(即服务器代理12和每一个接收终端代理17之间)分发的分组19b的详细示例。
如图3A所示，分组19c包括IP(因特网协议)报头31、UDP(用户数据报协议)报头32和流数据33的字段。图3B所示的分组19b包括IP报头34、UDP报头35、质量信息报头36、IP报头37、UDP报头38和流数据39。从图3A和3B中显而易见，分组19b的IP报头37、UDP报头38和流数据39与分组19a(或19c)的IP报头31、UDP报头32和流数据33相同，并且可以没有任何改变地使用。向原始分组19a添加质量信息报头36、UDP报头35和UP报头34以获得新分组19b。在本实施例中，可以没有任何改变地使用原始分组19a，所以便于进行处理。
图4A和4B示出了分组的其它示例。图4A示出了从分发服务器11输出的分组19a，即分发到每一个接收终端18的分组19c。图4B示出了服务器代理12和接收终端17之间的分组19b。在图4A和4B的详细示例中，如图4A所示，由于IP报头41、UDP报头42和流数据43组成分组19a或19c，所以分组19a或19c与图3A的分组相同。然而，代理之间的分组19b包括IP报头44、UDP分组45、质量信息报头46和流数据47。分组19b的IP报头44、UDP报头45和流数据47与图4A所示的IP报头41、UDP报头42和流数据43基本相同。通过在UDP报头45和流数据47之间仅添加质量信息报头46而获得分组19b。在这种情况下，由于分组长度、校验和数值等发生改变，必须重写这些字段以匹配新的分组19b。与图3A和3B的示例相比，有利地，分组长度较短。可以使用除图3A、3B、4A和4B的分组格式之外的分组格式。
现在参考图5中用于解释操作的视图来描述图1中所示的根据本发明的通信质量管理设备10的操作。首先，分发服务器11输出图3A或4A所示的包括流数据33或43的组播分组19a。服务器代理12接收从分发服务器11输出的分组19a，并且在向分组19a添加了包含质量管理信息的质量信息报头(图3A中的36或图4A中的46)之后，服务器代理12的质量信息添加单元12A发送接收到的分组19a。从服务器代理12发送的具有质量信息报头的分组19b被通过路由器(或者任意其它分发装置)13a至13m传送，并且由设置在接收终端18之前的接收终端代理17接收。
每一个接收终端代理17包括质量信息获取单元17A和质量信息计算/发送单元17B。质量信息获取单元17A从接收到的分组19b中去除质量信息报头36或46，并且将分组19c发送到相应的接收终端18。质量信息获取单元17A从质量信息报头36或46中获取质量管理信息，并且将质量管理信息发送到质量信息计算/发送单元17B。质量信息计算/发送单元17B检验每一个分组的质量管理信息中的序列号，并且检测在分发期间丢失的分组的数目。
进一步描述详细的示例。设定在接收具有序列号1056的分组时接收到的分组的序列号是1059。在这种情况下，发现在分发期间丢失了序列号1057和1058的两个分组。对丢失的分组的数目进行计数，并且每隔预定时间将计数结果发送到累积服务器15。质量信息计算/发送单元17B还通过计算分组接收时间和质量管理信息中的时戳之间的差值，检测每一个分组的分发延迟(即从服务器代理12向每一个接收终端代理17分发分组所需的时间)。
质量信息计算/发送单元17B记录每一个分组的分发延迟，并且每隔预定时间向累积服务器15发送分发延迟的平均值或方差。质量信息计算/发送单元17B还可以从两个连续接收到的分组中获取关于“波动(或抖动)”的信息。设定两个连续接收到的分组19b的质量管理信息中的时戳别是ta1和ta2，并且这些分组19b的接收时间分别是tb1和tb2。则服务器代理12中两个分组的发送间隔是(ta2-ta1)。每一个接收终端代理17处这两个分组的接收间隔是(tb2-tb1)。在这种情况下，|(ta2-ta1)-(tb2-tb1)|被定义为“波动”。质量信息计算/发送单元17B计算并记录“波动”。每隔预定时间计算“波动”信息的平均值或方差。计算结果被发送至累积服务器15。
从每一个接收终端代理17的质量信息计算/发送单元17B向累积服务器15发送这些分组丢失信息、分发延迟信息和“波动”信息51。针对每一个接收方(即每一个接收终端18)，累积发送到累积服务器15的每一个信息51，并且将其保存在质量信息数据库16中，作为每一个接收终端18的分组质量信息52。
现在参考图6来描述根据本发明第二实施例的通信质量管理设备。为了便于描述，由相同的参考数字表示与第一实施例相同的组成单元。图6所示的通信质量管理设备60包括分发服务器11、服务器代理12、多个路由器13a至13m、多个接收终端代理17、多个接收终端18、累积服务器15以及质量管理服务器20。即，从与上述图5的比较中可见，第二实施例的设备与第一实施例的设备的不同在于对于图5中第一实施例的每一个接收方，设置了质量管理服务器20，代替质量信息数据库16。
现在描述根据图6所示第二实施例的通信质量管理设备60的操作。质量管理服务器20接收针对每一个接收终端18所设置的接收终端代理17的质量信息获取单元17A所获取的分组质量信息，并且当从质量信息计算/发送单元17B向累积服务器15发送时，累积在累积服务器16中。
质量管理服务器20根据累积服务器15发送的质量信息52，针对主干网14中每一个路由器13来执行QoS(服务质量)设置53。这使得可以提高每一个接收终端18的接收质量。
例如，每一个路由器的QoS设置53执行如下。在路由器13中执行波段控制设置，以便避免分组19的丢失，从而确保分组分发的必需波段。在路由器13中执行优先级控制设置，以便减小延迟或“波动”，从而相对于任何其它分组优先地传送分组19。
下面来描述质量管理服务器20中每一个路由器13的QoS设置53的情况。
(1)当特定接收方的接收质量低于预定参考，则在至特定接收方的组播分发路径上的路由器中设置QoS，从而确保相应分组的分发质量。
(2)当所有接收方的接收质量的平均值或最差值低于预定参考时，在主干网14中的每一个路由器13中设置QoS，从而确保相应分组的分发质量。
在本实施例中，在每一个终端18接收分组时，累积服务器15每隔预定时间从接收方代理12接收关于质量的信息。累积服务器15可以了解当前接收方的数目。还可以如下根据接收方的数目来执行控制。
(3)与每一个接收方的接收质量无关，针对预定数目的接收方或多个接收方所接收的分组，执行QoS设置53，从而确保分组分发的必需波段。
在QoS设置中，用于确定要执行QoS设置的主干网14中特定路由器13的算法可以是任意的。例如，情况(1)可以采用以下方法。可以预先注册在给定接收方的接收质量下降的情况下要经历QoS设置的给定接收方和路由器的组合。
情况(2)可以采用以下方法。当所有接收方的接收质量的平均值减小时，检查主干网14中路由器13的状态，并且仅针对具有较重负荷的路由器执行QoS设置53。
已经描述了根据本发明的通信质量管理方法和设备的优选实施例的配置和操作。这些实施例只是示例。应该注意，本发明不局限于这些实施例。如对于本领域普通技术人员而言显而易见的，在不脱离本发明的精神和范围的情况下可以在特定应用中进行各种改变和修改。
权利要求
1.一种通过与网络相连的路由器从分发服务器向多个接收终端组播数据的通信质量管理方法，其特征在于包括步骤向从分发服务器分发的组播分组添加质量信息；从通过路由器分发的组播分组中获取所述质量信息；以及向接收终端分发从中去除了所述质量信息的组播分组。
2.根据权利要求1所述的通信质量管理方法，其特征在于，还包括步骤在来自分发服务器的分组的IP报头、UDP报头和流数据中添加质量信息，作为质量信息报头。
3.根据权利要求1所述的通信质量管理方法，其特征在于，还包括步骤在来自分发服务器的分组之前添加质量信息，作为IP报头、UDP报头和质量信息报头。
4.根据权利要求1所述的通信质量管理方法，其特征在于，还包括步骤在所述质量信息中包含分组丢失信息、分发延迟信息和波动信息。
5.根据权利要求1所述的通信质量管理方法，其特征在于，还包括步骤保存从组播分组获取的质量信息，作为每一个接收终端的数据库。
6.一种通过与网络相连的路由器从分发服务器向多个接收终端组播数据的通信质量管理设备，其特征在于包括服务器代理，设置在分发服务器和路由器之间，以便向组播分组添加质量信息；接收终端代理，设置在所述路由器和接收终端之间，并且包括质量信息获取单元，从组播分组中获取服务器代理所添加的质量信息；以及质量信息计算/传输单元，所述接收终端代理向接收终端分发从中去除了质量信息的组播分组；以及累积服务器，接收并累积来自所述接收终端代理的质量信息。
7.根据权利要求6所述的通信质量管理设备，其特征在于，针对每一个接收终端来存储由所述累积服务器获取、计算并接收的质量信息的质量信息数据库与所述累积服务器相连。
8.根据权利要求6所述的通信质量管理设备，其特征在于，从所述累积服务器接收分组质量信息并且设置路由器的QoS的质量管理服务器与所述累积服务器相连。
全文摘要
设置在分发服务器(11)和路由器(13a)之间的服务器代理(12)向来自分发服务器(11)的分组(19a)添加质量信息以输出分组(19b)。设置在紧接各个接收终端(18a－18n)之前的多个接收终端代理(17a－17n)从通过网络(14)和路由器(13b－13m)分发的分组(19b)中去除质量信息，并且仅将必需的信息分发至各个接收终端(18)。包括质量信息获取单元(17A)的每一个接收终端代理(17)获取质量信息，以便将质量信息(51)从质量信息计算/发送单元(17B)发送至累积服务器(15)。累积服务器(15)将每一个接收终端(18)的分组质量信息(52)保存在质量信息数据库中。
文档编号H04L12/56GK1926816SQ20048004221
公开日2007年3月7日 申请日期2004年11月19日 优先权日2004年3月5日
发明者铃木一哉, 地引昌弘 申请人:日本电气株式会社