CN101102474B - 管理对远程访问多媒体内容的请求的方法 - Google Patents

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Abstract

一种管理对于远程访问多媒体内容(Vj)的请求的方法，作为分发网络(1)的容量阈值(Br1)的函数，即刻或者以延迟方式将相应的数据流插入到正在所述网络(1)上传送的一组数据流中。每个数据流属于可变吞吐量类型，具有对应的数据吞吐量曲线(Rn(t))，其宽度对应于该流的传输时间。对请求的管理包括：作为给定插入时刻(t0+ΔT)、根据传送中的一个或多个数据流的吞吐量曲线获得的这些流的吞吐量(S(t))、以及所请求的流的吞吐量曲线(Rn(t))的函数，验证在曲线(Rn(t))的宽度(Tn)上没有超出网络的容量。

Description

管理对远程访问多媒体内容的请求的方法
技术领域
本发明涉及管理对远程访问多媒体内容的请求的方法。具体地，其针对视频点播(Video on Demand)传送服务，被称为VoD服务(代表“Video onDemand”的首字母缩略词)。
背景技术
当前提出了实时视频传送服务，该服务依赖于使用DSL数字订户线的传输网络、以及实时提供这些内容的多媒体服务器。它们允许用户远程地观看多媒体内容。
在这些服务中，VoD服务更像“菜单式”服务：在用户请求电影、纪录片等等时，用户从多媒体内容库中选择它，从而以DVD读取器或者视频记录器的方式：暂停、后退、快进等等交互地进行这些操作而远程地观看它。对于此类VoD服务，当用户请求观看给定的多媒体内容时，通过发送器，在分发网络上传送相应的视频流，该发送器对其从服务器接收到的多媒体数据流进行整形、并且将整形后的多媒体流发到通向用户终端的网络的核心。在给定的时刻，在网络上有与用户请求一样多的视频流服务着。由此，在用户之间共享网络的总带宽。
在图1中图解地表示了在通过用户的数字订户线DSL访问传输网络的情况下的、根据现有技术的提供VoD服务的数据传输网络。其只是作为例子给出。在用户与传输网络之间，可以设想其他类型的连接。
在DLS线路的情况下，用于传送VoD服务的网络一般包括分发网络1，也被称为网络核心，并且多个用户(或者，更确定地为多个用户终端)CPE1到CPE5可以通过接入网络2接入该分发网络1。接入网络2包括DSL线路集线器和接入复用器装备，其在专业技术文献中一般被称为DSLAM(DigitalSubscriber Line Access Multiplexer，数字订户线接入复用器)。在例子中显示集线器20以及表示为21.1与21.2的两个DSLAM。其上存储多媒体内容5或者提供多媒体内容5的实时分发服务器4借助通向各个用户(例如CPE1与CPE4)的数据流的发送器6，在分发网络1上传送各个数据流。每个数据流对应于由确定的用户请求的、并且仅针对这一用户的内容：由此传送模式为点到点。发送器对各个流进行整形，以利用公知的复用技术将它们发向网络核心。
在服务器上存储的多媒体内容到请求者(用户终端)的传送路径沿着各个通信链路：服务器4与发送器6之间的c1；发送器与网络核心1之间的c2；网络核心自身中的c3；离开网络核心朝向集线器20的c4；该集线器与DSLAM复用器20之间的c5。这些链路中的最小链路确定传输网络的带宽，即传输网络可以接受的单位时间最大比特数，例如340Mbit/s。
服务器4以数字文件形式包含对应于有关的VoD服务提出的每个多媒体内容的数字数据流。这些文件以公知的方式产生于根据MPEG(“MovingPicture Expert Group”(运动图像专家组)的首字母缩略词)标准编码音频数据与视频数据。在该标准下，提出了各种编码类型。在VoD服务中，使用恒定吞吐量编码，并且压缩率与所使用的压缩算法有关。
从此类编码产生的数字数据流具有在流持续时间上恒定、并且对所有内容都相同(只是持续时间有变化)的吞吐量。该吞吐量的恒定值R依赖于所使用的编码的特性。常见值为每秒种4兆比特。
由此，在时刻t，VoD传输网络能够允许最多N个用户，其等于将网络带宽除以多媒体数据流的吞吐量R的结果的整数部分。因此，在给定时刻可以服务的用户的数目N受限于网络容量以及编码技术。
网络容量受所使用的通信链路的技术限制，并且不能无限增加。因此，必然会限制VoD服务的用户数目，或者会使服务降级。具体地，在特定时隙中，服务需求可能较高，并且因此不能服务特定数目的请求。
在本发明中，通过优化数据流的吞吐量，找到了改进服务的途径。尤其感兴趣的是被称为VBR(可变比特率)的可变吞吐量编码技术，其具体地利用图像的特性以随时间适配压缩率，并且由此提高所传送的视频的品质。这些技术尤其用于被称为广播传输的连续视频传输服务中。所谓的“广播”传输为多媒体内容发送器自主操作的服务：在给定时刻向所有用户传送内容，例如电影。根据被称为多点的传输模式，作为朝向用户的路径的功能，数据只发出一次，并且在网络的路由器上复制该数据。在发送器规定的时间，每个用户都可能远程观看所传送的序列，而没有任何交互性。在这些传输服务中，分发网络带宽的占用程度与用户数目无关。其仅依赖于在给定时刻提供的服务的数目，这是已知的。所有路由点是已知的。然后可以以统计方式复用这些服务，并且保证不会超过网络的带宽。
但是，将这些用于多媒体内容的可变速率编码技术直接用于VoD服务，就会提出这些菜单式服务的操作中固有的管理问题：用户之间的带宽共享。具体地，与在“广播”传输中发生的情况不同，在网络核心上发出多媒体数据流的发送器不能使用所传送的流的统计管理：其无法设想将请求哪些流或者在何时请求，这是因为这些流直接依赖于用户的请求。另外，因为每个流都有其自身的可变吞吐量曲线，所以发送器没有关于应该在网络上传送的流及其吞吐量的预测性信息。因此，在VoD服务中，发送器无法以简单的、统计性的方式管理网络核心上的业务量的演变。其预先既不知道网络中的路由点(因为其不知道谁将提出请求)，也不知道数据吞吐量(因为其不知道将请求哪些内容)。因此，可变吞吐量编码流的使用提出了关于管理VoD服务请求的问题，其超出了如在现有技术中对所连接的数目为N的用户的简单管理，并且不能如在“广播”型传输服务中那样使用统计机制。
发明内容
本发明涉及管理对于多媒体内容的远程访问的请求的方法，其允许利用可变吞吐量编码的数据流、优化地管理传输网络带宽的使用。
所提供的、用于分发的每个多媒体内容的吞吐量曲线为对所考虑的多媒体内容进行的VBR型MPEG编码的特性。这是可以因此与编码多媒体内容同时记录(例如以文本文件的形式)的信息项。
根据本发明，利用服务器提供的每个多媒体内容的吞吐量曲线，以实现对于分发网络的带宽使用的非统计但是受控的管理。使用吞吐量曲线来计算正在网络上传送的数据流的总曲线，并且相对于传输网络的带宽，将其与所请求的新流的曲线相比较。该比较通过以下进行：对于即刻和/或延迟插入新流到传送中的复用流中，进行一项或更多项假设，从而最佳地利用曲线特性，尤其是复用流与新流的曲线中吞吐量峰与谷的位置。根据本发明的管理使得可能在任何时刻优化网络容量的利用，从而最佳地服务于各个用户。由此，服务会更灵活，并且使得可能增加能够访问服务的用户的数目。
因此，本发明涉及一种管理对于远程访问来自服务器以数字数据流形式提供的多个多媒体内容中的多媒体内容的请求的方法，作为分发网络的容量阈值的函数来允许所述服务器提供的一组数据流到分发网络的传输，该方法特征在于：所述数字数据流属于可变吞吐量类型、与每个流相关的至少一个数据吞吐量曲线，并且该方法特征在于：对于至少一部分接收到的远程访问请求，管理方法包括以下步骤：作为对应于传送中的一组流的第一吞吐量曲线、以及对应于与对应于所述请求的流相关的吞吐量曲线的第二吞吐量曲线的函数，确定对应于所接收到的请求的数据流的至少一个插入时刻，所述插入时刻能够对应于即刻或者延迟插入所请求的流.
本发明还涉及一种用于传送多媒体服务器以可变吞吐量数字数据流形式提供的需要的多媒体内容的、能够连接到系统的分发网络的装置，所述装置包括：存储器资源，用来存储所述数据流的吞吐量曲线；以及数字处理资源，其能够实现用于根据与对于远程访问多媒体内容的请求相对应的新数字数据流的吞吐量曲线以及正在所述网络上传送的一组数据流的吞吐量曲线，来确定将所述新流插入到所述传送中的数据流的时刻的算法。
本发明还涉及一种用于以可变吞吐量数字数据流形式传送需要的多媒体内容的系统，该系统包括：上述控制装置以及多媒体内容的服务器，其中在编码通过其生成所述数据流的多媒体内容时、在服务器中存储对应于所述数据流的吞吐量曲线，并且由该服务器传送所述曲线以存储在所述装置中。
附图说明
以下作为非限制性例子、参照附图详细描述了本发明的其他优点与特征。在附图中：
已经描述的图1图示用于基于多媒体服务器传送多媒体内容的网络，使得可以提供VoD服务；
图2a图示包含根据本发明的、用于管理远程访问请求的控制器的传输网络；
图2b示出此类管理控制器的示范性体系结构；
图3a与图3b每个分别图示考虑即刻、相应延迟插入的新数据流的示范性管理；
图4为根据本发明的用于确定新流插入时刻的算法的概括流程图；
图5a与图5b图示施加于发送器的输出处的吞吐量平滑原理；
图6为根据本发明的管理方法中的该原理的示范性应用；
图7为用于确定新流插入时刻的算法的详细流程图；
图8a表示对应于不同采样周期的、经过分发的流的总吞吐量S(t)的各种曲线；
图8b表示对应于不同采样周期的、所请求的新流的吞吐量Rn(t)的各种曲线；
图9图示利用图8a与图8b所示的各种曲线的、根据本发明的管理的第一实施例；
图10a与图10b图示根据本发明的请求许可管理的另一实施例。
具体实施方式
为清楚起见，图中共同的元件使用相同的附图标记。例如，此后使用以下定义：
-所请求的流，或者新流，为与对于远程访问给定的多媒体内容的请求相对应的流。具体地，该所请求的流可以为来自用户的新请求，或者对于在暂停之后重新读取的请求，在这种情况下，要被考虑的流为该流的剩余的(作为仍未传送的)部分。这可以是对应于快进或者快退的流。在所有情况下，所确定的数据流与其对应。例如，对于正常读取，该流对应于每秒25或30个图像的传输。对于快进，该流对应于(例如)每12个图像传送1个图像。此后，在关于服务提供的读取功能的各种请求之间，不进行区分。
-对于远程访问多媒体内容的请求，为由用户发送的VoD服务请求，或者用来读取多媒体内容，或者用来在暂停之后重启对多媒体内容的读取，或者VoD服务提供的任何其他类型的读取，这些读取也可以在视频记录器或者DVD读取器上找到。
图2a图示用于传送需要的多媒体内容的网络，其包括用于管理请求的控制器，以实现根据本发明的优化管理方法。在该网络中，用于传送需要的多媒体内容的系统部分包括：除服务器4与发送器6之外，还有管理控制器7，用来以优化方式管理新请求。在该例子中，进一步设想了置于发送器6与网络核心1之间的吞吐量平滑器8。进一步可以看出，该可选资源使得可以提供网络容量管理方面的灵活性。服务器4以可变吞吐量数字流VBRn的形式提供用于传输的多媒体内容Vn。对于这些流VBRn的每一个，服务器4可以匹配吞吐量曲线Rn(t)，其给出相关多媒体内容Vn的传输持续时间Tn的每个时刻t的瞬间吞吐量。当编码多媒体内容Vn时，可以提取该曲线Rn(t)，并且将其与产生的已编码数据流VBRn同时存储在服务器4上，例如以文本文件的形式。
管理控制器7可以为分离的装置，其可以通过网络接口i1连接到分发网络，如图中所示。其也可以与服务器4集成。其可以建立与其他资源的通信。具体地，其通过建立对应的通信I1、I2、I3，可以通过网络接口i1从服务器4接收信息，具体地是多媒体内容Vn的吞吐量曲线Rn(t)，或者从发送器6或吞吐量平滑器8接收信息。
具体地，控制器7具有以下功能：检测新访问请求，以及依赖于传输网络的当前容量，对新访问请求进行处理或者拒绝。更具体地，在每个新请求时，或者对于至少一部分新请求，作为正在传送的流的总吞吐量的函数，对于网络上可允许的最大吞吐量，控制器7确定是否能够即刻地或者通过应用所确定的延迟地、将对应的所请求的流插入到传送中的复用流中。为了实现这些功能，管理控制器7包含数字处理资源与网络接口。图2b图示示范性的对应体系结构，包括通过附图标记75的内部总线通信的各种资源，具体为：处理器71，其允许执行处理操作，尤其是用于确定插入新流的可能时刻的算法；相关工作存储器72，用来存储数据，例如传送中的流的总吞吐量(表示为S(t))、或者该总吞吐量与新流的吞吐量曲线Rn(t)的和∑(t)，或者关于正在传送的流的各种数据；以及存储存储器73，例如盘，具体地，其使得可能存储服务所提供的多媒体内容的曲线Rn(t)，网络的特性数据，例如表示网络容量的阈值Br1、Br2，关于吞吐量平滑器8的参数等等。控制器7还具有附图标记为74的、与内容分发网络1的接口。
在每个时刻，控制器7知道网络上正在传送哪些数据流。其可以通过将这些各个数据流的吞吐量曲线Rn(t)相加，来确定总吞吐量曲线S(t)。优选地，预先实时执行该计算。可以在大的持续时间上、一般在复用流中的最大传输剩余持续时间上计算。由此，在任何时刻，控制器7都可得到复用流的实时曲线。该计算假定：对于正在传送的每个流，控制器7都在存储器中保存着各个信息项，例如开始将流插入复用流中的点，暂停读取的时刻等等。在VoD服务信息在网络的各种资源之间交换之后，以通常的方式获得这些各个信息项，因此不再详述。应该注意：完全可以设想只有每当接收到远程访问请求时，才计算复用的曲线S(t)。控制器的处理资源将使用得较少，但是实时处理没有最优。
当用户发送新请求时，管理控制器7具体地根据传送中的复用流的曲线S(t)、以及表示网络容量(其依赖于所考虑的传输网络的通信链路的特性)的阈值Br1，确定是否可以即刻地或者以特定的确定延迟地、将所请求的流插入到传送中的复用流中。该确定可以通过以下来进行：考虑延迟的各个可能值(其在零值(即刻插入)与最大允许值之间)即对用户没有影响的延迟值。对于每个值，检查对应的所请求的流的插入窗口，以验证关于传送中的流的、所传送的总吞吐量是否小于或等于阈值。可以根据各种例程执行该验证。具体地，可以基于对新流的吞吐量与传送中的流的吞吐量的合计吞吐量的计算，或者基于对网络上最大允许吞吐量与传送中的吞吐量之间的差异曲线的计算(可用带宽的计算)，以及比较该差异曲线与新流的曲线。
在被延迟正非零值ΔT的插入的情况下，用户在能够观看其请求的内容之前，将必须等待该额外的滞后ΔT。确定最大可能延迟使得对服务没有影响。典型地，几百毫秒到1秒的延迟对用户没有影响，因此不会使服务降级。
现在将解释根据本发明的确定插入时刻的方式，以说明本发明。其基于将曲线S(t)与新流的曲线合计的例程。结合图3a与图3b说明该方式。
考虑控制器7在时刻t0接收到请求。有数据流VBRn及相应吞吐量曲线与该访问请求对应。该曲线对控制器7为已知：该曲线为控制器7在数据存储器73中包含的数据项之一，或者控制器7可以通过服务器4获得该曲线。该曲线具有宽度Tn，对应于传送持续时间。将该曲线Rn(t)与传送中的复用流的总吞吐量S(t)相加的结果依赖于所请求的流被插入到复用流中的时刻。
图3a图示假定即刻插入所请求的流，即在t0插入。为了简单，考虑接收到请求的时刻t0与即刻将流插入到复用流中的时刻重合。实际上，存在在实际计算中必须要考虑的不可压缩的延迟。
通过使曲线Rn(t)的开始与t0重合，控制器将窗口[t0，t0+Tn]上的总曲线S(t)与曲线Rn(t)相加：∑(t)＝S(t)+Rn(t)，t∈[t0，t0+Tn]。在该窗口上，控制器比较曲线∑(t)与网络上的最大允许吞吐量的阈值Br1。在所示例子中，控制器检测到其中超过该阈值的三个时间区域30.1、30.2、30.3。因此，将所请求的流即刻插入到传送中的复用流中是不可能的。
图3b图示假定将所请求的流的插入延迟值ΔT，即在t0+ΔT插入。通过使曲线Rn(t)的开始与t0+ΔT重合，控制器将窗口[t0+ΔT，t0+ΔT+Tn]上发生的总曲线S(t)与曲线Rn(t)相加。获得合计吞吐量∑(t)＝S(t)+Rn(t)，t∈[t0，t0+Tn]。在该窗口上，控制器比较该曲线∑(t)与网络上的最大允许吞吐量的阈值Br1。在所示例子中，看到所获得的合计曲线∑(t)没有显示任何阈值过冲区域：在插入窗口[t0+ΔT，t0+ΔT+Tn]上，两个曲线S(t)与Rn(t)的峰与谷适当地相互补偿。然后，允许访问请求，并且将在时刻t0+Tn将所请求的流插入传送中的请求的流。一般地，确定插入时刻的步骤此处涉及以下：利用两个吞吐量曲线S(t)与Rn(t)的峰与谷来寻找所请求的流的最佳插入时刻，使得在任何点上总吞吐量水平都至少低于或等于阈值Br1。换言之，寻找曲线的插入的最佳配置(如果存在的话)以将所请求的流插入到传送中的数据流中。
如图4所示，根据本发明的管理远程访问请求的方法包括以下步骤：
-初始化步骤100，包括：步骤100.1，用来建立和/或获取复用流的实时吞吐量曲线S(t)，其或者按照需要建立，或者作为实时后台任务(任务COMP(S(t)))；步骤100.2，用来或者在控制器的存储器73中、或者在服务器4的存储器中，搜索所请求的流的曲线Rn(t)。
-步骤101，验证阈值条件Br1：如果通过假定即刻插入、在插入窗口[t0，t0+Tn]上、合计吞吐量曲线∑(t)在所有点处都低于阈值Br1，则接受请求，并且将所请求的流即刻插入到复用中(步骤101.1)。
-步骤102：如果存在一个或多个过冲区域，则搜索允许延迟值ΔT，对于该ΔT，在相应插入窗口[t0+ΔT，t0+Tn+ΔT]上、合计曲线在所有点处都小于或等于阈值Br1，从而允许请求，并且按照如此确定的延迟将插入流(步骤102.1)。
对访问请求管理的改进允许提高允许请求方面的容限。该改进假定传输网络在发送器6的输出与分发网络1之间包括吞吐量平滑部件8，如图2a所示。
通过网络监听系统，将平滑部件以公知方式用于ATM(异步传输模式)类型(即在ATM类型中网络上数据分组的传输属于异步类型)的网络上的视频传输系统中，这不同于象VoD服务的基于数据分组同步传输的服务。平滑技术使得可能允许其吞吐量在特定点上局部地超过传输网络的最大吞吐量阈值的数据流复用。这样，平滑器的作用为扩散这些过冲区域中的数据分组，即在应该正常发出视频数据分组的时刻稍前或稍后传递视频数据分组。依赖于所采用的平滑以及限制的过冲的高度与持续时间，在一段时间上容许或大或小的过冲。
在本发明中，使用置于发送器6的输出处的平滑器8的特性来获得容限，即应用对于传输网络的阈值Br1的过冲标准方面的灵活性。
图5a与图5b中图示该改进的示范性应用。在图5a中，通过例子表示出合计吞吐量曲线∑(t)。该合计吞吐量在平均值Dm附近变化。其包括超过阈值Br1的峰，在该例子中在时间区域30.4与30.5的每一个中。这些区域30.4与30.5中的过冲将被吞吐量平滑器8(“速率整形器”)平滑。获得图5b所示的平滑后的曲线∑L(t)，其对应于在平滑器的输出处获得的数据吞吐量：局部地，在这些区域中，观察到数据分组的扩散。
在实践中，管理允许请求的容限依赖于所实现的平滑特性，其具体地依赖于技术限制。具体地，平滑在视频流中引入了抖动，该抖动必须保持在视频解码装备所支持的限制内，由此具体地会引起关于过冲持续时间的过冲百分比范围。这些数据可以由平滑器8传送，并且由控制器7存储在数据存储器73中(图2b)。
在实践中，使用平滑所提供的可能性(当其在传输网络中提供时)将引起用于确定是否可以接受请求的额外步骤。在图6所示的例子中，假定合计吞吐量曲线在区域30.6中局部地显现了对于阈值Br1的轻微的局部过冲。如果该过冲满足平滑器8具体在过冲高度与持续时间方面的限制，则管理控制器将接受插入所请求的流，在该例子中有插入延迟ΔT。
根据本发明的管理请求的方法由此允许在任何时刻、对于传输网络上传送中的数据流的吞吐量的非统计但是受控的管理，以及优化同时服务的VoD服务的用户的数目。
在实践中，在每个新请求时，或者至少对于一部分新请求，由控制器7调用用来确定插入时刻的算法。具体地，在在线用户的特定数目以下，没有网络容量问题，并且对于这些请求实现本发明的方法没有用处。
利用确定循环以及相关循环步长，可以通过连续的等级排列(succesivetiers)确定插入时刻。利用零延迟Δti(对应于即刻插入假设-图3a)初始化循环，并且检查阈值条件Br1。如果不满足阈值条件，则将延迟Δti增加循环步长m，并且检查阈值条件等等，直至找到满足条件的延迟值Δti，或者已经执行了对应于最大允许延迟的确定数目的循环。
该算法可以结合改进。具体地，即使即刻插入是可能的，也可以规定检查是否存在对于其插入也是可能的延迟值，并且选择使得可能满足网络容量阈值方面的更严格的限制的、具有所确定的延迟的插入，典型地，对于该确定延迟，合计吞吐量将在插入窗口的所有点处都小于或等于小于阈值Br1(例如大约5％)的阈值Br2。在这种情况下，并且对于图7所示的例子，控制器初始化(步骤100)用于确定插入时刻的循环200：计数器i＝0，延迟Δti＝0，获得曲线S(t)(步骤100.1)以及Rn(t)(步骤100.2)；并且通过在每个循环之间将计数器i增加一个单位(i＝i+1)、以及将延迟增加一个循环步长m(Δti＝Δti+m)，执行该循环K次(步骤300)。
在每次循环200，控制器实施各个步骤：
-步骤200.1：确定对于所考虑的延迟Δti，是否满足阈值条件Br1，如果合适的话，利用平滑(步骤200.2)。
-步骤200.3：如果步骤200.1的条件满足，则确定是否满足限制更严格的阈值条件Br2；以依赖于循环i的结果完成(步骤200.4)可能方案Si的表格，其指示关于插入的延迟Δti的值(零，或正数)以及满足的相关的阈值限制：Br1、或者Br2。
例如，获得了以下三个方案：i＝0处的S0(Δt0＝0；Br1)；i＝2处的S2(Δt2＝2.m；Br2)；i＝5处的S5(Δt5＝5.m；Br2)。然后，控制器7能够相对于方案S0与S5优选方案S2：在相应插入窗口中，该方案比方案S0留出了更多的可用带宽，并且这有利于允许另一将来的请求；并且该方案比方案S5对插入的延迟更小。
在实际例子中，循环步长的值m可以为大约50毫秒，并且用户的最大允许延迟(没有可察觉的服务降级)可以为大约500毫秒到1秒，由此给出大约10到20的最大循环数目K。
可以实现在计算时间与存储器消耗方面有效的验证步骤的实施例，尤其对于处理吞吐量曲线以及将其与阈值相比较。在这个当口，指明关于吞吐量曲线的几个概念是有用的。流的吞吐量曲线给出了作为时间的函数的、该流的数据吞吐量的演进。曲线的宽度对应于该流的传输持续时间。当涉及多媒体数据时，根据视频模式(隔行或逐行)、一帧对应于一个图像或者半个图像(隔行模式)以及制式(PAL、NTSC等等)，一般每秒有25到60个视频帧，。因此，吞吐量曲线的表示可以为一组数据，例如在文本文件中。该文件的每个数据为给定采样时刻的流的吞吐量样本。该采样使得在每个采样周期上，将最高吞吐量值用做为样本值。
这样一个样本就有一串值，例如对于每个采样时刻t0、t0+Te、t0+2.Te等等，每秒钟1、5、8等等兆比特(Mbs)。每秒一次采样看起来是较现实的值。
管理控制器可以访问服务提供的每个内容的曲线。如上所述地使用这些曲线，通过读取构成复用流的每个流的曲线，并且在考虑该复用中的每个流的开始(即为每个流考虑插入它们的时刻)的前提下将它们合计，来计算传送中的复用流的实时吞吐量曲线。
一接收到对于给定多媒体内容的远程访问请求，控制器就读取所请求的流的吞吐量曲线。然后，其必须验证在任何点处、即在每个采样时刻处，两个曲线中该采样时刻处的吞吐量值的和是否小于或等于阈值。对于其传输持续时间可能(例如)高达两到三个小时的多媒体内容，该逐点式的验证可能会有些麻烦。
与单个曲线(例如，逐秒表示的一个曲线，即一秒一个样本)不同，本发明的第一改进允许对每个流使用对于从较长周期(因此其会给出最少的样本)到较短周期(其会给多得多的样本)的不同采样周期获得的多个曲线。对于服务器分发的多媒体内容、以及数据流的复用两者，都这样做。由此，引入了对应于所考虑的采样周期的、量级(scale)的概念。这使得可以通过连续近似、借助于迭代循环、来满足吞吐量条件，其中首先选择最大的量级，然后利用不断细微的量级、在可能的检测到的过冲区域上改善搜索。
为了说明该实施例，考虑三个不同的采样周期：Te1，例如等于3分钟；Te2，例如等于1分钟；Te3，例如等于15秒钟。这些数字值只是作为例子给出。
在图8a中表示了对于网络上传送中的复用流获得的、分别对于每个采样周期Te1、Te2、Te3的、三个吞吐量曲线S′(t)、S″(t)、S″′(t)。
类似地，在图8b中表示了所请求的流的、分别对于每个采样周期Te1、Te2、Te3获得的、三个吞吐量曲线Rn′(t)、Rn″(t)、Rn″′(t)。
在每个曲线中，对于给定采样周期采用的吞吐量值为表示对更精确的采样的同一周期中的值的最大值。例如，在图8a中，Te1的第一样本的吞吐量值为Te2的前三个样本的最大值，这对应于第三个值。然后，在图9所示的三个步骤中进行与网络容量阈值的比较。
-在步骤①，考虑对应于最大采样周期Te1的、最粗糙的采样。这是相应数据文件包含最少样本的采样。在每个周期上，将两个曲线S′(t)与Rn′(t)的相应样本相加，以确定具有对阈值Br1的过冲区域。在该例子中，识别出对网络容量的两个潜在过冲区域Z1与Z2。必须改善这些区域Z1与Z2中的验证。进行到步骤②。
-在步骤②，处理利用较短的第二采样周期Te2获得的曲线S″(t)与Rn″(t)。并且仅在步骤1中识别的区域Z1与Z2中，将这些曲线的样本相加，并且检查以验证在这些区域中是否有对阈值Br1的过冲区域。在所示例子中，由此在区域Z1中检测到其中有过冲的区域Z1.1。在另一方面，对于区域Z2，实际上没有过冲问题。对于区域Z1.1必须通过进入步骤③来改善验证。
-在步骤③，处理利用更短的第三采样周期Te3获得的曲线S″′(t)与Rn″′(t)。在步骤2中识别的唯一区域Z1.1中，将这些曲线的样本相加，并且检查以验证在该区域Z1.1中是否有对阈值Br1的过冲区域。在所示例子中，在识别的区域Z1.1中，实际上没有过冲问题。可以接受该请求。
通过从包含较少数目的值的吞吐量曲线的文件开始、然后只在检测有风险的区域上来改善处理，实际上通过连续放大，刚才描述的方法使得可能显著地减少要执行的计算的次数。
如果最终找到其中超过阈值的一个或多个区域，并且如果设想有吞吐量平滑器，则考虑是否可以利用平滑器来校正过冲。否则，将考虑来将所请求的流插入到当前复用中的时刻平移一格，即平移一个循环步长(图7)，并且从其导出对应于所考虑的各个采样周期的新曲线。此后重复步骤①、②、③。
每次重新访问重复步骤①、②、③时，如果适当的话，都考虑在过冲区域的情况下，是否可以由平滑器来解决，否则平移另外一格，依此类推。
在实践中，确定所使用的不同采样周期的数目，以获得必要计算时间与所寻求的服务质量之间的良好折衷。
图10a与图10b示出复用的吞吐量曲线与所请求的流的吞吐量曲线的处理的另一实施例。在该实施例中，使用每个流一个吞吐量曲线，即单个采样周期，例如1秒。此处，通过对于相应的采样时间、按吞吐量值下降的顺序排位样本，来获得处理时间上的改进。考虑所考虑的插入时刻，对所请求的流的曲线实施该排位，并且对传送中的流的总体的曲线实施该排位。对于每个所考虑的插入时刻，通过以下实施验证吞吐量条件的步骤：
-从第一样本开始、扫描所请求的流的曲线的样本，并且将样本的吞吐量值与复用曲线中的对应于同一采样时间的样本的吞吐量值相加，
-并且，同时从第一样本开始、扫描复用曲线的样本，并且将样本的吞吐量值与所请求的流的曲线中的对应于同一采样时间的样本的吞吐量值相加。一旦曲线Rn(t)与S(t)中相同排位的样本的和变得小于阈值Br1，这些验证步骤就停止，并且接受请求，这是因为此时确定仍要考虑的样本在吞吐量方面将低于已经考虑的那些样本：它们的和总是小于Br1。
参照图10a，其图示传送中的复用流的吞吐量曲线S(t)，按照吞吐量下降的顺序排位样本s1、s2、...等等。类似地，在图10b中，其图示传送中的所请求的流的吞吐量曲线Rn(t)，按照吞吐量下降的顺序排位样本r1、r2...等等。这样，对于每个样本，相应的文件包含关于与其对应的采样时刻的信息项。以如下方式执行该处理方法：
-在曲线Rn(t)中搜索第一样本r1，将其与曲线S(t)的具有同一采样时刻的样本(在该例子中为s28)相加，并且比较该和与阈值Br1；然后在曲线Rn(t)中搜索第一样本s1，将其与曲线Rn(t)的具有同一采样时刻的样本(在该例子中为r34)相加，并且比较该和与阈值Br1。
-然后，搜索第二样本r2，并其与曲线S(t)的具有同一采样时刻的样本(在该例子中为s28)相加，并且比较该和与阈值Br1；然后，搜索第二样本s2，将其与曲线Rn(t)的具有同一采样时刻的样本(在该例子中为r29)相加，并且比较该和与阈值Br1。依此类推。
-同时，成对地将相同排位的样本相加，并且比较该和与阈值Br1，直至达到使rk+sk≤Br1的排位k。
此处停止该算法：对于以后排位的样本，交叉和总是小于或等于阈值Br1。对于更高排位的样本，不再有任何过冲。在该例子中，该算法停止于k＝10。
在图10a与图10b所示的例子中，没有阈值过冲。可以允许该请求。
如果存在一个或更多个过冲，则适用上述原理：如果设想有吞吐量平滑，则考虑是否可以对这些过冲实施平滑。如果没有，则将所请求流的曲线平移一格，并且重新运行该处理算法。或者在一格或多格(循环)之后找到可允许的延迟，并且通过插入具有相应延迟的流来允许请求，或者没有找到可允许的延迟，并且拒绝该请求。
本发明不限于刚才描述的验证例程。可以适用其他例程来验证是否可以在给定时刻传送所请求的流。具体地，可以适用基于曲线差异的例程。例如，根据该例程，验证是否可以在给定时刻传送所请求的流：
-计算对应于最大吞吐量(或者分发网络的容量)的曲线与对应于传送中的全部流的总吞吐量的曲线S(t)之间的差异；
-然后，对于每个可能的插入时刻，进行检查以验证对应于请求的流的吞吐量曲线是否小于获得等于所计算的差异。
在一种吞吐量曲线变型中，可以执行搜索步骤来找到进行平移的最佳的一格或多个候选。由此，根据该变型，可以进行差异曲线，即可用带宽(对应于最大吞吐量(或者分发网络的容量)的曲线与对应于传送中的全部流的总吞吐量的曲线之间的差异)，与对应于请求的流的吞吐量曲线之间的互相关。然后选择对应于互相关最大值的插入时间。请回忆根据数学定义，对于可能平移u的所有值而言，将两个函数f1与f2互相关的互相关函数g为两个函数f1与f2的标量积：g(u)＝∫f1(t).f2(t-u)。此处，这涉及在一组离散样本上进行互相关运算(离散和)，并且计算对于一个或多个平移值的互相关。一个或多个最大互相关值对应于一个或多个平移值，其必须按优先级测试以验证所请求的流的插入条件。
可以使用未脱离本发明框架的对于这些实施例的变型。具体地，对于给定的多媒体内容，可以预先计算与服务的功能相关的曲线：快进或者回退；更新与暂停模式的激活等等相关的曲线。不论使用哪种例程，都必须在插入的可允许或者最优时刻被过冲之前确定该时刻。由此，依赖于控制器的处理资源的能力，所选择的例程或多或少地有效。

Claims (11)

1.一种管理对于远程访问由服务器(4)以数字数据流形式提供的多个多媒体内容中的多媒体内容(Vj)的请求的方法，其作为分发网络(1)的容量阈值(Br1)的函数来允许发送器(6)将由所述服务器(4)提供的一组数据流传输到所述分发网络(1)，所述数字数据流属于可变吞吐量类型，至少一个数据吞吐量曲线与每个流相关，并且对于至少一部分接收到的远程访问请求，该管理方法包括以下步骤：作为对应于传送中的一组流的第一吞吐量曲线(S(t))、以及对应于与对应于所请求的流相关的吞吐量曲线(Rn(t))的第二吞吐量曲线的函数，确定对应于所接收到的请求的数据流(VBRn)的至少一个插入时刻，
其中，所述确定至少一个插入时刻的步骤包含：在对应的插入时间窗口上验证至少一个第一条件，该对应的插入时间窗口被定义为与对应于所请求的流的传输时间(Tn)的持续时间相关联地从第一插入时刻开始，作为该验证的结果的函数来选择插入时刻，如果对应于所述第一吞吐量曲线与所述第二吞吐量曲线和的总数据吞吐量小于或等于所述分发网络(1)的所述容量阈值(Br1)，则满足第一条件，该方法的特征在于：
所述插入时刻能够对应于所请求的流的即刻插入或者延迟插入，
所述验证基于对所述第一吞吐量曲线与所述分发网络上的最大吞吐量之间的差异曲线的计算，
通过考虑各个插入时刻，在所述差异曲线与所述第二吞吐量曲线之间进行互相关函数的计算，并且进行对一个或多个互相关最大值的搜索。
2.如权利要求1所述的管理方法，其中，所述插入时刻对应于所请求的流的即刻插入。
3.如权利要求1或2所述的管理方法，包括以下步骤：基于对于更严格的吞吐量条件(Br2)的满足，从满足所述第一条件(Br1)的多个插入时刻中选择一个插入时刻。
4.如权利要求1或2所述的管理方法，其中，设想在发送器(6)与分发网络(1)之间有数据吞吐量平滑(8)，特征在于：依赖于过冲的持续时间与高度，对容量阈值(Br1)的过冲容限应用所述第一条件。
5.如权利要求1或2所述的管理方法，其中，至少有一个通过采样获得的数据吞吐量曲线与每个数据流相关，样本值等于在相应采样周期上发现的最大吞吐量。
6.如权利要求5所述的管理方法，其中，对于每个数据流，形成多个吞吐量曲线，每个吞吐量曲线对应于一个确定的采样周期，给出了多个吞吐量曲线量级，第一量级对应于最长的周期，直至最后一个量级对应于最短的周期，并且在所述确定插入时刻的步骤中，对于给定的插入时刻：
a)选择第一量级中的第一吞吐量曲线与第二吞吐量曲线，并且在第二吞吐量曲线的宽度上执行所述验证第一条件的步骤，并且如果未满足第一条件，则执行以下循环：
b)识别其上不满足所述条件的时间区域(Z1，Z2)，在随后的量级中选择第一吞吐量曲线与第二吞吐量曲线，并且在所述识别出的时间区域上执行所述验证第一条件的步骤，
执行步骤a)与b)，直至最后一个量级，或者直至在每个所识别的时间区域上都满足第一条件。
7.如权利要求5所述的管理方法，其中，对于相应的采样时间，按照吞吐量值下降的顺序，排位曲线的样本，所述采样时间考虑所请求的流的曲线的样本的相关插入时刻，并且对于所述相关插入时刻，通过以下实施所述验证第一条件的步骤：
-从第一样本开始扫描第二吞吐量曲线的样本，并且将样本的吞吐量值与第一吞吐量曲线中对应于同一采样时间的样本的吞吐量值相加，
-同时第一样本开始扫描第一吞吐量曲线的样本，并且将样本的吞吐量值与第二吞吐量曲线中对应于同一采样时间的样本的吞吐量值相加，
并且一旦所述第一吞吐量曲线与第二吞吐量曲线的相同排位的样本的和变得小于网络的所述容量阈值(Br1)，就接受请求。
8.如权利要求1或2所述的管理方法，其特征在于：对每个接收到的访问请求实施该方法。
9.一种用于传送由服务器(4)以可变吞吐量数字数据流(VBRn)形式提供的需要的多媒体内容的、能够连接到系统的分发网络(1)的控制装置(7)，该控制装置包括：存储器资源(73)，用来存储所述可变吞吐量数字数据流的吞吐量曲线；以及数字处理资源(71，72)，其能够实现用于基于与传送中的所述可变吞吐量数字数据流相对应的第一吞吐量曲线(S(t))并且基于与用于访问多媒体内容的请求所对应的新数字数据流(VBRn)相关联的第二吞吐量曲线(Rn(t))、确定将所述新数字数据流插入到正在所述分发网络上传送的一组数据流的时刻的算法，
其中，所述数字处理资源(71、72)能够确定至少一个插入时刻，其包含：在对应的插入时间窗口上验证至少一个第一条件，该对应的插入时间窗口被定义与对应于所请求的流的传输时间(Tn)的持续时间相关联地从第一插入时刻开始，作为该验证的结果的函数来选择该插入时刻，如果对应于第一吞吐量曲线与第二吞吐量曲线的和的总数据吞吐量小于或等于所述分发网络(1)的容量阈值(Br1)，则满足第一条件，其特征在于所述控制装置包括用于执行以下操作的部件：
计算所述第一吞吐量曲线与所述分发网络上的最大吞吐量之间的差异曲线，
通过考虑各个插入时刻，在所述差异曲线与所述第二吞吐量曲线之间进行互相关函数的计算，并且进行对一个或多个互相关最大值的搜索，
所述插入时刻能够对应于所请求的流的即刻插入或者延迟插入。
10.一种以可变吞吐量数字数据流(VBRn)形式传送需要的多媒体内容的系统，该系统包括：如权利要求9所述的控制装置(7)以及多媒体内容(Vn)的服务器(4)，其中，在编码通过其生成所述数据流的多媒体内容时、在服务器(4)中存储对应于所述可变吞吐量数字数据流的吞吐量曲线(Rn(t))，并且由该服务器传送所述吞吐量曲线以将其存储在所述装置中。
11.如权利要求10所述的传送多媒体内容的系统，特征在于所述控制装置(7)集成在所述服务器(4)内。
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