专利名称：组播服务质量模块和方法
技术领域：
本发明涉及在家庭网络中使用的服务质量Qos模块以及相关方法。这种家庭网络典型地包括多个设备和家庭网关。家庭网关能够接收组播流并且在组播代理模块的控制下将组播流以及组播控制业务转发给至少一个设备。
背景技术：
不得不解释的是，组播是一种用于将信息传递至一组目的地的网络寻址方法，对所述一组目的地同时使用最有效率的策略来在网络的每条链路上仅一次传递信息，仅当去往多个目的地的链路分离时才创建复本。词组“组播”典型地用于指代IP组播，其通常用于流媒体和因特网电视应用。在IP组播中，组播概念的实现发生在IP路由层，其中路由器生成为实时发送到组播目的地址生成树的组播流生成最佳分发路径。网络中的节点仅负责复制到达多个必需的接收方的分组。使用组播寻址的最通用低层协议是用户数据报协议UDP。 IP组播中的关键概念包括IP组播群地址、组播分发树以及接收器驱动树创建。源和接受方分别使用IP组播群地址来发送和接收内容。源使用群地址作为它们的数据分组中的IP目的地址。接收方使用这个群地址来通知网络，它们有兴趣接收发送到那个群的分组。接收方所使用的加入群的协议被称为因特网组管理协议或IGMP。因特网组管理协议，简称为IGMP，是用于管理因特网协议组播群的成员的通信协议。IP主机和相邻的组播使用IGMP。IGMP可以用于在线视频流和游戏。在某些拓扑(例如类似于树的拓扑)中，不是必需运行组播路由协议。设备足以学习和代理群成员信息并基于所述信息简单地转发组播分组。这种称为IGMP代理的组播代理模块仅基于因特网组管理协议IGMP或组播监听发现MLD成员信息来转发组播数据流。这种具有IGMP代理支持的IGMP代理模块在诸如RFC4605 IGMP代理文本-用于解释4605dd 的网络工作组请求中有描述，其于2006年8月发布，题目为“因特网组管理协议(IGMP) /组播监听发现(MLS)-基于组播转发(“IGMP/MIXD代理”)”。在将组播在家庭网络中进一步分配的事件中，这种上面提到的组播代理模块通常通过面向家庭网络中的不同设备的家庭网关来控制组播流。当在家庭网络中利用组播时出现的问题是，例如，提供组播流(例如面向家庭网络的分布式视频)的因特网服务提供商无法确保为家庭网络中的组播流指定所要求的优先权以及为这个组播流在家庭网络中进行适当的带宽预留。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种家庭网络中的Qos模块，所述家庭网络包括多个设备和家庭网关，以及由此家庭网关能够接收组播流且在组播代理模块的控制下将组播流转发给家庭网络中的至少一个设备，但是由此Qos模块进一步能够为家庭网络中的这种组播流提供服务质量。上述目的是通过以下方式实现的在Qos模块中包括这种组播代理模块以及在接收到家庭网络中的一个设备的用于加入所述组播流的组播加入消息时，使组播代理模块能够发送包括家庭网关的地址和请求设备的地址的服务质量请求。另外，Qos模块包括单播服务质量控制模块，用于接收这种服务质量请求，并且在组播流从家庭网关被转发到请求设备时，用于发送单播服务质量事件消息用于由此请求为组播流提供服务质量。不得不解释的是，可以将单播服务质量事件消息发送到家庭网络中的单播Qos管理器。不得不解释的是，在家庭网络中通常安装通用即插即用UPnP协议。通用即插即用 UPnP是UPnP论坛所颁布的一组计算机协议。UPnP的目标是允许设备无缝地连接并简化用于服务的家庭中网络的实现，所述服务例如数据共享、通信以及娱乐；以及在公司环境中， 用于计算机组件的简化安装。UPnP通过定义构建于开放的、基于因特网的通信标准之上的 UPnP设备控制协议来实现上述目标。另外，UPnP利用UPnP Qos为家庭网络中的单播业务提供服务质量。服务质量QoS是适用于UPnP的重要服务功能，例如音频和视频。用于UPnP的QoS 由用于两个设备之间的单向业务流的服务功能构成并且描述诸如以下等级-业务类别，其指示业务流中业务的种类，例如，音频、视频等，-业务标识符，其标识数据分组属于唯一的业务流。-业务规范，其包含定义业务流的特性的一组参数，例如运行要求和调度。UPnP QoS系统的整体架构以及各种元件之间的交互包括控制点应用/模块，假设其具有源、库(sink)和必须被流传送的内容的知识。当控制点发现源和接收器与要流发送的内容一起时，其请求网络中的服务质量管理器Qos管理器建立QoS业务流。控制点创建业务描述符结构并且将其转发给Qos-管理器。Qos管理器模块接下来向服务质量策略保持器请求用于各自业务描述符的合适策略。基于这种策略，Qos管理器能够配置各自的源和接收器设备，用于根据Qos策略保持器所设置的特定业务流的相对重要性来处理新的业务。通过这种方式，提供用于整个家庭网络的使能或禁止允许策略的集中式UPnP Qos机制。根据针对特定业务流的服务质量请求中提供的信息来对业务进行分类。在业务描述符中提供信息的类型，所述业务描述符包括位于其它项目之间的业务等级、流的源和目的地网络IP地址、以及协议。每当进行QoS资源请求时，由Qos管理器服务将其转发到Qos策略保持器服务。Qos策略保持器服务于是检查请求中提供的信息并且在业务策略中返回应当给予业务流的重要性。根据本应用，为来自于接入网络的家庭网络中的组播流提供支持，其通过例如 UPnP使能的家庭网络设备，组播流支持Qos UPnP，在所述组播流上订阅家庭网络设备中的一个，例如用户驻地设备或机顶盒。家庭网络中的机顶盒通过家庭网络中的服务网关在来自接入网络的组播流上订阅自身。这种家庭/服务网关利用对组播加入消息(例如IGMP 消息)的侦听来进一步在输入实时传输协议/用户数据报协议RTP/UDP的组播流上设置和建立服务质量。通过发起服务质量请求的这种实际Qos方法来实现上述内容。这种服务质量请求可以通过例如web服务触发或例如UPnP消息来实现。这种服务质量请求是由单播服务质量控制模块(例如UPnP Qos控制点)来捕获的，其能够接收这种服务质量请求。单播服务质量控制模块进一步能够在接收服务质量请求时，发送单播服务质量事件消息，其用于当组波流被从家庭网关转发至请求设备时，由此请求为组播流提供服务质量。这种请求例如是由服务质量管理器(例如，UPnP Qos管理器)所捕获的。
可选的，进一步包括组播代理模块，用于在组播成员数据库中存储与各自组播流的参考相关联的请求设备的地址。可选的，利用所述设备的媒体访问控制地址或源因特网协议地址来实现设备的地址。类似的，可以选择利用耦合到所述设备的所述家庭网关的传输(transput)的因特网协议地址和媒体访问控制地址来实现家庭网关地址。可选的，组播代理模块是用于管理因特网协议组播群的成员的因特网组管理协议代理。可选的，单播服务质量控制模块是UPnP使能的并且是利用通用即插即用控制点来实现的，通用即插即用控制点与用于各自组播流的启用单播服务质量的业务相关联。此外，服务质量请求还包括对各自组播流的参考。这种对组播流的参考用于在查询表中基于对各自组播流的这种参考来查询相关的Qos等级。这种查询表包括对与预定服务等级相关联的组播流的参考条目。这种组播流的参考通常利用组播媒体接入控制地址或组播因特网协议地址来实现。相关的服务等级为例如语音、视频、尽力而为等。可选的，这种包括参考其相关服务等级的组播流的查询表，可以包括在单播服务质量控制模块、Qos管理器或Qos策略保持器(例如UPnP Qos策略保持器)中。应当注意的是，权利要求中使用的术语“包括”不应当解释为对其后所列的装置的限制。因此，表述“一种设备，包括装置A和B”的范围不应被限定为仅包括组件A和B的设备。其意味着关于本发明，设备仅有的相关组件是A和B。类似地，应当注意的是，同样在权利要求中使用的术语“耦合”不应当解释为限定仅是直接的连接。因此，表述“耦合至设备B的设备A”的范围不应当限制为在设备或系统中，设备A的输出直接地连接到设备B的输入。这意味着在A的输出和B的输入之间存在路径，其可以是包括其它设备或装置的路径。
通过参考下面结合附图进行介绍的实施方式，本发明的上述和其它目的和特征将变得更为清晰并且将更好地理解本发明自身，其中图1表示家庭网络。图1中示出了遵循其电信环境的根据本发明的Qos模块的工作并通过其中示出的不同模块的功能描述来进行解释。基于上述说明，模块的实际实现对于本领域的技术人员来说是显而易见的并且将因此不再详细描述。另外，将进一步详细的介绍操作Qos模块的方法的工作原理。
具体实施例方式图1示出了耦合到核心网络中视频服务器103的家庭网络107。家庭网络107包括耦合到视频服务器103以接收用于家庭网络107的数据的家庭网关101。家庭网关101 耦合到多个设备(仅示出了一个)，例如设备1102。根据本发明的Qos模块100包括在家庭网关101中。Qos模块100包括相互耦合的组播代理模块104以及单播服务质量控制模块105。组播代理模块104耦合至设备1 102。 Qos模块100进一步包括服务质量管理器106，其耦合至单播服务质量控制模块105以及服务质量策略保持器108。让我们假设，单播服务质量控制模块105、服务质量管理器106、服务质量策略保持器108以及设备1 102是支持UPnP的。以及让我们进一步假设，多播代理模块104是 IGMP代理。为了请求加入具有参考200的组播流MCl，设备1 102发出IGMP加入消息201。这个加入消息包括群地址，其是用于组播流MCl 200的标识。家庭网关101上的IGMP代理104将条目添加到其成员数据库302中。根据本应用，为了支持UPnP Qos，利用设备1 102的源单播IP地址(或MAC地址) 来扩展家庭网关101上成员数据库302中的条目。必须说明的是，本应用不限于IP地址的使用。基于设备1 102的MAC地址的类似描述也是可能的。此后，IGMP代理104发起服务质量请求202，例如UPnp事件，其包括下面的信息 家庭网关(通过家庭GW示出的)的IP地址和设备1 102(通过设备1示出的)的源IP地址。作为UPnP Qos控制点的单播服务质量控制模块105能够获取服务质量请求事件202并且为了准备单播服务质量事件消息而对其进行处理。因为是支持UPnP的，单播服务质量事件消息203是Traffield。在处理过程中，±真充UPNP Qos参数TrafficId的SoureAdress 禾口 DestinationAddress0UPnP Qos控制点105还需要用于服务业务的服务等级，其有必要是Qos提供的。 因此，UPnP Qos控制点105创建并保持查询表301，其包括用于组播流(例如，组播IP地址)的参考和服务等级(例如，语音、视频、尽力而为等)之间的关联。一种可能的实现是，组播参考包含在服务质量请求202 (在图1中通过MCl示出) 以及单播服务质量控制模块105从服务质量请求202检索组播IP地址并且使用上述地址在其查询表301中查询相关的Qos等级。不得不解释的是，查询表301也可能包括在服务管理器106或服务策略保持器108中。当为组播流MCl确定服务等级时，将服务等级填充到UPnP Qos参数Traff icClass 中，其是UPnP Qos参数iTspec的一部分并且其又是UPnP Qos参数iTrafficDescriptor的一部分。在下面的步骤中，在服务质量管理器106处触发QosManager =RequestTrafficQos 或 QosManager =RequestExtendedTrafficQos,为了具有由设备 1 102 的 IP 地址来实施的QosBoundarySourceAddress地址以及由家庭网关101的IP地址来实施的 QosBoundaryDestinationAddressMCI。按这种方式，服务质量管理器为组播流MCl建立Qos，所述组播流MCl由家庭网关 101向设备1 102转发。这由离开服务质量管理器的两个箭头来示出，即一个朝向耦合到设备1 102的家庭网关101传输以及另一个箭头朝向设备1 102自身。因此，图1示出了家庭网关101和设备1 102之间的Qos-带宽管道，所述管道包括组播流MCl。同样地，IGMP代理的组播数据库中设备1的地址的附加条目，与所述组播流的参考相关联，以及由IGMP代理发起服务质量请求，导致了用于特定组播流的UPnP Qos的建立。类似的原理可以应用于触发释放UPnP Qos0由于组播代理模块104从想要离开组播树的设备接收这种组播离开消息，此后被称为离开设备(未示出)。一旦接收到这种组播离开消息，移除组播代理模块104的组播数据库302中离开设备的条目。此外，组播代理模块104发起进入家庭网关101的消息，例如“服务质量释放事件”(未示出)。这种消息优选地包含以下信息家庭网关101的IP地址(或MAC地址)以及离开设备的IP地址(或 MAC地址)。单播服务质量控制模块105订阅这种“服务质量释放事件”并且一旦捕获这种事件消息，单播服务质量控制模块105知道家庭网关101不再向离开设备转发组播流。由此，同样释放用于组播流的UPnP QoS0此外，在当第二设备(未示出)也希望订阅组播流的事件中，所述组播流为例如具有参考200的MC1，在其上已经订阅了至少一个设备，应用根据本应用的相同基本原理。实现用于组播流MCl的另外的UPnP Qos设置，所述组播流MCl从家庭网关101向第二 Qos设备转发。最后，不得不解释的是，在当家庭网络设备能够使用IGMP和UPnP Qos时，即设备自身包括UPnP Qos控制点的情况下，设备自己能够建立用于所请求的组播流的Qos。在这种情况下，家庭网关101的单播服务质量控制点105不应当建立或释放用于相同组播流的 Qos,因为Qos由或将会由这个特定设备的UPnP控制点来建立。为了避免为相同的组播流提供两个Qos，家庭网关101的单播服务质量控制模块 105在所有UPnP Qos设备上执行查询，以通过设备中的一个的UPnP Qos控制点来控制是否已经为特定组播流建立了 UPnP Qos0在发起单播服务质量事件消息203之前执行上述查询。实际上，在已经发送组播流之前，具有UPnP Qos支持的设备能够在请求组播流例如安装Qos之前建立Qosο最后的备注是，上面根据功能模块介绍了本发明的实施方式。通过上面给出的这些模块的功能性描述，设计电子设备领域的技术人员容易想到如何利用公知的电子组件来制造这些模块的实施方式。因此，没有给出功能块内容的详细架构。虽然上面已经结合具体设备介绍了本发明的原理，但是可以清楚地理解的是，上述说明仅是通过实例的方式作出的并且不是对附加权利要求中定义的本发明范围的限制。
权利要求
c
1.一种Qos模块(100)，其在包括多个设备和家庭网关(101)的家庭网络中使用，所述家庭网关(101)能够接收组播流并且在组播代理模块(104)的控制下向所述设备(102)中的至少一个设备转发所述组播流，其特征在于，所述Qos模块(100)包括所述组播代理模块(104)，用于在接收到来自所述设备中的一个设备(10 的用于加入所述组播流的组播加入消息O01)时，发送包括所述家庭网关(101)的地址和所述设备 (102)的地址的服务质量请求(202)；单播服务质量控制模块(105)，用于接收所述服务质量请求Q02)以及用于当组播流从所述家庭网关(101)被转发至所述设备(10 时，发送单播服务质量事件消息用于由此请求为所述组播流提供服务质量。
2.根据权利要求1所述的Qos模块(100)，其特征在于，所述组播代理模块(104)进一步包括用于在组播成员数据库(302)中存储与所述组播流的参考相关联的所述设备(102) 的所述地址。
3.根据权利要求1所述的Qos模块(100)，其特征在于，所述设备的所述地址是所述设备(10 的媒体访问控制地址和源因特网协议地址中的任意一个。
4.根据权利要求1所述的Qos模块(100)，其特征在于，所述家庭网关(101)的所述地址是耦合到所述设备(10 的所述家庭网关的传输的因特网协议地址和媒体访问控制地址中的任意一个。
5.根据权利要求1所述的Qos模块(100)，其特征在于，所述组播代理模块(104)是用于管理因特网协议组播群成员的因特网组管理协议代理。
6.根据权利要求1所述的Qos模块(100)，其特征在于，所述单播服务质量控制模块 (105)是与实现用于所述组播流的单播服务质量的服务相关联的通用即插即用控制点。
7.根据权利要求1所述的Qos模块(100)，其特征在于，所述服务质量请求(20 进一步包括所述组播流的参考，以及所述组播Qos模块进一步包括用于在其查询表301中基于所述组播流的所述参考查询相关Qos等级的查询表(301)。
8.根据权利要求1所述的Qos模块(100)，其特征在于，所述查询表(301)包括在所述单播服务质量控制模块(l(^)、Qos管理器(106)和Qos策略保持器(108)中的任意一个之中。
9.一种由家庭网络中的Qos模块所使用的方法，所述家庭网络包括多个设备和家庭网关(101)，所述家庭网关(101)能够接收组播流并且能够在组播代理模块(104)的控制下将所述组播流转发至所述设备中的至少一个设备，其特征在于，所述方法包括在接收到所述设备中的一个设备(10 的用于加入所述组播流的组播加入消息(201) 时，所述组播代理模块(104)发送包括所述家庭网关(101)的地址和所述设备(102)的地址的服务质量请求O02)；由单播服务质量控制模块(10 接收所述服务质量请求O02)；以及当组播流从所述家庭网关(101)被转发至所述设备(10 时，所述单播服务质量控制模块(10 发送单播服务质量事件消息用于由此请求为所述组播流提供服务质量。
全文摘要
本申请介绍了一种在家庭网络中使用的Qos模块，所述家庭网络包括多个设备和家庭网关。家庭网关能够接收组播流并且能够在组播代理模块的控制下将组播流转发至设备中的至少一个设备。Qos模块进一步包括组播代理模块，用于在接收到来自设备中的一个设备的用于加入组播流的组播加入消息时还发送服务质量请求。服务质量请求包括家庭网关的地址和所述设备的地址。Qos模块进一步包括单播服务质量控制模块，用于接收所述服务质量请求以及用于当组播流从所述家庭网关被转发至所述设备时，发送单播服务质量事件消息以用于由此请求为所述组播流提供服务质量。
文档编号H04L12/28GK102257764SQ200980150474
公开日2011年11月23日 申请日期2009年11月30日 优先权日2008年12月16日
发明者C·史蒂文斯, J·德洛夫, L·韦尔默森, P·M·E·J·贾斯滕, T·范莱文, W·J·A·埃克, W·M·李肯斯 申请人:阿尔卡特朗讯公司