在电缆Wi-Fi网络上用于多屏幕视频应用的自适应资源管理的制作方法
【专利说明】在电缆Wi-Fi网络上用于多屏幕视频应用的自适应资源管 理
[0001] 相关申请的交叉引用
[0002] 本申请要求来自2013年3月15日提交的题为"在电缆Wi-Fi网络上用于多屏幕 视频应用的自适应资源管理（AdaptiveResourceManagementforMulti-ScreenVideo ApplicationsOverC油IeWi-FiNetworks)"、美国专利申请序列号 61//800, 311 [律师卷 号：CS41202-門的美国临时申请优先权，在此将其整体援引加入进来。
【背景技术】
[0003] 用于在电缆服务接口数据规范值OCSI巧网络上流送的现有解决方案，包括基于 网络的自适应可变码率（VBR)视频流送。但是，当系统由高度可变链路和分布式架构构成 时，诸如电缆Wi-Fi系统，基于网络的控制可能没有总有效地追踪与性能相关的变化。网络 控制器可能无法有效或W及时的方式检测端用户的体验，运会导致不公平、不稳定和低网 络利用率。当前室内和室外电缆Wi-Fi部署向订户提供几乎最尽力的数据作为免费服务， 或向非订户W固定规划速率提供，而载波级视频的目标在于下一代住宅、商用和公共/社 区电缆Wi-Fi网络。
【附图说明】
[0004] 为了说明下面描述的实施例，在附图中示出了实施例的示例构造；但是，实施例不 限于所公开的特定方法和手段。在附图中：
[0005] 图1描绘了示例电缆Wi-Fi系统；
[0006] 图2描绘了具有集成视频控制和管理的示例电缆Wi-Fi系统；
[0007] 图3描绘了包括基于余裕计算是否降低所选流的速率的许可控制的流程图；
[0008] 图4描绘了用于自适应码率请求的基于网络的控制的示例流程图；
[0009] 图5描绘了用于会话端（end)算法的流程图；
[0010] 图6描绘了被配置为实现所公开的技术的示例系统架构的细节；
[0011] 图7描绘了被配置为实现所公开的技术的另一示例系统架构的细节；
[0012] 图8描绘了用于修正的赤字轮询调度算法的延迟界的图形推导；
[0013] 图9图示了排队行为，包括对应于最大延迟的队列尺寸；
[0014] 图IOA表示对于DOCSIS3. 0示例的时间（X轴）-累积值（y轴）的仿真结果；
[0015] 图IOB表示对于DOCSIS3. 0示例的时间（X轴）-累积值（y轴）的另一仿真结 果；
[0016] 图11展示了示出流的服务速率的图形；
[0017] 图12描绘了用于许可控制的仿真模型；
[001引图13描绘了为了优化速率自适应、排队分组的传输时间相关的不同行为；W及
[0019] 图14是可W包括如所公开的许可控制功能的示例CMTS设备的框图。
[0020] 注意：尽管附图用于图示说明包括所要求保护的发明的概念的实施例，并且解释 了运些实施例的各种原理和优点，所要求保护的发明不限于所显示的概念，因为额外实施 例对于从运里描述受益的本领域普通技术人员来说容易明显，由此为了理解运些实施例， 特定概念的显示并非必需。
【具体实施方式】
[0021] 运里公开的是，当可用时，通过提供一种自适应资源管理系统，该系统使用基于客 户端的反馈且具有基于网络软件的控制，来用于增加电缆Wi-Fi异构网络上的网络利用率 和视频质量的技术。此外，电缆Wi-Fi网络上的视频流量的传输被解决。电缆运营商，使用 所公开的技术，能够应用混合的基于网络和客户端的控制来提供载波级的视频服务。
[0022] 在实施例中，所公开的是运样的方法，其组合基于网络和客户端的自适应流送方 法，W使得分布式和自适应资源管理系统能够用于电缆Wi-Fi系统上的载波质量视频传 输。进一步，实施例包括基于用于对DOCSIS和Wi-Fi异构化etnet)网络系统的可调节资 源余裕和公平指数的、用于呼叫许可控制和自适应流送的机制。
[0023] 近来新Wi-Fi设备和应用的成功和增长，结果是，世界范围的电缆运营商旨在扩 展它们的Wi-Fi服务。Wi-Fi开始将收入产出从对语音和文本进行端用户收费的传统形式， 变化为从接入收费和卖服务给第=方来挣钱，取决于当地规则、运营商市场和竞争状态。为 此，"归属点"和"热点/热区"在运营商控制和管理下是统一的，W在异构网络段上不丢失 端用户的控制的同时，提供无缝服务。漫游伙伴和批发商模型也被扩展为对端用户提供无 缝服务。运营商探索的应用之一是，载波质量视频到家中多屏幕，W及通过包括诸如酒店、 特殊事件、基于位置的应用等等使用情况的室内和室外热点/热区而超越。
[0024] 在现有电缆Wi-Fi系统中，电缆和Wi-Fi段在网络和资源管理方面是分开的，因此 不提供对视频的端到端控制。图1和图2描绘了示例电缆Wi-Fi系统。
[0025] 图1和2描绘了服务提供商核屯、网101，其使用各种组件来通信，W传递内容到网 络元件114。服务和订户管理服务器102W及接入控制器103可W用于订户和非订户两者W 便进行服务提供、认证、计费和接入控制。无线控制器106提供并管理接入点和无线链路。 网络元件102、103和106可W实现为设备或软件实体，并且可W在相同实体中组合。电缆 Wi-Fi网络管理系统115用于故障管理、配置、提供（provisioning)和商务智能。
[00%] 在CMTS107路径中，服务提供商可W使用诸如混合光纤同轴电缆（HFC)网络或无 源光学网络（PON)的通信网络，来处理内容并将其发射到提供商的订户。尽管系统被描述 用于CMTS架构，功能可W作为设备（appliance)或虚拟实体集成到诸如汇聚边缘路由器 的下一代架构中。在图1中所示的HFC网络示例中，CMTS107传递内容到光宽带传输平台 108。通过光纤109,光宽带传输平台108将内容传递到节点110。节点使得运营商能够在 同轴电缆线路111上独立地且增加地分割下游和上游路径。同轴电缆线可W通到抽头112。 订户抽头在电缆网络中的各种位置分接，W提供到订户的传输线并且提供返回路径用于来 自订户的消息。抽头通常在沿着电缆跨度的位置处插入同轴电缆中，其中所发射的信号可 W经由订户线提供给一个或多个订户。抽头常常提供CATV/RF信号的最终分布给订户114， 通常经由同轴电缆111。服务可W用于住宅/商业建筑或户外服务区域。
[0027] 电缆Wi-Fi网络管理系统115用于故障管理、配置、提供和商业智能。电缆Wi-Fi系统可W具有其自己的电缆Wi-Fi网络管理系统，例如与HFC网络的分开，并且通过管理平 面来向电缆Wi-Fi接入点传递内容。Wi-Fi接入点是允许无线设备使用Wi-Fi或相关标准 连接到有线网络的设备。接入点可W用作包括Wi-Fi的、无线无线电信号的中央发射机/ 接收机。接入点可W支持公共因特网热点，并扩展Wi-Fi信号范围用于专用网络。接入点 113可W经由有线网络连接到路由器，作为单机设备或者集成到路由器本身中。 阳02引如图2中所示，视频头端系统118集成到电缆Wi-Fi网络的控制和管理系统中。尽 管当前部署基于图1中所示的架构，其中电缆、Wi-Fi与视频管理和控制系统分开，将视频 传输控制和管理与电缆Wi-Fi异构网络系统相集成，将使得能够对Wi-Fi用户提供更高质 量的视频。视频控制和管理可W是地区性的/本地化的，或者可W被集成到订户管理系统 和核屯、网作为设备或软件实体。
[0029] 如载波质量视频的服务需要异构网络上的端到端控制，运可能在资源动态方面本 质上非常不同。因此，端到端资源管理在支持高质量用户体验而同时最大化网络利用率方 面是个挑战。复杂度是另一个问题，因为对电缆Wi-Fi系统的理想资源管理将需要Wi-Fi 链路的实时分析且监控，运不可行。
[0030] 运里公开的是一种技术，其将基于网络和客户端二者的方法组合，W使得分布式 和自适应资源管理系统能够用于电缆Wi-Fi系统上的载波质量视频传输。所公开的是基于 用于DOCSIS和Wi-Fi异构系统的可调节资源余裕和公平指数、进行呼叫许可控制和自适应 流送的机制。当系统由高度可变链路和分布式架构构成时，开发用于基于网络对VBR流量 在DOCSIS上自适应流送的框架，可能并不总有效追踪性能相关变化。由于之前的基于网络 的控制技术不具有最好全视野，所公开的技术将基于网络的自适应流送算法与有线和无线 信息相组合，并且考虑客户端设备请求。在电缆Wi-Fi系统中，例如，因为带宽变化且对于 电缆网络头端不可见的无线接入点处的变化，设及更多动态学。
[0031] 电缆Wi-Fi网络上现今不管理的视频只受基于客户端算法的控制。基于客户端 的自适应码率视频应用被广泛使用，它们之中，HTTP现场流送（苹果-HLS)、互联网信息服 务-平滑流送（微软-HS巧和HTTP动态流送（Adobe-HD巧作为实际上的工业标准使用，而 通过HTTP的MPEG动态自适应流送（MPEG-DASH)作为标准化自适应流送规范使用。尽管运 些协议在专用媒介上工作更好，它们可能创建不公平并错误诊断链路问题的原因（例如， 由于贪婪用户/应用的拥塞与信道错误或信道接入问题）。在共享媒介中，端用户设备114 不能具有全网络视野；因此使得问题的区分更加困难。另一方面，基于客户端的自适应码率 视频应用在端用户正经历问题时是很好的指标，其不能总是由基于网络的控制器及时检测 到。 阳0巧例如，通过电缆Wi-Fi组件，单个用户可能具有链路问题（例如衰落）。电缆Wi-Fi可W是在相同媒介中具有许多用户的热点场景，其中，因为拥塞导致没有足够信道空间，用 户具有连接问题。运是个体链路与拥塞之间的紧张。所公开的技术不仅考虑基于网络的控 审IJ，还考虑基于自适应控制算法的速率确定和用户请求。不是降低一个流的多个速率，例 如，网络可W基于客户端请求识别拥塞并且做出不同的调节，诸如将用于许多用户的流降 低为较小速率，或者调节用于共享相同接入点的所有流的视频质量。
[0033] 一个问题是，基于DOCSIS的有线网络和基于Wi-Fi的无线网络在PHY和MC域中 本质上都非常不同。在客户端和服务器之间使用带宽估计的现有技术（诸如使用分组对） 没有解决在所公开实施例中解决的公平问题。运将导致问题，因为没有考虑流的变化对于 相同类别（例如，由AP区域识别的服务区域）的其他流的影响。所公开的是可能通过流传 输的交互而管理的技术。
[0034] 在未授权许可的Wi-Fi域的频谱共享媒介中，用户基于其位置和设备可W具有