用于在网络中使用的流控制系统技术方案

提供了用于在网络(100)中使用的流控制方法和设备，以用于经由网络资源(101，102，103，106)的分配链将视频流从视频服务器(120)传输到视频客户端(110)。流式传输控制器(130)控制该客户端节点处的流式传输设置。桥接器(150)通过获得该视频流的带宽要求和包括网络资源上的可用带宽的网络资源数据来控制该视频流。该桥接器基于该网络资源数据和该带宽要求来确定包括所分配带宽的资源分配，以使得该视频流遵守该网络资源数据。所分配带宽使得该流式传输控制器能够根据所分配带宽来控制该客户端的流式传输设置。网络控制器(140)接收来自该桥接器的网络控制数据，以根据所分配带宽控制与相应视频流相关联的相应分配链。

Flow control system for use in the network

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于在网络中使用的流控制系统
本专利技术涉及用于在网络中使用的流控制系统。本专利技术还涉及一种桥接设备、一种流控制设备、一种方法以及一种包括用于使处理器系统执行该方法的指令的计算机程序。网络被布置用于经由网络资源的分配链将至少一个视频流从视频服务器传输到视频客户端。分配链可以具有耦合到视频服务器的服务器节点和耦合到视频客户端的客户端节点。
技术介绍
通过互联网流式传输视频内容(也称为“过顶(OTT)”)在过去十年中变得越来越流行，其服务诸如YouTube、Netflix和Hulu。不得不在尽力而为的互联网上工作，用于流式传输OTT视频的当前协议(如MPEGDASH(通过HTTP的动态自适应流式传输))基于“自适应比特率流式传输”，其中，原始视频以多种版本提供，每个版本由不同的视频比特率表征。每个视频比特率或版本可以对应于不同的视频质量，并且可能需要不同的带宽量来流式传输给用户。另外，视频流的每个版本可以在时间上划分为一系列片段或“块”，以便于经由HTTP协议更容易地传输。视频客户端可以不断地估计可用带宽(例如，基于最后几个块的下载速度)，并且客户端可以使用该信息来决定应检索哪个版本的内容。客户端还可以在整个视频流过程中切换质量，以适应于或多或少的可用带宽。使得能够向用户提供连续流的这些动态带宽调整使得OTT服务得以蓬勃发展。近年来，越来越多的带有屏幕的设备已具备互联网能力：在计算机、手机和平板计算机之后，电视也开始支持互联网连接。例如，VR头戴设备在连接到膝上型计算机时也可以用于接收流式传输的视频。这些具有高屏幕分辨率的设备可能需要更高质量的流式视频。在不远的将来，可以想象一个家庭或其中用户共享同一接入网络的其他环境，其中，可能存在这些支持视频流式传输的设备中的几个，并由不同的家庭成员同时使用。这些支持视频流式传输的设备也可以是移动设备，并经由蜂窝连接(例如，4G或将来的5G)、无线连接(例如，WIFI或蓝牙)或固定线路连接而连接到网络。参考文献[1]“递送稳定的高质量视频：具有DASH辅助网络元件的SDN架构”针对软件定义网络(SDN)描述了MPEGDASH流的带宽辅助机制。该方法包含三个部分。首先，类似于服务器和网络辅助DASH系统(SAND)，对DASH播放器进行扩展以共享其可用带宽并接收带宽建议。其次，具有SDN能力的网络控制器实施特定的QoS流量队列以控制网络流量。第三，服务管理者执行特定的带宽辅助策略。该文献提出了两种不同的带宽辅助方法。在第一种方法中，一个队列用于整个网络中的所有DASH流，并且另一队列用于整个网络中的所有非DASH流，其中，每个队列均具有最大带宽。可替代地，可以以最小保证带宽为每个DASH流形成一个队列。参考文献[2]描述了在称为SELFNET的框架中用于5G网络中的一般视频自适应的步骤。这些步骤为：监测、分析、预测、决策和部署。在这方面，SELFNET不断地监测QoS参数并将其映射到QoE等级。通过关于“何时将发生拥塞”的预测，进一步增强了所获取的指标。基于这些预测，SELFNET将做出并执行决策。在部署这些决策时，其将启动媒体自适应网络实体(MANE)，这些实体将控制H265可伸缩视频编码(SVC)流的流动。以这种方式，MANE将在尽可能接近拥塞的情况下启动。参考文献[3]通过内容提供商侧的决策来解决上述问题。具体地，基于关于网络带宽的测量结果，内容提供商决定每个视频流式传输客户端可以请求的比特率。参考文献[4]描述了一种使用SDN的系统，该系统根据家庭网络中的视频客户端流的能力和要求对这些视频客户端流进行优先级排序。该系统使用优化函数来决定每个用户的带宽“公平分配”，其中考虑了请求视频流的设备的能力。
技术实现思路
由于已经将自适应视频流式传输协议设计为使递送给用户的质量最大化，因此在同一接入网络(例如，同一家庭或移动小区/基站)中并行使用这些协议的几种服务可能会导致这些服务争用带宽。这种争用很可能会产生每个视频客户端所感知的带宽波动，这些视频客户端进而将在视频流的更高质量版本与更低质量版本之间切换。这种情况将给最终用户带来不良的体验质量(QoE)，这是不希望的。另外，用户可能关于其家庭中的哪些设备应获得最高质量(例如，电视或VR头戴设备)以及哪些设备可以容忍接收较低的质量(例如，手机)具有偏好。类似地，在蜂窝网络中，用户可能具有不同的服务订阅，其中一些用户具有高质量或高带宽订阅，而其他用户具有中等或低质量或带宽订阅。例如，[1]中的第一种方法仅在DASH视频流式传输客户端与其余流量之间进行区分，因此无法为单个客户端保证特定的带宽。第二种方法不能保护网络免受DASH客户端请求的带宽超过为其分配的带宽，因为该方法仅考虑最小带宽。此外，没有机制可以控制DASH播放器的个体需要。在[2]中，该方法试图在拥塞发生处附近的点处解决拥塞。如果在拥塞点处丢失/丢弃数据包，则这意味着将在网络中在拥塞点之前的部分中浪费带宽，因为这些丢弃的数据包将白白地在网络中传播。在[3]中，提出了一种“被动”解决方案，其中，内容提供商仅测量网络的当前状态并相应地决定每个客户端的带宽分配。该方法有两个主要缺点：一方面，其依赖于服务提供商执行的测量结果，该服务提供商通常位于运营商网络的分配链之外。而且，其应用层的带宽测量结果可能不是很精确或者可能不代表网络情况。该方法不提供任何机制来改变网络上的现有带宽分配以适应流式传输客户端。文献[4]并未提出保护网络免受流式传输客户端实际请求的带宽超出允许范围的机制。此外，所描述系统的影响范围仅在家庭中，这意味着：(i)无法在网络中完成每个客户端的带宽优化，并且(ii)网络中仍可能发生拥塞。因此，需要一种系统，该系统能够采用以保证的带宽将视频流提供给流式传输客户端的方式来操纵网络中的带宽，同时保护网络免受客户端的可能不良行为(例如，请求比可用更多的带宽)和/或在实际发生网络拥塞之前防止网络拥塞。根据本专利技术的第一方面，可以提供一种用于在网络中使用的流控制系统，该网络包括-网络资源，这些网络资源包括节点和连接这些节点的链路，以及-至少一个网络控制器，该网络控制器具有用于交换网络控制数据的网络控制器接口，并且被布置为控制一个或多个网络资源；该网络被布置用于经由网络资源的分配链将至少一个视频流从视频服务器传输到视频客户端，该分配链包括耦合到该视频服务器的服务器节点和耦合到该视频客户端的客户端节点；其中，该流控制系统包括桥接单元、桥接控制器和流式传输控制器，该流式传输控制器被布置为控制该客户端节点处的流式传输设置；该桥接单元耦合到该桥接控制器，并且被布置为通过以下方式与该网络控制器和该流式传输控制器交换消息：-与该网络控制器接口进行通信，以及-与该流式传输控制器通信；该桥接控制器被布置为通过以下方式控制该视频流：-从该流式传输控制器获得至少一个流式传输控制请求，该请求包括该视频流的带宽要求；-经由该网络控制器接口获得网络资源数本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于在网络中使用的流控制系统，该网络包括/n-网络资源，这些网络资源包括节点和连接这些节点的链路，以及/n-至少一个网络控制器，该网络控制器具有用于交换网络控制数据的网络控制器接口，并且被布置为控制一个或多个网络资源；/n该网络被布置用于经由网络资源的分配链将至少一个视频流从视频服务器传输到视频客户端，/n该分配链包括耦合到该视频服务器的服务器节点和耦合到该视频客户端的客户端节点；/n其中，该流控制系统包括桥接单元、桥接控制器和流式传输控制器，该流式传输控制器被布置为控制该客户端节点处的流式传输设置；/n该桥接单元耦合到该桥接控制器，并且被布置为通过以下方式与该网络控制器和该流式传输控制器交换消息：/n-与该网络控制器接口进行通信，以及/n-与该流式传输控制器通信；/n该桥接控制器被布置为通过以下方式控制该视频流：/n-从该流式传输控制器获得至少一个流式传输控制请求，该请求包括该视频流的带宽要求；/n-经由该网络控制器接口获得网络资源数据，该网络资源数据包括网络资源上的可用带宽，/n-针对该请求，基于该网络资源数据和该流式传输控制请求确定包括所分配带宽的资源分配，所分配带宽等于或小于该带宽要求以使得该视频流遵守该网络资源数据；/n-将所分配带宽传输到该流式传输控制器，以使得该流式传输控制器能够根据所分配带宽来控制该客户端的流式传输设置；以及/n-向该网络控制器传输网络控制数据，以根据所分配带宽控制与相应视频流相关联的相应分配链；/n其中，该流式传输控制器被布置为/n-与该桥接控制器交换流式传输控制数据，该流式传输控制数据包括该流式传输控制请求和所分配带宽；以及/n-根据所分配带宽控制该客户端的流式传输设置。/n...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170814 EP 17186134.7;20180703 EP 18181445.01.一种用于在网络中使用的流控制系统，该网络包括
-网络资源，这些网络资源包括节点和连接这些节点的链路，以及
-至少一个网络控制器，该网络控制器具有用于交换网络控制数据的网络控制器接口，并且被布置为控制一个或多个网络资源；
该网络被布置用于经由网络资源的分配链将至少一个视频流从视频服务器传输到视频客户端，
该分配链包括耦合到该视频服务器的服务器节点和耦合到该视频客户端的客户端节点；
其中，该流控制系统包括桥接单元、桥接控制器和流式传输控制器，该流式传输控制器被布置为控制该客户端节点处的流式传输设置；
该桥接单元耦合到该桥接控制器，并且被布置为通过以下方式与该网络控制器和该流式传输控制器交换消息：
-与该网络控制器接口进行通信，以及
-与该流式传输控制器通信；
该桥接控制器被布置为通过以下方式控制该视频流：
-从该流式传输控制器获得至少一个流式传输控制请求，该请求包括该视频流的带宽要求；
-经由该网络控制器接口获得网络资源数据，该网络资源数据包括网络资源上的可用带宽，
-针对该请求，基于该网络资源数据和该流式传输控制请求确定包括所分配带宽的资源分配，所分配带宽等于或小于该带宽要求以使得该视频流遵守该网络资源数据；
-将所分配带宽传输到该流式传输控制器，以使得该流式传输控制器能够根据所分配带宽来控制该客户端的流式传输设置；以及
-向该网络控制器传输网络控制数据，以根据所分配带宽控制与相应视频流相关联的相应分配链；
其中，该流式传输控制器被布置为
-与该桥接控制器交换流式传输控制数据，该流式传输控制数据包括该流式传输控制请求和所分配带宽；以及
-根据所分配带宽控制该客户端的流式传输设置。


2.如权利要求1所述的系统，其中，该桥接控制器被布置为获得该网络资源数据，该网络资源数据包括与该视频流的分配链相关联的网络资源上的可用带宽。


3.如权利要求1或2所述的系统，其中，该桥接控制器被布置为
-获得包括由网络资源引入的延迟的网络资源数据；以及
-确定该资源分配，以使得该分配链符合包括在该请求中的该视频流的延迟要求。


4.如以上权利要求中任一项所述的系统，其中，该桥接控制器被布置为根据所分配带宽，在该分配链中控制以下各项中的至少一项：
-耦合到该视频服务器的网络转发元件，用于设置该视频流的流量上限；
-网络资源的服务质量操纵功能。


5.如以上权利要求中任一项所述的系统，其中，该桥接控制器被布置为维护关于当前连接的客户端的客户端信息，该客户端信息包括以下各项中的至少一项：
-客户端标识符；
-客户端互联网协议地址(IP)；
-客户端媒体访问地址(MAC)；
-客户端端口号；
-客户端TCPISN(初始序列号)；
-TCP报头的未使用/实验选项字段之一中的选项数据；
-TCP报头的未使用/实验选项字段之一中的选项种类；
-客户端QUIC连接ID；
-客户端视频流式传输要求数据；
-客户端最小带宽；
-客户端最大带宽。


6.一种用于在如权利要求1中定义的网络中使用的桥接设备，该桥接设备包括：如在以上权利要求中的任一项中定义的桥接单元和桥接控制器。


7.如权利要求6所述的桥接设备，其中，该桥接控制器被布置为处理包括以下各项中的至少一项的流式传输控制数据：
-添加命令，用于将至少一个新的流式传输客户端添加到由该桥接控制器维护的客户端列表中；
-删除命令，用于从该客户端列表中移除至少一个客户端；
-更新命令，用于通知该桥接控制器已更改了客户端的参数；
-获得客户端命令，用于检索与该客户端列表上的客户端相关的值；
-客户端资源更新命令，用于传...

【专利技术属性】
技术研发人员：L德阿昆托，PW祖拉尼夫斯基，S冈克尔，E托马斯，
申请(专利权)人：皇家KPN公司，荷兰应用自然科学研究组织，
类型：发明
国别省市：荷兰;NL