专利名称：网络中优化的带宽使用的制作方法
技术领域：
本发明涉及传递网络中的带宽使用的优化。特别地，本发明涉及这样的媒体传递网络，在这样的网络中为网络会话预留的网络资源会根据可用网络资源而变化。本发明可以应用于点播多媒体传递、游戏、内容分享或者要求服务质量的其他服务。
背景技术：
为了提供具有竞争力了的服务质量，留住现有客户和吸引新客户，IPTV (网际协议电视)和日益增长的OTT (覆盖顶端)服务提供商依赖由传递网络提供的QoS (服务质量)， 以传递媒体内容和服务。这类服务的例子包括IPTV视频点播、来自因特网视频共享站点的视频以及宽带TV，所有这些都可以经由网际协议(IP)网络传递。要求服务质量(QoQ以确保在用户观看时，多媒体内容以很好的定时传递并且不被损坏。为了实现QoS，网络单元可以预留必需的资源(例如，网络带宽)使得预留的资源专用于传递媒体内容。考虑例如IPTV解决方案，这些方案通过将多媒体传递与网络资源控制子系统结合通常保证了 QoS并且以稳定的编码比特率传递多媒体。使用该方法的资源释放流在图6中示意。该图显示出三个原件，资源和管理控制服务器(RACS) 20，用户设备(UE) 10 (例如用户的机顶盒)以及内容点播(CoD)服务器30.为实时流协议(RTSP)会话建立TCP连接。该内容接着以固定速率从CoD MF(媒体功能)30 流送到。当完成流送时，发送RTSP TEARDOffN(RTSP拆除)消息(如RFC 2326定义的)，内容流被终止并且CoD MF 30发送请求至RACS 20以释放分配的网络资源。完成会话的消息被发送到UE。但是，对于服务会话的整个持续时间，该流要求网络资源以标称的服务比特率被预留(例如多媒体内容的多媒体编码比特率)，这意味着服务会话和网络QoS会话有效地耦合并且具有相同的持续时间。例如，在图6中示出，在IPTV CoD(内容点播)服务网络的情况下，在服务会话的整个持续时间，以多媒体编码编码的比特率预留带宽(BW)。在服务会话持续时间，预留的网络带宽(BW)经常在某些时段被再利用(例如在暂停期间-用户为了方便希望在任何时间暂停)。因此，在已知的传递网络中，资源预留保持的比需要的时间更长并降低了实际的网络性能。此外，网络可以具有额外资源，这些资源例如在低网络需求时间段期间并不预留用于短的时间段。如果网络会话的内容仅仅以编码的比特率传递，则这些资源并不能被有效地再使用。
发明内容
本发明尝试提供改进的传递网络。根据本发明，在第一方面，提供了多媒体传递网络，该网络包括网络资源分配装置，用于向网络上的UE(用户设备)设备和传递服务器之间的网络会话分配带宽，其中分配装置适于当网络会话开放时为该会话预留标称带宽，这允许以标称服务速率从传递服务器向UE传递数据，并且其中传递服务器适于，一旦会话已经被开放就将会话的带宽增加到较高带宽，以便允许以高于标称速率的突发传递速率从传递服务器向UE传递数据。这允许网络性能得以增加并且得到更有效地使用。由于内容能以比之前提议的方案更快地传递，这还能实现资源的较早释放。传递数据的最大带宽可以取决于可用网络带宽。优选地，UE配备有本地数据存储装置，用于存储从传递服务器接收的数据。UE可以是IPTV，互联网TV，有线电视或其他设备。因此，即使内容的重放被用户暂停，直到被要求，内容传递都继续并且被高速缓存。依据可用网络带宽，传递服务器优选地适于将分配给网络会话的带宽改变到高于标称带宽，以便在网络会话期间的任何时间提供根据网络带宽变化的突发传递速率。传递服务器可以适于将带宽增加到最大可用带宽，以便提供高到网络所允许的突发传递速率。UE适于向传递服务器提供反馈。UE可以适于检测丢失数据并且使用重传方法和 RTP/RTCP (实时协议/实时控制协议)反馈机制从传递服务器或网络请求丢失分组。重传可以使用重传(Retr)服务器，该服务器对内容进行高速缓存，以使得如果UE发现初始传递的分组被损坏或者不完整，经请求一个或多个分组或者内容的某些部分(例如视频帧)可以被重传。传递服务器可以适于逐渐地增加带宽。传递服务器可以适于逐渐地增加带宽，等待由传递服务接收的反馈结果，以便将突发传递速率限制到适合于传递服务器和UE之间的连接的速度。传递服务器可以适于逐渐地增加带宽，直到接收重传请求，并且一旦重传请求已经被接收，适于逐渐缩减带宽直到不再接收重传请求。传递服务器可以适于根据重传请求循环地增加和缩减带宽。根据本发明，在另一方面，提供了经由网络的内容传递方法，包括修改分配给网络上的UE(用户设备)设备和传递服务器之间的网络带宽，其中当网络会话开放时为该会话预留标称带宽，这允许以标称服务速率从传递服务器向UE传递数据，并且其中，一旦会话已经被开放就将会话的带宽增加到较高带宽，以便允许以高于标称速率的突发传递速率从传递服务器向UE传递数据。 内容通常是多媒体内容，但是也可以是其他类型内容。取决于可用网络带宽，传递服务器可以动态地将分配给网络会话的带宽改变到高于标称带宽，以便在网络会话期间的任何时间提供根据网络带宽变化的突发传递速率。传递服务器可以将带宽增加到最大可用带宽，以便提供高到网络所允许的突发传递速率。可选地，传递服务器可以逐渐地增加带宽。UE可以向传递服务器提供反馈。传递服务器可以逐渐地增加带宽，等待由传递服务接收的反馈结果，以便将突发传递速率限制到适合于传递服务器和UE之间的连接的速度。UE可以使用重传方法和RTP/RTCP反馈机制，从传递服务器或网络请求任何丢失分组。
传递服务器可以逐渐地增加带宽，直到接收重传请求，并且一旦重传请求已经被接收，可以逐渐缩减带宽直到不再接收重传请求。这样，如果发现突发传递的速度对于可靠传递的太快，可以控制突发传递的速度或者将突发传递的速度降低到仍能提供可靠传递的最快速度。传递服务器可以根据重传请求循环地增加和缩减带宽。传递数据的最大带宽可以取决于可用网络带宽。优选地，UE配备有本地数据存储装置，用于存储从传递服务器接收的数据。UE可以是IPTV、互联网TV、有线电视或其他设备。因此，即使内容的重放被用户暂停，直到被要求，内容传递都继续并且被高速缓存。本发明还提供了包括这里披露的任何一个新的特征、特征的组合、步骤或步骤的组合的网络或者方法。
现在将参照附图，通过举例的方式描述本发明的实施例，在图中图1示意性地示出根据本发明的网络；图2示出在图1的网络中的资源流例子的解释性示意图；图3示意性地示出在网络会话期间传递速率如何相对时间而改变；图4示意性地示出在网络会话期间传递速率如何相对时间而改变的可选例子；图5示意性地示出在网络会话期间传递速率如何相对时间而改变的又一个例子； 以及图6示出现有技术网络中的资源流。
具体实施例方式参照图1，图1示出根据本发明操作的网络配置。UE 1，在这种情况下是IPTV UE(例如机顶盒加显示器)连接到网络以从网络接收数据。UEl配备有存储设备，例如固态存储器、硬盘或诸如此类，以便从网络接收的数据可以本地存储在UE 1上。存储设备可以是集成的，或者通过与UE相关的硬链接、无线地或通过其他方式进行本地连接。虽然只示出了单个UE 1，应当理解通常有许多UEl连接到网络，网络具有在UEl之间共享的网络资源。该网络是NGN(下一代网络)，即设计为使用IP和QoS (服务质量)技术以支持所有客户业务类型的网络，这里的客户业务类型包括但不限于语音、数据和视频，这使得各种各样的基于IP的客户设备和下一代以及高级应用经由单个公共网络进行通信。该网络包括网络资源分配装置2，在该情况下是IPTV中间件四和RACS (资源和管理控制服务器)26，传递服务器3，在该情况下是CoD服务器，以及BGF (边界网关控制功能)设备4。这些在图1中示意性地示出。本领域技术人员很容易理解，在本发明的范围内，其他网络配置也是可能的。参照图2，图2示出在多媒体点播网络会话期间图1中的网络上的资源流。图3示出在本例子中传递速率如何相对时间随分配给网络会话的资源的改变而改变。
开放UE 1和CoD服务器之间的控制连接(网络会话)。这在图3的图形中表示为 A点。在该情况下，UE 1和CoD服务器之间的传递机制是TCP(传输控制协议)。然而，如后面将参照例子讨论的，本发明同样地适用于其他传递机制，包括但不限于UDP(用户数据报协议)。由UE 1处的用户请求多媒体点播服务而开放控制连接。请求被发送到与RACS连接的IPTV中间件，IPTV中间件预留网络资源(网络带宽)。针对请求的多媒体点播服务， 网络资源在控制连接的持续时间以标称服务速率(例如，多媒体编码比特率)被预留，例如以2Mb/s速率。标称服务速率在图3中以虚线示出。采用预留的必需网络资源，以及由此保证的标称服务速率，QoS在网络会话的持续时间得到保证。—旦控制连接已经开放，CoD服务器根据可用的网络资源(图3的点B)将分配给网络会话的网络资源增加到超过标称网络资源。这允许以高于标称速率的突发传递速率向 UEl流送内容。CoD服务器使用“尽力而为”方法(“尽力而为”覆盖)来使用任何可用(未使用的)网络资源。CoD服务器独立于RACS分配附加的资源给网络会话。这样，在RACS负责以标称速率预留和分配资源(保证QoQ的同时，是CoD服务器负责分配附加的网络资源， 这些附加的网络资源尚未由RACS分配给或者预留给任何网络会话。这些资源的使用允许以突发传递速率进行传递。RACS意识不到CoD服务器分配未分配/未预留的带宽，并对于 CoD优先，这意味着CoD服务器使用未分配/未预留的带宽用于突发传递将不会对任何其他网络会话造成任何影响。万一 RACS分配/预留CoD服务器正在使用的带宽以提供突发传递(它意识不到CoD服务器正在使用该带宽)，附加带宽只是简单地不再对于CoD服务器可用。然而，网络会话的带宽将不会跌到标称的预留水平以下。在传递方法是TCP的当前情况下，突发传递速率优选地被增加到网络将允许的最大速度。然而，在可选配置中，如以下参照图4和5讨论的，可以逐渐地增加突发传递速率。以超出标称速率传递的额外内容或甚至整个内容被本地存储在UE 1上。CoD服务器持续地将内容传递到UE 1直到所有内容被UE 1接收。例如，特别地， 甚至当UE 1处的用户暂停流送内容的同时，内容还被传递，或者类似地，甚至当回放被暂停的同时，内容还在UE上(或在相关的存储器装置上)被高速缓存。由于内容在UE 1上被本地存储，本发明适应所谓的特技播放(快进、倒回、暂停
寸乂 O一旦所有的内容已经传递到UE 1，CoD服务器释放分配给网络会话的所有资源或者命令IPTV中间件释放资源。图3中的点C表示资源释放。通知从CoD服务器发送到UE 1以通知用户所有的内容已经被传递。如果用户在UEl上人工终止网络会话，资源也被释放。资源一被释放，就可以视情况被再分配。因为传递不暂停，甚至当末端用户暂停观看时，内容以高于标称服务速率(例如内容编码比特率)被持续传递传递和高速缓存，并且网络带宽的释放和重新使用的发生比之前建议的方案快得多。在可选配置中，在任何时间，取决于可用网络资源，CoD服务器动态地将分配给网络会话的资源改变到高于标称带宽，这样在任何时间点上，突发传递速率都能维持在网络允许的最大速率并且内容尽可能快地被传递到UE 1。这样的改变在图3中示出，然而很容易理解，在该可选实施例中，点B和C之间的突发传递速率将根据可用网络资源动态地变化。在突发传输期间，UE 1和CoD服务器之间可以存在重传反馈。当传递机制不可靠时，例如UDP，这特别有用，并且将参照其他例子进行讨论。在TCP传递机制的情况下，没有重传反馈的必要，尽管重传反馈可能被提供，在该情况下，如果TCP确认消息未在可接受时间限制内被接收到，突发传递速率将被降低。这样的反馈可以与上面描述的“尽力而为”方
法一起使用。网络会话使用QoS会话，QoS会话在内容传递的持续时间内延续。由于采用了突发传递，内容可以在比内容的持续时间更短的时间段内被传递，多媒体传递会话和QoS会话可以有效地被消除耦合。结果，网络资源可以被较早地释放而不影响QoS。现在描述落在本发明的范围内的不同例子。替代上面描述的TCP传递方法，可以使用UDP传递方法。在这种情况下，提供反馈机制，传递速率可以被逐渐增加到大于标称资产编码比特率，等待反馈，而不是像上面描述的那样将传递速率增加到网络所允许的最大速率。在没有反馈的情况下，传递速率可以被持续逐渐地增加。图4示出了在这样的配置中，传递速率可以相对于时间随着分配给网络会话的资源的改变而改变，传递速率可以从点B持续逐渐地增加到网络允许的最大速率。在图4中逐渐增加以直线示出的同时，应当理解增加可以是逐渐步进式的(如图5所示)，步进可以相等或变化。传递速率也可以逐渐地增加，IPTV中间件周期地或者在每次增加之后等待反馈。如上所述，UEl以高于编码/呈现速率的带宽接收的多媒体数据在任何配置中，都可以存储在UE 1上。如这里所讨论的任何配置中所定义的网络可以配备有重传机制，其中，当UE在任何点上检测到丢失数据时，UE可以使用重传方法和RTP/RTCP(实时协议/实时控制协议) 反馈机制请求丢失数据，或者网络或CoD服务器将采用对于CoD可用的反馈，重新发送丢失数据。当接收到重传请求时，来自CoD服务器的传输速率将降低，直到重传请求停止。一旦重传请求已经停止，传输速率将再次被增加。根据重传请求，增加和降低可以是周期的。 这样，传递的速率可以被增加到可靠传递发生的极限。图5示出在接收重传请求的配置中传递速率如何相对时间而改变。传输速率直接依赖于分配给网络会话的网络资源。网络会话在点A被开放，分配给网络会话的网络资源在点B被增加到高于标称网络资源的第一增加级别。在点B1，由于没有接收重传请求，网络资源被进一步增加。由于还没有接收重传请求，进一步的增加发生在点B2。在点B3，接收重传请求之后，网络资源被减少以使得突发传递速率被降低到未接收重传请求的先前水平。 在点B4，在没有重传请求之后，网络资源和突发传递速率被再次增加。在点B5，在接收重传请求之后，传递速率和突发传递速率被降低到没有接收重传请求的先前水平。在描绘的配置中，该资源水平接着被保持，将突发传递速率保持在连接所允许的最大可靠速率直到在点C所有的内容被传递且资源被释放。在可选配置中，在重传请求之后，可以进行更多的或者更少的尝试以增加带宽。另外，尽管步进被描绘为相等，应当理解，这并不是必须的，因为每一步中带宽的增加可以变化和/或增加和下一个重传请求之间的时间可以变化。第一次增加可以增加到网络允许的最大速率，随后的降低可以降低到根据连接确定的合适的最大传递速率。本发明的优选实施例考虑到在服务期间网络QoS会话较早释放而不降低用户体验，因为回放暂停或其他因素不会导致传递暂停，其中释放的网络资源可以用于其他服务。 本发明还可以优化网络使用，这导致了网络性能的增强，特别是导致经常发生瓶颈的核心网络的性能的增强；并且消除了服务会话的持续时间与底层QoS网络会话的耦合。本发明适用于IPTV和OTTP服务，并且允许OTTP服务的QoS在保留下载业务的突发性质的同时使得可用带宽饱和。虽然已经就点播多媒体传递，即点播IPTV，描述了本发明的优选实施例，应当注意，本发明适用于要求QoS的任何服务，包括但不限于游戏和内容共享。
权利要求
1.一种多媒体传递网络，包括用于向网络上的UE(用户设备)和传递服务器之间的网络会话分配带宽的网络资源分配装置，其中所述分配装置适于当网络会话开放时为该网络会话预留标称带宽，这允许以保证QoS的标称服务速率从传递服务器向UE传递数据，并且其中所述传递服务器适于，一旦会话已经被开放，将会话的带宽增加到较高带宽，以便允许以高于标称速率的突发传递速率从传递服务器向UE传递数据，其中所述传递服务器适于依据可用网络带宽，将分配给所述网络会话的带宽动态地改变到高于所述标称带宽，以便在网络会话期间的任何时间提供根据可用网络带宽变化的突发传递速率。
2.如权利要求1所述的网络，其中UE配备有本地数据存储装置，用于存储从传递服务器接收的数据，这样当数据被存储时数据传递能够继续。
3.如权利要求1或2所述的网络，其中所述UE是IPTV设备。
4.如之前权利要求任一项所述的网络，其中所述传递服务器适于将带宽增加到最大可用带宽，以便提供高到网络所允许的突发传递速率。
5.如之前权利要求任一项所述的网络，其中所述传递服务器适于逐渐地增加带宽
6.如权利要求5所述的网络，其中所述UE适于向所述传递服务器提供反馈。
7.如权利要求6所述的网络，其中所述传递服务器适于逐渐地增加带宽，并且包括用于接收指示UE已接收内容这一状态的反馈的装置，以便将所述突发传递速率限制到适合于所述传递服务器和所述UE之间的连接的速度。
8.如之前权利要求任一项所述的网络，其中，所述UE适于检测丢失数据并且使用重传反馈机制从所述传递服务器或网络请求丢失分组。
9.如权利要求8所述的网络，其中所述传递服务器适于逐渐地增加带宽，直到接收重传请求，并且一旦重传请求已经被接收，适于逐渐缩减带宽直到不再接收重传请求。
10.如权利要求9所述的网络，其中所述传递服务器适于根据重传请求循环地增加和缩减带宽。
11.一种经由网络的内容传递方法，包括修改分配给网络上的UE(用户设备)和传递服务器之间的网络带宽，其中当网络会话开放时为该网络会话预留标称带宽，这允许以保证QoS的标称服务速率从所述传递服务器向UE传递数据，并且一旦会话已经被开放，就将会话的带宽增加到较高带宽，以便允许以高于标称速率的突发传递速率从所述传递服务器向UE传递数据，其中所述传递服务器适于依据可用网络带宽，将分配给所述网络会话的带宽动态地改变到高于所述标称带宽，以便在网络会话期间的任何时间提供根据可用网络带宽变化的突发传递速率。
12.如权利要求11所述的方法，其中所述传递服务器将带宽增加到最大可用带宽，以便提供高到网络所允许的突发传递速率。
13.如权利要求11所述的方法，其中所述传递服务器逐渐地增加带宽，并且当传递时， 所述传递服务器从所述UE接收指示内容的状态的反馈，以便将所述突发传递速率限制到适合于所述传递服务器和所述UE之间的连接的速度。
14.如权利要求11至13的任一项所述的方法，其中甚至当内容的回放或者接收被暂停或者中断时，传递仍被保持。
全文摘要
一种多媒体传递网络，包括用于向网络上的UE(用户设备)和传递服务器之间的网络会话分配带宽的网络资源分配装置，其中所述分配装置适于当网络会话开放时为该网络会话预留标称带宽，这允许以标称服务速率从传递服务器向UE传递数据，并且其中所述传递服务器适于，一旦会话已经被开放，将会话的带宽增加到较高带宽，以便允许以高于标称速率的突发传递速率从传递服务器向UE传递数据。
文档编号H04L12/54GK102308530SQ200980156191
公开日2012年1月4日 申请日期2009年12月31日 优先权日2009年1月6日
发明者A·基塞尔, D·C·鲁宾逊 申请人:阿尔卡特朗讯公司