CN101156391A - 对在无线局域网中分发的视频划分优先级的方法和实现该方法的设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于区分由接入点从分布式网络接收并被传送给站点的流的方法、以及给它们中的一些相对于其它流更好的优先级的方式。在以与流的类型相对应的优先级传送流的系统中，其增加了选择标准以确定相同类型的流之间的优先级。本发明还涉及实现该方法的接入点。

Description

对在无线局域网中分发的视频划分优先级的方法和实现该方法的设备
技术领域
本发明发生在无线网络以及它们在家庭环境中使用的环境中。具体地，其解决当使用无线网络来分发成流的媒体时的服务质量问题。
背景技术
随着高带宽网络的发展，它们用来分发诸如视频或音频的一些成流的媒体的用途正在增长。同时，用于建立家庭网络的无线设备也在散布开。因此，在家庭中使用无线通信作为家庭中的最后的媒介来分发诸如视频的媒体的问题正在变成一个关键问题。
目前用于在家庭联网的环境中实现无线通信的最普遍的标准之一是IEEE(电气和电子工程师协会)802.11协议族，其通常被称为“Wi-Fi”。
在802.11协议族中，802.11e旨在提高通信的服务质量。为了达到此目的，它定义了作为服务类型的函数(function)的4个业务类别。在接入媒介时使用的特定参数集被指配给(attribute to)这4个类别的每一个，因而定义了一些优先级。第一类别专用于语音并且被指配了向这些类别的业务提供对通信媒介的最佳接入的参数集。第二类别专用于视频。第三类别被称为尽力而为(best effort)并且专用于其它类型的服务，而第四类别被称为背景，并将接纳诸如控制消息的不适合另一类别的业务。
可以看出：业务将根据其类型而得到关于媒介接入的优先级，并且相同类型的所有业务将得到相同的优先级。
当从分布式网络向家庭分发一些媒体时，Wi-Fi接入点通常通过诸如ADSL(非对称数字订户线路)或电缆的高带宽连接或者任何种类的连接而连接到分布式网络。数据到达充当无线家庭网络和外部网络之间的网关的接入点，并且在家庭中通过Wi-Fi网络而被分发到通常被称为站点(station)的最终客户端。在这种环境下，被分发到家庭的所有视频将到达接入点，并且用无线网络而被发送到家庭中的客户端。它们将以相同的优先级共享相同的无线电媒介。
也可以在无线网络内从媒体服务器向所述站点或从本地有线网络进行该分发。无论什么源产生所述媒体，都进行从接入点到站点的分发。
当面临无线媒介的劣化或无线网络上的业务增加(导致视频业务可用带宽减小的两种状态)时，将出现这样的时刻，其中，这一带宽将不能允许以良好的状态传输所有视频。在这种情况下，我们将面临所有分发的视频的劣化。可被认为有利的是：给被视为更重要的一些视频特权，并且只要可能就以其它视频的劣化为代价而允许以良好的状态分发所述视频。
发明内容
本发明部分在于认识到上述问题并且部分在于提出如权利要求所限定的解决方案。
本发明涉及用于区分由接入点从源接收并被传送给站点的流的方法、以及给它们中的一些相对于(towards)其它流更好的优先级的方式。在以与流的类型相对应的优先级而传送流的系统中，其增加了选择标准以确定相同类型的流之间的优先级。本发明还涉及实现该方法的接入点。
在特定实施例中，本发明涉及一种用于在网络中在传送设备的等级上传送流的方法，其中流具有流类型，并且流类型与预定的优先级相关联，所述方法至少包括以下步骤：
-确定要传送的流的选择标准；
-作为所述选择标准的函数，在与要传送的流的类型相关联的优先级和另一优先级中确定用于所述流的传送的优先级。
在特定实施例中，所述传送设备是在源之间的家庭网关，并向局域网上的至少一个站点传送数据。
在特定实施例中，所述选择标准包括验证已经以其它优先级传送的业务的等级(level)的步骤。
在特定实施例中，所述选择标准包括第一个接收的某种类型的传送流，其中使用与该传送流的类型相对应的优先级来传送此第一个接收的传送流，而使用较低的优先级来传送随后接收的相同类型的流。
在特定实施例中，所述选择标准包括传送流的起源地。
在特定实施例中，所述选择标准包括传送流的目的地。
在特定实施例中，在无线网络上使用若干虚拟网络，并且其中，所述选择标准包括用于传送所述流的虚拟网络。
在特定实施例中，本发明还涉及一种在源和至少一个站点之间的传送设备，所述至少一个站点连接到所述传送设备，该传送设备具有从源接收数据流的接收装置、向连接到传送设备的至少一个站点传送所接收的流的传送装置，其中流具有流类型，并且流类型与预定的优先级相关联，所述传送设备还包括要传送的流的选择标准的确定装置，并且其中所述传送装置被适配为：作为选择标准的函数，在与要传送的流的类型相关联的优先级和另一优先级中确定用于所述流的传送的优先级。
在特定实施例中，流中的标签与每个优先级相关联，通过改变流中的标签来进行优先级的确定。
在特定实施例中，所述传送流的类型是视频。
附图说明
通过对本发明的特定、非限制性实施例的描述，本发明的更多优点将显现出来。将参考下述附图描述实施例：
图1是表示802.1D优先级到802.11e优先级的映射的表。
图2是EDCA机制的方案。
图3是接入点的默认EDCA参数的表。
图4是表示修改后的到802.11e类别的802.1D优先级映射的表。
图5是本发明一个实施例中的视频业务的映射的方案。
图6是在本发明一个实施例中能够被用于接入点的4个类别的EDCA参数的示例。
具体实施方式
本发明的实施例发生在无线网络的范围内。这些网络通常被实现为具有至少一个接入点和连接到该接入点的站点。在这种环境中，诸如视频的成流的实时媒体的分发始终具有最后一步，其中，从接入点向一些站点分发所述媒体。媒体源可以是在分布式网络上的服务器；在这种情况下，接入点通常将连接到该分布式网络并充当分布式网络和无线网络之间的网关。连接无线网络的网关也可以是无线网络上的另一设备，在这种情况下，所述业务将来自分布式网络并且将被网关传送给接入点，然后接入点将把其传送到站点。所述源也可以是连接到无线网络的有线局域网上的服务器。在这种情况下，该有线局域网充当分布式网络。也可以出现以下情况：所述源是直接连接到无线网络的服务器。这样，将业务从服务器经由接入点而向一些站点分发。
默认地，通过AC_VI接入类别来在空中发送所有视频业务。当具有足够的可用带宽时，可同时发送若干视频。当例如由于无线电扰动或正使用网络的数据增加而导致带宽减少时，因为所有视频共享对于媒介接入的相同优先级，所以它们将均匀地受到可用带宽减少或拥塞影响。当没有足够的带宽时，视频队列将会溢出，视频分组将会丢失。后果是所有视频将劣化，这是因为它们都将经历分组丢失。因为在802.11e标准中没有区分视频的机制，所以所有视频将会劣化。
IEEE 802.11e是用于MAC(媒介接入控制)中的增强的服务质量的草案标准。它包括被称为混合协调功能的附加协调功能。HCF使用被称为增强分布式信道接入(EDCA)的基于争用(contention)的接入方法和被称为HCF受控信道接入(HCCA)的受控信道接入。
EDCA向对于无线媒介的有区别的和分布式的接入提供了4种接入类别，所述接入类别提供对于以8个不同的用户优先级传递业务的支持。协议802.1D定义了用于在MAC服务边界下的IEEE 802 LAN的互连的架构和协议。此标准定义了8个用户优先级。这些优先级用于定义被指配给分组的接入类别。这些802.1D用户优先级到802.11e接入类别的映射在图1的表中示出。
本实施例涉及用于增加将允许区分视频的某种机制的方法。假设这样的机制存在，本发明提出了一种以用于下行链路业务的不同优先级发送不同视频的方法。
其使用EDCA机制。修改了用户优先级和接入类别之间的映射。以这样的方式，如果对于视频流发生了某种拥塞，则分组丢失将只施加到一个视频流或一些视频流。结果是将保护有特权的视频。
图2描述了当在MAC中概念性地实现EDCA机制时的EDCA机制。EDCA定义了4个接入类别。每个接入类别被分配了用于接入媒介的参数集。接入点在一些管理帧内发送将由站点使用的EDCA参数。当这尚未被接入点指示时，站点将使用缺省参数。图2示出了将根据802.1D用户优先级而被分派到所表示的4个接入类别AC＝0、AC＝1、AC＝2和AC＝3中的、作为MSDU分组而到达的业务。这些队列的每一个将以其各自的访问参数集来接入媒介。
该标准允许接入点使用与发送给其BSS中的站点的EDCA参数集不同的EDCA参数集。并且，它由此能够以更高的优先级来接入媒介。
图3的表示出了由WMM测试计划确定的接入点的默认参数集。
在本发明的第一实施例中，修改了802.1D用户优先级和802.11e接入类别之间的映射。802.1D和接入类别之间的优先级映射不同于在802.11e中定义的映射。
视频业务被分成2类：高优先级视频VI_h和低优先级视频VI_l。
到接入类别的映射在图4的表中示出。在802.1D中被称为VI并专用于视频业务的先前的用户优先级5现在由两个用户优先级组成：用于高优先级视频的VI_h和用于低优先级视频的VI_l。VI_h业务将像以前一样被映射到接入类别视频，而VI_l业务将被向下分类到尽力而为接入类别。通过这样做，VI_h将以比VI_l业务更高的优先级接入媒介。当网络正面临某种拥塞或扰动时，VI_l将在VI_h业务之前劣化，从而允许被视为更重要的视频比其它视频更长地保持良好的质量。
接入点通过AC_Vi接入类别来发送高优先级视频业务VI_h，并通过AC_BE接入类别来发送低优先级视频业务VI_l，如图5所示。
为了在未面临网络拥塞或劣化时改善在尽力而为类别中的一些视频的分发，在接入点的等级上修改指配给每个类别的EDCA参数集是可能有用的。
用于每一接入类别的参数被设置为使得也能够在AC_BE中分发视频的值。
要由接入点使用的一个可能的EDCA参数集可以是在图6的表中所示的参数集。参数CWmin对应争用窗口(CW)的初始值。CWmax是CW能达到的最大值。AIFSN(“仲裁帧间间隔数目(number)”)子字段表示在调用补偿(backoff)或开始传送之前非AP QSTA应当延迟的SIFS持续时间之后的时隙数目。TXOP是传送时机(opportunity)，它是当特定的STA具有发起到无线媒介上的帧交换序列的权力时的时间间隔。TXOP限制是对所准许的TXOP的时间限制。
对两个视频使用相同的CWmin和CWmax使得对于两个视频，与数据的竞争将能够是相等的。对较低的视频将AIFSN增加1将确保两个队列之间的严格优先级算法：这将确保高优先级视频总是在低优先级视频之前获得对媒介的接入权。
在本发明的第二实施例中，使用视频接入(access)优先级来发送所有视频业务VI_h和VI_l。在这种情况下，不通过不同的媒介接入参数来进行视频间的优先级划分。作为替代，2个新的队列是所创建的接入类别队列的上行流。第一个将被专用于VI_h视频，第二个将被专用于VI_l视频。通过清空这些队列以馈给接入类别队列的方法来进行优先级划分。这在图7中示出。
在这种情况下，仅使用视频接入类别来发送视频业务。
在被发送到传送队列之前，不同的视频业务被划分优先级。视频区分需要在802.1D交换机的输出和AC队列之间实现两个内部队列。这些队列具有有限和相等的队列。因此，在两个队列之间将使用一些排队算法。可能有若干可能性：
·严格的优先级(VI_h队列应当是空的以便读取VI_l队列)
·加权的循环法(round robin)：这允许对VI_h队列设置高于VI_l的权重。该算法按照分组来调度。
·加权的公平排队似乎不合适，因为WFQ按照每秒比特来共享吞吐量。但是在802.11的情况下，吞吐量可能不恒定并且该模型不适用。
排队算法还将与AC队列读取过程相结合：只有AC队列不为空才应进行视频队列的读取。
由于802.1D标签被用于确定要传送的流的类型，因此存在另一种改变流的优先级的方式。在第三实施例中，通过改变流的802.1D标签来影响优先级。一旦标签被改变，就根据此新标签而以标准方式指配接入类别，从而与根据以前的标签指配的接入类别相比，改变了流的有效优先级。
存在许多方式来选择应当给哪个流特权。第一种可能性可以是相对于后面的流而给所传送的第一个流特权。第一个接收的流将得到VI_h用户优先级，而随后接收的流将得到VI_l用户优先级，直到第一个流的传送结束为止。当第一个流的传送完成时，可以将随后的流之一的优先级从VI_l改变为VI_h优先级，或者等待到接收将得到VI_h优先级的新流为止。作为仅选择把VI_h指配给一个流的替代，也可以确定要使用VI_h优先级传送的数目“N”个流。这样，前N个接收的流将得到VI_h优先级，而随后的流将得到VI_l。
另一种可能性是根据流的起源地而给它们特权。这允许相对于其它服务而给一些服务特权。例如，可以相对于访问免费的TV频道而给在视频点播服务上购买的电影特权。由于每个服务可能由不同的运营商服务，每个运营商在不同的域(domain)内容留(host)一些服务器，因此从流的起源域指配用户优先级的配置是可能的。在这种情况下，将根据流的源进行VI_h或VI_l用户优先级的指配。可以由用户在接入点的配置菜单中进行给哪个起源域特权的选择。
另一种可能性是允许用户根据目的地来选择给流特权。可以相对于厨房的小屏幕或者儿童设备而给目的地是起居室的高端接收设备的视频更高的特权，或者可以相对于实况转播流而给要记录在PVR上的流特权。在这种情况下，接入点将根据所接收的流的目的地地址来选择合适的优先级。可以由用户在接入点的配置菜单中进行要给予特权的目的地设备的选择。
还可以根据所接收的流的种类来指配优先级。用户将可能能够订购不同的服务，每个服务具有其服务等级或商业模型。它们中的一些将是高质量、高带宽服务，而其它的将是较低质量的。这将导致不同压缩率、不同分辨率的流。与用户可以例如免费获得的低端服务相比，用户将容忍他已经订购的高端服务上的更少的劣化。
也可以在决定改变一个流的优先级之前检查较高的优先级是否被其它业务使用。如果存在已经处于高优先级的给定等级的业务，则不进行优先级的改变以免扰乱高优先级业务。
选择的标准可以是上述方法的任何组合，例如根据所接收的流的种类选择优先级，然后在这些流中，根据用户施加的目的地来选择优先级。这仅仅是示例，上述方法的任何组合都是可能的。
选择的标准可以由上层(例如UpnP QoS，或任何种类的家庭网络中间件)决定。另一选择是判定正由接入点传送的第一个视频将被(默认地)视为最高优先级(考虑到将防止新来者使网络崩溃)。
用于划分优先级的机制可被扩展到多于2个视频以及其它接入类别。因此，其可以应用于来自多个VLAN的业务。
也可以在无线网络上具有由多个SSID(“服务集标识符”)表示的若干网络。SSID是附加到经由WLAN(“无线局域网”)发送的分组的报头上的32个字符的唯一标识符，其在移动设备试图连接到该网络时充当密码。可以通过MAC的多个实例(instantiation)来实现多SSID支持。在WLAN上定义若干VLAN(“虚拟局域网”)的若干SSID。MAC的所述若干实例竞争以接入媒介(在MAC中内部地进行仲裁)。默认地，每个SSID具有以相同的优先级接入媒介的权力。这意味着在来自不同SSID的业务之间不进行区分。
每个VLAN的媒介接入区分对于与低优先级VLAN相比而给被视为高优先级的一些VLAN提供更好的业务质量是有益的。例如在家中，我们可以将SSID#1用于儿童，而将SSID#2用于公司(corporate)用途。对于尽力而为业务，对SSID#2具有比对SSID#1更好的业务质量将是有益的。
所使用的VLAN可以是在所接收的流之间指配优先级的标准。
所提出的方法具有如下主要优点，这是用于在不同的视频之间划分优先级的方法。当带宽不可用于所有视频时，它允许确保一些视频的传送。当在带宽不足的情况下尝试第二个视频时，它防止网络崩溃，最后，当在带宽不足的情况下在网络中存在多个VLAN时，它允许确保一些VLAN业务的传送。
尽管在802.11协议的范围内描述了本发明，但本发明也可以应用于其它类型的网络中，其中，根据所分发的流的类型进行优先级划分。本发明也可以涉及除了视频外的类型的流。
参考文献
(a)ISO/IEC 8802-11：1999(E)IEEE Std 802.11，1999 edition(Reaff2003)
(b)IEEE P802.11e/D12.0，December 2004(Draft Amendment to IEEE Std802.11，1999 edition(Reaff2003))
(c)WiFi-WMM-test-plan-v1-1
(d)WMM specification：11-03-0504-07-000e-WME

Claims (15)

1.一种用于在网络中在传送设备的等级上传送流的方法，其中流具有流类型，并且流类型与预定的优先级相关联，其特征在于，所述方法至少包括以下步骤：
确定要传送的流的选择标准；
作为所述选择标准的函数，在与要传送的流的类型相关联的优先级和另一优先级中确定用于所述流的传送的优先级。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述传送设备是在源之间的家庭网关，并且向局域网上的至少一个站点传送数据。
3.根据权利要求1或2之一所述的方法，其中，所述选择标准包括验证已经以其它优先级传送的业务的等级的步骤。
4.根据权利要求1或2之一所述的方法，其中，所述选择标准包括第一个接收的某种类型的传送流，并且其中使用与该传送流的类型相对应的优先级来传送此第一个接收的传送流，而使用较低的优先级来传送随后接收的相同类型的流。
5.根据权利要求1或2之一所述的方法，其中，所述选择标准包括所传送的流的起源地。
6.根据权利要求1或2之一所述的方法，其中，所述选择标准包括所传送的流的目的地。
7.根据权利要求1或2之一所述的方法，其中，在无线网络上使用若干虚拟网络，并且其中，所述选择标准包括用于传送所述流的虚拟网络。
8.一种在源和至少一个站点之间的传送设备，所述至少一个站点连接到该传送设备，该传送设备具有从源接收数据流的接收装置、向连接到该传送设备的至少一个站点传送所接收的流的传送装置，其中流具有流类型，并且流类型与预定的优先级相关联，
其特征在于，
它还包括要传送的流的选择标准的确定装置，并且其中所述传送装置被适配为：作为所述选择标准的函数，在与要传送的流的类型相关联的优先级和另一优先级中确定用于所述流的传送的优先级。
9.根据权利要求8所述的设备，其中，所述选择标准是第一个接收的某种类型的要传送的流，并且其中，使用与第一个接收的要传送的流的类型相对应的优先级来传送此第一个接收的要传送的流，而使用较低的优先级来传送随后接收的流。
10.根据权利要求8所述的设备，其中，所述选择标准包括验证以其它优先级传送的业务的等级。
11.根据权利要求8所述的设备，其中，所述选择标准包括所传送的流的起源地。
12.根据权利要求8所述的设备，其中，所述选择标准包括所传送的流的目的地。
13.根据权利要求8所述的设备，其中，所述设备还包括用于管理无线网络上的若干虚拟网络的装置，并且其中，所述选择标准包括用于传送所述流的虚拟网络。
14.根据任一前述权利要求所述的方法或设备，其中，所述流中的标签与每个优先级相关联，通过改变流中的标签来进行优先级的确定。
15.根据任一前述权利要求所述的方法或设备，其中，所传送的流的类型是视频。
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