用于实现分布式多媒体应用端到端服务质量协商的方法

专利名称：用于实现分布式多媒体应用端到端服务质量协商的方法
本说明所提出的发明一般地涉及分布式多媒体应用和多媒体技术领域。它包括尤其是与多媒体中间件、服务质量(QoS)管理、资源预留机制、移动终端和无线通信有关的研究和开发问题。
首先对本说明书和所附权利要求中所用的术语作简要说明
接着解释本说明书中所用的缩写
以下是本发明者已知的现有技术[Beser00]B.Beser，“SDP的编解码器能力属性”，IETFIntemet-Draft，Work-in-progess，<draft-beser-mmusic-capabilities-00.txt>。S.Bhatti，G.Knight，“为因特网应用启用QoS自适应判决”，London，UK，1999。S.Blake，D.Black，M.Carlson，E.Davies，Z.Wang，W.Weiss，“用于区分服务的一种体系结构”，IETF请求评论2475，December 1998。G.Booch，J.Rumbaugh，I.Jacobson，“统一建模语言用户指南”，Addison Wesley Longman，1999。C.Bormann et.al.，“简单电话会议控制协议”，IETFInternet Draft”，Work-in-progess，<draft-ietf-mmusic-sccp-01.txt>。L.Burness et al.，“支持移动性的可修改业务的计算机(BRAIN)服务质量体系结构”，in Proceedings of the PIMRC 2000，London，2000。G.Camarillo，“SDP先决条件的确认”，IETF InternetDraft，Work-in-progess，<draft-camarillo-manyfolks-confirm-02.txt>。G.Camarillo，“使用SDP先决条件的第三方呼叫控制”，IETF Internet Draft，Work-in-progess，<draft-camarillo-3pcc-qos-00.txt>。G.Klyne(ed.)，“修订的媒体特征集匹配算法”，IETF media feature registration WG，Work-in-progess，<draft-klyne-conneg-feature-match-02.txt>。G.Klyne(ed.)，“识别复合媒体特征”，IETF connegworking goup，Work-in-progess，<draft-ietf-conneg-feature-hash-05.txt>。S.Frolund，J.Koistinien，“QML服务质量规格语言”，HP-Lab Technical Reports，HPL-98-10，980210。M.Hahdley，V.Jacobson，“SDP会话描述语言”，IETF请求评论2327，April 1998。M.Handley，H.Schulzrinne，E.Schooler，J.Rosenberg，“SIP会话发起协议”，IETF请求评论2543，March 1999。M.Handley，C.Perkins，E.Whelan，“会话通告协议”，IETF请求评论2974，October 2000。ITU-T Recommendation X.641(12/97)ISO/IEC132361998，“信息技术-服务质量框架”。A.Kassler，P.Schulthess，“无线ATM网络的端到端服务质量管理体系结构”，inProceedings of the HICSS 32，Mauii，Hawaii，USA，January 1999。A.Kassler，P.Schulthess，“将无线ATM的QoS模式扩展到移动宽带应用和用户”，inProceedings of the WCNC′99，September 1999，New Orleans，USA。A.Kassler et al.，“BRENTA-支持可调整多媒体通信的移动性和服务质量”，in Proceedings of the IST MobileCommunications Summit 2000，Galway，Ireland，October 2000，pp.403-408。A.Kassler et al.，“一种具有QoS支持的可调整多媒体业务的开放式终端系统体系结构”，in Proceedings of the BRAINworkshop，London，2000。O.Levin，“支持多媒体和视频的SIP要求”，IETFInternet-Draft，Work-in-progess，<draft-levin-sip-for-video-00.txt>。D.Mandato，“移动多媒体应用的通用QoS自适应框架”，European Patent Application 00 111 191.3，May 24，2000。D.Mandato et al.，“基于QoS的移动多媒体应用的高层接口”，European Patent Application 00 126 975.2，December 8，2000。W.Marshall et al.，“资源管理的SIP扩展”，IETFdraft，November 2000，<draft-ietf-sip-manyfolks-resource-00>。K.Nahrstedt和J.M.Smith，“QoS代理”，IEEEMultimedia Magazine”，Spring 1995(2)1，pp.53-67。J.Ott et.al.，“组合作的能力描述”，IETF Internet-Draft，Work-in-progess，<draft-ott-mmusic-cap-00.txt>。P.Pan，H.Schulzrinne，YESSIR“因特网的简单预留机制”，Computer Communications Review(CCR)，Vol.29，No.2，pp.89-101，April1999。J.Pasquale，G.Polyzos，E.Anderson，V.Kompella，“多媒体多播信道”，Proc.of 3rd International Workshop on Networkand Operating System Support for Digital Audio和Video(NOSSDAV92)，San Diego，California，November1992，pp.185-192。J.Pasquale et al.，“传播树中的过滤传播连续媒体网络中带宽和处理的折衷”，Proc.of NOSSDAV 93，LancasterUniversity，Lancaster，UK，1993，pp.269-278。RFC 2533，“描述媒体特征集的语法”，GrahamKlyne，5GM/Content Technologies，March 1999。RFC 2703，“协议无关的内容协商框架”，GrahamKlyne，5GM/Content Technologies，September1999。W.Marshall et.al.，“资源管理和SIP的集成-SIP资源管理扩展”，IETF SIP working group，Work-in-progess，<draft-ietf-sip-manyfolks-resource-01.txt>。F.Andreasen，“SDP简单能力协商”，IETF MMUSICworkng group，Work-in-progess，<draft-andreasen-mmusic-sdp-simcap-00.txt>。F.Andreasen，“SDP简单能力协商要求”，IETFMMUSIC working group，Work-in-progess，<draft-andreasen-mmusic-sdp-simcap-00.txt>。D.Kutscher et.al.，“会话描述和能力协商的要求”，IETF Internet-Draft，Work-in-progess，<draft-kutscher-mmusic-sdpng-req-01.txt>。H.Schulzrinne，A.Rao，R.Lanphier，“实时流协议(RTSP)”，IETF请求评论2326，April 1998。W.Marshall et.al.，“资源管理和SIP的集成-SIP资源管理扩展”，IETF SIP working group，Work-in-progess，<draft-ietf-sip-manyfolks-resource-01.txt>。“同步多媒体集成语言(SMIL)1.0规范”，W3CRecommendation，15-June-1998。N.Yeadon，F.Garcia，D.Hutchinson，D.Shepherd，“过滤器多对等方通信的QoS支持机制”，IEEE Journal on SelectedAreas in Communications，Vol.14，No.，7，September 1993。
现简短地确认相关的现有技术文档在W.Marshall等人的“集成资源管理和SIP(用于资源管理的SIP扩展)”(IETF SIP working group，Woek-in-progess)，作者提出了多阶段呼叫建立机制，这种机制使建立网络QoS和安全成为用会话发起协议(SIP)发起、由会话描述协议(SDP)描述的会话的先决条件。网络资源在会话开始之前利用资源预留协议(如RSVP)予以保留。资源管理协议插在呼叫信令的两个阶段之间，在网络资源可用之后邀请参与者。明确用信令表示对先决条件的确认。资源管理仅对网络资源进行。为确定先决条件是否得到满足，引入了SDP扩展。
在G.Camarillo的“SDP先决条件的确认”(IETF Internet Draft，Work-in-progess，<draft-camarillo-manyfolks-confirm-02.txt>)中，引入了附加的方向属性，用于指示哪一方发送对先决条件的确认。最后，G.Camarillo的“SDP先决条件的确认”(IETF Internet Draft，Work-in-progess，<draft-camarillo-manyfolks-confirm-02.txt>)提供了一种在采用SDP先决条件时执行第三方呼叫控制的机制。
在RFC 2533、“描述媒体特征集的语法”(Graham Klyne，5GM/Content Technologies，March 1999)中，作者提出了一种用于表达表示媒体处理能力的媒体特征集的格式。此外还提供了匹配特征集的算法。它可用于判定发送方和接收方的能力是否兼容。
这种匹配算法在G.Klyne(ed.)的“修订的媒体特征集匹配算法”(IETF media feature registration WG，Work-in-progess，<draft-klyne-conneg-feature-match-02.txt>)中得到了改进。
此外，G.Klyne(ed.)的“识别复合媒体特征”(IETF conneg workinggroup，Work-in-progess，<draft-ietf-conneg-feature-hash-05.txt>)描述了一种复合媒体特征集的缩写格式，该格式利用特征表示的散列(hash)来描述复合特征。这种格式可独立于任何特定的去引用机制来提供引用任意特征集表示的简写形式。在F.Andreasen的“SDP简单能力协商要求”(IETF MMUSIC working group，Work-in-progess，<draft-andreasen-mmusic-sdp-simcap-reqts-00.txt>)中，作者提出了能力集应该包含便于引用能力集的句柄(类似于以上提到的散列)。
在RFC 2703、“协议无关的内容协商框架”(Graham Klyne，5GM/Content Technologies，September 1 999)中，作者提出了一种抽象框架，用于与其交互的资源的协议无关的内容协商。但是，此框架并不提供内容协商过程。它认识到需要表示发送方能力、待发送数据资源和接收方能力，以及需要交换这些能力的协议。协商通过一系列协商元数据交换来进行。如果已发现特定数据文件要发送，则协商停止。如果发送方确定该文件，则发送方传送数据，否则接收方通知发送方。此协议因此与内容协商有关。
相关工作在D.Kutscher等人的“会话描述和能力协商的要求”(IETF Internet-Draft，Work-in-pro gess，<draft-kutscher-mmusic-sdpng-req-01.txt>)中得到延续，其中标识出在多方多媒体电话会议方案处理会议描述和端点能力协商的框架的需求。取决于用户偏好，系统能力或其他约束，可以为会议选择不同的配置。认识到对等方之间需要协商过程(但未描述)，以便确定一组公共的可能配置以及从公共配置中选择一种配置供信息交换使用。这种能力协商用于获取与终端系统能力和可能参与者的用户偏好相兼容的有效会话描述。不同的协商策略可用于反映不同的会议类型。他们还标识了与会话建立相关的网络资源预留。最终，起草了一个用于描述能力并提供协商语言的建议而非协议。
“SDP简单能力协商”(IETF MMUSIC working group，Work-in-progess，<draft-andreasen-mmusic-sdp-simcap-reqts-00.txt>)的作者F.Andreasen提出了一种最小且后向兼容的能力协商机制。在B.Beser的“SDP的编解码器能力属性”(IETF Internet-Draft，Work-in-progess，<draft-beser-mmusic-capabilities-00.txt>)中，作者对SDP作了扩展，使得端点知道编解码器选择并可就公共集达成共识。通信各方因此可以获知始发方能力和偏好。在J.Ott等人的“组合作的能力描述”(IETF Internet-Draft，Work-in-progess，<draft-ott-mmusic-cap-00.txt>)中，给出了一种描述多方协作会话中终端系统的可能的特定配置的符号体系。这使得各机制能够定义终端系统能力、计算一组公共能力以及表达供会话描述中使用的选定媒体描述。他们没有提出用于能力交换的协议。在C.Bormann等人的“简单电话会议控制协议(IETFInternet-Draft，Work-in-progess，<draft-ietf-mmusic-sccp-01.txt>)中，作者定义了用于紧耦合会议的简单电话会议控制协议服务。定义了成员管理、应用/会话管理和分布式应用资源的接入控制规则。可使用SIP建立的会议状态在会议持续期间利用SCCP进行管理。这包括找到适当的配置、就配置进行协商以及更改配置。但是，不希望与本地资源管理进行任何交互。
“QoS代理”(IEEE Multimedia Magazine，Spring 1995(2)1，pp.53-67)的作者K.Nahrstedt和J.M.Smith提出了一组基于QoS代理的端点体系结构模型，QoS代理是组织端点资源并协调各层中资源管理的功能实体。为了正确地配置系统，代理使用许可控制和协商。对等方之间的协商导致有效的配置，它涉及通信系统的所有必需组件。
在本文档中，术语“经济原则”用于描述K.Nahrstedt和J.M.Smith等人在其“QoS代理”(IEEE Multimedia Magazine，Spring 1995(2)1，pp.53-67)中描述的预留顺序■首先预留本地资源。
■其次，与对等实体进行协商以得到一种可以映射到对等方资源要求的配置，然后预留该对等方的资源。
■最后，在最后一步中预留网络资源，因为网络资源昂贵并为多个用户所共享。
“支持多媒体和视频的SIP要求”(IETF Internet-Draft，Work-in-progess，<draft-levin-sip-for-video-00.txt>)的作者O.Levin提出了一组用于在IP上支持实时多媒体的呼叫控制协议要求。必须对能力进行表达，必须发信令表示能力以标识必需的资源总量并需要一种呼叫控制机制来打开/关闭/修改能力和预留资源所确定的边界内的媒体流。而且，他们建议在会话期间通告新的能力(如果可用的话)。此外，对等方必须对一组将要使用的公共编解码器达成共识。用于启动/停止流的会话控制机制是必需的。
在Bumess L等人的“支持移动性的可调整服务的计算机服务质量体系结构”(Proceedings of the PIMRC 2000，London，2000)、KasslerA.等人的“BRENTA-支持可调整多媒体通信的移动性和服务质量”(in Proceedings of the IST Mobile Communications Summit 2000，Galway，Ireland，October 2000，pp.403-408)以及Kassler A.等人的“一种具有QoS支持的可调整多媒体服务的开放式终端系统体系结构”(in Proceedings of the BRAIN workshop，London，2000)中，提出了一种终端系统体系结构，它将本地、对等方和网络的资源预留集成到端到端QoS管理框架中。用户偏好和适应路径连同QoS状态一起用于就应用层QoS进行协商。该结构还引入了与本地资源管理的交互。这种分层体系结构提供对不同类型应用的支持。
扩展现有会话协议层如SIP以便在流汇聚的多个层次上就适应路径进行协商的基本思想包含在2000年12月提交的、序号为00126975.2的欧洲专利申请中。但是，这种欧洲专利授权没有详细描述完整的端到端QoS协商协议且没有集成许可控制和资源预留方面。
在2000年5月提交的、序号为00111191.3的欧洲专利申请中，给出了一种详细描述在多个多媒体流中实现QoS同步和QoS相关的方法的数据模型。这种数据模型对上述序号为00126975.2的欧洲专利申请中的概念进行了提炼。但是，这种数据模型并没有包括对编解码器等能力的说明。
本发明所要解决的问题在[Levin01]中，作者在第2页陈述“(…)根据会话建立期间达成的能力协议建立并在整个会话持续期间维持的具有一定质量的会话。问题可以描述成在如下3个方面缺乏可表达性能力规格、资源预留和媒体流控制。
理想的最终目标是一无需在配置中就可表达能力(即，所支持的媒体、编解码算法、带宽等等)，-发信令表示特定会话所需的总资源(可能从能力方面来表示)；以及-在会话中明确地打开并关闭媒体流以及修改以前通告的能力和预留的资源的范围内某个流的参数。”作者还在第4页陈述到“可能需要扩展SIP以使‘能力通告’阶段与媒体流的实际打开相分隔。”鉴于现有技术，故本发明的目的是提出一种以有效方式提供QoS保障的概念。
此目的是通过独立权利要求的特征来取得的。从属权利要求进一步发展了本发明的中心思想。
本发明的其他特征、目的和优点将参照所附附图予以说明

图1显示标识各阶段的高层MSC，图2显示用于实现本发明的结构的功能分解，图3显示预协商阶段106的示例(MSC)，图4显示快速协商阶段108的示例(MSC)，以及图5显示在SIP实现方案下实现E2ENP代理的示例。
以下是对以有效方式提供QoS保障很重要的那些要求●提供一套综合的机制和协议，将以下几个方面联系起来1.预协商，亦可离线完成并用例如LDAP协议予以公布2.与特定预留相结合的协商2.1.经济原则2.2.协调资源预留，采用下列特征予以增强●具体描述本地资源管理和对等方资源管理的交互(为此需要一些协议规程)●使用状态ID来构造并引用适应路径
●在不同层次明确地提及适应路径的分层状态机本发明的目的之一旨在支持各种类型的服务●会话服务●分配服务●信息检索服务本发明所提出的概念可加以修改以适应这些不同类型的服务。原因在于，取决于不同服务类型以及每个对等方(发送方/接收方)的通信模式，预留网络资源和预留终端系统资源之间的交互可能需要不同的操作序列。
例如，需要解决这样的问题，如接收方是否需要等待发送方来联络或者由谁在网络上发起资源预留(发送方或接收方)。这些问题的答案取决于服务类型。
端到端协商协议(E2ENP)的概念可以采用多步过程来建立支持QoS的通信会话，第一步是在端到端基础上就QoS各方面进行协商。本发明所提出的思想是让对等方事先(即在实际的通信开始之前)协商公共的QoS等级，对等方可对此公共QoS等级的用法达成共识。这是就词汇进行的预协商形式，所述词汇是对等方以后可能用到以便有效地处理可能进行的协商(例如，在建立音频/视频流时)或再协商(在正在进行的会话期间变更QoS合约)。这种方法的优点在于减少了再协商所需时间，这是因为对等方只需引用已协商好的状态而不是在流式传输期间执行完整的协商周期。而且，协商类型可以根据所有对等方处当前可用的能力加以调整。
标识的步骤如下1.与对等方就一组QoS合约进行预协商。这种合约组描述指定类型的通用流(例如音频、视频或数据流)的适应路径。
2.作为中间步骤，对等方就多个流之间的QoS相关和同步方面进行协商。这可能不是必需的，如果会话只包含一个流如果是这样，就简单地将QoS相关忽略。因此，这一步骤建立了会话概念。注意，如果对等方必须协调若干个流，则会在运行时通过触发特定的协调功能(基于例如RTP协议)处理QoS相关和同步问题，这些协调功能是从协商的QoS状态中导出的。
3.最后一个步骤是，根据在步骤(1)中建立的预协商的词汇，对等方在流建立时按流协商QoS合约。在此步骤执行实际的许可控制。为此，根据本发明的一个方面，注意到网络资源必须共享且较本地资源昂贵这一事实，建议遵守经济原则。本发明所建议的过程采用按如下顺序的步骤3.1在通信发起方(即发起方)的终端设备上保留本地资源(即本地系统所管理的资源)，如CPU、存储器和电源。这些是最便宜的资源，因为它们由发起方专用。发起方预留的资源总量对应于发起方最感兴趣且可以提供的质量。
3.2在接受通信建立请求的一方(即响应方)的终端设备上预留远程资源如CPU、存储器和电源。这些资源可能最终由多个与多个电信会话相关的发起方所共享，如视频点播方案的情形(其中，响应方为视频服务器，它需要为来自多个用户的多个请求服务)。在确认发起方一侧资源的可用性之前试图预留这些共享资源(因此影响响应方处的其他通信会话)是没有意义的。
3.3仅当已成功地预留了本地资源和远程资源时，才预留由多方所共享(按定义)的网络资源，它也就因此被视为最昂贵的资源。
4.本发明描述一种将有关指定通信会话的指定参与方的能力配置变化(例如，安装或删除指定的多媒体编解码器)的信息通知对等方的协议规程。通过将此信息主动分发给各对等方，就可以对任何当前有效的通信会话以及与将要进行的通信会话建立尝试有关的所有协商过程采取适当的操作。
步骤(2)和(3)[或者(1)(在这种情况下，万一新的会话方带着对已经协商过的适应路径的不同理解加入会话，预协商可能不再有效)、(2)和(3)]可以共同作为一个操作处理(例如，同时协商并建立具有2个音频流和3个视频流的会话)或作为一系列操作处理(首先执行协商，然后再启动第一个流，随后再启动第二个流，如此类推)。
注意在某些情况下，可能只需要步骤(3.1)、(3.2)和(3.3)。例如，如果所有均通过缺省(使用固定的设置)作了预协商且只有视频流的一种质量和配置位于服务器上，情况就可能如此。
E2ENP的一个关键方面是它不仅可结合网络资源预留信令协议使用，而且可以结合其他类型的QoS体系结构使用。在后一种情况中，预协商的重点放在让对等方在每一对等方的能力方面就将要采用的QoS类的类型达成共识。
协商内容这部分针对(I)何种类型的信息(ii)在哪些情况下需要加以协商。
更具体地说，对等方应该就如下达成共识●要采用哪一种E2ENP(或其他协议)；●哪些能力和配置可用及适用；●什么QoS合约适用并构成适应路径；以及●适应路径本身所支持的E2ENP类型多数现有技术的应用不能未加改进就使用这里所描述的E2ENP。相反，它们最终会采用一些其他类型的现有技术协商机制。还可以合理地假设将来的一些应用最终可能仅部分支持E2ENP或者其不同版本。
由于这些原因，需要进行协商的第一类信息是所支持的“E2ENP”的类型和版本。
这可能通过使用目录服务器来完成。例如，与指定对等方相关的名为E2ENP的目录条目将充当表示指定对等方支持E2ENP的标记。目录条目可能像这样
其中，“服务类型”可以表示信息检索服务或会话服务，“协议”可以表示SIP(连同SDP)或H.323或RTSP(即指定的E2ENP基于哪一种协议)，以及“版本”可以是区分逐渐增加的功能集的编号。除了上述协议，需要特定的扩展来执行协商以及描述适应路径。
例如，E2ENP可以根据服务类型映射到如下协议中
此信息不仅可由对等方直接查询得到，而且目录服务器本身也可以主动分发它。
能力对等方之间需要就各种类型的能力进行协商●媒体类型和QoS合约范围●比特率●编解码器
●终端能力●网络资源预留支持以下段落对每种类型的能力进行详细分析。
媒体类型和QoS合约范围媒体类型(音频/视频/数据)可用于筛选E2ENP消息中的任何信息片断。对等方就一组公共媒体类型达成共识。例如，如果接收方请求建立现场音频流，但对应的音频流发送方没有麦克风，则有关音频编解码器的进一步的协商是无意义的，因此可以跳过。因此，利用媒体类型可在协商时将E2ENP消息格式化为适合各对等方的格式。除了媒体类型，本发明认识到需要包括构成合约的QoS合约各方面的列表。例如，一个对等方可能想要就帧速率和帧大小进行协商，而其他对等方则可能只想就帧速率进行协商。
例如，如果VoD服务器只有电影的一种表示(版本)可用，而且没有可用的网络媒体适配单元，则尝试就帧速率协商是无意义的。
本发明建议描述媒体类型信息的如下格式
细化参数“音频_参数”和“视频_参数”详细描述QoS合约各方面，诸如帧大小、视频帧速率和采样频率以及音频通道数，以下章节中将对此予以描述。此格式可应用到指定E2ENP消息中的每种媒体类型描述。
编解码器在对等方可以就QoS合约或甚至适应路径(参见以下)协商之前，它们首先应该就一般适用的编解码器达成共识。可用的QoS还取决于可用编解码器的类型。此外，即使指定对等方可能配备一组指定的编解码器，但使用这种编解码器实际受所有其他对等方的等效编解码器的可用性的制约。
当今的SIP实现方案允许在对等基础上针对定义明确的流规格在邀请时间就编解码器进行协商。
在本发明的框架中，建议对所述SIP能力进行这样的扩展，即在以上引述的步骤(1)至(4)中的步骤(1)期间就全部可用编解码器的列表进行协商，而不管流建立时将要使用哪一种流。换句话说，在实际的媒体规范出现时对等方可以用这种方式就一组公共编解码器子集达成共识。
此外，由于当前和未来的终端设备能够“在线”安装或删除编解码器，故公共的编解码器组以后可能需要在连接时(例如，在视频会议期间)进行再协商。再协商可以利用新的SIP消息来实现。
比特率客户端利用两种主要机制来使多媒体所用的带宽总量最小●采用低(恒定)比特率编解码器，从而减少了网络资源消耗；●采用可变比特率编解码器客户端必须就一组确定的兼容编解码器达成共识。但是，必须确保编解码器所产生的比特率得到客户端(用于发送/接收)和网络(包括接入网和核心网)的支持。此外，一个编解码器可能产生不同等级的比特率，这取决于编解码器配置。例如，G.726编解码器可产生16、24、23或40kb/s的比特率。可能出现这样的情形其中，接收方只能够处理指定编解码器的某种配置。例如，如果接收方使用19.6kb/s的调制解调器，则接收方只可处理G.726编解码器的16kb/s配置。此外，某些音频编解码器和几种视频编解码器可产生可变比特率，对此一般采用漏桶模型(leaky bucket model)来进行详细说明。在这种情况下，比特率要求采用可持续比特率、峰值比特率和突发时间(表示允许源端以峰值速率发送的持续时间)来加以规定。本发明建议除了就兼容的编解码器组进行协商，而且对每个编解码器，对等方必须在每个对等方可以处理的带宽方面就有效的编解码器配置达成共识。发起方提供一组采用漏桶模型(可持续比特率、峰值比特率、突发时间)来说明的、支持恒定和可变比特率的带宽规格并就此与对等方协商。在以上示例中，双方会用如下比特率规格 (可持续比特率、峰值比特率、突发时间)＝(16，16，N/A)就G.726编解码器达成共识。
在已从比特率方面就兼容的编解码器配置达成共识之后，在步骤(3)期间就实际配置中所用的实际目标比特率与网络协商。
终端能力终端设备的物理特征(例如，监视器尺寸)可能随模型变化，从而影响电信网上的服务交付。这是重要的，因为例如将视频以HDTV质量流式传输给移动电话是没有意义的，移动电话所配备的是小得到多的显示器。因此，对等方在协商QoS时必须就终端能力达成共识。这种终端能力是例如显示器尺寸、可用色数、再现指定媒体类型的一般能力(例如，音频混合器是否可用)、以及再现指定媒体类型所必需的所有种类的业务信息。
为此，复合能力/偏好描述[CC/PP]框架语言(XML和RDF的组合)和请求/响应HTTP协议提供了一种以RDF格式说明终端能力的便利方法。
网络资源预留支持如果可以事先确定一个或多个远程对等方不能感知RSVP，则设法使用信令协议如RSVP要求端到端的网络资源是无用的，为此，一种可能的解决方案是要求对等方检查指定的信令协议在其接入网中是否可用。
一种较不复杂的解决方案为，在预协商期间，对等方彼此向对方指示他们将沿哪个方向预留网络资源。允许的值为N/A、发送方、接收方、发送方/接收方，其中发送方和接收方的概念涉及所用的资源预留协议(如果有的话)。此信息实际上可对所用预留协议类型(如果有的话)建模。例如，在一种RSVP端到端均可用的简单视频点播服务方案中，客户端充当接收方，而服务器充当发送方，因为RSVP是由接收方发起的。在由发送方发起的YESSIR(参见[Pan99])的情形中，从资源预留协议观点来看，则配置将是相反的。
类似地，在具有端到端RSVP支持的视频会议方案中，每个对等方一般会配置为发送方/接收方。
如果指定的对等方没有指明方向，则相应的对等方可立即推断指定的对等方上没有可用的网络资源预留机制。关键是此模型还允许处理端到端没有可用QoS信令协议(如RSVP)的情况。在这种情况下，每个对等方将被简单地建模成发送方(或者什么都不是)。本发明集成了这后一种解决方案。
QoS合约QoS合约在本说明书中定义为若干高级QoS特征组，每个特征组用如下任何方面来表示●工作目标预期值●工作范围预期值间隔●门限/限制标记与QoS适配事务逻辑有关的不同状态的一组值任何上述QoS规格最终可进一步用统计格式，例如说明性百分位数、平均值、方差等来表示。
适应路径对等方不仅可就指定的QoS合约达成共识，而且可就备用的QoS合约达成共识，备用QoS合约可以在网络和/或终端资源可用性随时间发生变化的任何时候有利地加以利用。以这种方式，每个对等方将精确地知道哪一个备用QoS合约(以及在哪一种情况下)将被执行，以便应付关键的QoS变更或者对当前已执行QoS合约的任何QoS违反。
在上述步骤(1)至(4)中的步骤(1)期间，仅对与流相关的适应路径进行预协商。(与QoS相关问题关联的)更高级的内容将在上述步骤(1)至(4)中的步骤(2)中在更高层次下进行协商。
适应路径连同最佳情况下的QoS合约共同构成扩展的QoS合约。这种扩展的QoS合约是经过协商的并加了索引。如果对等方以后决定切换到较低级别的QoS，则只需QoS合约索引(该索引将QoS合约标识为分层有限状态机的某个状态)来告诉其他对等方调整到该QoS状态。
E2ENP类型参与通信会话的参与者可以充当这样的角色●发送方/接收方发送方可以只是向接收方发送数据，而接收方则从发送方接收数据。利用发送方/接收方和接收方/发送方对可以对双向电话会议建模。
●发起方/响应方发起方邀请响应方参与通信会话。响应方等待来自发起方的请求。
可能的组合是●发起方和发送方→响应方和接收方●发起方和接收方→响应方和发送方在发起方是发送方的情况下，媒体流的发送方发起会话(发送方发出邀请而接收方等待被联络)。在发起方是接收方的情况下，媒体流的接收方发起会话(接收方发出邀请而发送方等待被联络)。发起方/发送方可与响应方/接收方对话。发起方/接收方可与响应方/发送方对话。
下面列出影响本发明所考虑的E2ENP类型的关键方案。
●对等协商对等协商实际上还可以扩展到多个对等方参与例如视频会议的情形，但其中每个对等协商均受直接对等QoS协商机制的调控。
●1xN多播协商在这种情况下，发送方和多个接收方需要一次协商一个或多个QoS特征。这要么可基于连接范围(connection-wide)(即确定对所有对等方均有益的最少的共同特征)完成，要么可以在接收方选择的基础上(在某些对等方中就一些QoS特征进行协商-参见前述)完成。
如果是在尽力而为的协定等级(best effort level ofagreement)下，即使接收方不能就最少的公共QoS等级达成共识，它们仍然能够通信，否则(例如，如果在保证QoS策略下)，必须放弃那些接收方或者必须采用其他机制。
例如，在发送方和接收方之间可以采用媒体过滤器或代码转换器以便对媒体流进行相应的调整，使得接收方的能力和QoS状态可与发送方的QoS状态匹配。媒体代码转换器可用于从一种表现形式转换为另一种(例如，将媒体流的编码从PCM转换为GSM音频)。媒体过滤器可用于对媒体质量进行较细粒度的适配(例如，适配帧大小、帧速率或者期望的质量而无需强迫发送方作出适应性调整)。
连接范围的E2ENP可有效地用于在各种源端的多个流之间实现QoS相关。1xN多播协商不仅在唯一发送方向多个接收方发送的情况下可用于确定公共QoS，而且在唯一接收方使来自许多发送方的输入流的QoS相关的情况下可用于确定公共QoS。
描述上述协商类型的ITU-T推荐X.641(12/97)ISO/IEC 132361998，“信息技术-服务质量框架”中讨论了包括发起方、供应方和一个或多个响应方的三方协商。但在本发明中，我们将范围限制于应用层发起方和一个或多个响应方之间的关系。之所以选择不直接明确包括供应方的协商是因为这一事实供应方仅与流量和许可控制有关。因此，只有流量合约需要在对等方和网络供应方之间协商。这只能在会话建立期间完成，因为提前预留资源(尤其是网络)一段指定的时间，即不使用它们，这是没有意义的。
对等方因此可通过就标称的QoS等级达成共识，而执行这里所描述的E2ENP预协商阶段。在实际连接建立期间，对等方使用预协商的合约。这些均在本地加以测试，并预留资源。然后将此阶段的结果提供给对等方，并最终释放任何过多的资源。最后在这一层次预留网络资源，这又可能导致释放过多的资源。通过监测实际的连接质量，对等方于是可以随时判定指定的预协商QoS合约是否得到满足。如果没有得到满足，则根据预协商的适应路径决定是否以及如何选择备选的QoS等级。通过正确地在QoS合约和适应路径中引入容限和滞后，从而设置好避免频繁请求变更网络资源预留的规则，如序号为00126975.2[Manda00b]的欧洲专利申请中所述。
在任何情况下，在预协商阶段，每个对等方参照预先配置的用户配置简档(它包含预先计算的适应路径)对接收自其他对等方的建议(bid)进行评估。通过将建议所提供的每个QoS合约的每个参数与用户配置简档(user profile)中所含的对应信息作比较，就可以完成这种评估。针对QoS合约建议(bid)的所有QoS方面作出是接受建议还是提出反建议(counteroffer)的决定。万一所述建议提出具有不同QoS方面的QoS合约，则只考虑双方均理解的QoS方面的子集。
发起方将其建议中的每个QoS合约与标识符相关联。响应方会通过指明相应的标识符来通知接受指定的QoS合约(或者反建议更新)。如果响应方的特点是具有更好的QoS合约分辨度(如在指定的QoS合约建议情况中，其中，响应方之一处有多个具有“更细”粒度的QoS合约可供利用)，则所述响应方可能返回具有新的QoS合约的反建议。由发起方负责收集这些反建议，选择其中最有意义反建议，将其与新的标识符相关联，然后在新的一轮协商中将其提交给所有对等方。
以下段落描述如何针对上述各种类型的服务配置E2ENP。
会话服务这是类似实时视频会议或CSCW的情况。这些服务的关键特征在于，对等方之间所交换的内容类型最可能基于用户与系统的交互以及与其他对等方的交互。例如，多数视频流将会承载实时图像(例如，取自网络摄像机的实时图像)。
另一重要方面是对等方需要事先就指定的日程达成共识，这包括服务的开始时间和持续时间。在因特网世界中这通常通过使用SAP和SIP来完成。
实际如何配置这种服务类型的方式与实现方案高度相关。以视频会议为例，在电信世界中使用特殊的桥以便提供星型拓扑解决方案。任何有兴趣的一方可因此通过简单地联络该桥而参与视频会议。另一方面，在因特网世界中，使用多播技术是很常见的任何感兴趣的一方将只须“调谐”到(tune on)正确的多播组。但是，从E2ENP的观点来看，我们这里假设对等方将用单播信令来协商公共的QoS等级。
会话服务可以建模为一个发起方和多个响应方的情形，其中，所有对等方可以充当发送方和/或接收方。此外，通过资源预留协议，每一方均可采用发送方驱动的或者接收方驱动的网络资源预留协议(如果有的话)。因此，发起方向网络和响应方请求某些资源(既然响应方必须提供资源用于解码和显示)。此外，发起方在本地管理它自己的资源。
分配服务分配服务可以包括内容供应方和(i)已知的内容消费者和(ii)未知的内容消费者。
在前一种情况中，类似于信息检索服务的情况(参见下文)，可以采用SIP或RTSP扩展，而在后一种情况中，则将SAP扩展纳入考虑。发送方会简单地通告多播组列表，而接收方可以从中选择以便“调谐”到当前的内容分配上。
除了已知内容消费者的情况，只有E2ENP的简化版本可以映射到SAP上。适应路径因此可简单地建模为让内容供应方向不同的多播组流式播送具有不同QoS等级的相同内容(每组对应一个QoS等级)。内容消费者因此将简单地监测在其终端/接入网中可用的QoS等级，与此同时如果出现任何QoS变更或QoS违反，则内容消费者最终将进入另一多播组。或者，在网络中可以结合媒体过滤器/代码转换器使用完整的E2ENP，以调整媒体流，使之与不同的QoS级别相匹配。为此，内容消费者应该简单地指示媒体代码转换器/过滤器切换到新的QoS等级。由内容供应方和接收方确保对不同多播组分发的流是互相同步的。
但是，为了进行优化，发送方可以收集与每个多播组(信道)的多个接收方有关的统计信息，以便避免用未用信道的分组扩散到网络中。这需要在内容供应方和每个接收方之间发信令。但是，本发明不针对这种情况。
信息检索服务这种类型的服务通常使用RTSP协议进行管理。本发明建议增强这种协议以达成E2ENP的目的，这类似于对会话服务所作的说明。更具体地说，必须注意，RTSP过程是由接收方通过RTSP DESCRIBE(描述)方法要求发送方描述指定的媒体(例如，视频流)而得以发起的。通过这种方法，接收方获得有关各种QoS等级的信息，发送方有可能实施这些QoS等级以播放指定媒体，接收方因此有可能随时选择执行某种QoS等级。这是一种与快速协商周期配对的预协商过程的形式，类似于本发明所提出的概念。关键思想是增强RTSPDESCRIBE方法，以包括有关上述能力的所有信息，以及将RTSP与本发明所提出的分布式资源管理机制相集成。
QoS相关特征也可以通过采用SMIL[SMIL98]来取得。本发明不针对这种技术的集成。
端到端再协商协议(E2ERP)E2ERP是主要解决再协商问题的E2ENP的子集。此协议在如下指出的任何时候被激活1.在参与传输过程的功能实体上已检测到QoS违反；或者2.当前监测到的QoS等级不再与当前执行的QoS合约相兼容；或者3.一些特定功能实体已收到有关新发现的附加资源的通知；或者4.对等方之一决定执行不同的QoS合约(例如，用户请求更高的帧速率)。
情况2和情况3主要与优化过程有关，优化过程允许应用以平滑的方式使其QoS要求升级/降级，而情况1针对资源惊人短缺的情形，如果未正确及时的予以处理，则这种情况会严重影响应用。
为此，情况1意味着就本地的以及最终网络的资源进行再协商而无需设法保持以前预留的资源，而这在情况2和情况3中是不可能的。这意味着只要涉及优化问题，就必须注意●要么分配多于以前分配的资源和新资源量之差的资源(在QoS升级的情况下)；●要么从零开始(from the scratch)分配新的资源，同时保持老的资源，直到已成功完成再协商为止(悲观的方法)。
这也可以建模为设法分配更多的资源而同时仍然保持老的资源。如果此再协商失败，则仍然预留原来就已保留的资源，否则新分配的资源可用；●释放某些资源以切换到较低QoS状态(在QoS降级情况下)。
第一选项似乎非常吸引人，但在不同的QoS状态之间某些资源有可能不容易共享。例如，有关指定编解码器的线程的调度信息可能完全是无用的，如果该编解码器将为另一个运行在完全不同的线程上的编解码器所抢先并替代。
因此，第二种方法虽然悲观，但看来却是最实际的一种。因此下文我们将明确涉及分配新资源以及以后释放老资源。此外，释放资源总是可能的，因为系统负载降低了。
无论何时再协商被触发，每个对等方就会根据预协商的适应路径确定应该执行的最佳备选QoS合约以便应付检测到的QoS变更/违反。在各对等方之间交换新QoS合约的标识，以便就执行哪一种QoS合约达成共识。以前就已经协商过适应路径，这允许对等方通过交换标识符更有效地执行这种再协商。万一所有对等方同时检测到违反，就需要执行某种形式的竞争(contention)算法。为此，可以利用不同的熟知的技术分配主/从角色(通常将主角色分配给发起方)，或者在尽管一段随机时间之后再次尝试。本发明充分利用主/从机制。
总而言之，标出以下几种类型的再协商a)由QoS违反检测所触发的再协商，其中，从零开始分配新的资源，而自动释放老的资源(对QoS降级的情况而言，这可能不是问题)；b)为优化系统而进行的再协商，其中，从零开始分配新的资源，而后在E2ERP成功完成时释放老的资源；以及c)为优化系统而进行的再协商，其中，从零开始分配新的资源，而自动释放老的资源。
动态端到端QoS协商和控制的框架本发明提出一种针对分布式多媒体应用取得动态端到端QoS协商和控制协调的框架。该框架基于用户偏好建立在动态能力协商、适应路径规格和QoS合约规格的基础之上。这些原理将参照附图予以说明。
发起方101利用协议发现单元104、213通过接口214查询目录服务器102、215而找到协议版本。这是利用本地协调单元204来进行协调的。会话协议单元205用于所有种类的协商和通信。尤其是，它与对等方216(即响应方103)就一组公共能力和配置进行协商并因此在预协商阶段106中建立一个词汇表。它还就用于多流QoS同步和QoS相关阶段107的QoS合约和适应路径进行协商。本地资源管理由本地资源管理单元206(该单元负责CPU、缓冲器和其他本地资源)通过接口211来执行。协调单元204协调本地资源管理与网络资源预留，网络资源预留由网络资源预留单元207通过接口212来执行。
通信会话建立期间、即快速协商阶段108期间的任何端到端交互均遵守经济原则来执行。这种原则要求首先预留本地资源、接着预留对等方的资源，最后预留网络资源。如果在通信会话期间，由于资源可用性发生变化或者任何其他影响资源可用性的原因而有必要进行再协商，则也遵循所述经济原则来执行再协商阶段109。
最后，在释放阶段110完成资源预留释放。本地协议栈208通过接口217与会话协议单元205接口，实现会话协议。此外，协议栈208实现通过接口210来控制的网络资源预留协议。
可感知QoS的应用单元202利用FSM引擎单元203来控制由可感知QoS的应用单元202处理的所有流的状态。协调单元204通过接口209结合FSM引擎单元，使用QoS保证为可感知QoS的应用单元202提供建立、使用、控制和释放与其他应用的网络连接的可能性。建立这种连接涉及就能力、配置、QoS合约和适应路径(由FSM引擎单元203管理)进行的协商，以及按照经济原则对本地、对等方和网络资源的集成。控制涉及对本地、对等方和网络资源进行的再协商和集成，并可能涉及配合协调单元204的由FSM引擎单元203管理的状态转换。释放涉及配合协调单元204的网络和本地以及对等方资源的拆除和状态管理(由FSM引擎单元203执行)。
本发明还提出E2ENP代理105的概念，E2ENP 105是可选的第三方实体，可可用于让对等方101、103免于执行耗时耗资源的预协商阶段106(以及最终免于执行多流QoS同步和QoS相关107)。在从目录服务器102发现要联络哪一个E2ENP代理之后，每个对等方101、103可以上载它的适应路径、能力和对等方列表以联络所述E2ENP代理105。E2ENP代理105可以实现为例如增强版的音频-/视频会议桥，或者通过使处理协商过程的增强SIP代理服务器(或SIP重定向服务器)与存储适应路径和能力以及它们的所有中间协商版本的增强版SIP登记器相结合而得以实现。
E2ENP代理105因此从每个对等方101、103收集所述信息并在其存储空间中于本地执行协商过程。在此过程中，如果一些所示响应方103尚未将其信息存储到所述E2ENP代理105中，则E2ENP代理105可最终代表发起方101联络这些响应方103。一旦协商已成功执行，则E2ENP代理105将通知对等方101、103有关结果的可用性，然后每个对等方101、103可以下载所述结果。E2ENP代理105还可以允许多次协商迭代(否则代价太大而不能在对等方中执行)。响应方103可能不同意发起方101的建议并因此提出反建议。对此反建议的分析涉及对等方之间的多次往返消息交换，因此过于耗时。E2ENP代理105可以协调整个过程。
实例本部分中的实例用于说明本发明的概念。它基于使用基于IP的网络的实时多媒体电话会议方案。媒体传输利用RTP/RTCP来执行。
为简单起见，我们采用伪协议(QUERY(查询)、RESPONSE(响应)、COMMIT(提交)、START(启动)、START_ACK(启动_确认)、RESERVE(接收)、CONFIRM(确认))来说明本发明的原理，所述伪协议可以映射到现有的将要标准化的加扩展的SIP/SDP上。而且，此实例限制为针对两个对等方A和B。让我们假设发起方101想要从响应方103接收媒体流(假定接收视频流)。
假定协议发现104已较早成功地完成，并且找到双方均理解的公共的E2ENP版本，则E2ENP过程以预协商阶段106作为开始。
在预协商阶段106中，可感知QoS的应用单元202利用本地FSM引擎单元203提出建议，请求协商。该建议包含能力和配置以及QoS合约和适应路径(它们均加了索引)的列表。建议的描述可以使用SDP扩展(例如，作为目前正在研究的SDPng[DPNG00]的新特征)来实现。
协调单元204通过会话协议单元205将建议利用QUERY消息转发至对等方，QUERY消息可以基于SIP扩展。对等方的会话协议单元205接收该QUERY并要求对等方协调单元204利用对等方FSM203对该建议进行评估。对等方FSM将该建议与它自己的适应路径和能力作匹配，从而产生一个公共子集，该子集通过对等方协调单元204利用响应消息转发给对等方会话协议单元205，对等方会话协议单元205可以基于SIP扩展产生RESPONSE消息。发起方的会话协议单元205在收到新的建议时通过协调单元204将评估请求转发给本地FSM 203。最后，再次检查新建议的兼容性(新建议可能是空的，表示对等方不兼容)，发起方(101)的FSM引擎203收集来自所有响应方的新建议并产生一个公共子集，并将该公共子集发送给所有对等方。这是通过首先向204发送执行消息，由204将该消息转发给205来完成的。发起方的会话协议单元205产生基于SIP扩展的提交消息。该消息承载建议匹配结果(可以采用SDP扩展来描述)。将该消息分发到响应方103的会话协议单元205，由其经协调单元204将结果执行到FSM 203。这时，所有通信方就一组公共的编解码器、能力、适应路径和QoS状态达成共识，从而以后能够对引用(用StateID表示)进行解码。
现在所要作的假设是，发起方101想要发起包含视频流的实际的会话。状态和适应路径已在刚才描述的预协商阶段106期间作了协商。发起方101的可感知QoS的应用单元202向本地协调单元204请求启动具有指定StreamID(流ID)和预期StateID的流，本地协调单元204首先执行本地许可测试并通过向本地资源管理单元206请求资源来预留本地资源。如果预期状态因本地资源的问题而未能实现，则协调单元204会请求FSM引擎203根据协商的适应路径尝试具有较低资源要求的下一个QoS状态。在成功预留本地资源之后，将启动请求传送给本地会话协议单元205，由其向对等方的会话协议单元205发送可基于SIP扩展的START消息。此消息包含所要执行的状态ID和流ID(这两个ID均可以用SDP扩展来建模)。启动消息通过对等方协调单元204转发至对等方FSM引擎单元203，由此单元检查StateID的有效性。如果得到批准，则FSM引擎单元203利用协调单元204请求用于处理媒体流的资源以及由本地资源管理单元206所提供的服务，对等方的本地资源管理单元206执行许可测试并预留资源。
注意，如果对等方的资源未获批准，则对等方协调单元204请求FSM引擎单元203根据预协商的适应路径选择新的StateID。如果一切均获批准，则对等方协调单元204请求对等方会话协议单元205向发起方101的会话协议单元205发送携带此新的StateID的START_ACK消息，该消息通过本地协调单元204转发至本地FSM引擎单元203。本地FSM引擎单元203检查状态的兼容性，如该状态获得批准，则通知本地协调单元204经本地网络资源预留单元207请求预留网络资源(例如，利用RSVP)。如果此StateID不同于原来选择的StateID，它就指示本地资源管理单元206根据新的StateID更新本地资源预留(这种情况未在图2中显示，因为我们假定一切顺利)。另外，万一对等方103负责管理其所连接的接入网内的网络资源预留([Marsh00]，则协调单元204可请求会话协议单元205向该对等方发送RESERVE消息。在这种情况下，对等方103一旦通过其会话协议单元205接收到RESERVE消息，它将触发其协调单元204，使之通过对等方的网络资源预留单元207请求网络资源(例如，采用RSVP协议)。一旦已在网络级预留了资源，则对等方216上的协调单元204利用CONFIRM消息向发送方回送确认消息，CONFIRM消息由本地会话协议单元205接收。此单元产生到本地显示单元204的确认消息。一旦发起方101已经收集到所有响应方103的确认消息，它就不再充当发起方101的角色，这时一切都已正确建立。
为了执行并发控制，发起预协商阶段106、多流QoS同步和QoS相关阶段107、快速协商阶段108或再协商阶段109的任何一方均可以充当发起方101的角色。因此它将开始向已知对等方发送消息以邀请它们参与指定阶段。如果任何其他一方都不充当发起方101，对等方216就意识到它正在充当发起方101，并等待充当响应方103的对等方的(包括本地和网络的)资源预留确认。否则，如果对等方216之一已充当发起方101，所述发起方101将把预期的对等方216添加到其响应方103的列表中，并且预期的对等方216将等待获得所述发起方101的邀请。
一旦指定阶段结束，即一旦指定发起方101已经收集到所有响应方103的所有确认，则充当发起方101指定对等方“释放”发起方的角色。这种模式中采用了标记传送机制，其中，获得标记即获准充当发起方101的角色，并且一旦一个阶段完成则传送也完成。这样，冲突情况也通过采用主从方法而得以解决，其中主方是发起方101，而从方则是响应方103。发起方101在开始网络预留时向响应方103发命令。总之，网络预留将在对等方中并发执行(除了端到端QoS预留信令协议如RSVP可用的情形以外)。
本发明的方面现在将说明本发明所提出的不同方面■集成并扩展用于定义E2ENP(包括E2ERP)的不同的现有协议和技术更具体地说，本方面包括如下阶段协议发现104、预协商106、多流QoS同步和QoS相关107、快速协商(按照经济原则)108、再协商(按照经济原则)109、资源预留释放110。所有这六个阶段可以级联执行或在不同时间执行。
多流QoS同步和QoS相关107阶段是可选的，仅当对等方216通过发送/接收多流进行交互时才需要这一阶段，其中，多个流需要相关和同步。协议发现104和预协商106阶段可以优先执行，然后其结果可用于多个相继的通信会话，从而每个通信会话从特定的多流QoS同步和QoS相关阶段107开始。
万一甚至后一阶段的结果也适用于多个相继的通信会话，则每个所述通信会话可从特定的快速协商阶段108开始。所述协议在预协商106、多流QoS同步和QoS相关107、快速协商108、再协商109、资源释放110阶段期间与本地资源管理单元206交互。
■经济原则根据本方面，可以按如下顺序施加资源许可控制和资源预留首先对E2ENP发起方101施加、然后对E2ENP响应方103施加，最后利用207对网络施加。在前两个步骤中，解决了诸如实时CPU调度、存储管理以及电源管理的问题。同样的过程适用于如再协商这样的情况，差别在于，以前分配的本地资源需要在资源预留阶段110期间或者立即或者以后加以更新(或者释放或者重新分配)。对资源预留释放110阶段，首先释放网络资源、然后再释放对等方资源，最后释放本地资源。
■E2ERP概念根据本方面，在如此建立的多媒体会话的运行期间，任何部件可随时要求予以调整。这再次要求按照经济原则协调本地、对等方和网络资源管理。当执行这种调整时，可隐含使用用户定义的或用户提供的偏好，以便建立适应路径。
■E2ENP类型的预协商这可以在协议发现阶段104期间，或者通过迫使对等方101、103查询目录服务器102，或者通过让目录服务器102通告这种消息来完成。也可以用SIP登记服务器代替目录服务器。
■能力预协商这可以在预协商阶段106期间通过采用特定的协议如带扩展的SIP/SDP来完成。
■全部编解码器的列表的预协商这可以在预协商阶段106期间通过采用特定的协议如带扩展的SIP/SDP来完成。
■流层次的适应路径预协商这可以在预协商阶段106期间通过适应特定的协议如带扩展的SIP/SDP来完成。
■流汇聚层的适应路径预协商这可以在多流QoS同步和QoS相关阶段107期间通过采用特定的协议如带扩展的SIP/SDP来完成。
■为预协商的QoS合约和能力加索引以便加快快速协商阶段108。
■为预协商的QoS合约和能力加索引以便加速再协商阶段109。
■用SDP或者SDPnG的扩展版本来对EPA 00126975.2中所述的数据模型建模。在运行时处理能力设置/或能力设置取消，这是通过在对等方中交换异步消息以通知这种事件而实现的。这可基于例如带扩展的SIP/SDP。
■支持E2ENP代理105这是可选的第三方实体，它可用于使对等方101、103免于执行耗时耗资源的预协商阶段106(并最终还使得免于执行多流QoS同步和QoS相关107)。每个对等方101、103在从目录服务器发现要与哪一个E2ENP代理105联络之后，可以上载其适应路径，以及要联络所述E2ENP代理105的对等方列表。E2ENP代理105可以实现为例如音频-/视频会议桥的增强版，或者通过使处理协商过程的增强的SIP代理服务器(或SIP重定向服务器)与存储适应路径和能力及其所有中间协商版本的增强版本的SIP登记器相结合来实现。E2ENP代理105因此从每个对等方101、103收集这种信息，并在其本地存储空间内执行协商过程。在此过程中，万一一些所示的所述响应方103没有将其信息存储在所述E2ENP代理105中，则E2ENP代理105可代替发起方101最终与这些响应方103联络。一旦成功执行了协商，则E2ENP代理105会通知对等方101、103有关结果的可用性，然后每个对等方可以下载所述结果。
■利用E2ENP代理105以允许多次协商迭代，否则代价会太大。
响应方103可能不同意发起方101的建议，并因此提供反建议。对反建议的分析涉及对等方之间的多次往返消息传送，因此太耗时。E2ENP代理105可以协调并加速此指定过程。
■扩展SIP和RTSP以便用于(流层次的)适应路径和能力的预协商106，这是通过在现有的SIP或RTSP消息中捎带这种信息来实现的。
■扩展SIP和RTSP以便用在流汇聚层107的适应路径预协商，这是通过在现有的SIP或RTSP消息中捎带这种信息来实现的(根据EPA 001111913)。
■用于处理快速协商阶段108和再协商109阶段的协议规程和消息(这是通过使用与适应路径的预协商QoS合约关联的标识符来实现的)。
■扩展SIP/SDP和RTSP，这是通过定义如下用于寻址的消息来实现的a.QoS合约协商；b.协调对等方之间的网络资源预留(如果有的话)。
■扩展SIP和RTSP以便用于快速协商108，这是利用加了索引的QoS合约和能力来实现的。
■扩展SIP和RTSP以便用于再协商109，这是通过使用加索引得QoS合约和能力来实现的。
■按照经济原则协调对等方之间的网络资源预留机制，这是通过在快速协商108和再协商109阶段期间于SIP和RTSP中引入公认的同步规程来实现的。
■扩展SAP以便允许目录服务器105通告所用端到端QoS协商协议的类型。
■扩展现有的目录协议或SIP(如果使用SIP登记器)，以便存储和/或检索用于启动协议发现阶段104的端到端QoS协商协议的类型。
■扩展SAP以便通告与分配服务有关的适应路径，其中，AP只是简单列举各种多播组，每组对应特定的QoS合约。
■对SIP所作的与E2ENP有关的所有变更理论上也可以映射到H.323。
■管理资源预留释放110。
■分别在快速协商(按照经济原则)阶段108和再协商(按照经济原则)阶段109进行的能力的协商和再协商，包括执行如下这种信令对等方216需要这种信令以便以便就音频和/或视频编码器及其配置(比特率等)的选择达成共识。
本发明的实施例现在参照图2说明
具体实施例方式每个对等方216由包含协议栈208(例如IP和TCP/UDP)的计算单元201和协调单元204组成。协调单元204协调1.协议发现阶段104通过接口214到协议发现单元213；2.再协商阶段106和多流QoS同步和相关107通过接口209到FSM引擎单元203以及通过接口210到会话协议单元205；3.快速协商阶段108通过接口211到本地资源管理单元206、通过接口210到会话协议单元205以及通过接口212到网络资源预留单元207；4.再协商阶段109通过接口209到FSM引擎单元203(用于利用适应路径来评估备选的QoS合约)、通过接口211到本地资源管理单元206、通过接口210到会话协议单元205以及通过接口212到网络资源预留单元207；5.释放阶段110通过接口211到本地资源管理单元206，通过接口210到会话协议单元205、以及通过接口212到网络资源预留单元207。
FSM引擎单元203可以是指定的可感知QoS的应用单元202的组成部分，或者可以是一种独立实体(中间件)，多个指定的可感知QoS的应用单元202可以利用这种独立实体。FSM引擎单元203是软件进程，在已用指定适应路径配置之后，它能够配合协调单元204，代表可感知QoS的应用单元202实现与指定适应路径相关的FSM。
协议发现单元213允许协调单元204联络目录服务器215(目录服务器215还可能实现为SIP登记器的扩展)，以便完成协议发现阶段104。协议发现单元213代表协调单元204，通过通告和查询有关E2ENP的信息，扩展了现有特定协议(如LDAP、SAP、SIP)的应用。
会话协议单元205允许协调单元204执行同对等方216进行的各阶段106-110。会话协议单元205扩展了当前的协议如SIP或RTSP(或者甚至H.323/H.245)，这种扩展是这样实现的将SDP或SDPnG增强用于描述关于适应路径和能力的建议和反建议，并引入SIP或RTSP(或者甚至H.323/H.245)的特定消息以便实现阶段106至110，尤其是预协商阶段106和多流QoS同步和相关阶段107(包括遵守经济原则的资源协调)所需的信令。
到本地资源管理单元206的接口211用如下资源类来标识■CPU资源■存储器(基本和辅助)资源■电池电源■外部辅助资源对于每一类资源，有特定的本地资源管理单元206可供利用，例如，该单元作为加载到计算装置201上的操作系统的扩展。
接口211允许协调单元204执行如下任务■根据(例如按流或按进程排序的)各种标准来监测资源的使用情况。
■一旦和/或任何时候指定条件得到满足，就登记(和注销)将要转发给协调单元204的通知。
■预留(和释放)指定数量的资源(例如通过设置CPU截止时间或将某个存储区域固定分配给指定进程)■更新指定的预留(对再协商而言)■将指定实体如进程与某类本地资源的使用相关联(和去关联)(通常针对那些没有操作系统监控就不能直接操作的资源执行这种任务)。类是一种优先权，OS(操作系统)可根据用户策略将其用于优化资源使用情况。
每个对等方216可以充当发起方101的角色，条件是所有其他对等方没有同时充当发起方101。此角色在如下任意阶段的整个持续期间都保持■预协商106，■多流QoS同步和QoS相关107，
■快速协商(按照经济原则)108，以及■再协商(按照经济原则)109。
在资源释放阶段110期间，一些对等方没有参与会话拆除过程并因此原意继续与任何剩下的对等方进行会话，这些对等方也可以在并发阶段107、108和109中充当发起方101的角色。
万一对等方216(随后称为对等方A)试图充当发起方101并邀请其他对等方216在上述阶段之一中充当响应方103，而该阶段这时正在进行(即，当其他对等方216之一已经正在充当发起方101)，则就会告知对等方A它需要等待来自当前正在活动的发起方101的邀请，并且随后必须将对等方A添加到其响应方103的列表中。
当发起方101端收集到所有响应方103对成功预留网络资源的所有确认时，任何所述阶段即结束。发起方101必须参照所有其他已经收到的确认验证每个确认，以便通过采取正确的措施，最终重新平衡各对等方之间的资源利用。
一旦结束，充当发起方的对等方216就进入中立状态，从而将发起方101的角色让给任何可能的对等方216。发起方101的角色因此可以建模为逻辑标记(发起方角色标记IRT)，每当任何上述阶段结束时就在各对等方之间交换这种标记。
其他对等方216可以加入多个对等方216之间已经有效的通信会话。在这些情况中就所有方面进行再协商是真的有必要和/或切实可行的吗？本发明的一个关键点在于，使预协商阶段106与实际的多流QoS同步和QoS相关阶段107、快速协商(按照经济原则)阶段108和再协商(按照经济原则)阶段109去耦合。只要对等方216事先在会话公告时就使用何种QoS等级达成共识，那么它们就可以通过使用本发明所述的快速索引协商过程来随时加入(或离开)有效的会话。但是，关键问题在于，在未经任何预协商的情况下，如何处理在以后某个时间加入会议的对等方216。对这种情况，有几种选择可供利用
1.在所有对等方216之间从零开始就所有方面重新再协商。这是不可行的解决方案，不仅是因为要中断服务很长时间，而且因为这种解决方案将迫使属于例如视频会议会话的连接之间互相依赖，这在多数情况下是不切实际的。
2.迫使新的对等方216接受已经预协商的信息如果新的对等方216不接受，则他/她不能加入指定会话。
3.通过嵌入到网络中的某些过滤器来执行媒体适配以便满足新的对等方216的其他偏好。有关此概念的更多细节可以在[Pasqu92]、[Pasqu93]、[Yeado93]、[Kassl99a]和[Kassl99b]中找到。
结论是，本发明假定，解决方案2或3是由任何能够处理这些问题(如，会议控制工具)并利用本发明的服务的应用来实施的。这也就意味着解决方案2和3不属于本发明范围。
万一使用了E2ENP代理105和/或协商的词汇存储在目录服务器102或SIP登记器中，则新的参与方可以有利地从这些实体直接获得预协商的信息，从而只触发快速协商(按照经济原则)108、再协商(按照经济原则)109。
暂时不对称的发起方101/响应方103方案等效于主/从配置，其中，发起方101充当主方，而每个响应方103充当从方。
因此，在预协商106、多流QoS同步和QoS相关107、快速协商(按照经济原则)108和再协商(按照经济原则)109阶段期间，有可能解决因对等方216独立地发起某个阶段而造成的冲突。
在正常的会话阶段(即，在快速协商阶段108之后)，多个对等方216可以同时检测任何QoS变更/QoS违反，这可能在请求相应地启动协商阶段109的过程中发生冲突。为此，最后充当发起方101角色的的对等方216将再次充当这种角色，对各对等方自己的请求进行仲裁。这意味着，每个对等方216将保留最后充当发起方101的对等方216的标识。
最坏的情况是，万一这样的对等方216同时已经离开通信会话，则冲突将是不可避免的。在这种情况下，每个试图“抓住”IRT的对等方216，在从其他对等方216收到类似的请求时会阻塞一段随机时间，并在这段时间已经流逝过去后进行再次尝试。如果在此期间，另一对等方216已发送用于抓住IRT的请求，则会相应通知因所述定时器而挂起的对等方216，该对等方216因此终止定时器并及其用于抓住IRT的请求，从而取得响应方103的角色。
图5给出一种用于实现E2ENP代理概念的实施例，其中，如本申请的其他部分中所述那样来应用会话发起协议(SIP)。SIP代理服务器和/或SIP重定向服务器501与SIP登记器503相关联。本发明建议通过将本发明所述的QoS规格和能力信息506包含在数据库504中，增强存储在数据库504中的为SIP登记器503所用的位置信息505。还建议数据库504中包括协商的QoS信息507(含协商/再协商阶段期间所得的临时结果以及最终达成共识的结果)。这样，只要向SIP登记器503登记，用户就可上载信息506和507。E2ENP代理502是通过特定接口508利用熟知的机制(如JAIN SIP ServletAPI)与SIP代理服务器和/或SIP重定向服务器501通信的单元只要采用实现为SIP扩展的E2ENP协议，则E2ENP代理502通过使用存储在所述登记器的数据库中的所述信息，代表所有对等方在其存储空间内执行本发明所述的协商和再协商阶段。E2ENP代理502通过接口509与SIP登记器503通信。
本发明与现有技术之间的主要优势差异
权利要求
1.一种以对本地、对等方和网络的资源管理进行集成并协调为基础，提供多媒体应用和服务的有保证的端到端质量的方法，其中，对等方(216)在实际通信开始之前就一组公共能力、质量和适应机制进行预协商(106)。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于包括如下步骤在对等方之间就一组服务质量合约和能力进行预协商(106)。
3.如前述权利要求中任意一项所述的方法，其特征在于包括如下步骤在多个对等方中的多个流之间就服务质量相关和同步方面进行协商(107)。
4.如前述权利要求中任意一项所述的方法，其特征在于如果在流式传输期间进行再协商(109)，则所述对等方(216)引用某种预协商状态，其中，所述状态涉及指定的(预协商的)服务质量合约和一组指定的(预协商的)能力。
5.如前述权利要求中任意一项所述的方法，其特征在于所述对等方(216)在所述预协商步骤(106)期间，在最精细的分辩级别上，基于每一流和/或基于每一流关联，就几组服务质量合约进行协商，其中，流关联是指从一个发送对等方到接收对等方的成束的流。
6.如前述任意一项步骤所述的方法，其特征在于将有关能力配置的变化通知所述对等方(216)。
7.如前述权利要求中任意一项所述的方法，其特征在于指定类型的流的预协商的备选的质量和配置信息可能已经在服务器处可获得，以供客户端从中选择。
8.如前述权利要求中任意一项所述的方法，其特征在于包括如下步骤协议发现(104)、预协商(106)、可选的多流QoS同步和QoS相关(107)、快速协商(按照经济原则)(108)、再协商(按照经济原则)(109)以及资源预留释放(110)。
9.如权利要求8所述的方法，其特征在于所述六个阶段是级联的，可连续执行或者在不同时刻执行(但仍然严格遵循权利要求8中所示的顺序)。
10.如权利要求9所述的方法，其特征在于所述多流QoS同步和QoS相关(107)阶段是可选的，仅当发起方(101)利用多个流与多个对等方(216)通信时才需要，其中，需要根据仅在所述发起方(101)侧执行的用户策略使所述多个流相关和同步。
11.如权利要求10所述的方法，其特征在于所述协议发现(104)和预协商(106)阶段优先执行，其结果然后可应用到多个相继的通信会话中，从而每个通信会话从特定的可选的多流QoS同步和QoS相关阶段(107)开始。
12.如权利要求11所述的方法，其特征在于如果所述多流QoS同步和QoS相关阶段适用于多个相继的通信会话，则每个所述通信会话可从特定的快速协商阶段(108)开始。
13.如权利要求8至12中任意一项所述的方法，其特征在于所述协议在所述预协商(106)、多流QoS同步和QoS相关(107)、快速协商(108)、再协商(109)和资源释放(110)阶段期间与本地资源管理单元(206)交互。
14.如权利要求8至13中任意一项所述的方法，其特征在于按照如下顺序施加资源许可控制和资源预留首先在所述发起方(101)，然后在所述响应方(103)，最后对所用网络(207)。
15.如权利要求14所述的方法，其特征在于在所述前两个步骤中，处理诸如实时CPU调度、存储器管理和电源管理等本地资源管理任务。
16.如权利要求8至15中任意一项所述的方法，其特征在于对于所述资源释放(110)，首先释放网络资源，然后释放对等方(216)资源，最后释放本地资源。
17.如权利要求8至16中任意一项所述的方法，其特征在于在如此建立的多媒体会话的运行期间，任意对等方(216)的任意组件可在任何时候请求修改，因此最终触发再协商阶段(109)。
18.如权利要求8至17中任意一项所述的方法，其特征在于包括如下步骤在协议发现阶段(104)期间，通过迫使对等方(101，103)查询可作为SIP登记器实现的目录服务器(102)或者让所述对等方通告E2ENP类型信息，这样来就E2ENP类型进行预协商。
19.如权利要求18所述的方法，其特征在于包括如下步骤在预协商阶段(106)期间就能力进行预协商。
20.如权利要求8至19中任意一项所述的方法，其特征在于包括如下步骤在所述预协商阶段(106)期间，就完整的编解码器列表进行预协商。
21.如权利要求8至20中任意一项所述的方法，其特征在于包括如下步骤在所述预协商阶段(106)期间，就流层次的适应路径进行预协商。
22.如权利要求8至21中任意一项所述的方法，其特征在于包括如下步骤在多流QoS同步和QoS相关阶段(107)期间，就流汇聚层的适应路径进行预协商。
23.如权利要求8至22中任意一项所述的方法，其特征在于如下步骤为各预协商QoS合约和能力加上索引以便加快所述快速协商阶段(108)。
24如权利要求8至23中任意一项所述的方法，其特征在于如下步骤为各预协商QoS合约和能力加上索引以便加快所述再协商阶段(109)。
25如权利要求8至24中任意一项所述的方法，其特征在于如下步骤甚至在运行时处理能力设置/取消能力设置，这是通过在各对等方之间交换用于通知这种事件的异步消息来实现的。
26.一种用于电信的端到端协商协议，其特征在于通过在端到端基础上就备选的QoS方面和能力进行预协商以便事先建立备选的QoS和能力的公共等级，从而建立启用QoS的通信会话，所述电信会话的所有对等方可对所述备选的QoS和能力的公共等级的用法达成共识。
27.用于服务质量端到端协商的代理，所述代理使网络中的对等方免于执行所述预协商阶段(106)以及可选的所述多流QoS同步和QoS相关阶段(107)。
28.计算机程序，当所述计算机程序在计算机上运行时实现如前述权利要求中任意一项所述的方法。
29.被配置为实现如前述权利要求中任意一项所述的方法的对等方，所述对等方包括协调单元(204)，所述协调单元协调所述分布式资源管理过程的协商过程的不同阶段。
30.如权利要求29所述的对等方，其特征在于所述协调单元(204)用命令启动协议发现(104)，然后触发并协调所述预协商(106)、可选的多流QoS同步和QoS相关(107)、按照经济原则的快速协商(108)、按照经济原则的再协商(109)以及资源预留释放(110)阶段。
31如权利要求29或30所述的对等方，其特征在于用于通告并查询有关将要采用的端到端协商协议的信息的协议发现单元(213)。
32.如权利要求29至31中任意一项所述的对等方，其特征在于允许所述协议协调单元(204)与其他对等方(216)一起执行所述协调过程的不同阶段的会话协议单元(205)。
33.如权利要求29至32中任意一项所述的对等方，其特征在于将所述协调单元(204)连接到本地资源管理单元(206)的接口(211)。
34.如权利要求29至32中任意一项所述的对等方，其特征在于将所述协调单元(204)连接到所述协议发现单元(213)的接口(214)。
35.如权利要求29至32中任意一项所述的对等方，其特征在于将所述协调单元(204)连接到所述会话协议单元(205)的接口(210)。
36.如权利要求29至32中任意一项所述的对等方，其特征在于将所述协调单元(204)连接到FSM引擎单元(203)的接口(209)。
37.如权利要求29至32中任意一项所述的对等方，其特征在于将所述协调单元(204)连接到网络资源预留单元(207)的接口(209)。
38.如权利要求25和26中任意一项所述的协议，其特征在于所述的能力协商和再协商包括发信令表示所述选定的编解码器及其配置。
全文摘要
本发明给出一种用于实现用于分布式多媒体应用的动态端到端QoS协商和控制协调的框架。所述框架建立在基于用户偏好的动态能力协商以及适应路径规格和(备选的)QoS合约的基础上。具体地说，我们提出一种协议，该协议基于基于IP协议的扩展协议如SIP/RTSP/SDP，配合网络资源预留(如RSVP)机制、本地终端资源(例如CPU、存储器、电源、辅助设备)预留机制以及适应机制，提供对可供选择的QoS、能力和偏好/配置的端到端协商。为此，并就两个或两个以上的对等方(101、103)而言，本发明标识出六个阶段，通过这六个阶段，所述对等方可用建立多方、多流、多媒体通信。具体说，这六个阶段为协议发现(104)、预协商(106)、多流QoS同步和QoS相关(107)、快速协商(遵守经济原则)(108)、再协商(遵守经济原则)(109)、资源预留释放(110)。所有这六个阶段可级联起来，或者在不同时刻执行。本发明还提出了E2ENP代理(105)的概念，E2ENP代理是可选的第三方实体，可使各对等方(101、103)免于执行耗时耗资源的预协商阶段(106)(并最终免于执行多流QoS同步和QoS相关阶段(107))。这种实体可与例如音频/视频会话桥重合。
文档编号H04L12/54GK1511406SQ02810535
公开日2004年7月7日 申请日期2002年3月11日 优先权日2001年3月27日
发明者D·曼达托, D 曼达托, A·卡斯勒, 估 申请人:索尼国际(欧洲)股份有限公司