专利名称：用于无线网格网络中的内容服务的统一对等和缓存系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及无线网格网络(wireless mesh network)，具体而言涉及使用基础设 施多跳无线网格网络来递送高质量内容服务给客户端设备。
背景技术：
传统上，内容通过因特网或者直接从内容源服务器或者间接地经由内容分发网络 (CDN)中的边缘服务器被流式传输到末端用户。通过部署许多战略性地位于因特网边缘的 边缘服务器，CDN方法能够减少通过网络的流量，縮短用户的启动延迟，并且改善用户的观 看质量。P2P内容流式传输由于较低的服务器基础设施成本已经作为一种替代方式显现出 来。通过利用参与的用户/对端的资源(上载带宽、存储空间、处理力等等)，对等系统中的 可用资源与用户/对端的数目成比例地增长。这里使用的'7"表示相同或相似动作或组件 的替代名称。 P2P应用最初是作为用于文件共享的手段引入的。诸如BitTorrent和Kazaa之类 的应用吸引了大量用户并且贡献了因特网上的大量网络流量。其他技术也已经被开发来用 于P2P文件共享。近来，P2P技术还已被采取来支持内容流式传输服务。然而，P2P流式传 输遇到了诸如较长的启动延迟时间和由扰动引起的不稳定之类的问题，这些问题大大劣化 了用户的体验。另外，大多数P2P流式传输工作是在有线网络设置中完成的，而没有考虑无 线网络的独特特征的影响。因为有限的带宽、由共享介质引起的信号干扰、多跳路径问题， 在回程无线网格网络(丽N)中流的数目和每个流获得的有效吞吐量(goodput)是有限的。 有效吞吐量是接收器/客户端设备/末端设备/末端用户每秒正确接收的比特的数目。在 无线网格网络内共享同一内容的对端的数目由于有限的网络地理大小和对端总数而可能 较小。如果无线网格网络中的每个对端与有线因特网中的其他对端共享不同的内容，则导 致网关的流量负担很重。此外，如果通信路径包括网关和客户端之间或者网格网络中的对 端之间的许多跳，则通信路径将消耗大量的无线网络带宽资源，尤其是在作为共享介质的 无线介质中更是如此。当在无线信道上两个节点之间发生传送时，干扰范围内的所有其他 节点都因为干扰而无法在同一信道上传送任何数据。利用传统的P2P流式传输技术，很难 在当前的基础设施丽N中为合理数目的内容流保证服务质量(QoS)。 在部署基于IEEE 802. 11的丽N以为因特网用户提供最后一英里可访问性 (last-mile accessibility)方面已经取得了重大进步。同时，经由IP网络的多媒体内容 的流式传输已经变得越来越流行。随着丽N部署的增长和丽N用户数目的增加，支持经由 无线网格网络的多媒体流式传输已经变得越来越重要。 已经研究了经由无线自组织网络和无线网格网络的内容流式传输。诸如从单个服 务器到接收器的多描述编码和路径分集之类的各种客户端_服务器技术已经被开发来用 于经由无线网络递送内容服务以及传送内容。考虑到无线网络属性和流式传输应用的严格 要求，已经考察了跨层方法来提高从单个服务器到客户端设备的传输效率。然而，这种客户 端_服务器方法的伸縮性不太好，并且可能导致服务器(或者网关，如果服务器在有线互联网中的话)附近的流量拥塞。 在无线网格网络中，在两个节点之间建立的路径可能经过若干的中继节点/网格 接入点。由于无线介质中的自干扰，路径容量随着跳数增大而减小。另外，较大的跳数增大 了无线信号干扰的机率，这不利地影响着其自身的流传送(自干扰)和其他已建立的连接 (交叉干扰)，并且减小了整体系统容量。然而，跳数并不是决定路径质量的唯一因素。无 线电链路的质量取决于所接收的无线电信号的强度、分组丢失率、邻近节点之间的竞争、链 路数据速率、以及链路上的流量负担。IEEE 802. ll无线电装置支持根据链路质量的多速率 适应。多跳高速率路径可能能够比单跳低速率路径实现更好的吞吐量和更短的延迟。如何 经由无线网格网络提供可伸縮的、高质量的媒体/内容流式传输服务是一个有挑战性的问 题。
发明内容
多跳无线网格网络(丽N)作为一种在城域因特网接入、公共安全和暂态网络中具 有应用性的有前途技术正在显现出来。存在两类网格网络客户端_网格网络和基础设 施-网格网络。客户端-网格网络或自组织网络是由客户端设备形成的，不需要基础设施。 在客户端-网格网络中，每个节点扮演相同的角色并且参与分组路由选择和转发。与之不 同，基础设施丽N包括网格接入点(MAP)/路由器和客户端设备。MAP经由无线链路互连以 形成多跳无线网格回程基础设施。 一个或多个MAP连接到有线因特网并且被称为网关。一 般来说，MAP具有两个或更多个无线电接口 。 一个无线电接口是接入接口 ，用于客户端的网 络接入。第二无线电接口是中继接口，用于路由选择和数据转发。客户端设备(例如，膝上 型电脑、双模式智能电话、个人数字助理(PDA)等等)使自身与邻近MAP相关联，以接入无 线网格网络。客户端设备/末端设备不参与分组中继或路由选择过程。客户端设备向其关 联MAP发送分组(或从其关联MAP接收分组)。丽N中的分组递送是由MAP通过回程路由 选择协议来处理的。 本发明是用于经由基础设施多跳无线网格网络(基础设施丽N)递送高质量内容 服务(例如内容流式传输和视频点播服务)的统一对等(P2P)和缓存(UPAC)框架。这里 使用的内容包括音频、视频、数据、信息、多媒体等等。在多跳无线网络中流式传输内容面临 着许多挑战，例如变化的可用路径带宽、由于共享介质而引起的信号干扰、多个中继节点的 影响，等等。为了增大基础设施丽N的容量并确保较高的内容质量的流式传输服务，本发明 在多跳无线网格网络中的所选无线网格接入点(MAP)处缓存内容。另外，对端被用于以尽 力而为方式帮助减小施加在服务器和网络上的工作负担。该UPAC框架具有内容分发网络 方法和对等联网方法两者的优点。本发明的UPAC将对服务质量(QoS)敏感的内容服务的 特定特性适配在无线网格网络中，以优化系统性能。在UPAC中，为了获得最优的内容质量， 设备可与MAP内容缓存服务器和其他对端设备形成对等关系。同时，设备还可与MAP内容 缓存服务器形成客户端-服务器关系。此外，描述了为客户端设备选择提供服务的缓存服 务器以及选择服务器与客户端设备之间的端到端路由的方法。 描述了用于经由无线网络接收内容的方法和设备，包括确定要从中接收要被流 式传输的内容剪辑的第一服务器，请求从所选择的第一服务器流式传输该内容剪辑，从所 选择的第一服务器接收被流式传输的内容剪辑，确定要从中接收要被下载的内容剪辑的对端设备，请求下载该内容剪辑，以及接收被下载的内容剪辑。第一服务器是网格内容服务 器。
在结合附图理解时，根据以下描述详细可最好地理解本发明。附图包括下面简要 描述的如下附图 图1是根据本发明原理的内容服务递送系统的示意图。 图2是从客户端设备一侧的统一对等(P2P)和缓存服务器(UPAC)内容服务过程 的流程图。 图3是本发明的集中式网格内容服务器选择方法的流程图。 图4是使用端到端延迟作为选择标准的本发明的覆盖网格内容服务器选择方法 的流程图。 图5是使用跳数作为选择标准的本发明的分布式网格内容服务器选择方法的流 程图。 图6是使用路由选择度量作为选择标准的本发明的分布式网格内容服务器选择 方法的流程图。 图7是根据本发明原理的网格内容服务器的框图。
图8是根据本发明原理的客户端设备的框图。
具体实施例方式
给定丽N中作为基础设施的MAP，以及处理力和存储方面的进步，本发明在所选的 无线网格接入点处缓存内容(音频、视频和/或多媒体内容)或者使缓存服务器与无线网 格网络中的所选MAP处于相同位置，以便增大用于视频/多媒体服务的系统容量，并且确保 较高的内容服务质量。另外，如果可能，本发明以尽力而为的方式使用对端，以平衡网络上 的工作负担并减小沿着信源与信宿/客户端设备/末端设备之间的路径的资源消耗。
本发明的体系结构与现有的因特网CDN方案之间的主要差异在于
1.本发明中的客户端设备能够同时与MAP内容缓存服务器和其他对端设备形成 P2P关系并且与MAP缓存服务器形成客户端_服务器关系。 2.本发明的体系结构中的MAP内容缓存服务器既支持内容(音频、视频和/或多 媒体)流式传输，也支持P2P数据下载/取得(fetching)。重要的是要注意，用于内容流式 传输和P2P内容取得的调度方案是不同的。内容流式传输要求对流式传输的内容/数据的 按顺序递送。P2P内容取得在对端间使用一种不同的传播策略。传播策略是规定分组传播 的顺序的选择的策略。例如，所传播的下一分组可以是网络中最罕见的内容单元或者网络 中需求最大的内容单元，或者某种其他的分组传播基准。 3.网络环境是不同的。在因特网中，瓶颈在服务器处或客户端处。在无线网格网 络中，瓶颈可能在网络内。用于选择缓存服务器来优化客户端设备的内容会话的服务质量 (QoS)的方案在因特网中和在丽N中是不同的。本发明包括若干种作为替代的服务器选择 方案。 4.无线是共享介质，因此， 一个内容流可能与另一流相干扰，即使这两个流源自不同的内容缓存服务器并且不经过相同的中间中继节点也是如此。本发明的服务器选择方案 考虑到了这种影响。 5.在丽N中，路径质量随时间而变。在本发明中，当客户端设备选择和更新服务器 和路径时，考虑到了这一点。 本发明是用于诸如经由基础设施丽N的内容流式传输和视频点播之类的高质量 内容(音频、视频、多媒体)递送服务的统一对等(P2P)和缓存(UPAC)框架/体系结构。 UPAC使用了多种网格内容服务器和对等技术。术语"网格内容服务器"并不意图为限制性 的，并且可以分发任何形式的内容，其中包括音频、视频、数据和多媒体内容。为了增大内 容服务的系统容量并且确保高内容质量，内容在网格网络中的所选无线网格接入点处被缓 存。或者，缓存服务器与无线网格网络内的所选MAP位于相同位置。这里使用的网格内容 服务器是带有缓存的MAP或者带有共位的内容服务器的MAP。网格内容服务器还可以是到 因特网的网关。UPAC中的网格内容服务器扮演两个角色，即内容服务器和对端。作为内容 服务器，网格内容服务器可以根据请求将内容流式传输到客户端设备。作为对端，网格内容 服务器是用于P2P数据取得的对端。网格内容服务器支持两种调度方案，即流式传输和数 据取得。流式传输要求对被流式传输的内容/数据进行按顺序的递送。P2P数据取得可以 使用一种不同的传播策略，例如，最大化对端之间的数据可得性的策略。客户端设备(如 果在网格中可用的话)充当尽力而为对端，以进一步减小施加在服务器和网络上的流量负 担。为了优化内容服务质量，客户端设备可以与网格内容服务器和其他对端设备形成P2P 关系。同时，客户端设备可以与网格内容服务器建立客户端_服务器关系。
下面使用的术语MAP和网格内容服务器可以互换使用。然而，如上所述，网格内容 服务器是带有缓存的MAP或者带有共位的内容服务器的MAP 。网关网格内容服务器是带有 缓存或者共位的内容服务器的、到诸如因特网之类的有线网络的网关。网关网格内容服务 器是网格内容服务器，也是网关。图1示出了丽N上的内容服务系统。该内容服务系统包 括网格接入点(MAP)、网格内容服务器和客户端设备。MAP和网格内容服务器经由无线链路 互连，以形成无线网格多跳回程基础设施。连接到有线网络的一个或多个MAP被称为网关。 MAP和网格内容服务器参与路由选择和数据转发。 具体而言，在图1中，因特网105连接到网关网格内容服务器110并与之通信。网 关网格内容服务器110连接到带有共位的内容服务器的MAP115a。 115b和115c也是带有 共位的内容服务器的MAP。网关网格内容服务器110还连接到带有内容缓存的MAP 120a并 与之通信。带有内容缓存的MAP 120a和网格内容服务器115a都与MAP 125a相连接并与 之通信。125b、125c和125d也是MAP。客户端设备/末端设备130连接到各个MAP和网格 内容服务器。 MAP支持两种无线功能，即网络接入和数据中继。网络接入功能为客户端设备/末 端设备提供网络接入。中继功能用于构造多跳无线网格回程并将客户端设备的流量中继到 目的地。网格客户端设备/客户端设备(例如，膝上型电脑、PDA和双模式智能手机等等) 与邻近的MAP相关联，以接入无线网格网络。客户端设备不参与分组中继和路由选择。客 户端设备发送分组到其相关联的MAP(或从其相关联的MAP接收分组)。分组递送的其余部 分由MAP通过回程路由选择协议来处理。 在UPAC中，假定存在一主要内容服务器，该主要内容服务器是原始内容源。主要
9内容服务器可以存在于无线网格网络之外或无线网格网络之内。还假定内容通过诸如非高峰时间递送之类的机制和手段被递送到位于无线网格网络内的本发明的网格内容服务器。网格内容服务器具有缓存功能，或者与内容服务器处于相同位置。 网格内容服务器是根据下述策略来放置的即，每个网格客户端在少许跳之内能够访问至少一个网格内容服务器。这是因为每个网格内容服务器将把内容的一些部分提供给邻近的客户端设备，从而跳数应当尽可能小。在单个无线电无线网格网络中尤其如此，因为跳数严重影响着可用带宽。这是因为无线网格网络是共享介质，例如IEEE 802. 11网络。在共享介质中， 一个流在从一跳到下一跳的数据转发期间可能与其自己相干扰，并且还与其他相邻的流相干扰。因此，对于要求高带宽或低等待时间的应用，在超过两跳或三跳后，无线网格网络中的性能常常会劣化。 在UPAC中，内容文件被划分成多个相等大小的片段，这些片段被称为剪辑。剪辑的开始的重放时间减去时间延迟D被定义为该剪辑的截止时间(deadline)，即一剪辑的截止时间是该剪辑的开始的重放时间的时间D之前。D是与网络传送和处理延迟有关的参数。对于每个剪辑，客户端设备可以具有不同的网格内容服务器和对端。客户端将每个剪辑视为一独立的文件并且在其截止时间之前按其原始顺序获得剪辑。通过将大文件划分成剪辑，客户端设备可以更好地适应于动态的网络状况和对端拓扑。不同的网格内容服务器可以缓存不同的内容或同一内容的不同剪辑。对于每个剪辑，客户端设备或者经由主要内容服务器以集中方案或者以分布方式发现网格内容服务器。然后，选择主网格内容服务器和次网格内容服务器。 在本发明的UPAC中，还存在跟踪器模块(未示出)。P2P跟踪器模块可以是MAP或网格内容服务器或者完全分离的设备。P2P跟踪器模块是P2P网络目录的集中源，并且提供诸如哪些设备拥有哪些内容的目录信息。如果P2P取得被激活，则客户端设备向P2P跟踪器模块发出请求。P2P跟踪器模块维护系统中的对端/用户的状态。应当注意，网格内容服务器也可以运行P2P协议并充当对端。P2P跟踪器模块向客户端设备发送反馈消息，把能够提供与客户端设备所请求的内容相同的内容的那组对端/用户告知给客户端设备。客户端设备随后与所选对端建立对端关系，以取得和提供数据/内容给自身和其他对端。
因为有限的内容、网络和处理资源，以及每个对端可能具有的动态情况，所以并不能保证客户端设备能够从其他对端及时得到数据。客户端设备可以请求从一个或多个网格内容服务器流式传输来的前N个内容剪辑(N > 1)，以确保客户端设备想要的内容/数据可用并且启动延迟最小化。客户端设备向其第一剪辑的所指定/选择的主网格内容服务器请求第一剪辑(剪辑i = 1)。如果该主网格内容服务器变得不可用，则客户端设备将立即向它的所指定/选择的次网格内容服务器请求第一剪辑。然后，客户端设备向其第二剪辑的主网格内容服务器(或者次网格内容服务器，如果主网格内容服务器不可用或者没有能力的话)请求第二剪辑(剪辑i = 2)。该过程继续，直到从剪辑i的主(或次)网格内容服务器接收到剪辑i (i = N)为止。 同时，客户端设备从其对端请求和取得内容的其他剪辑(i > N)，并且尝试尽可能多地使用对端资源。对于UPAC中每个剪辑的P2P数据取得，剪辑被进一步划分成较小的块或子剪辑。这些小块在对端之间被交换(取得或提供)。在剪辑内，一个示例性的传播策略是首先从对端取得最罕见的数据块。也可使用其他用于P2P数据取得的传播策略。
如果无法在重放截止时间之前从对端取得剪辑的内容/数据，则客户端设备直接向其主网格内容服务器请求缺失的数据。另外，如果主网格内容服务器变得不可用，则客户端将立即向其次网格内容服务器请求缺失的数据。主或次网格内容服务器按其原始顺序将缺失的内容/数据流式传输到客户端设备。 —般地，网格内容服务器具有三个主要任务。首先，网格内容服务器负担将所请求的内容的前N个剪辑流式传输到作出请求客户端设备。其次，网格内容服务器在剪辑的重放截止时间之前提供对缺失数据的补充流式传输。第三，网格内容服务器充当内容/数据的P2P种子。当客户端设备请求内容时，客户端设备花一定的时间来建立到对端的路由并定位希望的内容。在实时应用中，较长的启动延迟是不合需要的。此外，不能保证其他对端拥有所请求的内容/数据，因此所选的网格内容服务器发送内容/数据的前N个剪辑，以使得启动延迟得以减小。内容的每个剪辑应当在其重放时间之前被取得。 一旦剪辑的重放截止时间已到，则不允许对重放剪辑的P2P取得，因为新下载的数据可能是过时的了 。来自网格内容服务器的补充流式传输被发起，因为补充流式传输以更小的等待时间按其原始顺序提供内容/数据。补充流式传输帮助客户端设备得到无法从其他对端及时取得的数据。
P2P跟踪器模块被用于P2P数据取得。用于内容/内容剪辑的P2P跟踪器模块是客户端设备预先知晓的。每个对端周期性地向P2P跟踪器模块更新其状态，从而对于内容/内容剪辑而言，P2P跟踪器模块拥有P2P网络中对端的最新近/最新信息。 一旦客户端设备请求内容/数据/剪辑，客户端设备将首先与P2P跟踪器模块通信，并且就客户端设备能够从中获得其所需要/希望的内容的对端而查询P2P跟踪器模块。然后，客户端设备建立(或者尝试建立)与P2P跟踪器模块提供的列表上的对端的P2P关系。注意，客户端设备只与MAP之一相关联，并不参与基础设施丽N内的路由选择。客户端设备经由与之相关联的MAP向对端发送对端请求分组。当MAP接收到来自与之相关联的客户端设备的对端请求分组(或者以另一对端为目的地的任何分组)时，MAP利用按需或主动式路由选择协议和路由选择度量，基于对端请求分组中的目的地地址，代表客户端设备来发现、建立并维护去往对端的最佳路由。 为了帮助跨层设计改善P2P数据取得性能，本发明的UPAC在每个MAP处实现一代理。MAP把去往客户端设备的对端的路径成本和该对端是否与作出请求的客户端设备关联到同一MAP告知给相关联的客户端设备。因此，客户端设备具有去往其希望为了交换内容而与之建立通信的每个对端的路径成本信息。当客户端设备从其相关联的对端取得数据时，客户端设备向与相同MAP相关联或者具有更好路径成本的对端赋予更高的优先级。
网格内容服务器在基础设施丽N中增大网络容量和改善内容(音频、视频和/或多媒体)服务的QoS方面扮演着重要角色。在本发明中，存在若干种用于网格内容服务器发现有选择的方案，如下 (1)以服务器负担作为选择度量的集中式方案(集中式_负担方案)。在该方案中，客户端设备向主要服务器发送请求。主要服务器选择主网格内容服务器和次网格内容服务器来为该客户端设备服务。它把所选择的网格内容服务器告知给客户端设备。为该客户端设备选择具有最小负担或者正为最少客户端设备服务的两个网格内容服务器来分别作为主网格内容服务器和次网格内容服务器。该机制不要求客户端设备拥有关于服务器负担和去往服务器的路径质量的信息。然而，它要求网格内容服 器将其负担周期性地报告给主要服务器。 (2)以端到端延迟作为选择度量的覆盖方案(覆盖-延迟方案)。在该方案中，在主要服务器接收到来自客户端设备的请求后，主要服务器向客户端设备发送候选网格内容服务器的列表。客户端设备利用探测分组测量到每个候选网格内容服务器的端到端延迟。客户端设备选择具有最小延迟的网格内容服务器作为主网格内容服务器，，并且选择具有次小端到端延迟的那个作为次网格内容服务器。 (3)以跳数作为选择度量的分布式方案(分布式-跳数方案)。在该方案中，客户端设备以针对一内容剪辑的网格内容服务器请求消息来洪泛(flood)无线网格网络。具有所请求的内容剪辑的每个网格内容服务器向作出请求的客户端设备发送服务器答复。注意，客户端设备与MAP相关联，不参与路由选择。然而，通过下层的路由选择协议，网格内容服务器具有从它到与作出请求的客户端设备相关联的MAP的跳数信息。在网格内容服务器和与客户端设备相关联的MAP之间可能有多条路径可用。只有具有最小跳数的路径被路由
选择机制选择和使用。每个网格内容服务器使用其路由选择层信息并在服务器答复中把其到客户端设备的关联MAP的最小跳数告知客户端设备。客户端设备选择最小跳数的值最小的网格内容服务器作为主网格内容服务器，并且选择跳数次小的那个作为次网格内容服务器。 (4)以路由选择度量作为选择度量的分布式方案(分布式-路由选择度量方案)。无线网格网络可利用路由选择度量来运行路由选择协议。例如，期望传送时间(ETT)是一个这种网格路由选择度量。链路L的ETT被定义为经由该链路成功递送分组的期望MAC层持续时间。ET1Y = (1/l-eJ化/iY，其中&是分组差错率，&是链路L的传送速率，s是分组大小。路径P的成本就是沿着该路径的所有链路的ETT的总和。ETT度量捕捉了分组丢失和链路数据速率对路径的性能的影响。具有最小路径ETT成本的路径被路由选择协议使用。在本发明的分布式-ETT网格服务器选择方案中，跨层方法被用于网格服务器选择。与分布式-跳数方案类似，客户端设备在无线网格网络上洪泛网格服务器请求消息。通过下层的路由选择协议，网格内容服务器获得从它到与客户端设备相关联的MAP的最佳路径的路径ETT成本。该最佳路径是具有最小ETT路径成本的路径。每个网格内容服务器使用其路由选择层信息，并且在网格服务器答复中把其到与客户端设备相关联的MAP的最佳路径的ETT成本告知给客户端设备。客户端设备随后选择路径ETT成本的值最小的网格内容服务器作为主网格内容服务器，并且选择路径ETT成本次小的那个作为次网格内容服务器。
图2是从客户端设备一侧的统一对等(P2P)和缓存服务器(UPAC)内容服务过程的流程图。在205，客户端设备估计需要流式传输的剪辑的数目N。在210，客户端设备随后发现并选择从中接收前N个剪辑的一个或多个网格内容服务器。在215，客户端设备向所选的(一个或多个)网格内容服务器请求前N个剪辑。在220，客户端设备从所选的(一个或多个)网格内容服务器接收所请求的N个剪辑。每个剪辑被当作一个独立的文件来对待，因此该过程可重复N次。在225，剪辑计数器被初始化为比N大1。在230，执行测试以判定是否已经接收到该内容的所有剪辑。如果已经接收到该内容的所有剪辑，则过程结束。如果尚未接收到该内容的所有剪辑，则在235，定位并选择用于下一剪辑的网格内容服务器。在240，客户端设备尝试定位拥有下一剪辑的对端设备。在245，客户端设备加入P2P网络(如果客户端设备还不是P2P网络的成员的话)以便下载下一剪辑。在250，执行测试以判定接收下一剪辑的时间是否已超过截止时间。如果尚未超过截止时间，则在255继续下载内容剪辑。然后在260执行测试以判定剪辑下载是否已完成。如果剪辑下载尚未完成，则过程返回到250。如果剪辑下载已完成，则在275递增剪辑计数器。如果已超过剪辑下载的截止时间，则在265执行测试以判定在剪辑下载中是否缺失了任何数据/内容。如果有缺失的数据/内容，则在270，客户端设备向网格内容服务器请求缺失的数据/内容。如果没有缺失的数据/内容，则在275递增剪辑计数器。应当注意，虽然以下示例性实施例使用了上行计数器，但也可以使用诸如将会递减的下行计数器之类的其他计数器。
图3是本发明的集中式网格内容服务器选择方法的流程图。集中式网格内容服务器选择方案是发现(一个或多个)网格内容服务器的若干种可能方式之一。客户端设备所使用的方案取决于网络拓扑、主要服务器的可用性、度量信息的可用性等等。在集中式方案中的305处，客户端设备向主要服务器发送请求，以请求主要服务器分配/指定主网格内容服务器和次网格内容服务器。主要服务器基于网络中可用的网格内容服务器的负担来分配/指定主网格内容服务器和次网格内容服务器。负担可以是网格内容服务器在服务的客户端设备的数目。客户端设备在310从主要服务器接收所分配/指定的网格内容服务器，并且在315尝试与所分配/指定的网格内容服务器建立连接。 图4是使用端到端延迟作为选择标准的本发明的覆盖网格内容服务器选择方法的流程图。覆盖网格内容服务器选择方案是发现(一个或多个)网格内容服务器的若干种可能方式之一。客户端设备所使用的方案取决于网络拓扑、主要服务器的可用性、度量信息的可用性等等。在覆盖方案中的405处，客户端设备向主要服务器发送请求，以请求主要服务器提供关于候选网格内容服务器的列表的信息。在410，客户端设备从主要服务器接收所请求的信息。客户端设备随后在415确定到每个候选网格内容服务器的端到端延迟。客户端设备随后在420基于最小端到端延迟选择主网格内容服务器。在425，客户端设备基于次小端到端延迟选择次网格内容服务器。在430，客户端设备尝试与所选择的网格内容服务器建立连接。 图5是使用跳数作为选择标准的本发明的分布式网格内容服务器选择方法的流程图。使用跳数作为选择标准的本发明的分布式网格内容服务器选择方法是发现(一个或多个)网格内容服务器的若干种可能方式之一。客户端设备所使用的方案取决于网络拓扑、主要服务器的可用性、度量信息的可用性等等。在505，客户端设备在无线网格网络上广播网格服务器请求消息。网格服务器请求消息被用于收集关于无线网格网络中的网格内容服务器的信息，其中包括跳数、内容可用性等等。在510，客户端设备从无线网格网络中的多个网格内容服务器接收响应。客户端设备随后在515基于具有最小跳数的网格内容服务器来选择主网格内容服务器。在520，客户端设备基于次小跳数来选择次网格内容服务器。在525，客户端设备尝试与所选择的网格内容服务器建立连接。 图6是使用路由选择度量作为选择标准的本发明的分布式网格内容服务器选择方法的流程图。使用路由选择度量作为选择标准的本发明的分布式网格内容服务器选择方法是发现(一个或多个)网格内容服务器的若干种可能方式之一。客户端设备所使用的方案取决于网络拓扑、主要服务器的可用性、度量信息的可用性等等。在605，客户端设备在无线网格网络上广播网格服务器请求消息。网格服务器请求消息被用于收集关于无线网格网络中的网格内容服务器的信息，其中包括路由选择度量、内容可用性等等。在610，客户端设备从无线网格网络中的多个网格内容服务器接收响应。客户端设备随后在615基于具有最佳路由的网格内容服务器来选择主网格内容服务器。在620，客户端设备基于次佳路由来选择次网格内容服务器。在625，客户端设备尝试与所选择的网格内容服务器建立连接。
如上所述，客户端设备将内容的每个剪辑看作一个单独的文件，以适应动态网络状况。客户端设备为每个剪辑独立地发现和选择主网格内容服务器和次网格内容服务器。在每个内容剪辑的提供时间，如果主网格内容服务器变得不可用，则客户端设备将切换到次网格内容服务器以获得内容。同时，客户端设备将利用上述方案之一来重新启动服务器发现和选择过程，以识别新的次网格内容服务器。 图7是本发明的网格内容服务器的框图。网格内容服务器包括缓存、流式传输服务模块、P2P服务模块、以及一个或多个无线通信接口 。 一个无线通信接口为客户端设备提供网络接入。另一无线通信接口用于与其他网格内容服务器、MAP或路由器一起参与无线网格回程网络。无线网格回程网络提供路由选择和数据转发。内容被缓存在缓存单元中。流式传输服务模块接收来自客户端设备的请求并且将内容流式传输到客户端设备。P2P服务模块与其他网格内容服务器和客户端设备一起形成P2P联网系统。 图8是本发明的客户端设备。客户端设备包括P2P服务模块、流式传输客户端模块、缓冲器、播放器、以及一个或多个无线(无线电)接口。客户端设备经由其无线接口与MAP或网格内容服务器相关联。P2P服务模块与充当对端的其他客户端设备和网格内容服务器一起形成P2P联网系统，以取得/提供数据。流式传输客户端模块从网格内容服务器请求并接收流式传输的数据。缓冲器中的数据将被播放器显示并可被P2P系统中的其他对端取得。客户端设备(例如，膝上型电脑、双模式智能电话、个人数字助理(PDA)等等)与邻近的MAP相关联以接入无线网格网络。客户端设备/末端设备不参与分组中继或路由选择过程。客户端设备向其关联MAP发送分组(或从其关联MAP接收分组)。分组递送由MAP通过回程路由选择协议来处理。 应当理解，本发明可通过各种形式的硬件、软件、固件、专用处理器或其组合来实现。优选地，本发明被实现为硬件和软件的组合。另外，软件优选地被实现为有形地包含在程序存储设备上的应用程序。应用程序可被上载到包括任何适当的体系结构的机器并被该机器执行。优选地，机器被实现在具有诸如以下硬件的计算机平台上一个或多个中央处理单元(CPU)、随机存取存储器(RAM)、以及(一个或多个)输入/输出(I/O)接口。计算机平台还可包括操作系统和微指令代码。这里描述的各种过程和功能可以是经由操作系统执行的微指令代码的一部分或者应用程序的一部分(或其组合)。此外，各种其他外围设备可连接到计算机平台，例如额外的数据存储设备和打印设备。 还应当理解，因为附图中示出的构成系统组件和方法步骤中的一些优选地是用软件实现的，所以系统组件(或过程步骤)之间的实际连接依据对本发明编程的方式而可能有所不同。给定这里的教导，本领域的普通技术人员将能够构思出本发明的这些和类似的实现方式或配置。
权利要求
一种用于经由无线网络接收内容的方法，所述方法包括确定要从中接收要被流式传输的内容剪辑的第一服务器；请求从所选择的第一服务器流式传输所述内容剪辑；从所述所选择的第一服务器接收被流式传输的内容剪辑；确定要从中接收要被下载的内容剪辑的对端设备；请求下载所述内容剪辑；以及接收被下载的内容剪辑。
2. 根据权利要求1所述的方法，其中所述第一服务器是网格内容服务器。
3. 根据权利要求1所述的方法，还包括 获得关于所述对端设备的信息；以及 加入包括所述对端设备的对等网络。
4. 根据权利要求2所述的方法，还包括判定在截止时间之前是否接收到了所述被下载的内容剪辑；以及请求从所述网格内容服务器流式传输在所述截止时间之前未接收到的所述被下载的 内容剪辑的缺失部分。
5. 根据权利要求2所述的方法，其中所述网格内容服务器是具有内容存储和处理能力 的网格接入点。
6. 根据权利要求2所述的方法，其中所述网格内容服务器与网格接入点处于相同位置。
7. 根据权利要求2所述的方法，还包括计算要被流式传输的内容剪辑的数目。
8. 根据权利要求7所述的方法，其中用于要被流式传输的每个内容剪辑的所述网格内 容服务器是不同的。
9. 根据权利要求7所述的方法，其中用于要被流式传输的一些内容剪辑的所述网格内 容服务器是不同的。
10. 根据权利要求1所述的方法，其中在所述被流式传输的内容剪辑中所接收的分组 是按顺序接收的。
11. 根据权利要求1所述的方法，其中在所述被下载的内容剪辑中所接收的分组是不 按顺序接收的。
12. 根据权利要求11所述的方法，其中在所述被下载的不按顺序的内容剪辑中的所接 收的分组被缓冲。
13. 根据权利要求2所述的方法，其中所述确定所述网格内容服务器还包括 向第二服务器发送请求消息；从所述第二服务器接收关于主网格内容服务器和次网格内容服务器的信息；以及 与所述主网格内容服务器和所述次网格内容服务器建立连接。
14. 根据权利要求13所述的方法，其中所述第二服务器是主要服务器。
15. 根据权利要求2所述的方法，其中所述确定所述网格内容服务器还包括 向第二服务器发送请求消息；从所述第二服务器接收关于候选网格内容服务器的列表的信息； 确定到每个候选网格内容服务器的端到端延迟；基于最小端到端延迟选择主网格内容服务器；基于次小端到端延迟选择次网格内容服务器；以及与所述主网格内容服务器和所述次网格内容服务器建立连接。
16. 根据权利要求14所述的方法，其中所述第二服务器是主要服务器。
17. 根据权利要求2所述的方法，其中所述确定所述网格内容服务器还包括 在所述无线网络上广播网格内容服务器请求消息； 接收来自多个网格内容服务器的响应；基于请求者与作出响应的网格内容服务器之间的最低跳数来选择主网格内容服务器；基于请求者与作出响应的网格内容服务器之间的次低跳数来选择次网格内容服务器；以及与所述主网格内容服务器和所述次网格内容服务器建立连接。
18. 根据权利要求2所述的方法，其中所述确定所述网格内容服务器还包括 在所述无线网络上广播网格内容服务器请求消息； 接收来自多个网格内容服务器的响应；基于请求者与作出响应的网格内容服务器之间的最佳路由来选择主网格内容服务器；基于请求者与作出响应的网格内容服务器之间的次佳路由来选择次网格内容服务器；以及与所述主网格内容服务器和所述次网格内容服务器建立连接。
19. 一种用于经由无线网络接收内容的设备，包括 用于确定要从中接收要被流式传输的内容剪辑的第一服务器的装置； 用于请求从所选择的第一服务器流式传输所述内容剪辑的装置； 用于从所述所选择的第一服务器接收被流式传输的内容剪辑的装置； 用于确定要从中接收要被下载的内容剪辑的对端设备的装置； 用于请求下载所述内容剪辑的装置；以及用于接收所述被下载的内容剪辑的装置。
20. 根据权利要求19所述的设备，其中所述第一服务器是网格内容服务器。
21. 根据权利要求19所述的设备，还包括 用于获得关于所述对端设备的信息的装置；以及 用于加入包括所述对端设备的对等网络的装置。
22. 根据权利要求20所述的设备，还包括用于判定在截止时间之前是否接收到了所述被下载的内容剪辑的装置；以及 用于请求从所述网格内容服务器流式传输在所述截止时间之前未接收到的所述被下 载的内容剪辑的缺失部分的装置。
23. 根据权利要求20所述的设备，还包括用于计算要被流式传输的内容剪辑的数目的装置。
24. 根据权利要求20所述的设备，其中所述网格内容服务器和所述对端设备是相同的。
25. 根据权利要求20所述的设备，其中用于要被流式传输的每个内容剪辑的所述网格 内容服务器是不同的。
26. 根据权利要求20所述的设备，其中用于要被流式传输的一些内容剪辑的所述网格 内容服务器是不同的。
27. 根据权利要求19所述的设备，其中在所述被流式传输的内容剪辑中所接收的分组 是按顺序接收的。
28. 根据权利要求19所述的设备，其中在所述被下载的内容剪辑中所接收的分组是不 按顺序接收的。
29. 根据权利要求28所述的设备，其中在所述被下载的不按顺序的内容剪辑中的所接 收的分组被缓冲。
30. 根据权利要求20所述的设备，其中所述用于确定所述网格内容服务器的装置还包括用于向第二服务器发送请求消息的装置；用于从所述第二服务器接收关于主网格内容服务器和次网格内容服务器的信息的装 置；以及用于与所述主网格内容服务器和所述次网格内容服务器建立连接的装置。
31. 根据权利要求30所述的设备，其中所述第二服务器是主要服务器。
32. 根据权利要求20所述的设备，其中所述用于确定所述网格内容服务器的装置还包括用于向第二服务器发送请求消息的装置；用于从所述第二服务器接收关于候选网格内容服务器的列表的信息的装置； 用于确定到每个候选网格内容服务器的端到端延迟的装置； 用于基于最小端到端延迟选择主网格内容服务器的装置； 用于基于次小端到端延迟选择次网格内容服务器的装置；以及 用于与所述主网格内容服务器和所述次网格内容服务器建立连接的装置。
33. 根据权利要求32所述的设备，其中所述第二服务器是主要服务器。
34. 根据权利要求20所述的设备，其中所述用于确定所述网格内容服务器的装置还包括用于在所述无线网络上广播网格内容服务器请求消息的装置； 用于接收来自多个网格内容服务器的响应的装置；用于基于所述设备与作出响应的网格内容服务器之间的最低跳数来选择主网格内容 服务器；用于基于所述设备与作出响应的网格内容服务器之间的次低跳数来选择次网格内容 服务器的装置；以及用于与所述主网格内容服务器和所述次网格内容服务器建立连接的装置。
35. 根据权利要求20所述的设备，其中所述用于确定所述网格内容服务器的装置还包括用于在所述无线网络上广播网格内容服务器请求消息的装置； 用于接收来自多个网格内容服务器的响应的装置；用于基于所述设备与作出响应的网格内容服务器之间的最佳路由来选择主网格内容 服务器的装置；用于基于所述设备与作出响应的网格内容服务器之间的次佳路由来选择次网格内容 服务器的装置；以及用于与所述主网格内容服务器和所述次网格内容服务器建立连接的装置。
全文摘要
描述了用于经由无线网络接收内容的方法和设备，包括确定要从中接收要被流式传输的内容剪辑的第一服务器，请求从所选择的第一服务器流式传输该内容剪辑，从所选择的第一服务器接收被流式传输的内容剪辑，确定要从中接收要被下载的内容剪辑的对端设备，请求下载该内容剪辑，以及接收被下载的内容剪辑。第一服务器是网格内容服务器。
文档编号H04L29/06GK101790876SQ200780100415
公开日2010年7月28日 申请日期2007年8月30日 优先权日2007年8月30日
发明者刘航, 朱英南, 郭阳 申请人:汤姆逊许可证公司