組播服務質量模塊和方法

2023-05-14 01:21:16

專利名稱：組播服務質量模塊和方法
技術領域：
本發明涉及在家庭網絡中使用的服務質量Qos模塊以及相關方法。這種家庭網絡典型地包括多個設備和家庭網關。家庭網關能夠接收組播流並且在組播代理模塊的控制下將組播流以及組播控制業務轉發給至少一個設備。
背景技術：
不得不解釋的是，組播是一種用於將信息傳遞至一組目的地的網絡尋址方法，對所述一組目的地同時使用最有效率的策略來在網絡的每條鏈路上僅一次傳遞信息，僅當去往多個目的地的鏈路分離時才創建複本。詞組「組播」典型地用於指代IP組播，其通常用於流媒體和網際網路電視應用。在IP組播中，組播概念的實現發生在IP路由層，其中路由器生成為實時發送到組播目的地址生成樹的組播流生成最佳分發路徑。網絡中的節點僅負責複製到達多個必需的接收方的分組。使用組播尋址的最通用低層協議是用戶數據報協議UDP。 IP組播中的關鍵概念包括IP組播群地址、組播分發樹以及接收器驅動樹創建。源和接受方分別使用IP組播群地址來發送和接收內容。源使用群地址作為它們的數據分組中的IP目的地址。接收方使用這個群地址來通知網絡，它們有興趣接收發送到那個群的分組。接收方所使用的加入群的協議被稱為網際網路組管理協議或IGMP。網際網路組管理協議，簡稱為IGMP，是用於管理網際網路協議組播群的成員的通信協議。IP主機和相鄰的組播使用IGMP。IGMP可以用於在線視頻流和遊戲。在某些拓撲(例如類似於樹的拓撲)中，不是必需運行組播路由協議。設備足以學習和代理群成員信息並基於所述信息簡單地轉發組播分組。這種稱為IGMP代理的組播代理模塊僅基於網際網路組管理協議IGMP或組播監聽發現MLD成員信息來轉發組播數據流。這種具有IGMP代理支持的IGMP代理模塊在諸如RFC4605 IGMP代理文本-用於解釋4605dd 的網絡工作組請求中有描述，其於2006年8月發布，題目為「網際網路組管理協議(IGMP) /組播監聽發現(MLS)-基於組播轉發(「IGMP/MIXD代理」)」。在將組播在家庭網絡中進一步分配的事件中，這種上面提到的組播代理模塊通常通過面向家庭網絡中的不同設備的家庭網關來控制組播流。當在家庭網絡中利用組播時出現的問題是，例如，提供組播流(例如面向家庭網絡的分布式視頻)的網際網路服務提供商無法確保為家庭網絡中的組播流指定所要求的優先權以及為這個組播流在家庭網絡中進行適當的帶寬預留。

發明內容
本發明的一個目的是提供一種家庭網絡中的Qos模塊，所述家庭網絡包括多個設備和家庭網關，以及由此家庭網關能夠接收組播流且在組播代理模塊的控制下將組播流轉發給家庭網絡中的至少一個設備，但是由此Qos模塊進一步能夠為家庭網絡中的這種組播流提供服務質量。上述目的是通過以下方式實現的在Qos模塊中包括這種組播代理模塊以及在接收到家庭網絡中的一個設備的用於加入所述組播流的組播加入消息時，使組播代理模塊能夠發送包括家庭網關的地址和請求設備的地址的服務質量請求。另外，Qos模塊包括單播服務質量控制模塊，用於接收這種服務質量請求，並且在組播流從家庭網關被轉發到請求設備時，用於發送單播服務質量事件消息用於由此請求為組播流提供服務質量。不得不解釋的是，可以將單播服務質量事件消息發送到家庭網絡中的單播Qos管理器。不得不解釋的是，在家庭網絡中通常安裝通用即插即用UPnP協議。通用即插即用 UPnP是UPnP論壇所頒布的一組計算機協議。UPnP的目標是允許設備無縫地連接並簡化用於服務的家庭中網絡的實現，所述服務例如數據共享、通信以及娛樂；以及在公司環境中， 用於計算機組件的簡化安裝。UPnP通過定義構建於開放的、基於網際網路的通信標準之上的 UPnP設備控制協議來實現上述目標。另外，UPnP利用UPnP Qos為家庭網絡中的單播業務提供服務質量。服務質量QoS是適用於UPnP的重要服務功能，例如音頻和視頻。用於UPnP的QoS 由用於兩個設備之間的單向業務流的服務功能構成並且描述諸如以下等級-業務類別，其指示業務流中業務的種類，例如，音頻、視頻等，-業務標識符，其標識數據分組屬於唯一的業務流。-業務規範，其包含定義業務流的特性的一組參數，例如運行要求和調度。UPnP QoS系統的整體架構以及各種元件之間的交互包括控制點應用/模塊，假設其具有源、庫(sink)和必須被流傳送的內容的知識。當控制點發現源和接收器與要流發送的內容一起時，其請求網絡中的服務質量管理器Qos管理器建立QoS業務流。控制點創建業務描述符結構並且將其轉發給Qos-管理器。Qos管理器模塊接下來向服務質量策略保持器請求用於各自業務描述符的合適策略。基於這種策略，Qos管理器能夠配置各自的源和接收器設備，用於根據Qos策略保持器所設置的特定業務流的相對重要性來處理新的業務。通過這種方式，提供用於整個家庭網絡的使能或禁止允許策略的集中式UPnP Qos機制。根據針對特定業務流的服務質量請求中提供的信息來對業務進行分類。在業務描述符中提供信息的類型，所述業務描述符包括位於其它項目之間的業務等級、流的源和目的地網絡IP位址、以及協議。每當進行QoS資源請求時，由Qos管理器服務將其轉發到Qos策略保持器服務。Qos策略保持器服務於是檢查請求中提供的信息並且在業務策略中返回應當給予業務流的重要性。根據本應用，為來自於接入網絡的家庭網絡中的組播流提供支持，其通過例如 UPnP使能的家庭網絡設備，組播流支持Qos UPnP，在所述組播流上訂閱家庭網絡設備中的一個，例如用戶駐地設備或機頂盒。家庭網絡中的機頂盒通過家庭網絡中的服務網關在來自接入網絡的組播流上訂閱自身。這種家庭/服務網關利用對組播加入消息(例如IGMP 消息)的偵聽來進一步在輸入實時傳輸協議/用戶數據報協議RTP/UDP的組播流上設置和建立服務質量。通過發起服務質量請求的這種實際Qos方法來實現上述內容。這種服務質量請求可以通過例如web服務觸發或例如UPnP消息來實現。這種服務質量請求是由單播服務質量控制模塊(例如UPnP Qos控制點)來捕獲的，其能夠接收這種服務質量請求。單播服務質量控制模塊進一步能夠在接收服務質量請求時，發送單播服務質量事件消息，其用於當組波流被從家庭網關轉發至請求設備時，由此請求為組播流提供服務質量。這種請求例如是由服務質量管理器(例如，UPnP Qos管理器)所捕獲的。
可選的，進一步包括組播代理模塊，用於在組播成員資料庫中存儲與各自組播流的參考相關聯的請求設備的地址。可選的，利用所述設備的媒體訪問控制地址或源網際網路協議地址來實現設備的地址。類似的，可以選擇利用耦合到所述設備的所述家庭網關的傳輸(transput)的網際網路協議地址和媒體訪問控制地址來實現家庭網關地址。可選的，組播代理模塊是用於管理網際網路協議組播群的成員的網際網路組管理協議代理。可選的，單播服務質量控制模塊是UPnP使能的並且是利用通用即插即用控制點來實現的，通用即插即用控制點與用於各自組播流的啟用單播服務質量的業務相關聯。此外，服務質量請求還包括對各自組播流的參考。這種對組播流的參考用於在查詢表中基於對各自組播流的這種參考來查詢相關的Qos等級。這種查詢表包括對與預定服務等級相關聯的組播流的參考條目。這種組播流的參考通常利用組播媒體接入控制地址或組播網際網路協議地址來實現。相關的服務等級為例如語音、視頻、盡力而為等。可選的，這種包括參考其相關服務等級的組播流的查詢表，可以包括在單播服務質量控制模塊、Qos管理器或Qos策略保持器(例如UPnP Qos策略保持器)中。應當注意的是，權利要求中使用的術語「包括」不應當解釋為對其後所列的裝置的限制。因此，表述「一種設備，包括裝置A和B」的範圍不應被限定為僅包括組件A和B的設備。其意味著關於本發明，設備僅有的相關組件是A和B。類似地，應當注意的是，同樣在權利要求中使用的術語「耦合」不應當解釋為限定僅是直接的連接。因此，表述「耦合至設備B的設備A」的範圍不應當限制為在設備或系統中，設備A的輸出直接地連接到設備B的輸入。這意味著在A的輸出和B的輸入之間存在路徑，其可以是包括其它設備或裝置的路徑。


通過參考下面結合附圖進行介紹的實施方式，本發明的上述和其它目的和特徵將變得更為清晰並且將更好地理解本發明自身，其中圖1表示家庭網絡。圖1中示出了遵循其電信環境的根據本發明的Qos模塊的工作並通過其中示出的不同模塊的功能描述來進行解釋。基於上述說明，模塊的實際實現對於本領域的技術人員來說是顯而易見的並且將因此不再詳細描述。另外，將進一步詳細的介紹操作Qos模塊的方法的工作原理。
具體實施例方式圖1示出了耦合到核心網絡中視頻伺服器103的家庭網絡107。家庭網絡107包括耦合到視頻伺服器103以接收用於家庭網絡107的數據的家庭網關101。家庭網關101 耦合到多個設備(僅示出了一個)，例如設備1102。根據本發明的Qos模塊100包括在家庭網關101中。Qos模塊100包括相互耦合的組播代理模塊104以及單播服務質量控制模塊105。組播代理模塊104耦合至設備1 102。 Qos模塊100進一步包括服務質量管理器106，其耦合至單播服務質量控制模塊105以及服務質量策略保持器108。讓我們假設，單播服務質量控制模塊105、服務質量管理器106、服務質量策略保持器108以及設備1 102是支持UPnP的。以及讓我們進一步假設，多播代理模塊104是 IGMP代理。為了請求加入具有參考200的組播流MCl，設備1 102發出IGMP加入消息201。這個加入消息包括群地址，其是用於組播流MCl 200的標識。家庭網關101上的IGMP代理104將條目添加到其成員資料庫302中。根據本應用，為了支持UPnP Qos，利用設備1 102的源單播IP位址(或MAC地址) 來擴展家庭網關101上成員資料庫302中的條目。必須說明的是，本應用不限於IP位址的使用。基於設備1 102的MAC地址的類似描述也是可能的。此後，IGMP代理104發起服務質量請求202，例如UPnp事件，其包括下面的信息 家庭網關(通過家庭GW示出的)的IP位址和設備1 102(通過設備1示出的)的源IP位址。作為UPnP Qos控制點的單播服務質量控制模塊105能夠獲取服務質量請求事件202並且為了準備單播服務質量事件消息而對其進行處理。因為是支持UPnP的，單播服務質量事件消息203是Traffield。在處理過程中，±真充UPNP Qos參數TrafficId的SoureAdress 禾口 DestinationAddress0UPnP Qos控制點105還需要用於服務業務的服務等級，其有必要是Qos提供的。 因此，UPnP Qos控制點105創建並保持查詢表301，其包括用於組播流(例如，組播IP位址)的參考和服務等級(例如，語音、視頻、盡力而為等)之間的關聯。一種可能的實現是，組播參考包含在服務質量請求202 (在圖1中通過MCl示出) 以及單播服務質量控制模塊105從服務質量請求202檢索組播IP位址並且使用上述地址在其查詢表301中查詢相關的Qos等級。不得不解釋的是，查詢表301也可能包括在服務管理器106或服務策略保持器108中。當為組播流MCl確定服務等級時，將服務等級填充到UPnP Qos參數Traff icClass 中，其是UPnP Qos參數iTspec的一部分並且其又是UPnP Qos參數iTrafficDescriptor的一部分。在下面的步驟中，在服務質量管理器106處觸發QosManager =RequestTrafficQos 或 QosManager =RequestExtendedTrafficQos,為了具有由設備 1 102 的 IP 地址來實施的QosBoundarySourceAddress地址以及由家庭網關101的IP位址來實施的 QosBoundaryDestinationAddressMCI。按這種方式，服務質量管理器為組播流MCl建立Qos，所述組播流MCl由家庭網關 101向設備1 102轉發。這由離開服務質量管理器的兩個箭頭來示出，即一個朝向耦合到設備1 102的家庭網關101傳輸以及另一個箭頭朝向設備1 102自身。因此，圖1示出了家庭網關101和設備1 102之間的Qos-帶寬管道，所述管道包括組播流MCl。同樣地，IGMP代理的組播資料庫中設備1的地址的附加條目，與所述組播流的參考相關聯，以及由IGMP代理髮起服務質量請求，導致了用於特定組播流的UPnP Qos的建立。類似的原理可以應用於觸發釋放UPnP Qos0由於組播代理模塊104從想要離開組播樹的設備接收這種組播離開消息，此後被稱為離開設備(未示出)。一旦接收到這種組播離開消息，移除組播代理模塊104的組播資料庫302中離開設備的條目。此外，組播代理模塊104發起進入家庭網關101的消息，例如「服務質量釋放事件」(未示出)。這種消息優選地包含以下信息家庭網關101的IP位址(或MAC地址)以及離開設備的IP位址(或 MAC地址)。單播服務質量控制模塊105訂閱這種「服務質量釋放事件」並且一旦捕獲這種事件消息，單播服務質量控制模塊105知道家庭網關101不再向離開設備轉發組播流。由此，同樣釋放用於組播流的UPnP QoS0此外，在當第二設備(未示出)也希望訂閱組播流的事件中，所述組播流為例如具有參考200的MC1，在其上已經訂閱了至少一個設備，應用根據本應用的相同基本原理。實現用於組播流MCl的另外的UPnP Qos設置，所述組播流MCl從家庭網關101向第二 Qos設備轉發。最後，不得不解釋的是，在當家庭網絡設備能夠使用IGMP和UPnP Qos時，即設備自身包括UPnP Qos控制點的情況下，設備自己能夠建立用於所請求的組播流的Qos。在這種情況下，家庭網關101的單播服務質量控制點105不應當建立或釋放用於相同組播流的 Qos,因為Qos由或將會由這個特定設備的UPnP控制點來建立。為了避免為相同的組播流提供兩個Qos，家庭網關101的單播服務質量控制模塊 105在所有UPnP Qos設備上執行查詢，以通過設備中的一個的UPnP Qos控制點來控制是否已經為特定組播流建立了 UPnP Qos0在發起單播服務質量事件消息203之前執行上述查詢。實際上，在已經發送組播流之前，具有UPnP Qos支持的設備能夠在請求組播流例如安裝Qos之前建立Qosο最後的備註是，上面根據功能模塊介紹了本發明的實施方式。通過上面給出的這些模塊的功能性描述，設計電子設備領域的技術人員容易想到如何利用公知的電子組件來製造這些模塊的實施方式。因此，沒有給出功能塊內容的詳細架構。雖然上面已經結合具體設備介紹了本發明的原理，但是可以清楚地理解的是，上述說明僅是通過實例的方式作出的並且不是對附加權利要求中定義的本發明範圍的限制。
權利要求
c
1.一種Qos模塊(100)，其在包括多個設備和家庭網關(101)的家庭網絡中使用，所述家庭網關(101)能夠接收組播流並且在組播代理模塊(104)的控制下向所述設備(102)中的至少一個設備轉發所述組播流，其特徵在於，所述Qos模塊(100)包括所述組播代理模塊(104)，用於在接收到來自所述設備中的一個設備(10 的用於加入所述組播流的組播加入消息O01)時，發送包括所述家庭網關(101)的地址和所述設備 (102)的地址的服務質量請求(202)；單播服務質量控制模塊(105)，用於接收所述服務質量請求Q02)以及用於當組播流從所述家庭網關(101)被轉發至所述設備(10 時，發送單播服務質量事件消息用於由此請求為所述組播流提供服務質量。
2.根據權利要求1所述的Qos模塊(100)，其特徵在於，所述組播代理模塊(104)進一步包括用於在組播成員資料庫(302)中存儲與所述組播流的參考相關聯的所述設備(102) 的所述地址。
3.根據權利要求1所述的Qos模塊(100)，其特徵在於，所述設備的所述地址是所述設備(10 的媒體訪問控制地址和源網際網路協議地址中的任意一個。
4.根據權利要求1所述的Qos模塊(100)，其特徵在於，所述家庭網關(101)的所述地址是耦合到所述設備(10 的所述家庭網關的傳輸的網際網路協議地址和媒體訪問控制地址中的任意一個。
5.根據權利要求1所述的Qos模塊(100)，其特徵在於，所述組播代理模塊(104)是用於管理網際網路協議組播群成員的網際網路組管理協議代理。
6.根據權利要求1所述的Qos模塊(100)，其特徵在於，所述單播服務質量控制模塊 (105)是與實現用於所述組播流的單播服務質量的服務相關聯的通用即插即用控制點。
7.根據權利要求1所述的Qos模塊(100)，其特徵在於，所述服務質量請求(20 進一步包括所述組播流的參考，以及所述組播Qos模塊進一步包括用於在其查詢表301中基於所述組播流的所述參考查詢相關Qos等級的查詢表(301)。
8.根據權利要求1所述的Qos模塊(100)，其特徵在於，所述查詢表(301)包括在所述單播服務質量控制模塊(l(^)、Qos管理器(106)和Qos策略保持器(108)中的任意一個之中。
9.一種由家庭網絡中的Qos模塊所使用的方法，所述家庭網絡包括多個設備和家庭網關(101)，所述家庭網關(101)能夠接收組播流並且能夠在組播代理模塊(104)的控制下將所述組播流轉發至所述設備中的至少一個設備，其特徵在於，所述方法包括在接收到所述設備中的一個設備(10 的用於加入所述組播流的組播加入消息(201) 時，所述組播代理模塊(104)發送包括所述家庭網關(101)的地址和所述設備(102)的地址的服務質量請求O02)；由單播服務質量控制模塊(10 接收所述服務質量請求O02)；以及當組播流從所述家庭網關(101)被轉發至所述設備(10 時，所述單播服務質量控制模塊(10 發送單播服務質量事件消息用於由此請求為所述組播流提供服務質量。
全文摘要
本申請介紹了一種在家庭網絡中使用的Qos模塊，所述家庭網絡包括多個設備和家庭網關。家庭網關能夠接收組播流並且能夠在組播代理模塊的控制下將組播流轉發至設備中的至少一個設備。Qos模塊進一步包括組播代理模塊，用於在接收到來自設備中的一個設備的用於加入組播流的組播加入消息時還發送服務質量請求。服務質量請求包括家庭網關的地址和所述設備的地址。Qos模塊進一步包括單播服務質量控制模塊，用於接收所述服務質量請求以及用於當組播流從所述家庭網關被轉發至所述設備時，發送單播服務質量事件消息以用於由此請求為所述組播流提供服務質量。
文檔編號H04L12/28GK102257764SQ200980150474
公開日2011年11月23日 申請日期2009年11月30日 優先權日2008年12月16日
發明者C·史蒂文斯, J·德洛夫, L·韋爾默森, P·M·E·J·賈斯滕, T·范萊文, W·J·A·埃克, W·M·李肯斯 申請人:阿爾卡特朗訊公司