专利名称：基于内容的传输层组播的制作方法
技术领域：
本发明涉及组播技术，更具体地，本发明涉及一种用于基于内容的传 输层组播的网络组件、方法以及网络。
背景技术：
在现代传输网络中，存在从一源地点经过多个节点向多个远端地点或
多个客户地点传送诸如多路IPTV信道的多路数据流的应用。这些节点可包
括路由器、交换机和/或其它类型的节点。在一些实施例中，源可广播所 有的数据流，从而每个远端地点接收相同数量的数据流。在这种情况下， 这些节点将数据从源传输到各种远端地点，这个过禾呈称为广播。可替换地， 远端地点将请求特定数据流，在这种情况下，可从源到每个远端地点建立 独立的连接，用于传送该请求数据流。随后将该请求数据流经由专用连接 从源地点传送到远端地点。
不幸的是，在网络中广播或应用专用连接传送多路数据流是存在缺点 的。从源向远端地点广播所有数据流会耗费带宽，特别是在每个地点只需 要特定的信道组时。广播会向一些远端地点传送不需要的数据流。应用专 用连接在网络中传输数据限制了传送至远端地点的多余数据流，但是，这 些连接增加了网络中的带宽消耗并降低了整个网络性能。因此，需要一种 改良的机制。
发明内容
本发明的第一实施例公开了一种网络组件，其包括一个处理器，将该 处理器配置为实现以下方法接收来自第一节点的内容请求，确定第二节 点是否与该内容相关联，以及当第二节点与该内容相关联的时候，促使该 内容从第二节点向第一节点传递，其中第二节点为内部节点。
本发明的第二实施例公开了一种方法，其包括接收来自网络中第一
5节点的内容请求，确定该内容是否被分发给网络中的第二节点，当该内容 被分发给第二节点时，计算第二节点和第一节点之间的路径，以及沿该路 径建立连接，从而将该内容从第二节点分发到第一节点。
本发明的第三实施例公开了一个网络，其包括与源通信的第一边缘 节点，与多个客户通信的多个第二边缘节点，与第一边缘节点和至少一些 第二边缘节点通信的多个相互连接的内部节点，以及经由至少一些第一边 缘节点、第二边缘节点以及内部节点在整个网络建立的多个分支连接，其 中所述连接在内部节点有分支。
通过参照附图和权利要求的详细描述，将更清楚地理解这些和其它特征。
为了对本公开有更加完整的理解，下面将结合附图和详细描述来参考 本发明的附图概述，其中相同的参考标号表示相同的组件。 图1示出了基于内容的传输网络的一个实施例。
图2为基于内容的传输过程的一个实施例的流程图。
图3示出了跟踪表的一个实施例。
图4示出了基于内容的传输网络的另一个实施例。
图5示出了基于内容的传输网络的另一个实施例。
图6示出了基于内容的传输网络的另一个实施例。
图7示出了基于内容的传输网络的另一个实施例。
图8示出了适用于实现本公开的一些实施例的示例性通用计算机系统。
具体实施例方式
在本文开始时应当理解，尽管下面只给出了一个或多个实施例的说明 性的实现，但是所公开的系统和/或方法可应用各种已知的或现有的技术来 实现。本公开不限于下述的说明性实现、附图和技术，包括本文说明和描 述的示例性设计和实现，而是可以在所附权利要求及其等价物的范围内进 行修改。
另外，本申请要求享有2006年4月27日由Linda Dunbar等人提出的题目为"Intelligent Integration of Transport Layer and Application Layer Multicast",申请号为No. 60/795509的美国专利申请的优先权，在 此结合其全部内容作为参考。
本文公开了一种网络结构，其基于客户的内容请求而非客户的带宽请 求，通过网络组播数据。具体地，当客户从数据源请求内容时，网络确定 请求的内容是否已经通过网络传输。如果请求的内容正通过网络传输，则 网络建立从携带有该请求内容的内部节点到客户的连接。如果请求的内容 仅有一部分已通过网络传输，则网络为该内容建立连接，并在数据源和客 户之间为剩下的内容建立第二连接。该网络可包括用于确定用哪个内部节 点建立连接的路径计算单元(PCE)。由于客户是从网络中请求内容而不是 带宽，所以网络可以更有效地管理连接，并减少网络中的总带宽消耗。
图1示出了用于从源向客户传输内容的系统100的一个实施例。系统 100包括源102;多个客户104A、 104B、 104C、 104D (统称104)，网络 108;多个边缘节点106A、 106B、 106C、 106D、 106E (统称106);以及多 个内部节点120A、 120B、 120C、 120D、 120E、 120F (统称120)。可以看出， 尽管图1只说明了具有六个内部节点120、五个边缘节点106以及四个客户 104的系统100，但是系统100可容纳任意数量的内部节点120、边缘节点 106以及客户104。正如在下面详细说明的，当一个客户104请求来自一个 边缘节点106的内容时，则在内部节点120和边缘节点106之间建立连接。 分配给该连接的带宽取决于客户104请求的内容。随后，该内容通过该连 接传输至客户104。
在一个实施例中，源102可以是在网络108上产生、分发或传递内容 的任何设备、组件或源。例如，源102可以是视频分发中心。源102也可 以是影/音IP (VoIP)或交互式游戏应用中的一个分发节点。在另一个实施 例中，源102可以是外部节点或与下面将要描述网络之一的连接。
在一个实施例中，客户104为从网络108或源102接收内容的任意设 备、组件、目的地或网络。例如，客户104可以是固定或移动的面向用户 的设备，例如台式计算机、笔记本电脑、机顶盒、TV、个人数字助理(PDA) 或蜂窝式电话。可替换地，客户可以是从网络108传输数据并将数据传输 至诸如接入网络的另一个外部网络的边缘节点。在一个实施例中，网络108为可用于在源102和客户104之间传输数 据的任意通信系统。具体地，网络108可以是可以预留带宽容量、连接和/ 或预定路径的任意网络。在一个实施例中，网络108可以是从源102到客 户104传输内容信道的视频分布网络。在另一个实施例中，网络108可以 是将内容传输至客户104的以太网传输网络。网络108也可以是主干网络、 接入网络、光网络、有线传输网络、电气电子工程师学会(IEEE) 802网络 或诸如蜂窝网络的无线网络。
边缘节点106可以是在内部节点120和客户104或源102之间传输内 容的任意设备。具体地，边缘节点106可与其它边缘节点106或各种内部 节点120建立连接。边缘节点106可包括网桥、交换机、路由器或这些设 备的各种组合。例如，边缘节点106可包括骨干边缘桥(BEB)、供应商边 缘桥(PEB)、用户网络接口 (UNI)或这些设备的各种组合。
内部节点102可以是在系统100中传输内容的任意设备。例如，内部 节点120可包括交换机、路由器、包括骨干核心桥(BCB)和供应商核心桥 (PCB)的网桥或这些设备的各种组合。内部节点120可经由诸如电连接、 光连接或无线连接的多个链路相互连接。内部节点120也可以与至少一些 边缘节点104相连接。另外，内部节点120可不与源102或客户104相连 接。
系统100也可包括至少一个连接。该连接可以是多个内部节点之间， 或者至少一个内部节点与一个边缘节点之间的点到点逻辑路径。通过连接 来传输的内容将在节点到节点之间传输，同时在每个节点处理量最小。通 常，至少有一个连接端终止于边缘节点处，并且另一个连接端终止于内部 节点。可替换地，两个连接端都可终止于边缘节点或内部节点。在特定实 施例中，该连接可以是IEEE 802定义的以太网连接、供应商骨干传输或者 由IETF定义的虚连接。该连接可具有固定带宽，在该连接上传输固定数量 的内容。例如，当传输诸如流式的运动图像专家组(MPEG)视频的总量可 变的内容时，该连接也可具有可变的带宽。
可将内容定义为通过系统100从源到目的地点传输的数据。特别地， 该内容可以是从源102传输到一个客户104，或从内部节点120传输到一个 客户104的数据。该内容的实例包括诸如视频分布、以太网语音或视频的流数据，以及IP视频或语音。可替换地，该内容可以是诸如以太网帧的数
据帧、IP包、ATM信元以及任何类似数据结构。该内容可包括特定描述该 内容的标识符。例如，如果该内容为视频数据，则该标识符可识别内容中 的特定信道。在实施例中，该标识符可以是类型协议标识符(TPID)和/或 IEEE802.1Q定义的虚拟局域网标识符(VLANID)。
系统100也可以包括管理平面。管理平面可以是用于监控经由网络传 输的内容的状态的节点或计算机系统。该管理平面也可以创建、修改和去 除网络中的连接。为了辅助连接的创建，管理平面可包括用于计算网络中 新连接的点到点路径的路径计算元件(PCE)。当计算路径时，PCE会考虑连
接的成本、进行请求的客户和内容之间的距离、网络中各点的可用带宽、 新连接要求的带宽、新连接的优先权、内容的服务等级、这些标准的任意 组合或任意其它标准。在一个实施例中，管理平面可维持内部节点120和 边缘节点104可访问的跟踪表，图3中示出了一个示例性跟踪表。如下所 述，跟踪表可以识别现存的连接以及与它们相关联的内容、内部节点、边 缘节点以及客户。该跟踪表也包括关于该连接的其它信息，诸如带宽、成 本、优先权和距离。根据系统100中需要的内容，可以动态地创建、编辑 或删除由管理平面建立和管理的连接，以及存储在跟踪表中的和这些链接 相关联的条目。管理平面可以是一个软件实现的系统并存储在以下将要描 述的图8中示出的一个存储设备中。
图2为基于内容的传输处理过程(CATP) 150的一个实施例的流程图。 CATP 150是可用于处理客户内容请求的处理过程。具体地，CAPT150可在 现存的连接和客户之间创建新的连接，从而向客户提供请求的内容。CAPT 150可由管理平面实现，或是现在本文描述的系统100的任何组件中。
在块152处，CATP 150接收内容请求。块152可以是由管理平面单元 实现的，或者实现在本文所述的系统IOO任何组件组中。内容请求可由客 户、与客户相关联的边缘节点、其中一个内部节点或本文所述的任何其它 组件发起。在一个实施例中，内容请求可以是对期望内容的请求，诸如多 信道视频信号的信道50-150。可替换地，内容请求可指定如何路由内容， 例如信道50-150经由内部节点120C。随后，CATP 150前进到块154。
在块154处，CATP 150决定是否通过网络分发内容。块154可以是由
9管理平面单元实现的，或者实现在本文所述的系统100任何组件组中。在 一个实施例中，将访问跟踪表，以搜索所请求的内容。在另一个实施例中， 用于接收内容请求的网络组件，例如内部节点，可以得知至少一部分内容 存在于网络中。例如，每个内部节点可得知经过其自身以及相邻节点的内
容。如果内容未在网络中传输，CATP150前进到块156。如果内容在网络 中传输过，CATP 150前进到块158。
在块156和158处，CATP 150计算内容和源之间的路径。块156和158 可以是由管理平面单元实现的，或者实现在本文所述的系统ioo任何组件 组中。如果CATP 150确定所请求资源未通过网络分发过，CATP 150将为每 一个块156计算源与客户之间的路径。可替换地，如果CATP 150确定所请 求资源是通过网络分发的，CATP 150将为每一个块158计算传输过所请求 内容的中间节点与客户之间的路径。在一些实施例中，路径可能是从包含 内容的内部节点到客户的边缘节点的最优路径。在另一些实例中，路径可 由管理平面计算得出，例如使用PCE，按照前述的标准。可替换地，内部节 点、边缘节点、客户或源将计算路径。随后，CATP 150前进到块160。
在块160 ， CATP150建立内容和客户之间的连接。块160可以是由管 理平面单元实现的，或者实现在本文所述的系统100任何组件组中。作为 建立过程的一部分，CATP 150沿计算所得路径，预留诸如带宽的必须网络 资源。并且CATP150开始在该连接上传输请求的内容，并等待另一个请求。 新的连接也会被添加到下面所述的跟踪表中。在建立连接之后，CATP 150 停止。
要注意到，块152、块154、 156、 158和块160中的一个或者多个可以 是由管理平面单元实现的，或者分布实现在本文所述的系统100任何组件 的不同的组中。
在可替换的实施例中，不使用管理平面，在网络中组播内容。具体地， 边缘节点和内部节点可互相请求内容，并建立彼此之间的新连接。在这样 的实施例中，接收到内容请求的节点将向邻近节点发送信号，以在网络中 搜索内容。在该实施例中，节点可以，例如通过内在地存储内容跟踪信息 或通过访问上述跟踪表，得知内容。如果内容在至少一个相邻节点进行分 发时，该节点给第一个节点发回确认信息。这两个节点随后利用例如前述标准，确定连接的路径。沿着计算所得路径建立两点之间的连接。如下所 述，通常，两节点之间的新连接是通过将现存连接的全部或部分内容进行 分支来建立的。当内容未在相邻节点进行分发时，请求将使用例如生成树 协议，传遍网络，直到找到内容或到达源为止。
图3示出了跟踪表200的实施例。跟踪表200可以是用于识别网络中
的每个现存连接以及与其相关联的内容和节点的记录。对于每一条连接， 表中的条目包含唯一地分配给每一单独的连接的连接标识符202，指明与连
接相关联的内容的内容标示符204，以及表示网络中的连接路径的节点列表 206。跟踪表200还可包含用于管理传输网络和/或用于计算路径的任何其 它信息。例如，初始条目可用于表示将全部内容从源传输到边缘节点106A 的连接，而随后的条目可根据需要列出。跟踪表200可以是可修改的动态 实体，其中可根据客户的动态内容请求，通过创建、编辑或删除该实体的 条目以进行修改。
图4-7示出通过网络108来组播内容的一个示例性的处理过程。在这 些实例中，源102可提供多个信道作为视频数据流的一部分，而单独的客 户104可请求这些信道中的一些。与这些实例相关联的跟踪表在图3中示 出。将用于将全部内容，例如信道1-1000,从源102传输到边缘节点106A 的连接O记为初始条目。随后的条目如图3所示，将在下面进行描述。
图4示出了用于从源102向客户104A传输数据的连接110的一个实施 例。连接110在图3的跟踪表中具有对应的条目。当客户104A从其边缘节 点106B请求诸如信道1-100的内容时，开始建立连接110的过程。接收到 内容请求后，边缘节点106B或管理平面将通过，例如，访问本文所述的跟 踪表来搜索内容。如果请求的内容未在网络108中找到，则边缘节点106B 或管理平面将计算源的边缘节点106A和客户边缘节点106B之间的路径。 随后可以沿此路径建立连接110，例如从边缘节点106A到内部节点120A， 再到内部节点120B，再到边缘节点106B。 一旦连接110在边缘106A和边 缘106B之间建立起来，诸如信道1-100的内容将通过连接110传输到客户 104A。此外，将新条目添加到跟踪表中，该新条目具有连接110的内容(例 如信道1-100)以及路径信息。
图5示出了在图3的跟踪表中标出的连接112的一个实施例，该链接112将数据从内部节点120B传输到客户104B。当客户104B从它的边缘节 点106C请求诸如信道30-50的内容时，可以开始连接112的建立过程。一 旦接收了内容请求，边缘节点106C或管理平面就搜索内容，例如，通过访 问本文所述的跟踪表。当在网络108中找到请求的内容时，边缘节点106C 或管理平面可计算包括请求内容的连接110与客户的边缘节点106C之间的 路径。随后，可沿这一路径建立连接112，例如，从内部节点120B到内部 节点120C到边缘节点106C。一旦在内部节点120B和边缘节点106C之间建 立了连接112，诸如信道30-50的内容将通过连接112传输到客户104B。 另夕卜，将具有连接112的内容(例如信道30-50)以及路径信息的新条目添 加到跟踪表中。
图6示出了将数据从内部节点120A和120B传输到客户104C的连接114 和116的一个实施例。当客户104C从它的边缘节点106D请求诸如信道 20-100的内容时，将开始建立连接114的过程。 一旦接收内容请求，边缘 节点106D或者管理平面可搜索该内容，例如，通过访问本文所述的跟踪表。 当在网络108中找到一部分请求内容例如信道20-100时，边缘节点106D 或管理平面将计算包含诸如信道20-100的部分请求内容的连接110与客户 的边缘节点106D之间的路径。随后，沿这一路径建立连接114，例如从内 部节点120B到内部节点120D到边缘节点106D。然而，需要为在网络108 中找不到的剩余内容，例如信道101-200，建立另一个连接。具体地，边缘 节点106D或管理平面将计算源的边缘节点106A和客户的边缘节点106D之 间的路径。随后，将沿这一路径建立连接116，例如，从边缘节点106A到 内部节点120A到内部节点120E到边缘节点106D。 一旦建立起连接114和 116，诸如信道20-200的内容将通过连接114和116传输至客户104C。另 外，将具有连接114和116的内容和路径信息的两个新的条目添加到图3 中所描述的跟踪表中。
图7示出了将数据从源102传输到客户104D的连接118的一个实施例。 当客户104D从它的边缘节点106E请求诸如信道400-500的内容时，开始 建立连接118的过程。 一旦接收内容要求，边缘节点106E或管理平面将搜 索该内容，例如，通过访问本文描述的跟踪表。当请求的内容在网络108 中没能找到时，边缘节点106E或管理平面将计算源的边缘节点106A和客户的边缘节点106E之间的路径。随后，沿这一路径建立连接118，例如， 从边缘节点106A到内部节点120F到边缘节点106E。 一旦在边缘节点106A 和边缘节点106E之间建立起连接，将诸如信道400-500的内容通过连接118 传输到客户104D。另外，将具有连接118的内容和路径信息的新条目添加 到跟踪表中。
上述的网络组件可以实现在任何具有足够的处理能力、内存资源以及 网络吞吐能力以处理其上的必要负荷的通用网络组件中，例如计算机、网 络或节点。图8示出了适用于实现本文公开的节点的一个或多个实施例的 典型通用网络组件。网络组件300包括处理器302 (可称为中央处理器单 元或CPU)，其与包括辅助存储304、只读存储器(ROM) 306、随机存取存 储器(RAM) 308、输入/输出(I/O) 310设备以及网络连接装置312的存储 设备通信。该处理器可以实现为一个或多个CPU芯片。
辅助存储304通常由一个或多个磁盘驱动器或磁带驱动器构成，并用 于数据的非易失性存储，以及在RAM 308不足以支持全部运行数据的情况 下，作为溢出数据存储器。当选择执行加载在RAM 308中的程序时，辅助 存储304可用于存储这些程序。ROM 306用于存储在程序执行期间读取的指 令和可能的数据。ROM 306为非易失性存储器，ROM 306通常具有比大存储 量的辅助存储器更小的存储量。MM308用于存储易失性数据，并可能存储 指令。对ROM 306和RAM 308的访问通常快于对辅助存储304的访问。
尽管本公开中只提供了一些实施例，可以理解，在不脱离本公开的精 神和范围的情况下，已公开的系统和方法可实现为多种其它具体形式。现 有的例子应视为说明性的而非限制性的，并且本发明不应限于本文给出的 细节。例如，在其它系统中，可以组合或集成多种元件或组件，或者省略 或不实现特定的特征。
另外，在不脱离本发明范围的情况下，在各种实施例中说明和描述的 分离的或独立的技术、系统、子系统以及方法可与其它系统、模块、技术 或方法相组合或集成。所述或所示其它彼此耦合或直接耦合或相互通信的 物品可以通过接口、设备或中间件电子通信，机械通信或以其它方式通信 间接耦合或通信。本领域的技术人员可以发现并在不脱离本公开的精神和 范围的前提下做出其它的修改、替换和变更。
1权利要求
1、一种网络组件，其包括用于实现以下过程的处理器接收来自第一节点的内容请求；确定第二节点是否与所述内容相关联；以及当所述第二节点与所述内容相关联的时候，促使所述内容从所述第二节点向所述第一节点传递，其中所述第二节点为内部节点。
2、 根据权利要求1所述的组件，其特征在于，促使所述内容从所述第二节点向所述第一节点传递包括建立所述第一节点和第二节点之间的连接。
3、 根据权利要求2所述的组件，其特征在于，促使所述内容从所述第二节点向所述第一节点的传递进一步包括基于成本、带宽利用率、服务等级以及距离中的至少一个，计算从所述第二节点至所述第一节点的路径， 其中所述连接沿着所述路径。
4、 根据权利要求3所述的组件，其特征在于，所述过程进一步包括对 具有与所述连接相关联的数据的表进行更新。
5、 根据权利要求1所述的组件，其特征在于，所述网络组件为所述第 二节点的一部分，并且，其中所述过程进一步包括当所述第二节点不与所述内容相关联时，将所述请求发送至上游节点。
6、 根据权利要求1所述的组件，其特征在于，所述过程进一步包括 当所述第二节点不与所述内容相关联时，促使所述内容从与源相关联的边 缘节点传递到所述第一节点。
7、 根据权利要求1所述的组件，其特征在于，所述网络组件为管理平 面的一部分。
8、 一种方法，包括 接收来自网络中第一节点的内容请求； 确定所述内容是否被分发给所述网络中的第二节点； 当所述内容被分发给所述第二节点时，计算所述第二节点和所述第一节点之间的路径；以及沿所述路径建立连接，以便将所述内容从所述第二节点分发到所述第 一节点。
9、 根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述连接具有可变带宽。
10、 根据权利要求8所述的方法，其特征在于，携带有第二内容的第 二连接与所述第二节点相关联，并且，其中由所述连接分发的所述内容与 所述第二内容相同。
11、 根据权利要求8所述的方法，其特征在于，携带有第二内容的第 二连接与所述第二节点相关联，并且，其中由所述连接分发的所述内容与 所述第二内容不相同。
12、 根据权利要求8所述的方法进一步包括对具有与所述连接相关 联的数据的表进行更新。
13、 根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述第二节点为内部 节点。
14、 根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述第一节点为用户 网络接口。
15、 一种网络，其包括 与源通信的第一边缘节点； 与多个客户通信的多个第二边缘节点；与所述第一边缘节点和至少其中一些所述第二边缘节点通信的多个相 互连接的内部节点；以及经由所述第一边缘节点中至少一些、所述第二边缘节点以及所述内部 节点在整个所述网络建立多个分支连接，其中所述连接在所述内部节点处分支。
16、 根据权利要求15所述的网络，其进一步包括与所述第一边缘节点、所述第二边缘节点以及所述内部节点通信的管 理平面，其中所述管理平面基于由每个所述第二边缘节点请求的内容确定 所述连接的结构。
17、 根据权利要求16所述的网络，其特征在于，所述内容在整个所述 网络组播。
18、 根据权利要求15所述的网络，其特征在于，在所述第一边缘节点 和所述源之间只存在一个连接。
19、 根据权利要求15所述的网络，其特征在于，分配给所述连接的所 述带宽根据所述内容的带宽需求而变化。
20、 根据权利要求15所述的网络，其特征在于，所述连接与类型协议 标识符或虚拟局域网标识符相关联。
全文摘要
本发明涉及一种网络组件，其包括用于实现以下过程的处理器接收来自第一节点的内容请求，确定第二节点是否与该内容相关联，以及当第二节点与该内容相关联的时候，促使该内容从第二节点向第一节点传递，其中第二节点为内部节点。本发明也公开了一种方法，其包括接收来自网络中第一节点的内容请求，确定该内容是否被分发给网络中的第二节点，当该内容被分发给第二节点时，计算第二节点和第一节点之间的路径，以及沿该路径建立连接，以便将该内容从第二节点分发到第一节点。
文档编号H04L12/18GK101433017SQ200780014775
公开日2009年5月13日 申请日期2007年4月26日 优先权日2006年4月27日
发明者琳达·邓巴, 露西·雍 申请人:华为技术有限公司