TW201320787A - 行動網路中之先佔式內容快取 - Google Patents

Abstract

本發明提供一種用於管理實質上連續遞送諸如串流視訊之一資料串流(34)至一行動通信器件(32)的方法及裝置，該行動通信器件(32)橫越已知位置處之無線收發器(14、16、22、24、26)的一網路連接配置。基於該行動器件(32)之一當前位置(P1)及速度(V)，一預測路線經判定並用以識別可能被存取之下一無線收發器(24)。基於所計算的到達該所預測下一無線收發器的時間，該資料串流之一部分經識別並下載至該下一收發器，以便在該行動器件(32)進入範圍內時係立即可用的。

Description

行動網路中之先佔式內容快取

本發明大體上係關於經由無線通信網路之音訊及/或視訊(下文中「AV」)資料串流遞送的領域，且尤其(儘管並非排他地)係關於時間關鍵串流向行動通信器件的遞送。

近年來，具有行動通信能力之器件的形式及功能極大增加，相結合地，可供存取(經下載並儲存抑或「實況」觀看/收聽)之AV內容之量的甚至增加得更大。特定問題區域係關於使用行動資料網路(諸如，自智慧型電話或膝上型電腦存取之3G網路)存取內容。若用戶在串流傳輸內容或下載大檔案的同時正在移動，則網路必須管理用戶在網路之數個小區之間的轉變。

管理轉變之一方法描述於美國專利申請案US 2008/0151817 A1中，該申請案係針對用於減少對行動通信器件之服務中斷的方法及系統。在所描述系統中，將與無線行動器件相關聯之上下文資訊(呈位置及速率/方向資料之形式)用以判定網路中斷(例如，鐵路隧道或兩個網路之間的邊界)之潛在出現。在判定網路中斷之潛在出現之後，系統隨即進行關於行動器件可能需要之將來資料的預測，且接著引起可用於傳送資料至行動器件之頻寬的增加，使得所預測之將來資料被先佔式地傳送至行動器件。可用於資料傳送之頻寬的增加意欲允許行動器件之記憶體快取控制器預先快取足夠資料內容，以便在網路中斷期間 將連續資料內容提供至使用者。基於行動器件之經預測位置的在該行動器件內之先佔式快取之另一實例描述於美國專利申請案US 2008/0085724 A1中。

以上方法之一問題為，首先，該方法僅解決自網路至行動使用者的資料串流傳輸上的潛在間斷或延遲，且並未處理當對連續資料串流遞送之進行中請求被從一網路傳送至另一網路或甚至在同一網路上的數個傳輸來源之間傳送時可發生的延遲。其次，該方法要求在行動器件內有相對大量之本機記憶體空間保持可用以接收並快取暫時資料。

因此，本發明之一目標為提供一種使供應串流內容至移動通過一系列內容遞送來源之使用者之過程中的延遲最小化之手段。

根據本發明之一第一態樣，提供一種用於管理實質上連續遞送一資料串流至一行動通信器件之方法，該行動通信器件經由循序存取而存取已知位置處之數個無線收發器之一網路連接配置中的各別無線收發器，該方法包含以下步驟：- 判定該行動通信器件之一當前位置及速度，且基於該所判定當前位置及速度產生對待存取之下一無線收發器的一預測；及- 在該所預測之下一無線收發器處預先快取該資料串流的一部分。

藉由使得該下一收發器預先快取該資料串流之該下一部 分，避免了在重新建立對該串流之請求時的延遲及中斷。另外，藉由識別一個別收發器，避免了在一網路之所有收發器處預先快取相同資料的需要，從而減小網路訊務及必要之儲存容量兩者。

可合適地基於該資料串流中之正由該行動通信器件存取之當前點及在下一無線收發器處之所預測存取時間來判定該資料串流之待預先快取的部分。舉例而言，若一使用者播放到經串流傳輸內容之一項目(諸如，一影片)中的第15分鐘處，且該當前位置及速度資料指示將在自目前時間起10分鐘後可存取下一收發器，則該下一收發器可經設定為自第25分鐘起開始預先快取該內容。在此情境下，對該資料串流之待預先快取之部分的該判定亦可考慮到該行動通信器件正在存取該資料串流的速率。舉例而言，若一使用者習慣性地使內容暫停/倒轉或習慣性地跳過/向前快轉，則預先快取發生於之起點可被適當地延遲或提前。

該資料串流之待在一特定無線收發器處預先快取之該部分的範圍可至少部分根據基於該行動通信器件之該速度預測該行動通信器件係在該收發器之通信範圍內的時間來判定，以便避免儲存不必要之大量資料。或者或另外，若該行動通信器件之該速度降低，則可使該資料串流之待在一特定無線收發器處預先快取之該部分的該範圍增加：此情形可能指示(例如)一交通堵塞，從而暗示，該使用者將要求預先快取該資料串流的與最初所計算相比較遲之片段。

在該產生對待存取之下一無線收發器之一預測的步驟包 含包括一預定誤差容許度的一計算之情況下，可識別兩個或兩個以上潛在下一無線收發器，且在此等狀況下，每一此潛在下一無線收發器將預先快取該資料串流的該部分。

該產生對待存取之下一無線收發器之一預測的步驟可合適地包括考慮輔助資料，該輔助資料界定關於該行動通信器件之位置的約束。舉例而言，若該行動器件之先前位置判定指示該行動通信器件正在沿一特定鐵路線或高速公路行進，則在該下一收發器之該識別中可將已知(或可能)路線考慮在內。此輔助資料亦可包括對該行動通信器件之該所判定速度的所預測改變，該等所預測改變或許與沿一段特定道路的最新平均速率有關聯。

又，根據本發明，提供一種通信裝置，該通信裝置包含：- 一行動通信器件；- 提供一循序資料串流之一資料來源；- 與該資料來源耦接之複數個網路鏈接的無線收發器，每一收發器係在一已知位置處，每一收發器可操作以將資料傳輸至該行動通信器件並自該行動通信器件接收資料，且每一收發器具有可操作以儲存來自該資料來源之資料的一相關聯資料儲存器；- 一預測產生器，其經組態以判定該行動通信器件之一當前位置及速度，且基於該所判定當前位置及速度產生對待存取之下一無線收發器的一預測；及- 一下載協調器，其與該預測產生器及該等收發器耦 接，且經配置以起始在該所預測的下一無線收發器處預先快取該資料串流的一部分。

與該預測產生器一起可由一經合適程式化之電腦或資料處理器提供的該下載協調器可經配置以基於該資料串流中之正由該行動通信器件存取之該當前點及該下一無線收發器處之一所預測存取時間來控制該資料串流之待預先快取的該部分。該下載協調器可經進一步組態以在判定該資料串流之待預先快取之該部分期間亦考慮該行動通信器件正存取該資料串流的速率。

此外，該下載協調器可經配置以至少部分以基於該行動通信器件之該速度預測該行動通信器件係在一特定無線收發器之通信範圍內的時間為基礎來判定該資料串流之待在該收發器處預先快取之該部分的範圍。舉例而言，若一使用者係在一列車上，則在每一小區中花費之時間為相對小的，因此僅小的區段被推送至下一邊緣快取記憶體。若該使用者正步行(且其速率為低的)，則該使用者將很可能在下一小區區域中需要該串流之一大得多之部分。或者或另外，該下載協調器可經配置以：若該行動通信器件之該所判定速度降低，則使得該資料串流之待在一特定無線收發器處預先快取之該部分的範圍增加。

本發明進一步提供一種包含軟體程式碼部分之儲存於一電腦可讀媒體上且可載入至一數位電腦之內部記憶體中的電腦程式，當在一電腦上執行該程式時，該等軟體程式碼部分用於執行根據本發明且如上文所描述的該方法。

本發明之【發明內容】並不列舉本發明之所有必要特徵，且彼等特徵之子組合亦可涵蓋本發明。

現將參看如說明於以下諸圖中之較佳實施例僅以舉例方式描述本發明。

以下例示性實施例描述對在行動資料網路之邊緣處的快取的改良。藉由在被預測為將要由用戶(使用者)使用之邊緣伺服器處先佔式地快取(預先快取)內容，實施例利用在行動網路內易於存取之資訊來改良終端使用者體驗。舉例而言，考慮登上自倫敦至愛丁堡之列車且開始觀看經由行動網路串流傳輸之電影的用戶。在旅程期間，用戶對行動網路之存取將通過許多小區，且每一小區塔(收發器)將提供對電影之不同區段的存取。藉由隨著用戶移動通過該地區來預測用戶之路線，有可能在正確的小區塔處先佔式地快取電影之不同區段。以此方式，在電影之區段被下載至小區塔之快取記憶體的同時，用戶將不必體驗到其網路存取之中斷。

圖1示意性表示一對無線網路10、12。第一網路10包括經由第一網路控制級18鏈接之兩個無線收發器14、16。第一網路之涵蓋範圍由曲線20表示。第二網路12包括經由第二網路控制級28鏈接之三個無線收發器22、24、26。第二網路之涵蓋範圍由曲線30表示。將易於瞭解，儘管為了清楚分開地予以展示，但在實務實施中，在兩個網路之涵蓋區域之間將存在一定程度之重疊。

行動通信器件32行進穿過由兩個網路涵蓋之區域，且經組態以將訊息發送至無線收發器中之任一者或自無線收發器中之任一者接收資料，詳言之接收連續資料串流34(諸如，自來源36供應至網路的電影)。資料串流34表示於圖之頂部處。在所展示之瞬間，行動器件32係在第一網路10之涵蓋區域內的位置P1處。經由收發器14,，行動器件正在點A處存取資料串流34。

經由網路控制級18、28而與收發器耦接之下載協調器38經配置以起始資料串流34之一部分在所預測之下一無線收發器處的預先快取，其中耦接至下載協調器38之預測產生器40經組態以判定行動通信器件32之當前位置P1及速度(由箭頭V指示)，且基於所判定之當前位置P1及速度產生對待存取之下一無線收發器的預測。下文更詳細地描述此等操作。

另外參看圖2，操作之方法在步驟100以識別行動通信器件之當前位置P1開始。存在可能藉以實現識別行動通信器件之當前位置P1的眾多方式，該等方式包括(例如)經由GPS或根據小區塔(收發器)的三角量測。

接著，在步驟102處，判定行動通信器件之速度(速率及方向)。再一次，存在達成判定行動通信器件之速度的眾多方式。舉例而言，在行動通信器件包括位置偵測構件及/或運動感測器之情況下，可藉由行動器件將速度資訊週期性地推送至當前所鏈接的收發器。或者，可根據位置判定之定時序列來判定速度(或許經由三角量測來達成)。

在步驟104處，基於位置及速度資料，標繪行動通信器件之預測路線。依據圖1，所預測路線指示行動通信器件32在已知將來時間將處於第二網路12之涵蓋區域內的位置P2處。

在步驟106處，比較所預測路線與收發器之已知位置，且識別行動通信器件將進入其範圍內之下一收發器(圖1中之收發器24)，且在步驟108處，藉由下載(由線42表示)至所識別收發器處或緊密地連接至所識別收發器之儲存器而預先快取資料串流34之在點B與點C之間的部分。以此方式，預期行動通信器件之使用者希望在行動通信器件在所識別的下一收發器24之範圍內時存取的資料串流部分將準備好供存取，而無原本會由於收發器請求來自來源36之資料而發生的不當延遲。

在可選步驟110中，進行關於在範圍內是否存在任何其他收發器的檢查。如由圖3所表示，在將來位置P2的位置導出中可包括一定程度的容許度，使得待存取之下一收發器有兩個(或可能兩個以上)可行的候選者24、26A。在此狀況下，如由線42A所表示，資料串流34之所選擇部分(B至C)在所識別收發器中之兩者或全部處經預先快取。

當已完成預先快取時，程序在返回至步驟100之前在步驟112處進入短暫等待狀態，以獲得行動通信器件之經更新位置。

圖4表示可在圖2之預先快取步驟108內執行的數個其他步驟。在步驟120處，檢查資料串流內之當前存取位置(點 A，圖1)。舉例而言，若使用者已使資料串流之下載暫停一段時間，則將需要相應地調整先前預測之待預先快取之區段的起點B及終點C。類似地，在步驟122處，進行速率檢查以判定是否需要對點B及/或C之調整。此情形可包含對行動通信器件之速度的進一步檢查：速率之突降(或許指示交通堵塞)將指示遲於預期時間的到達下一收發器之時間，且應延長部分B至C之終點(若已被預先快取)。

替代性或額外速率檢查122將判定使用者正存取資料串流的速率。若資料串流為AV內容之區段，例如使用者正邊下載邊觀看電影，則存在預期之存取速率。然而，若使用者變更該存取速率(或許藉由使串流重複地暫停、倒轉或向前快轉)，則引起不同平均存取速率，該不同速率可能接著被用以判定在遭遇下一收發器時使用者在資料串流中可能處於的位置(點B)。

藉由步驟124及126來表示用於判定部分B至C之範圍的替代或額外方法，其中根據位置及速度資料導出到達特定收發器的預期時間及離開該特定收發器的時間以更精確地限制部分B至C之範圍。

當完成步驟120、122、124及126中之任一者或全部時，預先快取步驟108在128處以將所選擇部分B至C下載至所選擇的一或多個收發器結束。

在判定將要遭遇之下一收發器的過程中可考慮之其他貢獻因素為預期會影響行動通信器件32之速度的預知因素。圖5表示沿道路60在大體上北-北-東方向上行進、存取來自 收發器62的資料串流之行動通信器件32。在所展示之瞬間，行動通信器件係在位置P3處，且具有由箭頭V指示之速度，該箭頭指示將要遭遇之下一收發器係收發器64。然而，預知的道路60將採取之路線(亦即，道路60在P3之後轉向西北方向)可併入路線規劃(步驟104，圖2)中，以正確地識別出收發器66將為將要遭遇之下一收發器，藉此避免收發器64處之資料的不必要預先快取。此種基於已知或預期非線性行進路線的預測在衛星導航系統之領域中已十分完備，且此處不需要重複。

預期會影響行動通信器件之速度的其他因素為沿預期行進路徑的已知速率限制，諸如，如在圖5中表示於70處的交通堵塞。藉由包括衛星導航系統之現代交通管理系統，可相當廣泛地得到在經過旅程之即將來臨之階段期間所預期之平均速率，且此資料可併入至導出到達下一收發器之預期時間的過程中。

圖6示意性地表示適合於體現本發明之態樣的電腦系統之組件，特定而言圖1之配置中的下載協調器38及預測產生器40(且視需要還有網路控制器18、28)。第一處理器CPU 210藉由位址及資料匯流排216而與隨機存取記憶體RAM 212及唯讀記憶體ROM 214耦接。如將理解，CPU 210可包含處理器(節點)叢集，其中個別程序及/或程序線緒由個別節點處置。至少一其他處理器242(或節點叢集)亦經由位址及資料匯流排216連接至CPU 210，該至少一其他處理器242可為與第一CPU 210共用任務之另一CPU，或可 為補充CPU 210之功能、處置諸如浮點算術、圖形處理、信號處理及加密之程序的共處理器器件。此等內部硬體器件210、212、214、242中之每一者包括支援與匯流排216之連接的各別介面(未圖示)。此等介面形式上為習知的，且不需要進一步詳細描述。

多個外部硬體器件介面級(通常表示為218)亦經由匯流排216連接至CPU 210。第一介面級220支援外部輸入/輸出器件(諸如，滑鼠222及/或鍵盤224)的連接。第二介面級226支援諸如顯示螢幕228及/或諸如耳機或揚聲器之音訊輸出器件230之外部輸出器件的連接。第三介面級232支援與呈電腦可讀媒體形式之外部資料儲存器件的連接：此外部儲存器如圖所示可由可卸除式光碟或磁碟234提供(由經合適組態之碟片讀取器236存取)。或者或另外，外部儲存器可呈固態記憶體器件之形式，諸如擴展碟(extension drive)或記憶棒。外部儲存器可含有一含有程式軟體程式碼部分之電腦程式，該等程式軟體程式碼部分在由CPU 210及/或其他處理器242執行時執行根據本發明的方法。

第四介面級238支援系統經由有線或無線網路240(例如，經由區域網路LAN、經由網際網路或另一雲計算來源)連接遠端器件或系統(包括收發器14、16、22、24、26)。網路240可提供與資料串流34之來源36的連接，或可自諸如RAM 212或碟片234的局部儲存器讀取資料串流。

在軟體程式碼部分之控制下，CPU 210基於經由介面238接收之描述行動通信器件之運動的資料及界定收發器之位 置的所儲存資料(合適地保持於ROM 214中)執行下載協調器38及預測產生器40的功能。

在前文中，申請者已描述一種用於管理實質上連續遞送資料串流(諸如，串流視訊)至橫越處於已知位置之無線收發器之網路連接配置的行動通信器件之方法及裝置。基於行動器件之當前位置及速度，預測路線經判定並用以識別可能被存取之下一無線收發器。基於所計算的到達所預測下一無線收發器的時間，資料串流之一部分經識別並下載至該下一收發器，以便在該行動器件進入範圍內時係立即可用的。

雖然上文已描述了本發明之實施例，但本發明之技術範疇並不限於上述實施例之範疇。對於熟習此項技術者而言，顯而易見地是可對實施例進行各種改變或改良。根據附加申請專利範圍之描述，顯而易見地是包括此等改變或改良之實施涵蓋於本發明之技術範疇中。

10‧‧‧無線網路

12‧‧‧無線網路

14‧‧‧無線收發器

16‧‧‧無線收發器

18‧‧‧第一網路控制級

20‧‧‧曲線

22‧‧‧無線收發器

24‧‧‧無線收發器/可用候選者

26‧‧‧無線收發器

26A‧‧‧可用候選者

28‧‧‧第二網路控制級

30‧‧‧曲線

32‧‧‧行動通信器件

34‧‧‧連續資料串流

36‧‧‧來源

38‧‧‧下載協調器

40‧‧‧預測產生器

42‧‧‧線

42A‧‧‧線

60‧‧‧道路

62‧‧‧收發器

64‧‧‧收發器

66‧‧‧收發器

70‧‧‧交通堵塞

210‧‧‧第一處理器CPU/內部硬體器件

212‧‧‧隨機存取記憶體RAM/內部硬體器件

214‧‧‧唯讀記憶體ROM/內部硬體器件

216‧‧‧位址及資料匯流排

218‧‧‧外部硬體器件介面級

220‧‧‧第一介面級

222‧‧‧滑鼠

224‧‧‧鍵盤

226‧‧‧第二介面級

228‧‧‧顯示螢幕

230‧‧‧音訊輸出器件

232‧‧‧第三介面級

234‧‧‧可卸除式光碟/磁碟

236‧‧‧碟片讀取器

238‧‧‧第四介面級

240‧‧‧有線網路/無線網路

242‧‧‧其他處理器/節點/內部硬體器件

A‧‧‧點

B‧‧‧點/起點

C‧‧‧點/終點

P1‧‧‧位置/當前位置

P2‧‧‧位置/將來位置

P3‧‧‧位置

V‧‧‧箭頭

圖1為經配置以先佔式地下載經串流傳輸資料之通信基礎結構的示意性表示；圖2為體現本發明之方法之基本步驟的流程圖表示；圖3為圖1的一部分之經修改型式，其說明一體現本發明之替代性配置；圖4為可併入於圖2之方法內的額外步驟之流程圖表示；圖5示意性地表示可藉由對本發明之可選修改加以管理的操作條件；及 圖6為適合於實施本發明之態樣的資料處理裝置之組件的方塊示意圖。

10‧‧‧無線網路

12‧‧‧無線網路

14‧‧‧無線收發器

16‧‧‧無線收發器

18‧‧‧第一網路控制級

20‧‧‧曲線

22‧‧‧無線收發器

24‧‧‧無線收發器/可用候選者

26‧‧‧無線收發器

28‧‧‧第二網路控制級

30‧‧‧曲線

32‧‧‧行動通信器件

34‧‧‧連續資料串流

36‧‧‧來源

38‧‧‧下載協調器

40‧‧‧預測產生器

42‧‧‧線

A‧‧‧點

B‧‧‧點/起點

C‧‧‧點/終點

P1‧‧‧位置/當前位置

P2‧‧‧位置/將來位置

V‧‧‧箭頭

Claims (14)

1. 一種用於管理實質上連續遞送一資料串流至一行動通信器件之方法，該行動通信器件經由循序存取而存取已知位置處之數個無線收發器之一網路連接配置中的各別無線收發器，該方法包含以下步驟：判定該行動通信器件之一當前位置及速度，且基於該所判定當前位置及速度產生對待存取之下一無線收發器的一預測；及在該所預測之下一無線收發器處預先快取該資料串流的一部分。
2. 如請求項1之方法，其中基於該資料串流中之正由該行動通信器件存取之該當前點及在該下一無線收發器處之一所預測存取時間來判定該資料串流之待預先快取的該部分。
3. 如請求項2之方法，其中對該資料串流之待預先快取之該部分的該判定亦考慮到該行動通信器件正存取該資料串流的速率。
4. 如請求項1至3中任一項之方法，其中至少部分根據基於該行動通信器件之該速度預測該行動通信器件係在一特定無線收發器之通信範圍內的時間來判定該資料串流之待在該收發器處預先快取之該部分的範圍。
5. 如請求項1至3中任一項之方法，其中若該行動通信器件之該速度降低，則使該資料串流之待在一特定無線收發器處預先快取之該部分的該範圍增加。
6. 如請求項1至3中任一項之方法，其中該產生對該待存取之下一無線收發器之一預測的步驟包含：包括一預定誤差容許度的一計算，使得識別兩個或兩個以上潛在下一無線收發器，且其中每一此潛在下一無線收發器預先快取該資料串流的該部分。
7. 如請求項1至3中任一項之方法，其中該產生對該待存取之下一無線收發器之一預測的步驟包括：考慮輔助資料，該輔助資料界定關於該行動通信器件之該位置的約束。
8. 如請求項7之方法，其中該輔助資料包括該行動通信器件之該所判定速度的所預測改變。
9. 一種通信裝置，其包含：一行動通信器件；提供一循序資料串流之一資料來源；與該資料來源耦接之複數個網路鏈接的無線收發器，每一收發器係在一已知位置處，每一收發器可操作以將資料傳輸至該行動通信器件並自該行動通信器件接收資料，且每一收發器具有可操作以儲存來自該資料來源之資料的一相關聯資料儲存器；一預測產生器，其經組態以判定該行動通信器件之一當前位置及速度，且基於該所判定當前位置及速度產生對待存取之下一無線收發器的一預測；及一下載協調器，其與該預測產生器及該等收發器耦接，且經配置以起始在該所預測的下一無線收發器處預 先快取該資料串流的一部分。
10. 如請求項9之裝置，其中該下載協調器經配置以基於該資料串流中之正由該行動通信器件存取之該當前點及在該下一無線收發器處之一所預測存取時間來控制該資料串流之待預先快取的該部分。
11. 如請求項10之裝置，其中該下載協調器經組態以在對該資料串流之待預先快取之該部分的判定期間亦考慮到該行動通信器件正存取該資料串流的速率。
12. 如請求項9至11中任一項之裝置，其中該下載協調器經配置以至少部分以基於該行動通信器件之該速度預測該行動通信器件係在一特定無線收發器之通信範圍內的時間為基礎來判定該資料串流之待在該收發器處預先快取之該部分的範圍。
13. 如請求項9至11中任一項之裝置，其中該下載協調器經配置以：若該行動通信器件之該所判定速度降低，則使得該資料串流之待在一特定無線收發器處預先快取之該部分的該範圍增加。
14. 一種包含軟體程式碼部分之儲存於一電腦可讀媒體上且可載入至一數位電腦之內部記憶體中的電腦程式，當在一電腦上執行該程式時，該等軟體程式碼部分用於執行如請求項1至8中任一項的方法。