基于网络的自适应速率限制的制作方法_3

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宽目标控制器84可以实现其闭环反馈控制以根据各种不同的控制范例(例如,包括比例控制、比例积分(PI)控制、比例-积分-微分(PID)控制、积分控制(I)、或和式增加积式减小(AMD)控制)中的任一个来调整目标带宽。
[0042]在一些示例中,例如在B目标控制器84被配置为适应时间带宽利用率的情况下,权重分配功能72可以被配置为将一定程度的随机化添加至被分配至每个客户端的权重值。通过稍微随机化权重值,速率限制计算器82将向经计算的速率限制注入一些随机性。因此,每个会话将接收稍微不同份额的目标带宽,甚至是在会话被提供至实现相同或基本上类似的自适应流式传输算法的客户端的情况下。因此,随机化可以通过减轻相等配置的客户端可能以其他方式共同升档或降档的情况来增加稳定性。
[0043]作为示例,被分配至每个会话的权重值w[i]可以由作为乘数项J(i,t)的抖动函数来修改,其中i是会话的索引,t是时间。因此,权重分配功能72可以采用计算器74来用随机化的权重函数计算每个会话(或所选择的会话的子集)的带宽份额,可以替代针对各个会话的等式I的会话权重值w[i]。随机化的权重函数的示例可以是如下:
[0044]W7 (i ,t) =J(i ,t)*w[i]等式2
[0045]在针对这个目的选择抖动函数J(i,t)时,下列情况可以被维持:
[0046]1.对于任意固定值t和允许i随着所有客户端变化,J(i,t)具有接近1.0的均值并且分布在大约1.0的范围,该范围足以防止客户端中的升档和降档决定的同步;
[0047]2.对于固定的i和变化的t,J(i,t)仅随着时间缓慢地变化(比片段时间更慢);以及
[0048]3.对于固定的i和变化的t,经过很长一段时间被平均的J(i,t)接近于1.0。
[0049]第一种情况可以减轻其他类似客户端之间的同步。第二种情况可以帮助确保客户端自适应算法(其将低通滤波器有效地应用至经测量的带宽)有足够的时间在缓慢变化的可用带宽改变之前来调整到该缓慢变化的可用带宽。最后一种情况可以帮助确保通过足够长的一段时间,每个会话接收与它被分配的会话权重值w[i]相当的平均分额的带宽。
[0050]可以是J(i,t)的合适选择的一个示例抖动函数可以被表示为如下:
[0051]J(i,t) = l+A*sin(p[i]+2*jr*t/Z)等式3
[0052]其中:
[0053]A是抖动效应的幅度。例如,0<A<0.5;
[0054]Z是每个客户端的抖动效应的周期。例如,Z>120秒;
[0055]p[i]是可以被随机选作给定客户端i的相位的常数。例如,0<=p[i]<2*3T。
[0056]J(i,t)函数的许多其他示例公式可以被实现以对上面所描述的方法产生类似的结果。
[0057]如上所述,定时控制功能70被配置为以促进下游自适应流式传输客户端(例如,HAS客户端)的操作的方式来控制调整和测量值。例如,带宽目标调整控制88可以减小有效目标带宽以在与给定媒体会话的片段大小相当的或小于给定媒体会话的片段大小的时间尺度上发生。如果瓶颈链路52的时间平均的经测量的带宽小于相应的目标带宽,则带宽目标调整控制88可以增加在计算多个流式传输会话中的每一个的速率限制r[i]中使用的有效目标带宽79。有效目标带宽的增加可以被控制(例如,由带宽目标调整控制88)在至少等于或大于给定流会话的片段大小的时间尺度上发生。
[0058]应当理解和认识到的是,片段大小可以取决于传输协议和由每个客户端实现的自适应流式传输功能而变化。作为示例,片段时间通常在大约两秒到大约十秒间变化。即使对有效目标带宽值79的调整可以针对与片段大小相关的时间尺度上发生,会话速率限制器83可以按照更快的尺度来动态地执行速率限制,例如,大约小于或等于给定TCP连接的往返时间(例如,大约100毫秒)。这帮助确保每个自适应比特率客户端的吞吐量保持对由会话速率限制计算器82计算的相应会话速率限制r[i]的精确估计。因此,自适应比特率客户端可以选择接近于其经计算的会话速率限制r[i]的编码速率。速率计算器和速率限制器20和22针对确定经测量的带宽、增加目标带宽、减少目标带宽、和执行经计算的速率限制中的至少一些还可以采用不同的时间尺度。不同的时间尺度可以被选择以减轻不同流式传输会话的比特率自适应功能之间的竞争。
[0059]图3描绘了系统100的示例,其中系统100被配置为将共同馈入瓶颈链路102的经自适应速率限制的流量与高速数据流量相组合。系统100可以被设想为网络的节点,并且可以被在给定网络的多个节点处实现。在一些示例中,节点可以是网络系统中相应的边缘节点。
[0060]在图3的示例中,系统100包括自适应速率限制系统104。自适应速率限制系统104可以被配置为通过自适应地速率限制如在106所示出的一个或多个流式传输媒体会话(例如,HAS会话)进行操作,例如本文所公开的(参见,例如,图1、2、和5)。因此,针对关于自适应速率限制系统104的附加细节可以参考图1、图2和/或图5。简而言之,每个自适应流式传输会话106被提供至单独的会话速率限制器(SRL)108。每个自适应流式传输会话106可以包括一个或多个相关联的TCP连接。控制系统109被配置为动态地设置各个相应会话速率限制器的比特率限制r[i],从而提供相应的速率限制的会话数据110。例如,控制系统109可以接收输入数据(例如,软件配置的参数),例如可以包括目标带宽和会话权重,这些被用于设置速率限制。总的来说,自适应速率限制系统104操作以使得自适应流式传输会话的总吞吐量接近目标带宽。如所提到的,目标带宽可以是固定的或可变的(例如,有效目标带宽可以基于带宽的时间平均度量被调整,例如关于图2所公开的)。每个会话速率限制器108可以将它的经速率限制的会话数据110提供至单一的共享的队列114。在一些示例中,队列114可以被分配有保证带宽(例如,接近或超过带宽目标的承诺信息速率(CIR))。这个保证带宽确保当每个会话由它相应的速率限制器108单独地进行速率限制时,它将不与队列基础设施(对应于队列114和队列调度器120)之内的其他会话竞争。
[0061]系统100还包括接收高速数据(HSD)流量118的一个或多个队列116,该高速数据流量118可以包括任意类型的数据流量。队列调度器120被连接以从队列114接收聚合速率限制的会话流量并且从HSD队列116接收HSD流量。因此,调度器120向瓶颈链路102提供数据流量,该数据流量可以包括速率限制的聚合会话数据和HSD流量。例如,在已经满足自适应流式传输流量的队列114的保证带宽的前提下,每个队列116可以将流量馈入瓶颈链路102。每当不超过带宽目标(例如,基于图2的带宽测量80)或每当队列114是空的时,这可以发生。当带宽目标和队列114的保证带宽被故意设置为低于瓶颈链路102的带宽容量从而确保队列116总能向链路102馈入一定水平的流量时,这也可以发生。
[0062]作为示例,保证带宽可以是CIR = B_target。虽然通常针对HSD没有预留带宽,但是HSD队列116可以被配置为与HAS流量的队列114相比要求获得相对高份额的可用超额带宽(例如,设置为高超额信息速率(EIR)值)。例如,EIR值取决于瓶颈链路102在给定时刻的可用带宽,来允许超过CIR的爆发数据。在没有可用的HAS数据被发送的情况下,调度器120可以被配置为朝着保持瓶颈链路充满HSD数据的方向来工作。其他调度方案也可以被使用(例如,由服务提供商设置),例如根据可以是固定的或随着时间变化的下游用户要求。
[0063]图4描绘了被配置为实现自适应速率限制的网络系统150的示例。网络系统150可以被实现为各种网络中的任一个,例如本示例中的电缆接入网系统。在图4的示例中,网络系统150包括对应于边缘路由器的节点,该边缘路由器被示出为电缆调制解调终端系统(CMTS) 152oCMTS 152可以通过网络154被连接至多个订户(例如,每个订户包括用户驻地设备(CPE))156<XMTS 152可以被配置为向订户156提供诸如电缆互联网、互联网协议语音(V0IP)、和其他媒体服务之类的网络服务。例如,CMTS 152可以被配置为根据电缆数据服务接口规范(DOCSIS)网络标准中的一个进行操作。
[0064]在一些示例中,网络154可以被实现为混合光纤同轴(HFC)电缆接入网。CMTS 152还可以被配置为将订户156连接至上游广域网158(例如,公共互联网、公共交换电话网、或专用内联网)以用于提供相应的网络服务。在一些示例中,网络服务可以包括流式传输媒体,例如被提供至在订户156处操作的一个或多个HAS客户端的会话。因此,CMTS可以作为网络系统150中的多个网络服务订户156的服务流引擎来进行操作。CMTS 152还可以被耦合至各种附加网络组件和资源(未示出),例如策略服务器、配设系统、和/或其他服务提供商组件,它们可以驻留在上游网络158中。
[0065]CMTS 152可以包括分别用于相对于订户156向下游和向上游传输信号的正向路径电子装置160和反向路径电子装置162。因此,反向路径162可以接收由每个订户156放置在网络154上的信号,并且控制它们到上游网络158的进一步传输。正向路径160可以控制在下游方向中被提供至每个订户的信号(例如,使用TCP)。
[0066]在图4的示例中,正向路径160包括自适应速率限制系统164、发送器166和控制器控制引擎168。自适应速率限制系统164可以被配置为自
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