专利名称：用于提高实时多媒体会话质量的系统和方法
技术领域：
本发明涉及网络监视和路由系统及方法，尤其涉及用于提高网络中各端点之 间的实时多媒体会话的质量的系统和方法。
背景技术：
诸如IP语音电话和视频会议的实时多媒体会话很大程度上取决于下层分组传 输网络的质量。诸如网络拥塞的问题实际上会影响语音或视频电话的质量并使用户 对此不满。本发明提供了可提高实时多媒体会话质量的手段。实时多媒体通信量通常以封装在UDP和IP分组内的RTP(实时传输协议-IETF RFC3550)帧的形式来运送。由RTCP (实时传输控制协议一IETF RFC3550)协议， 特别是接收器报告(RR-正TFRFC3550)和扩展报告(XR-IETF RFC3611)报告类 型来提供一些性能反馈。在常规系统中，RTP流的质量通过接收系统Y来测量并使用RTCP RR或XR 报告向发送系统X报告。这些报告被插入从Y发送到X的分组流。因此实时多媒 体分组流包括从一端点系统到第二端点系统的RTP帧流，在该RTP帧流中插入了 从第二端点系统到第一端点系统的流的质量报告。例如，如果RTP(X,Y)表示从X发送到Y的RTP帧，而RTCP(X,Y)表示描述 从X到Y的流的质量的RTCP报告，则典型的流将如下从X到Y:RTP(X,Y)--- RTP(X，Y)— RTCP(Y,X)…RTP(X,Y)--- RTP(X，Y)— RTP(X,Y) 从Y到X:RTP(Y,X)…RTP(Y,X)…RTCP(X,Y)…RTP(Y,X)--- RTP(Y，X)…RTP(Y,X) 这是RTP(RFC350)协议的一种正常和习惯用法。从X到Y以及从Y到X的分组流所取路径由分组网络中的路由器独立地确 定。这表示该路径对每个分组流可能并且常常会不同。例如，图l示出在包括多个 节点O、 P、 Q、 R、 S和T的网络8中一分组从端点M到端点N可取的一条路径 2。从端点N到端点M示出一不同路径4。
对路由功能而言，知道与会影响路由决策的拥塞相关的并可用来触发呼叫的 重新路由的问题是合乎需要的。当路由器一般不知道在路由器和接收端点之间发生的问题时就产生问题了。例如，节点R即图1所示网络8中置于端点M和端点N 之间的路由器会不知道节点P上的拥塞问题，因为节点P置于路径2上的节点R 与端点N之间。如果节点R知道了节点P上的网络拥塞问题，则节点F可使用一 使分组避开节点P的不同路由，诸如图2中的路径6，由此提高了多媒体流的质量。 一种解决方案是路由器R检查来自端点N的性能报告，但这在实现上是复杂的， 并且如果从端点N到端点M的分组流沿着不同于从端点M到端点N的路线的另 一条路线，则这是不可行的。对该问题的现有技术解决方案包括帧中继帧报头内的FECN(前向显式拥塞通 知)和BECN (后向显式拥塞通知)位，它们可用来基于交换拥塞来节流通信量。 这些在操作上是"二进制"的，并且只是旨在向分组源发送回它应当限制其输出的 信令。出于以下数个原因，这在大多数多媒体应用中不会起作用(a)分组速率必 须保持恒定以便符合语音或实时视频的传递要求，(b)在多媒体应用中校正措施是 触发重新路由或改变优先级。因此，需要一种可对这一对极大网络可能会升级的问题的改进解决方案。发明内容本发明通过提供以下的一种系统和方法来回应这种需要实时分组流的各个 端点发送(1)描述由该端点接.收的流的质量的反馈报告以及(2)基于由该端点接 收的反馈报告并描述由另一方的远程端点接收的流的质量的前向报告。在结合附图和所附权利要求阅读本发明的以下详细描述时，其它目的、特征 和优点将变得显而易见。
图1是示出在具有多个节点的网络中分组在各端点之间采取的示例传输路径 的关系图。图2是示出在一网络中分组在各端点之间采取的期望传输路径的关系图，其 中该网络在一节点上具有网络拥塞问题。图3是示出本发明一实施例中各端点之间反馈报告的传输的关系图。图4是示出本发明一实施例中各端点之间反馈报告与前向报告的传输的关系 图。图5是示出本发明一实施例中分组重新路由以避开一网络问题的关系图。
具体实施方式
参看图3，示出了包括经由多个节点C、 D、 E、 F、 G和H连接的第一端点A 和第二端点B的网络20。第一端点A或第二端点B各自可包括IP电话、媒体网 关、视频会议系统等。在使用时，第一端点A向第二端点B发送第一分组流22， 且第二端点B向第一端点A发送第二分组流24，以提供实时的多媒体(语音或视 频)分组流。A.监视质量在所述实施例中，第一监视器Ml设置在第一端点A上，而第二监视器M2 设置在第二端点B上。在其它实施例中，这些监视器之一或其两者可设置在网络 中的连接点上，其中该连接点较佳地位于比较靠近相应端点处。第一和第二监视器 Ml和M2各自包括一性能监视组件，用于分别对第二分组流24和第一分组流22 监视质量。在一实施例中，各监视器M1和M2的性能监视组件通过确定至少一个 缺陷的级别并创建与分组流22或24相关联的质量度量来监视传入的分组流22或 24。这样的监视可以诸如每隔IO秒的周期性间隔进行，从而导致在发送分组流22 和24期间创建数个质量度量。这样的缺陷可包括(非限制地)分组延迟、分组丢 失(其中某些分组丢失或到得太晚以致于被丢弃)、抖动(其中分组的到达时间变 化)、或畸变。质量度量可包括(非限制地)平均分组延迟、平均分组丢失率、平 均抖动、或平均畸变。在各个实施例中，监视器之一或两个是市售的的服务质量监视器，诸如可从 Telehemy公司购买的VQmon ("VQmon"是Telchemy公司的商标)。VQmon在援 引包含于此的题为"Quality of Service Monitor for Multimedia Communications System"(用于多媒体通信系统的服务质量监视器)的美国专利No. 6，741，569、题 为"DynamicQuality of Service Monitor"(动态服务质量监视器)的美国专利申请 No. 09/574,472、以及题为"Quality of Service Monitor for Multimedia Communications System (用于多媒体通信系统的服务质量监视器)"的美国专利申请No. 10/802,536 中更全面地描述。通过对传入分组流22或24监视质量，第一和第二监视器Ml和M2能标识诸 如拥塞、节点故障、或线卡故障的网络问题何时在接收到的分组流22或24所取传
输路径中发现。例如，并继续参看图3，如果网络问题与节点D相关联，则第二监视器M2的性能监视组件将检测到与由第二端点B接收的分组流22相关联的高缺 陷级别，并将创建指示网络问题位于从第一端点A到第二端点B的传输路径上的 质量度量。B. 创建反馈报告第一和第二监视器Ml和M2各自还包括一反馈报告组件。各监视器Ml和 M2的该反馈报告组件创建描述由端点A或B接收的分组流22或24的质量的反馈 报告。例如，并继续参看图3，第二监视器M2的反馈报告组件分析由第二监视器 M2的性能监视组件创建的质量度量，并使用该质量度量创建反馈报告26。因此， 反馈报告26描述由第二端点B接收的分组流22的质量。在一实施例中，反馈报 告组件复制由第二监视器M2的性能监视组件创建的质量度量，并格式化该质量度 量以包括在反馈报告26中。因而，返回到网络20经历一问题的以上示例，反馈报 告26将指示网络问题位于从第一端点A到第二端点B的传输路径上。在某些实施例中，反馈报告26可包括RTCPRR报告或RTCPXR报告。在其 它实施例中，反馈报告26可包括与其它适当协议兼容的报告，这些协议包括但不 限于H.323 (由国际电信联盟创建)、SIP (会话发起协议)、或MGCP (媒体网关 控制协议)。在创建反馈报告26之后，第二监视器M2的反馈报告组件将反馈报告26包 括在从第二端点B发送到第一端点A的第二分组流24中。在各个实施例中，反馈 报告以诸如每隔10秒的周期性间隔创建和/或包括在第二分组流24中，从而导致 数个反馈报告从第二端点B发送到第一端点A。类似地，并参看图4，第一监视器M1的反馈报告组件分析由第一监视器M1 的性能监视组件创建的质量度量，并使用该质量度量创建反馈报告28。因此，反 馈报告28描述由第一端点A接收的分组流24的质量。在一实施例中，反馈报告 组件复制由第一监视器M1的性能监视组件创建的质量度量，并格式化该质量度量 以包括在反馈报告28中。在创建反馈报告28之后，第一监视器Ml的反馈报告组件将反馈报告28包 括在发送到第二端点B的分组流中。因为分组流是持续的并可持续数分钟，所以 在大多数情形中反馈报告28将及时创建以包括在第一分组流22中。C. 创建前向报告第一和第二监视器Ml和M2还包括一前向报告组件。各监视器Ml和M2的 该前向报告组件分别基于由端点B或A接收的反馈报告创建前向报告。例如，并继续参看图4，第一监视器M1的前向报告组件基于描述由第二端点B接收的分组 流22的质量的反馈报告26创建一前向报告32。在一实施例中，第一监视器Ml 的前向报告组件复制先前由第二监视器M2的反馈报告组件复制并格式化的质量 度量，并格式化该质量度量以包括在前向报告32中。.因而，继续其中网络经历一 问题的示例，前向报告32将指示网络问题位于从第一端点A到第二端点B的传输 路径上。在创建前向报告32之后，第一监视器Ml的前向报告组件将前向报告32包 括第一分组流22中，其至少一部分沿着从第一端点A到第二端点B的路线发送。 在一实施例中，前向报告32被附加于由第一监视器M1的反馈报告组件创建的反 馈报告28中。D.路由分组在网络20中的路由器上设置了一自适应路由组件R。该自适应路由组件R包 括一前向报告分析组件，用于(1)分析前向报告以及(2)确定在转发构成在端点 A和B之间发送的分组流的分组时是否应使用一不同路由。该自适应路由组件还 包括一重新路由组件，用于在前向报告分析组件确定应使用一不同路由时重新路由 分组流中的各个分组。在各个实施例中，该重新路由组件从一组预定路由中选择不 同路由或使用本领域中公知的距离和成本算法来创建不同路由。例如，并继续参看图4，自适应路由组件R可设置在作为路由器的节点F上。 该自适应路由组件R的前向报告分析组件分析由第一监视器Ml创建并包括在第 一分组流22中的前向报告32，并基于该前向报告32确定是否应使用一不同路由 来将第一分组流22和/或后续分组流中的分组转发给第二端点B。在一实施例中， 前向报告分析组件将前向报告32的质量度量与一阈值作比较。如果该质量度量超 出阈值，则该前向报告分析组件向重新路由功能指示应使用一不同路由。在另 一实施例中，在路由器上设置第三监视器以对第一分组流22监视质量。 与第一和第二监视器Ml和M2相似，第三监视器可通过确定至少一个缺陷的级别 并创建与传入分组流22相关联的一路由器质量度量来监视该分组流22。在本实施 例中，前向报告分析组件将前向报告32的质量度量与路由器质量度量作比较。如果路由器质量度量(指示路由器上游的质量)指示第一分组流22的质量显著高于、 或至少一个缺陷的级别显著低于前向报告32 (指示路由器下游的质量)所指示的质量，则前向报告分析组件向重新路由功能指示应使用一不同路由。 因而，在网络问题示例中，自适应路由组件R的前向报告分析组件被配置成根据前向报告32预测网络问题位于该自适应路由组件R与第二端点B之间的路由 上。结果，重新路由组件将使用诸如图5所示路由的一不同路由发送第一分组流和 /或后续分组流中的至少一个分组以避开节点D上的网络问题，由此提高了由端点 B接收到的分组流的质量。尽管已参照本发明的各较佳实施例描述了本发明，但可以理解在如本文所述 并如所附权利要求所述的本发明的精神和范围内可实现变化和更改。
权利要求
1.一种用于提高网络中经由路由器在第一端点和第二端点之间发送的分组流的质量的方法，包括以下步骤a.对第一分组流监视质量，其中所述第一分组流从所述第一端点发送到所述第二端点；b.创建反馈报告，其中所述反馈报告描述所述第一分组流的质量；c.将所述反馈报告包括在第二分组流中，其中所述第二分组流从所述第二端点发送到所述第一端点；d.基于所述反馈报告创建前向报告；e.将所述前向报告包括在所述第一分组流中，其中所述第一分组流的至少一部分沿着从所述第一端点去往所述第二端点的路由发送；以及f.在所述路由器上基于所述前向报告确定是否应使用一不同路由。
2. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述确定是否应使用一不同路由 包括预测是否有网络问题位于所述路由器与所述第二端点之间，还包括以下步骤a.如果预测在所述路由器与所述第二端点之间存在一网络问题，则使用所述 不同路由来发送所述第一分组流中的至少一个分组以避开所述网络问题。
3. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对所述第一分组流监视质量 是在所述第二端点上执行。
4. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述^t所述第一分组流的监视包 括确定至少一个缺陷的级别并创建与所述第一分组流相关联的质量度量。
5. 如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述创建反馈报告包括格式化所 述质量度量以便于包括在所述反馈报告中，而所述创建前向报告包括格式化来自所 述反馈报告的所述质量度量以便于包括在所述前向报告中。
6. 如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述确定是否应使用一不同路由 包括将所述前向报告的质量度量与一阈值作比较。
7. 如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述确定是否应使用一不同路由 包括将所述前向报告的质量度量与路由器质量度量作比较。
8. —种用于提高网络中在第一端点和第二端点之间发送的分组流的质量的系 统，包括 a. 对第一分组流监视质量的性能监视组件，其中所述第一分组流是从所述第一端点发送到所述第二端点；b. 创建反馈报告并将所述反馈报告包括在第二分组流中的反馈报告组件，其 中所述反馈报告描述所述第一分组流的质量，且其中所述第二分组流是从所述第二 端点发送到所述第一端点；C.基于所述反馈报告创建前向报告并将所述前向报告包括在所述第一分组流 中的前向报告组件，其中所述第一分组流的至少一部分沿着从所述第一端点去往所 述第二端点的路由发送；以及d.前向报告分析组件，用于基于所述前向报告确定是否应使用一不同路由。
9. 如权利要求8所述的系统，其特征在于，所述前向报告分析组件被配置成 根据所述前向报告预测是否有网络问题位于所述前向报告分析组件与所述第二端点之间，还包括a.重新路由组件，用于在预测在所述前向报告分析组件与所述第二端点之间 存在一网络问题时使用所述不同路由来发送所述第一分组流中的至少一个分组以 避开所述网络问题。
10. 如权利要求9所述的系统，其特征在于，所述性能监视组件位于所述第二 端点上。
11. 如权利要求10所述的系统，其特征在于，所述性能监视组件被配置成确 定至少一个缺陷的级别，并创建与所述第一分组流相关联的质量度量。
12. 如权利要求11所述的系统，其特征在于，所述反馈报告组件被配置成格 式化所述质量度量以便于包括在所述反馈报告中，而所述前向报告组件被配置成格 式化来自所述反馈报告的所述质量度量以便于包括在所述前向报告中。
13. 如权利要求12所述的系统，其特征在于，所述前向报告分析组件被配置 成将所述前向报告的质量度量与一阈值作比较。
14. 如权利要求12所述的系统，其特征在于，所述前向报告分析组件被配置 成将所述前向报告的质量度量与路由器质量度量作比较。
全文摘要
本发明提供一种用于提高实时多媒体会话的质量的系统和方法，其中实时分组流的各个端点发送(1)描述由该端点接收的流的质量的反馈报告以及(2)基于由该端点接收的反馈报告并描述由另一方的远程端点接收的流的质量的前向报告。这些前向报告由路由器使用，以重新路由各分组来绕开网络中位于路由器和该远程端点之间的问题。
文档编号H04L12/56GK101103567SQ200580043080
公开日2008年1月9日 申请日期2005年12月19日 优先权日2004年12月17日
发明者A·D·克拉克 申请人:泰尔凯米股份有限公司