专利名称：用于建立数字媒体流的方法和系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于在通信网络中建立数字媒体流(stream)的方法和接入节点。
背景技术：
多媒体流播(streaming)服务、如IPTV为服务提供商和网络运营商向其客户递送真正个性化服务体验提供极大机会。但是，为预订该服务的最终用户确保足够的体验质量(QoE)也是极重要的。QoE的一个关键方面是匹配服务提供和可用网络资源。在没有资源控制的网络中，服务提供与可用传输资源之间不匹配的结果通常是影响多个进行中的服务，并且一般是运营商极不希望的情形。动态资源控制是防止对将超过可用传输资源的服务的(附加)访问的现有解决方案。在美国专利申请US 2007/00(^897中公开了一种适合在用户与服务提供商之间动态分配带宽的装置。但是动态资源控制具有某些缺点。由于传输资源限制而拒绝对服务的访问不会为服务提供商或网络运营商产生任何收益。此外，拒绝的原因难以传达给最终用户。这又可能产生受挫和投诉。其它相关现有技术能够见于国际专利申请W02007/139458。这个申请公开了一种优化IPTV多播分发的带宽使用的方法。另一种现有技术是美国专利申请2007/0044130。 这个申请公开了在IPTV系统中促进频道变更的系统和方法。IPTV系统包括机顶盒STB和接入网。
发明内容
本发明涉及如下问题如何避免因传输资源限制而拒绝对服务的访问的上述缺
点ο在本发明中，该问题通过一种使所请求服务自动适应有限传输资源的方法得到解决。该方法包括下列步骤首先从客户住宅(premise)网络中的终端接收用于建立从媒体服务器到终端的新数字媒体流(例如作为IPTV视频流)的请求。下一个步骤是确定多少传输资源被同样地分配给客户住宅网络。将所分配传输资源与新数字媒体流所需的传输资源和至客户住宅网络中终端的所有已建立数字媒体流(若有的话)所需的资源之和进行比较。如果新的和已建立的数字媒体流合起来所需的传输资源大于所分配传输资源，则建立具有相同内容但要求更少传输资源的数字替代媒体流。要求更少资源的数字媒体流例如能够是具有更少带宽和更低传输质量的媒体流。这个上下文中的内容例如能够是能够被多个最终用户同时观看的IPTV频道。对于建立数字替代媒体流，至少三种选项是可能的-建立具有与所请求的新媒体流相同的内容但要求更少传输资源的数字替代媒体流，或者-建立具有所请求传输资源、但用具有相同内容但要求更少传输资源的数字替代媒体流来取代已建立数字媒体流中任一个的新的所请求数字媒体流，或者-建立具有与所请求的新媒体流相同的内容但要求更少传输资源并且用也要求更少传输资源的另一个数字替代媒体流来取代已建立媒体流中任一个的数字替代媒体流，使得所需传输资源的总和小于或等于分配给客户住宅网络的传输资源。本发明还包括一种用于处理从网络资源控制实体所接收的更新与分配给客户住宅网络的传输资源有关的数据的指令的方法。这个网络资源控制实体例如可以是策略服务器或网络元素管理器。当接收指令时，确定与当前分配给客户住宅网络的传输资源有关的数据并且将其与从网络资源控制实体所接收的已更新数据进行比较。如果分配更多传输资源，则例如有可能用要求更多传输资源(例如具有更好的传输质量)但仍然递送相同内容的数字媒体流来取代要求更少传输资源的已建立数字媒体流。如果分配更少资源，则例如需要用要求更少传输资源但仍然递送相同内容的数字媒体流来取代已建立数字媒体流。本发明还包括一种用于建立媒体服务器与客户住宅网络中的终端之间的数字媒体流的接入节点。该接入节点包括呼叫和准入(admission)控制单元以及从呼叫和准入控制单元可访问的至少一个资源数据库。资源数据库包括与分配给客户住宅网络的传输资源有关的数据。呼叫和准入控制单元适合从终端接收建立新数字媒体流的请求。呼叫和准入控制单元还适合询问资源数据库，并且将分配给客户住宅网络的传输资源与供至客户住宅网络的已建立数字媒体流使用的传输资源和用于新的所请求数字媒体流的所请求传输资源之和进行比较。呼叫和准入控制单元还适合用适合具有与所请求数字媒体流相同的内容但要求更少传输资源的至少一个替代数字媒体流来取代所请求和已建立数字媒体流中的任一个，使得用于替代数字媒体流的传输资源和用于其余已建立数字媒体流的传输资源之和没有超过分配给客户住宅网络的传输资源。本发明的一个优点在于，拒绝更少的对新数字媒体流的请求。将为服务提供商和网络运营商产生更大收益，并且在各客户住宅网络能够观看更多IPTV频道。因此，本发明的目的是消除上述缺点的至少一些，并且提供提高体验质量的方法和接入节点。现在将更详细地并且用优选实施例以及参照附图描述本发明。
图1是示出IPTV分发网络的一个示例的框图。图2是示出包括按照本发明的接入节点的IPTV分发网络的一个示例的框图。图3是示出按照本发明如何处理建立视频流的请求的流程图。图4是示出包括按照本发明中方法的第一实施例所建立的两个视频流的IPTV分发网络的一个示例的框图。图5是示出包括按照本发明中方法的第二实施例所建立的两个视频流的IPTV分发网络的一个示例的框图。图6是示出如何处理从策略服务器所接收的策略消息以及如何处理视频流的释放的流程图。
图7是示出包括按照本发明的接入节点的第一多播情况的框图。图8是示出包括按照本发明的接入节点的第二多播情况的框图。
具体实施例方式图1是示出包括接入节点100的IPTV分发网络的一个示例的框图。接入节点100 连接到区域IP网络160和多个客户住宅网络170、180。客户住宅网络170、180通常可能是具有所连接的多个电视机和/或计算机的家庭网络。各客户住宅网络170、180包括客户住宅设备CPE 110、120。CPE是与接入线171、181进行接口的装置，并且例如能够是具有路由器功能性的ADSL调制解调器或电缆调制解调器。诸如机顶盒STB 111、112、122和个人计算机121的多个终端连接到各CPE 110、120。各STB 111、112、122连接到电视机(图1 中未示出)。备选地，STB和电视机集成到同一个装置中。对于IPTV，供分发的内容存储在此处为视频服务器140的媒体服务器中。视频服务器140连接到核心IP网络155，核心IP 网络155通过边缘节点130与区域IP网络160分离。视频服务器140在这个图1中将高质量数字视频流141传送到STB 112、121。视频流141能够在其到达STB 112、121中任一个之前被复制单元104复制到第二视频流、所谓的叶(leaf) 141bis中。当使用动态资源控制的概念时，准入控制在此处为策略服务器150的集中式网络资源控制实体中实现。当例如最终用户向STB 111请求建立高质量视频流(即，具有高资源需求的视频流)时，请求151从STB 111发送到策略服务器150。策略服务器150则可通过用应答消息152进行响应来准许或拒绝请求151，这取决于网络155、160中的可用资源。 假定在图1中，STB 112位于家庭网络170中，并且已经接收到高质量视频流141。有权访问家庭网络170的另一个最终用户希望建立至STB 111的具有不同内容的第二高质量视频流。为此，STB 111发送建立这个第二视频流的请求151。由于网络155、160中某处的资源限制，策略服务器150拒绝该请求。这将导致根本没有建立至STB 111的第二视频流。但是，再好不过的是存在可用于STB 111的资源，但不足以携带高质量视频流。本发明使用这个事实，以便向最终用户提供更好的体验质量。这在图2中所示。图2中，接入节点100配备有一个或若干资源数据库RDB 101、102。在这个实施例中，对于各客户住宅网络170、180存在一个资源数据库RDB 101、102，但在其它实施例中，可使用用于所有客户住宅网络170、180的一个公共资源数据库。通过使用接入节点100中的本地资源数据库RDB 101、102，将驻留在策略服务器150中的呼叫/准入控制功能的一部分分布到接入节点100 中的呼叫/准入控制单元CAC 103。资源数据库RDB 101、102分别包括与分配给每个单独客户住宅网络170、180的传输资源有关的数据。也就是说，分配给每个客户住宅网络170、180 的传输资源分别对应于对应终端111、112和121、122的可用传输资源的公共池(pool)。来自例如STB 111的建立视频流的请求172被接入节点100中的呼叫/准入控制单元CAC 103接收并进行分析。呼叫/准入控制单元CAC 103处理这个请求172的过程在图3中进一步详细描述。图3是示出按照本发明建立视频流的方法的三个实施例的流程图。 接入节点100中的呼叫/准入控制单元CAC 103在步骤301从STB 111接收建立高质量视频流(即，具有某些所请求传输资源的视频流)的请求。呼叫/准入控制单元CAC 103通过在步骤302询问资源数据库RDB 101来确定分配给对应客户住宅网络170的传输资源。 接收到与所分配传输资源有关的数据，在步骤303将这些资源与所请求视频流和至客户住宅网络170中终端111、112的已建立视频(若有的话)的资源之和进行比较。如果在步骤 304，用于所请求的和所有已建立的视频流的传输资源合起来之和没有超过所分配传输资源，则在步骤315建立所请求视频流。如果传输资源之和超过所分配资源，则不同选项是可用的。如果在步骤305，没有剩下甚至建立采用可用编码算法的低质量视频流的资源，则在步骤316将拒绝发送给请求终端(这个示例中为STB 111)。如果存在可用资源，并且如果在步骤306，没有存在至客户住宅网络170中任何终端111、112的已建立视频流，则在步骤307用提供相同内容但要求更少资源的低质量视频流来取代所请求高质量视频流，使得没有超过所分配资源。另一方面，如果在步骤306，已经建立一个或多个视频连接，则在步骤308中更多选项可能被选择。一个选项是在步骤309使已建立视频流不受影响，但在步骤310用提供相同内容的低质量视频流来取代所请求视频流，使得用于所建立视频流和低质量视频流的传输资源之和仍然低于所分配传输资源。另一个选项是在步骤311用对应低质量视频流来取代已建立视频流中至少之一，并且在步骤 312建立具有所请求传输资源的所请求高质量视频流。又一个选项是在步骤313用对应低质量视频流来取代已建立视频流中至少之一，并且在步骤314也用低质量视频流来取代所请求高质量视频流。第一选项(即跟随步骤309和310时)的结果如图4所示。除了现有高质量视频流141之外，还建立低质量视频流142。第二选项(即跟随步骤311和312时)的结果如图5所示。现有高质量视频流141被具有相同内容的低质量视频流143取代，并且建立所请求高质量视频流144。选项的选择能够取决于资源数据库RDB 101,102中存储的优先级或其它参数。本发明的概念并不局限于新视频流的建立。另外，当释放已建立视频流时，呼叫 /准入控制单元CAC 103能够采取动作以在其余所建立视频流之中分布已释放传输资源。 这由图6示出。图6中，在步骤610释放所建立视频流。在步骤611询问资源数据库RDB 101。如果在步骤612，存在剩余的足够所分配传输资源，并且如果存在所建立的一个或多个低质量视频流，则这些(低质量视频流)中的一个或多个能够在步骤613被具有相同内容的高质量视频取代。否则，使已建立媒体流保持原样。最后，在步骤609更新资源数据库 RDB 101。优选地将视频流作为多播连接来建立。采用多播，避免网络155、160中数据分组的不必要传输。这如图7所示。例如，如果从两个不同终端112、121接收到对具有相同内容的视频流的请求，则要是在视频服务器140与终端112、121中每个之间建立两个单独视频流则是网络155、160中传输资源的浪费。改为建立至接近两个终端112、121的节点(在该情况下为接入节点100)的一个单视频流145。在接入节点100中，数据分组被复制单元 104复制到所谓叶的两个独立视频流145、I^bis中。作为复制视频流145、I^bis的接收方，终端112和121 —起构成所谓的多播组175。为了建立多播连接，节点100、130和其它中间节点(比如图7中未示出的路由器等)需要知道数据分组必须复制到哪些接收方111、121。为此，已经开发了 IGMP(因特网组多播协议)。IGMP存在于三个版本1至3中，分别在互特网标准RFC1112、RFC2236和 RFC3376中规定这三个版本。IGMP协议基本上具有两种类型的连接控制消息，即Join和Leave. Join从请求建立视频流的终端发送，而Leave在该终端想要释放视频流时从该终端发送。在图7的示例中，假定STB 112将Join 174发送到接入节点100。Join 174由呼叫/准入控制单元CAC 103进行分析。Join 174被准许，并且由于没有已经建立具有所请求内容的视频流，所以Join 174被一直发送给视频服务器140，并且建立视频流145。当将要建立至台式计算机121的另一但具有相同内容的视频流时，台式计算机121向接入节点 100发送Join 184。由于在视频服务器140与接入节点100之间已经建立视频流145，所以从接入节点100添加‘叶’ 145bis就足够。假定Join 184被呼叫/准入控制单元CAC 103 准许。视频流145中的数据分组这时被复制单元104复制。当建立了至STB 112和台式计算机121的视频流145、145bis时，接入节点100能够定期发送IGMP查询消息(图7中未示出)，以便检查STB 112和台式计算机121是否仍然‘有兴趣’作为多播组175的一部分。图8示出其中来自STB 111的建立具有内容‘A’的高质量视频流的请求176由呼叫/准入控制单元CAC 103接收的情况。在视频服务器140与同一个客户住宅网络170中的另一个STB 112之间已经建立具有某种别的内容‘B’的高质量视频流145(粗线)。在另一个客户住宅网络180中，在视频服务器140与台式计算机121之间建立具有内容‘A’的高质量视频流146(粗线)。当接收请求176时，呼叫/准入控制单元CAC 103询问资源数据库RDB 101，并且推断不存在分配给客户住宅网络170的足够资源用于建立至STB 111的具有内容‘A’的高质量视频流。使用本发明，没有拒绝请求176。改为，向视频服务器140发送‘Join’ 177，请求建立具有相同内容‘A’但具有更低传输质量的视频流。已经建立至网络中在其它位置的终端的具有这些特性的视频流147(细线)。当该‘Join’到达边缘节点130时，视频流147在复制单元134中被复制为视频流147bis (细线)，并且被分发给STB 111。多播能够按照不同服务模型来实现。一种是任意源多播(ASM)。这是在RFC 1112 中定义的IP多播服务模型。当使用任意源多播(ASM)时，具有不同质量但具有相同内容的流具有相同的MAC和IP报头。为了将这些流分离，使得它们在网络中不被混合，它们必须在第2层隧道中传送(例如使用具有不同虚拟局域网VLAN身份的不同VLAN)。需要时，将 Join和Leave消息转发给适当(adequate)隧道。另一种模型是源特定多播(SSM)模型。对于SSM，能够使用使用不同第2层隧道的相同原理。备选地，用源特定地址从视频服务器140发送具有相同内容但不同质量的视频流，从而消除对第2层分离的需要。接入节点100在发送Join和Leave消息以建立视频流时使用适当源地址。回到图2，接入节点100中的呼叫/准入控制单元CAC 103还适合接收指令158、 158，以便在动作609更新与用于客户住宅网络170、180的传输资源的分配有关的数据。这些指令158、159始发于能够是网络元素管理器NEM 180或策略服务器190的网络资源控制实体。这个事件由图6中的流程图示出。图6中，呼叫/准入控制单元CAC103在步骤601 从策略服务器150接收策略消息159。呼叫/准入控制单元CAC 103通过在步骤602询问资源数据库RDB 101而开始确定与所分配传输资源有关的当前数据。在步骤603，把来自资源数据库RDB 101的当前数据与新数据进行比较。如果在步骤604，新数据与所分配传输资源的增加有关，则在步骤606检查是否存在为让低质量视频流被用高质量视频流取代而分配的足够传输资源。如果存在足够的所分配传输资源，则在步骤608用高质量视频流取代低质量视频流，并且在步骤609用新数据更新数据库RDB 101。如果不是，则所建立视频流不受影响，并且在步骤609更新资源数据库RDB 101。另一方面，如果新数据与所分配传输资源的减少有关，则在步骤605检查所分配传输资源是否减少到对于已建立视频流不存在足够资源的水平。如果情况是这样，则在步骤607，一个或多个已建立视频流被具有更低质量的视频流取代或者被释放。在步骤609，用新数据更新资源数据库RDB 101。作为一个备选方案，资源数据库RDB 101的更新能够已经在步骤602进行。 所述实施例主要应用于IPTV视频流。本领域技术人员也会将本发明概念应用于作为例如具有音乐、语音、广播电台(radio)频道等的音频流的其它媒体流的分发。
权利要求
1.一种用于建立媒体服务器(140)与客户住宅网络(170)中的终端(111，112)之间的数字媒体流(141，142)的方法，其特征在于下列步骤-从所述终端(111)接收(301)用于建立第一数字媒体流的请求(172)，-确定(30 分配给所述客户住宅网络(170)的传输资源，-将所述第一数字媒体流以及所述媒体服务器(140)与所述客户住宅网络(170)之间已经建立的数字媒体流(141)所需的传输资源之和与分配给所述客户住宅网络(170)的传输资源进行比较(303)，-建立(310，311，31 取代所述第一和所述已建立数字媒体流中对应之一的至少一个数字替代媒体流(142)，其中所述数字替代媒体流(14 适合提供与所述被取代媒体流相同的内容但是还适合要求更少传输资源，使得所述数字替代媒体流(14 和其余已建立数字媒体流(141)所需的传输资源之和不超过分配给所述客户住宅网络(170)的传输资源。
2.如权利要求1所述的方法，其中，确定(30 分配给所述客户住宅网络(170)的传输资源的所述步骤包括询问资源数据库(101)的动作。
3.如权利要求2所述的方法，其中，所述已建立数字媒体流(141)不受影响，但是其中所述第一数字媒体流被所述数字替代媒体流(14 取代。
4.如权利要求2所述的方法，其中，所述第一数字媒体流用所请求资源建立，但是其中所述已建立数字媒体流(141)中至少之一被对应数字替代媒体流(14 取代。
5.如权利要求2所述的方法，其中，第一数字媒体流被第一数字替代媒体流(142)取代，并且所述已建立数字媒体流中至少之一被对应第二数字替代媒体流取代。
6.如以上权利要求中任一项所述的方法，其中，所述数字媒体流(141，142，14 通过使用IGMP信令来建立。
7.如权利要求6所述的方法，其中，适合具有相同内容但不同传输资源要求的数字媒体流(146，147)通过VLAN身份来区分。
8.如权利要求7所述的方法，其中，所述传输资源取决于所述数字媒体流(146，147)所使用的带宽。
9.如权利要求8所述的方法，其中，所述内容是IPTV频道，并且所述数字媒体流(146， 147)是视频流。
10.一种用于建立媒体服务器(140)与客户住宅网络(170)中的终端(111，112)之间的数字媒体流(141，142)的方法，其特征在于下列步骤-接收(601)更新与分配给所述客户住宅网络(170)的传输资源有关的数据的指令 (158，159)，-确定(60 分配给所述客户住宅网络(170)的当前传输资源的数据，-将所述当前数据与已更新数据进行比较(603)，-建立(607,60 取代所述媒体服务器(140)与所述客户住宅网络(170)之间的已建立数字媒体流(141)中对应之一的至少一个数字替代媒体流(143)，其中所述替代媒体流 (143)适合提供与所述被取代媒体流(141)相同的内容但要求不同传输资源，使得所述数字替代媒体流(14 和其余已建立数字媒体流所需的传输资源之和没有超过分配给所述客户住宅网络(170)的传输资源，以及-更新(609)与分配给所述客户住宅网络(170)的传输资源有关的数据。
11.如权利要求10所述的方法，其中，确定分配给所述客户住宅网络(170)的当前传输资源的当前数据的所述步骤(60 通过询问资源数据库(101)来进行。
12.如权利要求11所述的方法，其中，更新数据的所述步骤(609)通过更新所述资源数据库(101)来进行。
13.如权利要求12所述的方法，其中，更新与分配给所述客户住宅网络(170)的传输资源有关的数据的所述指令(159)始发于策略服务器(150)。
14.如权利要求12所述的方法，其中，更新与分配给所述客户住宅网络(170)的传输资源有关的数据的所述指令(158)始发于网络元素管理器(180)。
15.一种用于建立媒体服务器(140)与客户住宅网络(170)中的终端(111，112)之间的数字媒体流(141，142)的接入节点(100)，其特征在于-呼叫和准入控制单元(103)，-至少一个资源数据库(101，102)，可从所述呼叫和准入控制单元(103)访问，并且包括与分配给所述客户住宅网络(170)的传输资源有关的数据，并且其中，所述呼叫和准入控制单元(10 适合从所述终端(111)接收用于用所请求传输资源建立第一数字媒体流的请求(172)，询问所述资源数据库(101，102)，将分配给所述客户住宅网络(170)的传输资源与供至所述客户住宅网络(170)的已建立数字媒体流 (141)使用的传输资源和用于所述第一数字媒体流的所请求传输资源之和进行比较，用适合具有与所述第一数字媒体流相同的内容但要求更少传输资源的至少一个替代数字媒体流(14 取代所述第一数字媒体流和所述已建立数字媒体流(141)中的任一个，使得用于所述替代数字媒体流(14 的传输资源和用于其余已建立数字媒体流(141)的传输资源之和没有超过分配给所述客户住宅网络(170)的传输资源。
16.如权利要求15所述的接入节点(100)，其中，所述资源数据库(101,10 适合被所述呼叫和准入控制单元(10 基于从策略服务器(150)所接收的指令(159)进行更新。
17.如权利要求16所述的接入节点(100)，其中，所述呼叫和准入控制单元(10 还适合使用IGMP信令来建立所述数字媒体流(141，142)。
18.如权利要求17所述的接入节点(100)，还包括适合复制所述媒体流(141，142)中数据分组的复制单元(104)。
全文摘要
本发明涉及用于在通信网络中建立数字媒体流的方法和接入节点(100)。对于作为动态资源控制的当前准入控制技术，问题在于，即使存在仍然可用的传输资源，也可能拒绝访问请求。本发明通过以下来解决这个问题将资源控制分布到接入节点(100)，并且在接收访问请求(172)时用具有相同内容但要求更少传输资源的数字替代媒体流(142)来取代所请求数字媒体流或者已存在数字媒体流中任一个。
文档编号H04L12/54GK102227893SQ200880132164
公开日2011年10月26日 申请日期2008年11月26日 优先权日2008年11月26日
发明者T·梅尔森, U·荣松 申请人:爱立信电话股份有限公司