用于提供负载平衡信号分配的方法和装置的制造方法
【专利说明】
[0001] 本申请是申请日为2008年12月12日、申请号为200880126691. 2、发明名称为"用 于提供负载平衡信号分配的方法和装置"的发明专利申请的分案申请。
[0002] 相关申请的交叉引用
[0003] 本申请要求2008年2月29日在美国专利商标局提交的临时申请61/067, 585的 优先权。
技术领域
[0004] 本发明总体上涉及诸如数字家庭网络的网络中的信号分配（Signal distribution)，更具体而言，涉及一种向这种网络中的客户设备提供负载平衡（load balanced)信号分配的方法和装置。
【背景技术】
[0005] 信号分配网络（例如数字家庭网络）在当今社会变得日益普及。例如，在从信号 源（例如卫星）接收音频和/或视频信号的数字家庭网络中，通常采用被称为"网关"的设 备/装置将信号分配至客户设备，所述客户设备例如是机顶盒（STB)。
[0006] 传统卫星网关系统的一个问题是，其不支持多个网关之间的分路卫星网络输入。 即，给定网络在某一时间只能以一个网络作为数据来源。另外，在相对较高比特率（例如A3 等）以及高清晰度内容的情况下，传统系统很容易发生网关在其输出接口超出其总输出带 宽的结果。例如，假设峰值流比特率为每秒18兆位（megabits)，仅仅40个不同H. 264流就 足以在GEI0(千兆以太网接口端口 0)接口上每秒钟合计消耗700 - 800兆位。另外，在包 括点波束（spotbeam)的情况下，某些卫星网络具有32个以上的转发器并且每个转发器可 以支持数个视频和音频信道。无法在多个网关之间分路这种网络的结果就是传统系统不能 同时调谐所有这些转发器。
[0007] 本发明能够解决上述和/或其他问题，具体而言，本发明提供了一种新的结构，能 够防止网关的输出接口的过订购（over-subscription)问题，并能够在支持新网络、较大 数量的卫星转发器、较大数量的客户设备和网关冗余方面提供灵活性。
【发明内容】
[0008] 根据本发明的一个方面，提供了一种方法。根据示例性实施方式，所述方法包括下 述步骤：从客户设备接收从多个视频源其中之一下载视频的请求；从能够接收所述多个视 频源的第一和第二接收设备分别接收负载指示符；根据负载指示符选择所述第一和第二接 收设备其中之一；并指示所选择的视频接收设备从所述多个视频源其中之一利用客户设备 已知的地址传输所述视频。
[0009] 根据本发明的另一个方面，提供了一种装置。根据示例性实施方式，所述装置包 括：第一输入装置，从客户设备接收从多个视频源其中之一下载视频的请求；第二输入装 置，从能够接收所述多个视频源的第一和第二接收设备分别接收负载指示符；第一控制逻 辑装置，根据负载指示符选择所述第一和第二接收设备其中之一；第二控制逻辑装置，指示 所选择的视频接收设备从所述多个视频源其中之一利用客户设备已知的地址传输所述视 频。
[0010] 根据本发明的另一个方面，提供了另外一种方法。根据示例性实施方式，所述方 法包括下述步骤：从能够接收多个视频源的视频接收设备向请求服务器设备发送负载指示 符，其中所述负载指示符指示与所述视频接收设备相关的负载；从所述请求服务器设备接 收指示请求的节目和与请求的节目相关的客户设备的目的地址的数据；并将请求的节目发 送至所述目的地址。
[0011] 根据本发明的另一个方面，提供了另外一种装置。根据示例性实施方式，所述装置 包括：控制逻辑装置，用于确定指示与所述装置相关的负载的负载指示符；接口装置，用于 向请求服务器设备发送所述负载指示符；其中，响应于所述负载指示符，从所述请求服务器 设备接收指示请求的节目和与请求的节目相关的客户设备的目的地址的数据，并且所述装 置将所述请求的节目发送至所述目的地址。
[0012] 根据本发明的另一个方面，提供了另外一种方法。根据示例性实施方式，所述方法 包括下述步骤：从客户设备向请求服务器设备发送节目请求；响应于所述请求，在所述客 户设备从所述请求服务器设备接收地址；通过选择的视频接收设备利用所述地址在所述服 务器接收请求的节目，并且其中所述请求服务器设备基于多个视频接收设备的各自的负载 指示符从多个视频接收设备中选择所述选择的视频接收设备。
[0013] 根据本发明的另一个方面，提供了另外一种装置。根据示例性实施方式，所述装置 包括：输出装置，向请求服务器设备发送节目请求；输入装置，响应于所述请求，从所述请 求服务器设备接收地址并利用所述地址通过选择的视频接收设备接收请求的节目，并且其 中所述请求服务器设备基于多个视频接收设备的各自的负载指示符从多个视频接收设备 中选择所述选择的视频接收设备。
【附图说明】
[0014] 通过结合附图对本发明的实施方式进行的下述说明，本发明的上述和其他特征及 其优势将变得更为明显，并且本发明将得到更好的理解，其中：
[0015] 图1是根据本发明示例性实施方式的用于进行负载平衡的系统级结构的示意图；
[0016] 图2是根据本发明示意性实施方式的图1中的代理服务器网关和流网关 (streamer gateway)的进一步细节的示意图；
[0017] 图3是显示了根据本发明示例性实施方式的图1中代理服务器网关如何处理请求 的不意图；
[0018] 图4是显示了根据本发明示例性实施方式的图1中代理服务器网关如何选择流网 关的不意图；
[0019] 图5是根据本发明实施方式的用于操作图1所示代理服务器网关的流程图；
[0020] 图6是根据本发明实施方式的用于操作图1所示其中一个流网关的流程图；
[0021] 图7是根据本发明实施方式的用于操作图1所示其中一个STB的流程图。
[0022] 下面对本发明的优选实施方式进行说明，所述说明不构成对本发明的范围的任何 限制。
【具体实施方式】
[0023] 请参看图1，图1是根据本发明示例性实施方式的用于进行负载平衡的系统级结 构的示意图。图1所示结构包括多个流网关（视频接收装置）10、本地总线切换器15(可 选）、代理服务器网关（请求服务器）20、总配线架（MDF)开关25、视频网络30和多个客户 设备（例如STB)35。为了说明的目的，以卫星网关为例对图1中的网关进行说明。但是，本 领域普通技术人员可以理解，本发明的原理不局限于卫星网关，而是可以应用于有线网关 (cablegateway)、地面网关（terrestrialgateway)、机顶盒、计算机和/或其他设备/装 置。类似地，图1中的元件可以在任何适当的网络中实施，所述网络例如可以是但不局限于 有线网络、以太网络、电缆网络、光纤网络和/或其他类型的网络。
[0024] 图1所示负载平衡结构逻辑上被分为代理服务器功能和数据（例如音频和/或电 视频道）流功能（streamingfunction)。在图1中，由代理服务器网关20提供代理服务器 功能，由流网关10提供数据流功能。根据示例性实施方式，流网关10可以与代理服务器网 关20位于相同的网关中，但其数据负载会将会受到限制以使其对代理服务器功能的影响 降低至最低。可选择地，如图1所示，代理服务器网关20可以是不进行数据流功能的独立 的机器。每个流网关10能够调谐多个电视频道并将这些频道的内容按照同步方式传输至 多个客户设备STB35。为了说明的简洁，图1未示出管理（例如ΙΧΕ-lO/lOOBaseT以太网 管理接口或者100BaseT端口 0)连接。但是，可以理解，图1中的所有网关10和20都具有 互联网接入功能并且通过SNMP(简单网络管理协议）、telnet等远程升级。
[0025] 图1所示结构所提供的负载平衡方案支持在多个流网关10之间的分路卫星网络 输入，从而总数据负载分配给多个GEI0接口。通过根据设计选择增加额外的流网关10可 以增加系统容量和/或冗余。
[0026] 根据本发明的负载平衡支持无缝隙故障再配置（seamlessfailure reconfiguration)和恢复。在图1所示负载平衡系统中，流网关10被示为例如并联连接， 从而所有流网关10接收全部网络输入。采用此设置，系统在配置在流网关10故障之后不 需要物理布线改变。并且，如果某个流网关10发生故障，系统可以将其当前流自动重新分 配给其他流网关10以使服务中断最小化。
[0027] 根据本发明的负载平衡将RTSP(实时流传输协议）代理服务器网关20与流网关 20分开，并将网络优化（networktuning)和数据流功能从代理服务器网关20分开。这样， 根据本发明构建的流网关10或代理服务器网关20构造比较简单并且成本较低。例如，可 以用LinuxPC作为代理服务器网关20并且低成本的微处理器可以用于流网关10,其也包 括调谐器、FPGA(现场可编程门阵列）和千兆比特控制器。
[0028] 根据示例性实施方式，在设计负载平衡系统时可以考虑下述方面：
[0029] 1.传统STB客户设备可能不支持RTSP重定向（redirect)。
[0030] 2.卫星网络输入应当在网关之间共享。例如，网关可以并联连接以使得全部网关 机箱（gatewaychassis)能接收到所有卫星网络。
[0031] 3.可用利用配置文件参数进行负载平衡并在重启之后生效。
[0032] 4.应将流网关网络、调谐器和极性配置（polarityconfiguration)设置为配置 文件参数。还可以增加网络自动检测/配置。
[0033] 5.流网关之间的三元组（triplet)(网络号、转发器频率、极化设置）应当相同。
[0034] 6.辅助接口（ΙΧΕ0)可以用于网关间通信。
[0035] 7.采用静态调谐（statictuning)进行故障诊断和验证卫星电缆输入和/或调谐 器运转。在采用静态调谐时系统运转可以为次优。
[0036] 请参看图2,图2是根据本发明示意性实施方式的图1中的代理服务器网关20和 流网关10的进一步细节的示意图。如图2所示，代理服务器网关20包括前端模块21、后端 模块22和流数据库23。每个流网关10包括socket接口 11、RTP(实时传输协议）库12、 频道获取模块14、DSFE(数字信令前端）设备模块14 (作为调谐器模块运转）和A3调谐器 设备模块16。
[0037] 在图2中，代理服务器网关20的后端模块22与外部流网关10的socket接口 11 通过本地总线（localbus)进行通信。根据示例性实施方式，可以采用GEI0接口进行本地 总线通信。GEI0接口用于本地通信的优点在于其能够简化故障排除功能，因为可以使用单 一网络包嗅探器来捕获全部的客户RTSP和网关间消息流量。也可以使用其他类型的接口 (例如USB等）。
[0038] 代理服务器网关20实际上是反向代理，因为其作为全部流入客户RTSP流量的代 理，所述流入客户RTSP流量将被部分转发至隐蔽在所述单一代理服务器IP地址之后的流 网关10。相反，转发代理作为流出流量的代理。
[0039] 独立于代理服务器网关20和流网关10的功能，网关10和20还可以提供：
[0040] ·DHCP(动态主机配置协议）服务器
[0041] ·MTFTP(多播简单文件传输协议）服务器
[0042] ?代理调制解调服务器
[0043] ·ICMP(互联网控制消息协议）"Ping"客户
[0044] 多网关系统应当在一个时刻只允许一个DHCP、MTFTP或代理调制解调服务器起作 用（active)〇
[0045] 代理服各器网关20功能
[0046] 代理服务器网关20应当提供下述服务：
[0047] ?代理RTSP服务器，包括客户端状态收集和监督（policing)
[0048] ·SNMP代理MIB(管理信息库）支持。具体而言，DSFE(数字信令前端）MIB与流 网关10关联并在代理服务器网关20之外受控制。
[0049] ?网络探测，以探测潜在的网络盗窃（theftofservice)。
[0050] 代理服务器网关20接收和处理网络上的所有客户设备（例如STB35)发出的 RTSP请求（参看图1)。直接处理对于现有RTP(实时传输协议）会话的请求，无需流网关 10的介入。对于新会话，代理服务器网关20生成一个或多个RTP会话消息（参见附录A) 并将它们发送至所选择的流网关10。代理服务器网关20应当优选地维护一个诸如流数据 库23 (参看图2)的数据库以在流网关10之间跟踪三元组配置和RTP会话，从而在流网关 10之间平衡负载并防止冗余三元组设置。
[0051] 流网关10功能
[0052] 流网关10提供调谐器管理和视频数据栗（datapump)功能。流网关10不为网关 上的客户设备（例如STB35)提供RTSP服务器支持（参看图1)。这样，流网关10不执行 RTSP特定衍生类别，并且不必使用或考虑RID(接收器标识符）或RID列表等。
[0053] 流网关10与代理服务器网关20进行通信以交换下述信息：
[0054] ·RTP会话控制和状态