CN101420375A - 通信网络中的共享内容流的分配 - Google Patents

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Abstract

一种用于控制通信网络中的内容流的分配的方法，包括下列步骤：存储与所述网络内的现有通信会话(13)有关的会话状态信息，接收关于传输内容流至请求的网络客户端(4)的请求(15)，确定现有会话包括所请求的内容流，确定所述现有会话中的所述内容流的接收方(1)具有与所述请求的网络客户端的网络位置关联的网络位置，选择能够服务于所述关联的网络位置的中继网络单元(5)，以及建立至少一个通信会话以通过所述中继网络单元(5)将所请求的内容流传送至所述请求的客户端(4)和所述现有会话中的内容流的接收方(1)二者。

Description

通信网络中的共享内容流的分配
技术领域
本发明涉及通信网络中的流式传输内容分配。
背景技术
像电信、消息传送、无线电/电视广播和web浏览的服务越来越多地使用相同的基于IP的传输技术。融合IP网络最终能够实现这些服务的混合。同时，个性化用户体验的需求也在增长：例如欣赏喜爱的内容而不管网络接入类型、终端、位置或时间如何。
流式传输内容是指由终端用户连续接收且通常被显示给终端用户并且由提供商通过通信网络递送的媒体或多媒体。单播协议将媒体流的单独拷贝从提供商发送至每个终端用户。这是比较简单的，但是会导致网络上的数据的大量重复。组播协议负责通过任何给定网络连接仅发送媒体流的一个拷贝，即沿着任何两个网络路由器之间的路径。然而，所有网络段当前都不支持IP组播。
发明内容
本发明的目的是优化通信网络中、特别是融合IP网络中的内容分配效率。
根据本发明，通过一种用于控制通信网络中的一个或多个共享内容流的分配的方法而实现了上述目的，该方法包括下列步骤：
存储与网络内的现有通信会话有关的会话状态信息，
接收关于向请求的网络客户端传输内容流的请求，
确定现有会话包括所请求的内容流，
确定所述现有会话中的所述内容流的接收方具有与请求的网络客户端的网络位置关联的网络位置，选择能够服务于所述关联网络位置的中继网络节点，和
建立一个或多个通信会话以通过所述中继网络单元将所请求的内容流传送至请求的网络客户端和所述现有会话的接收方。
本发明还提供了一种用于控制通信网络中的内容流的分配的方法，包括下列步骤：
存储与网络内的现有通信会话有关的会话状态信息，
接收关于向请求的网络客户端传输内容流的请求，
确定现有会话包括接收所请求的内容流的中继网络单元，
确定请求的网络客户端具有与所述现有会话中的中继网络单元的网络位置关联的网络位置，和
建立至少一个通信会话以从所述中继网络单元向请求的网络客户端传送所请求的内容流。
现有会话中的内容流的接收方是指接收现有会话中的内容流的任何网络单元或网络客户端，既可以是现有会话的端点，例如用户终端，也可以是中间点，例如参与现有会话的中继节点。因此，所选择的中继网络可以已参与现有会话也可以未参与现有会话。建立通信会话的步骤可以包括修改现有会话和/或创建新会话。
在实施例中，所述方法还包括将所请求的内容流缓存在所述中继网络单元的步骤和/或在所述中继网络单元转换所请求的内容流的步骤。在一个实施例中，所述中继将数据流从在内容流的源与所述中继之间所使用的编解码转换成在所述中继与请求的网络客户端之间的不同的编解码。
在一个实施例中，所述方法还包括在一组网络所支持的传输协议中选择一个传输协议的步骤，所述组包括：单播传输协议以及组播传输协议与广播传输协议中的至少一个，所述传输协议被选择用于在所述中继网络单元与请求的网络客户端及现有会话接收方二者之间传送所请求的内容流。因此，如果几种传输技术是可用的，则可以根据内容的普及程度、接收方数目及每种技术的效率来选择最合适的传输技术。
在优选实施例中，会话初始协议(SIP)被用于建立通信会话。
在实施例中，确定关联网络位置的步骤可以包括确定请求的网络客户端和现有会话的接收方属于所述网络的公共IP子网，或者确定请求的网络客户端和现有会话的接收方彼此相距较近(例如就网络跳数而言)，或者确定请求的网络客户端和现有会话的接收方是位于无线系统的公共小区中的无线终端。其他拓扑信息也可以被用来确定中继网络节点是否能够有效地服务于这两个客户端。
本发明还提供了一种用于通信网络的流式传输内容分配控制器，包括：
存储装置，用于存储与网络内的现有通信会话有关的会话状态信息，
接口，用于从网络客户端接收关于内容流的请求，
内容关联装置，用于识别具有与所请求的内容流关联的内容流的现有会话，
网络位置关联装置，用于识别具有与请求的网络客户端的网络位置关联的网络位置的所述现有会话中的所述内容流的目的地，
中继确定装置，用于识别能够服务于所述关联网络位置的中继网络单元，和
信令装置，用于建立至少一个通信会话以通过所述中继网络单元向请求的网络客户端和所述现有会话的目的地二者传送所请求的内容流。
在优选实施例中，所述内容分配控制器可以包括下列特征中的一个或多个：
-所述信令装置使用会话初始协议。
-所述信令装置包括SIP B2BUA。
-所述网络位置关联装置能够确定请求的网络客户端和现有会话的接收方彼此相距较近或属于所述网络的公共段，例如所述网络的公共IP子网或无线系统的公共小区。
-所述中继确定装置包括数据存储单元，该单元包括将多个中继网络单元中的每个关联于各自的网络段的配置信息。
-所述中继确定装置包括发现接口，用于从发现服务器或寄存器取回与网络段关联的中继网络单元的身份。
-所述内容关联装置能够检测与在所述请求和现有通信会话的会话状态信息二者中的所述内容流相关联的URI。
-所述内容关联装置能够检测与所述请求和现有通信会话的会话状态信息二者中的所述内容流相关联的媒体描述参数。
本发明还提供了一种通信网络，包括流式传输内容分配控制器、服务于各个网络段的多个中继网络单元以及被配置为将源自所述通信网络的客户端的请求定向到所述流式传输内容分配控制器的至少一个信令代理服务器。
在一个实施例中，所述通信网络具有IP多媒体子系统结构。
在一个实施例中，所述通信网络包括多个负责不同网络管理域的内容分配控制器。对于SIP，这个控制器可以存在于每个归属网络中，例如作为连至IMS中的S-CSCF的应用服务器。
从属权利要求进一步限定了本发明的优选实施例。
本发明背景的思想是SIP特别地适合用于建立多媒体会话，并且因而可用于建立与内容提供商的多媒体会话，这是对当前使用的web服务器的补充。使用SIP建立和控制这些会话的一个重要的优点是通过由信令路径中的会话端点和B2BUA二者交换更新的SDP提供和应答来修改内容流是相对容易的。这些修改还允许：流从单播到IP组播的改变；至多宿主(multihomed)设备的传输类型的改变和传输端点的改变。
本发明是基于这样的思想：使用信令(例如SIP)将去往多个网络客户端(或这种流的多个请求)的多个单播媒体流绑定成从单个内容提供商去往与所述多个客户端较近的网络节点的单个流。从所述网络节点开始，所组合的流根据本地网络能力和其他优化准则再次被调度，即或者是单播或者是组播。
附图说明
参考附图，通过阅读下面作为实例描述的实施例，本发明的所述及其他方面将变得明显。
图1是根据本发明实施例的通信网络的简化视图；
图2示出了具有第二用户的图1的网络；
图3示出了由图2的内容分配控制器执行的过程；
图4示出了在图2的网络中执行的信令过程；
图5是根据本发明第二实施例的通信网络的简化视图；
图6示出了具有请求相同内容的另一用户的图5的网络；
图7是根据本发明第三实施例的通信网络的简化视图；
图8是根据本发明第四实施例的通信网络的简化视图。
具体实施方式
参考图1，通信网络9或网络域包括用户终端1、信令代理6、内容提供商3和内容分配控制器2。图1概略地示出了用于在内容提供商3和用户终端1之间建立通信会话以分配流式传输内容给用户终端1的信令流程。
作为说明，信令协议是在互联网工程任务组的RFC 3261中定义的SIP。图1示出了在用户终端1和内容提供商3二者中的传输平面组件和在SIP中称为用户代理UA的信令平面组件。然而，信令平面和传输平面之间的区别仅是逻辑区别。
内容提供商3包括一个或多个与网络9相连的、用以提供内容服务给普通公众或一组用户的服务器。可能涉及任何类型的内容，例如实时、点播、音频、视频、IPTV信道、IP无线信道、音频会议、视频点播等。运行这种服务的签约和接入控制过程对于本领域技术人员而言是已知的。例如，用户具有接口，例如web页面或使之能够选择和请求列表中的内容的其他事物。
内容提供商3针对不同的内容信道而分配不同的SIP的统一资源标识符(URI)。在一个内容信道内可以存在不同的数据流，例如以不同编解码的音频和视频和/或不同的质量等级。响应于用户选择了要播放的内容，用户终端1生成SIP请求，称作INVITE。INVITE 10被发送到所选内容的URI并且包括会话的描述。
会话描述协议(SDP)(RFC 2327)用于描述会话。其在构造提供和应答方面的使用在RFC 3264中被定义。具有SDP的SIP使用提供/应答模型，其中一个UA发送包含所建议的会话描述的称为提供的会话描述。所述提供指示了期望的通信方式(音频、视频、游戏)、这些方式的参数(例如编解码类型)和用于从应答方接收媒体的地址。其他UA用称作应答的另一会话描述来响应，该描述指示了所接受的通信方式、应用于这些方式的参数和用于从提供方接收媒体的地址。SDP使之能够针对多媒体会话中的每个流而使用不同的IP地址。
在提供/应答模型中，UA之间可进行两种交换：
-提供在SIP INVITE中，而应答在OK或其他SIP响应中，
-或者提供在OK或其他SIP响应中，而应答在SIP ACK中。
主叫方或被叫方可以修改现有会话。这个修改可以包括改变地址或端口、添加媒体流、去激活媒体流等。这通过在建立会话的同一对话中发送新的INVITE请求来完成。在现有对话中发送的INVITE请求称作re-INVITE。对于去激活流，端口号设为0。
应用于INVITE中的会话描述的相同的提供-应答模型也应用于re-INVITE。发送会话的完整描述，而不仅仅是改变。当UA接收到现有对话的re-INVITE时，它检查会话描述的内容以获悉它是否已改变。如果会话描述已改变，则UAS可能地在为了确认而询问用户之后相应地调整会话参数。
INVITE 10通常被转发给服务于用户终端1的域的SIP代理6。SIP代理6被配置为可能地在接入控制过程之后转发所有信令消息给负责网络9的内容分配控制器2，所述接入控制过程不在本发明讨论范围之内。在这个实施例中，内容分配控制器2被实现为SIP背靠背用户代理(B2BUA)，即能够处理其作为用户代理服务器(UAS)而接收的请求的SIP实体。为了确定如何应答请求，它也可以用作用户代理客户端(UAC)并生成请求。它维持对话状态并参与在它已建立的对话中发送的所有请求。
在这点，B2BUA 2在会话状态信息数据存储单元7中创建记录以存储关于新的INVITE 10的状态信息。它还将INVITE 10转发至内容提供商3。SIP消息可以根据网络拓扑而经由附加的SIP服务器(未显示)，但是B2BUA 2停留在剩余呼叫的信令路径中。并不是所有的情形都需要SIP代理。在实施例中，用户终端1和内容提供商3可以直接对应于B2BUA 2。
如果它可能地在接入控制过程之后接受请求，则内容提供商3发送SIP响应OK 11至用户终端1，用户终端1发送ACK消息12来完成三方SIP握手。OK 11和ACK 12采用与INVITE 10相同的路径并且使得内容分配控制器2记录相应的状态信息以保持会话的最新呈现。
当接收到ACK 12时，内容提供商3开始利用会话参数将所请求的一个或多个内容数据流13传送至用户终端1，所述会话参数已经在通过SIP消息10、11、12而传输的SDP中被协商。例如，例如RTP、RTSP和RTCP的实时协议可以被用来传输数据流13。
现在参考图2至图4来说明内容分配控制器2的功能。简单地说，内容分配控制器2监控它所负责的网络或网络域9中的现有会话和新的请求。内容分配控制器2检测指定情形的发生，这使之能够优化内容流通过至少一个中继节点向多个网络客户端的分配。优化条件包括给定的多个用户请求相同的数据流这一事实以及给定的多个用户的网络位置使得通过给定中继节点来中继数据流变得高效这一事实。在实施例中，给定的多个用户必须满足接近条件，例如在同一城市、子网、无线小区或其他预定区域。响应于所满足的这些条件，内容分配控制器2建立通信会话以使得数据流的单个拷贝被传送到中继节点，该数据流的几个拷贝可以从该中继节点被发送给不同的用户。因此，内容分配控制器2将由使用N个相同或相似流的N个用户所造成的网络负载推至网络边缘(N是大于1的整数)。
参考图2，再次示出了图1的网络9，其中省略了SIP代理。当流13被连续发送给用户终端1时，第二用户终端4请求相同的内容，例如相同的TV信道。用户终端4以与上文描述的相同的方式发送INVITE 15。
当接收INVITE 15时，内容分配控制器2执行图3所示的过程以确定是否满足优化条件。
在步骤20，内容分配控制器2创建新的记录以将INVITE 15的有关部分存储到会话状态信息数据存储单元中。
在步骤21，将INVITE 15中定义所请求的数据流的部分与现有会话的状态信息相比较以检测是否至少一个现有会话已包括所请求的数据流。例如，如果不同的SIP URI用于不同的信道，则这个步骤包括将INVITE 15中的“To”字段与现有会话所涉及的URI相比较。当发现相同的SIP URI时，还比较SDP中的“m＝”行以检测现有会话中所用的编解码是否匹配于INVITE 15中指定的一个或多个编解码。包括所请求的数据流的一个或多个现有会话被选择并且过程进行到步骤22。在图2的实例中，假设终端1和4请求相同的数据流。
在步骤22，将INVITE 15中的定义所请求的数据流的目的地的部分与所选择的一个或多个会话的状态信息相比较，以检测是否现有会话中的数据流的至少一个接收方位于用户终端4附近。为了比较用户终端4的网络位置和现有会话的接收方(即所示实例中的终端1)的网络位置，所述过程优选地依赖于SDP的“c＝”行中的目的地IP地址。例如，检测两个IP地址属于公共IP子网是比较容易的。B2BUA 2也可以通过对两个IP地址进行跟踪路由或根据已知的网络拓扑知识，特别是在接近网络9的中继节点的段中，检测两个IP地址属于接近的子网。
在图2中，假设用户终端1和4位于公共网络段8中，例如子网。当发现请求的终端4属于与已接收所请求的数据流的至少一个网络单元(即所示实例中的用户终端1)相同的网络段时，所述过程选择相应的一个或多个网络单元并且进行至步骤23。在步骤22中，也可以使用其他信息，例如SIP中的端点的“Contact”报头。
在步骤23，根据所选用户所处的网络段来选择中继节点，即所示实例中的终端4和1，从而以高效的方式将所请求的数据流从内容提供商3中继至用户。
在一个实施例中，选择步骤是基于内容分配控制器2对网络段拓扑及各个中继节点与各个网络段之间的关联的预先获知的。例如，运营商网络9被分成几个段，每个段包括子网或子网集合，并且多个中继节点位于该网络中。每个中继节点在指定网络段中操作并且具有其自己的该段内的IP地址。相应的拓扑数据被存储在中继寄存器中以由内容分配控制器2使用。在所示实例中，中继节点5在终端1和4所处的网络段8中操作，因此选择中继节点5。在其他实施例中，内容分配控制器2通过动态发现或签约机制来确定使用哪个中继节点。在其他实施例中，可以固定地设置对中继节点的选择，即内容分配控制器2被固定地配置成使用给定中继节点。
步骤21和23用于确定所请求的数据流可以从给定中继节点被发送至多个用户。这些步骤可以以不同的顺序来执行。在修改的实施例中，请求的客户端的网络段被确定，然后在该段中操作的中继节点被选择，然后执行步骤22以检测现有会话中的数据流的接收方是否位于该段中。
从步骤23开始，如果满足优化条件，则所述过程进行到步骤24以触发利用所选中继节点的会话的建立。在所示实例中，在两个用户(即终端1和4)请求同一流之后满足所述条件。
然而，在使用中继节点之前定义所需要的用户数目仅是一种配置。在步骤21、22或23之后，如果待由该中继节点服务的用户数量太少，则所述过程进行到步骤25。从步骤25开始，针对终端1所描述的相同的过程可以被执行以生成内容提供商3与用户终端4之间的独立的数据流。
在步骤24，内容分配控制器2发起信令流以将所请求数据流的分配经由所选中继节点重定向至所选用户。在图2的实例中，数据流从内容提供商3被分配至中继节点5，并且由中继节点5代表内容提供商3重新发送至终端1和4，如实线箭头31、37和38所示。SIP信令可以以不同的方式被使用以建立这些会话。当然，中继节点必须在归属SIP服务器中的SIP寄存器中注册。图4示出了信令流的说明性实现。ACK消息被省略。
在步骤30，内容分配控制器2与内容提供商3建立新的会话以将所请求的数据传送至中继节点5。INVITE以该中继节点的地址作为SDP中的目的地IP地址而被发送至内容提供商3。可选地，如果内容提供商3和网络支持IP组播，则组播地址可以被用作目的地地址。箭头31表示数据流。
在步骤32，内容分配控制器2与中继节点5建立新的会话以将所请求的数据传送至终端1和4。如果在中继节点5与用户终端1和4之间可以使用IP组播，则单个会话就足够了。因此，INVITE被发送至中继节点5，其中内容提供商3作为源IP地址而用户终端1和4作为单播目的地IP地址，或者组播地址作为源和目的地IP地址二者，这是由于当前在SIP提供/应答模型中的组播支持的限制。
在步骤33，内容分配控制器2修改内容提供商3与用户终端1之间的SDP以使得用户终端1从中继节点5而不是内容提供商3接收数据流。因此，re-INVITE以修改的SDP而被发送至用户终端1。
在步骤34，内容分配控制器2修改由用户终端4发送的SDP并且将修改后的SDP发回用户终端4从而也使得用户终端4从中继节点5而不是内容提供商3接收数据流。然后，中继节点5开始将数据传送至用户终端。箭头37和38表示数据流。
在步骤36，内容分配控制器2从内容提供商侧接收初始数据流13。在该步骤中，re-INVITE例如以SDP中的“a＝inactive”行而被发送至内容提供商3。对于用户终端1而言不存在服务终端，因为它已经在步骤33中从数据流13改变至数据流37。为了使得流之间的过渡变得平滑，可以在步骤33中发送的SDP中利用“t＝”行来指定开始时间。
在图4中，对于用户终端1而将所述步骤的顺序安排成先接后断(Make-before-Break)，即在步骤33之后执行步骤36。然而，也可以以不同的顺序执行一些步骤。
在上文对图3中的步骤21的描述中，已经假设用户终端4请求其编解码与现有会话中使用的编解码相同的数据流，即数据流13的编解码。然后，可以针对图4的所有会话建立而保持相同的编解码。然而，这对于执行经由中继节点5的优化分配而言并不是严格必要的。因此，在修改的实施例中，步骤21中的比较准则可以放宽。当用户终端4请求具有与数据流13不同的编解码的相同内容时，即相同的内容URI，内容分配控制器2仍然有可能查看由用户终端1发送的INVITE 10中的初始提供从而找到匹配于用户终端4发送的提供的编解码。然后，内容分配控制器2可以在图4的会话建立中强制匹配的编解码，即使它也许是与现有会话所使用的编解码不同的编解码。
在另一修改的实施例中，中继节点5具有在不同编解码之间转换数据流的能力。因此，内容分配控制器2使用图4的信令流来代表端点协商要在中继节点上游和下游使用的合适的编解码。因此，不同的编解码可以被用于数据流31、37和38。例如，内容分配控制器2在建立会话之前使用SIP OPTION消息来请求由中继节点支持的编解码。
在另一修改的实施例中，中继节点5以及中继节点5与用户终端1和4之间的网络都支持广播传输方法，例如DVB-H或MediaFIo或MBMS(UMTS网络中)。因此，会话可以在步骤32至34以广播模式被建立。如果中继节点5支持几种传输方法，则可以基于几个准则来做出选择一种传输方法的判定，所述准则例如是网络位置和接收方数量，以及组播或广播相对于每网络段单播的效率和成本。
在另一实施例中，对等技术用在中继节点5与用户终端1和4之间。因此，中继节点用作对等超节点。
如图4上的箭头39所示，例如通过使用SIP路由集报头字段，可以将内容提供商3保持在所有会话的信令路径中，从而将内容的每个接收者及时通知给内容提供商3。然而这并不是必须的。在实施例中，例如由于可量测性(scalability)的原因而未将单独的监听者及时通知给内容提供商。
为了简化，上面所描述的实例仅涉及两个终端用户和单个中继节点。然而，相同的过程可以被用来通过一个或多个中继节点分配数据流给任何数目的终端用户。位于不同网络段中的不同中继节点可以用来服务于位于各自网络段中的不同用户集。当涉及大量用户时，如果检测优化可能性所需的时间较长，则可以通过首先直接在请求的客户端与数据源之间建立新的会话来响应于新的请求，即无须使用中继节点，然后一旦检测到优化可能性并选择了有关中继节点就修改该会话。
在实施例中，通过将第一中继节点看作控制相同网络或另一网络中的不同段的第二中继节点的内容提供商来多次实施相同的过程。现在参考图5和6描述这种实施例。
图5示出了与另一网络109互连的图2的网络9。在网络109中，具有与网络9中的单元相似功能的单元用相同的参考号码加上100来标记。内容分配控制器102负责网络109。SIP代理106被配置为可能地在接入控制过程之后将所有的信令流传递给内容分配控制器102。
在步骤40，在稍后的时间，用户终端101向内容提供商3请求相同的内容流。INVITE经由SIP代理106、内容分配控制器102、SIP代理6和内容分配控制器2而被发送给内容提供商3。由于用户终端101的网络位置，内容分配控制器2检测已被发送至中继节点5的数据流31可以针对用户终端101而被重新使用。例如，内容分配控制器2通过配置而获知整个网络109属于中继节点5，因为中继节点5的段包括网络9和109之间的边界路由器。可选地，内容分配控制器2例如通过在每个事例中计算网络跳数来确定用户终端101相比内容提供商3而言更接近于中继节点5。
在步骤41，内容分配控制器2修改接收自终端101的INVITE中的SDP以及由内容提供商3发回的OK中的SDP，从而也使得终端101接收来自中继节点5而不是内容提供商3的数据流。
在步骤42，内容分配控制器2与中继节点5建立新的会话以发送数据流至终端101。然而，这在中继节点5已经组播该流的情况下就可以不是必须的。然后，相同的组播地址可以被用作所有三个终端的目的地IP地址。
在步骤43，中继节点5开始将内容传输至用户终端101。
参考图6，在稍后的时间，用户终端104向内容提供商3请求相同的内容流。在步骤45，用户终端104经由SIP代理106、内容分配控制器102、SIP代理6和内容分配控制器2发送INVITE至内容提供商3。在这个阶段，内容分配控制器102已经从用户终端101发送(步骤40)的INVITE和内容分配控制器2代表内容提供商3发送(步骤41)的OK中获知用户终端101正从中继节点5接收数据流以及所使用的编解码。由于用户终端104的网络位置，内容分配控制器102检测到中继节点105可以用于将数据流分配给终端101和104二者。例如，内容分配控制器102检测到两个终端101和104都位于属于中继节点105的网络段109中。
在步骤46，内容分配控制器102使用SIP信令来与中继节点5建立新的会话从而传送所请求的内容至中继节点105。
在步骤47，内容分配控制器102使用SIP信令来与中继节点105建立新的会话从而将所请求的内容传送至两个终端101和104。如果中继节点105可以组播数据流则仅需要一个会话。
在步骤48中，内容分配控制器102使用SIP信令来修改内容提供商3与用户终端101之间的SDP从而使得用户终端101从中继节点105而不是中继节点5接收数据流。
在步骤49，内容分配控制器102使用SIP信令来修改接收自终端104的INVITE中的SDP，从而也使得终端104从中继节点105而不是内容提供商3接收数据流。在步骤50，中继节点105开始将内容传输至用户终端101和104。
在任何时候，单个用户都可以离开呼叫而不会影响其他用户。在该情况下，用户发送BYE至内容提供商。当收到BYE时，内容分配控制器可以通知相应的中继节点删去该请求的用户。
在实施例中，上述过程可以被实现在IP多媒体子系统(IMS)结构中。IMS是一种通过合并互联网的应用和能力与无线和有线电话来促进固定移动融合的结构。IMS使得多媒体应用(语音和视频二者)能够通过多种接入形式而被使用，包括第三代(3G)无线设备，例如移动电话和个人数字助理(PDA)，以及通过传统的互联网接入方法，包括公司局域网和宽带连接。除了明显的物理带宽约束之外，IMS被构建成从物理网络自身消除任何服务递送依赖性。分层方法使得IMS能够提供与接入无关的服务递送机制。
IMS的三个主要层是传输层、控制层和服务层。下面简单的概述IMS的主要功能。
传输层可以包括多种类型的接入网络。基于分组的网络的一些例子是通用分组无线业务(GPRS)、通用移动通信系统(UMTS)、码分多址2000(CDMA2000)、无线局域网(WLAN)、PacketCable以及异步数字用户线(ADSL)。用户或者直接经由IMS终端(例如3G无线手持设备)或者经由通过网关(即提供传统网络功能与IMS间的互通的设备)连至IMS基础设施的非IMS设备(例如传统的公共交换电话网(PSTN))、通过传输层而被连接到IMS基础设施。
控制层是IMS中的功能区域，其提供所有的会话和呼叫控制。呼叫会话控制功能(CSCF)是网络的中央路由引擎和策略执行点并且使用会话初始协议(SIP)进行呼叫控制。归属用户服务器(HSS)也位于控制层中。HSS是包含所有相关用户信息的集中式数据库，例如归属网络位置、安全信息和用户配置文件信息(包括用户已经订阅且可以分享的服务)。
服务层是应用服务器(AS)所处的层。在服务层中所有服务通过标准化协议(主要是SIP)、经由IMS接口被递送至控制层。
现在参考图7描述这种实施例。在图7中，具有类似于图5和6的功能的单元用相同的参考号码标记。
图7示出了两个运营商网络，左边是具有IMS核心51的全IP网络9，右边是具有IMS核心52的UMTS网络109。这两个运营商网络都具有应用服务器2(在其IMS核心中是102)以及至少一个中继节点(在传输层中是105)。应用服务器2和102每个都用作上述的内容分配控制器，其从SIP服务器6或106转发SIP信令，即IMS中的S-CSCF。图7示出了这样的情形：其中三个终端1、101和104以优化的方式接收相同的实时视频流，同时直接从内容提供商接收个性化音频流。终端1接收由中继节点5组播或单播的视频流。终端101和104接收由中继节点105组播或单播的视频流，其中该中继节点105接收由中继节点5组播或单播的视频流。
虚线示出了部件之间的逻辑链路而并不限制这些链路的物理实现。每个链路上的标签代表可在该链路上使用的一个或多个协议。例如，SIP用于会话控制、DIAMETER或RADIUS用于数据库访问以及COPS或DIAMETER用于服务质量执行。下列缩写被使用：PDF(策略决策功能)、PEP(策略执行点)、RNC(无线网络控制器)、SGSN(服务GPRS支持节点)、GGSN(网关GPRS支持节点)、BM-SC(广播组播服务中心)、COPS(公共开放策略服务)和RADIUS(远程认证拨入用户服务)。
图7示出了在终端、中继节点和内容提供商3处的多媒体会话所涉及的SDP。由应用服务器2和102在更多用户例如利用参考图5和6描述的过程请求相同的视频流时动态实现这些SDP。由于应用服务器2和102是SIP信令流中的B2BUA，中继节点5因而具有同时针对中继节点5而内容提供商3侧的SDP，而内容提供商3具有同时针对中继节点5和终端1侧的SDP。使用下面的惯例：
-“视频”和“音频”表示媒体类型，即在“m＝”行中。
-CP、RA1、RA2、UE1、UE2和UE3分别表示内容提供商3、中继节点5、中继节点105、终端1、终端101和终端104的IP单播地址，即在“c＝”行中。
-MA1和MA2分别表示网络9和109中使用的IP组播地址，即在“c＝”行中。
-“x|y”是指“x或y”。
-“←”表示“sendonly”，而“→”表示“recvonly”，即在“a＝”行中。
在优选实施例中，应用服务器2和102是用于融合多媒体和广播(MBC-AS)的IMS应用服务器，其能够在单播和组播均可用且均在网络段中被支持时将流从单播切换至IP组播。流从单播到组播或相反的动态改变可以用SIP的re-INVITE消息来支持。此外，MBC-AS可以潜在地利用到达多宿主终端所能够经由的所有网络路径，从而优化网络段集合的带宽和等待时间。在实施例中，BM-SC也可以做出本地判定来对终端使用单播或MBMS，或者由MBC-AS指示它这样做。
当内容流变得更加普及时，MBC-AS可以用于不同的网络段以做出网络段指定的判定，并且同样地控制由中继实现的内容分配。
由于从不同源单播和组播的流可以在多媒体会话中被合并，因此个性化和交互性可以在结合共享流的单独流中被支持。应用服务器2和102也能够缩减针对内容提供商的信令。例如，当中继节点已经可用时，应用服务器可以直接处理来自用户的新的INVITE，而不是将其转发至内容提供商。因此，内容提供商3不需要处理每个端点的控制会话。
在修改的实施例中，应用服务器2和102支持SIP的应答/提供模型中的IP组播的增强以允许组播发送方与组播接收方之间的信令，如D.Bijwaard所著的互联网草案“Requirements for group sessions usingmulticast”(draft-bijwaard-sipping-multicast-requirements-00，2007年8月)中所说明的那样。
利用所描述的SIP受控内容分配技术，不必在所有路由器或端点中实现IP组播。可选地，不同的组播地址可以被用在不同的网络段。利用所描述的分配技术，信道越普及就可以在端点附近获得越高的效率。
上述实施例大部分都是指利用SIP实现的中继节点的实时内容的分配，即假设用户终端1和4基本上同时接收内容流的相同部分。在适合非实时内容的实施例中，例如适用于视频点播，中继节点也被用作用户缓存内容流的代理服务器，从而以非同步的方式在不同的时刻将其分配给不同的用户。现在参考图8描述这种实施例。
在图8中，与图2相同或相似的单元用相同的参考号码标记。在这个实施例中，内容分配控制器2判定使用已用于中继初始数据流13至用户终端1的中继节点5。这个判定可以基于预测或推断的用户终端1最初请求的内容的普及度。因此，响应于来自用户终端1的INVITE 10，内容分配控制器2使用SIP信令来建立内容提供商3与中继节点5之间的第一会话以及中继节点5与用户终端1之间的第二会话。当传送内容流至用户终端1时，中继节点5也将该内容流缓存到本地数据存储单元60中。可以在有限的时间内缓存该内容流，例如用户终端1的会话持续时间或涉及相同内容的第二或稍后会话的持续时间(若有的话)。
随后，例如当用户终端1已经接收了一半请求的电影或音频节目时，相同的内容被用户终端4请求。利用与图3类似的过程，内容分配控制器2检测由中继节点5接收且缓存的内容流13可以响应于终端4的INVITE15而被重新使用。内容分配控制器2执行类似于图4的步骤34中所描述的信令，从而代表内容提供商在中继节点5与用户终端4之间建立新会话。与图2对照，被发送至用户终端4的数据流138相对于用户终端1接收的数据流在时间上偏移了，即用户终端4首先接收与节目开始相对应的、被缓存在数据存储单元60中的数据流部分。这种缓存接入可以通过请求的URI或内容提供商而被触发，这即是提供离线内容。同时，用户终端1可能播放节目的末尾部分。对照图4，内容分配控制器2在这种情况下不需要修改用户终端1的会话。
可选地，当(给定用户数目之后的)第二用户请求相同内容时，中继节点也可以开始缓存，而不是默认地为将来的会话缓存。中继节点然后当第二用户直接从内容提供商获得其内容时填充换缓存的首部，然后当获得第二用户的请求的时间标记时使用缓存的数据。换言之，中继节点首先在SDP中的指定持续时间内直接从内容提供商下载流的首部，然后从缓存读取。
因此，在实施例中，中继节点也用作用于代理多媒体流(例如非实时内容)的代理服务器和/或用作用于转换端点附近的传输层中的数据流(例如以终端指定的方式)的适配节点。
尽管上面的实施例主要是指SIP，然而也可以使用其他信令协议来实现类似的过程和功能，例如HTTP或H323。对于HTTP，内容分配控制器的功能可以被实现在web代理中。对于H323，内容分配控制器的功能可以被实现在媒体网关控制器或会话边界控制器中，而媒体网关或多点控制单元可以用作中继节点。在其他实施例中，内容分配控制器和中继节点可以被集成到单个设备中，例如家庭网络中的家庭网关或xDSL调制解调器从而分配内容流到住宅中的设备。
在所有情形中，所描述的内容分配技术的优点是减小了分别发送内容流至多个相似目的地的开销。也可以针对内容发送方和位于至接收方的路径中的任何路由器而实现带宽上的益处。
本发明不限于上述实施例。所附的权利要求体现了本领域技术人员可以设想的所有的修改和可选构造，其落在上面说明的本发明的基本教学之内。
术语“包括”等的使用并不排除存在除权利要求中所描述之外的其他单元或步骤。此外，在单元或步骤之前的术语“一个”的使用并不排除存在多个这种单元或步骤。本发明可以借助于硬件以及软件来实现。同一个硬件可以代表几个“装置”。
在权利要求中，括号中的任何参考标记都不应被看作是对权利要求范围的限制。

Claims (27)

1.一种用于控制通信网络中的共享内容流的分配的方法，包括下列步骤：
存储与所述网络内的现有通信会话(13)有关的会话状态信息，
接收关于传输内容流至请求的网络客户端(4)的请求(15)，
确定(21)现有会话包括所请求的内容流，
确定(22)所述现有会话中的所述内容流的接收方(1)具有与所述请求的网络客户端的网络位置关联的网络位置，
在关联于各个网络段的多个中继网络单元之中选择(23)能够服务于所述关联的网络位置的中继网络单元(5)，以及
建立(30、32、33、34)至少一个通信会话以通过所述中继网络单元(5)将所请求的内容流传送至所述请求的客户端(4)和所述现有会话中的内容流的接收方(1)二者。
2.根据权利要求1所述的方法，还包括修改(33)所述现有会话以使得所述接收方从所述中继网络单元接收所述内容流的步骤。
3.根据权利要求1所述的方法，还包括在所述中继网络单元(5、60)缓存所述内容流的步骤，其中，所述中继网络单元以时间偏移的方式将所请求的内容流传送至所述请求的网络客户端和所述现有会话的接收方。
4.根据权利要求1所述的方法，还包括在所述中继网络单元转换所请求的内容流的步骤。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，在所述中继网络单元与所述请求的网络客户端和所述现有会话的接收方二者之间建立组播通信会话。
6.根据权利要求1所述的方法，其中，在所述中继网络单元与所述请求的网络客户端和所述现有会话的接收方中的每一个之间建立单播通信会话。
7.根据权利要求1所述的方法，其中，在所述中继网络单元与所述请求的网络客户端和所述现有会话的接收方二者之间建立广播通信会话。
8.根据权利要求1所述的方法，还包括在一组所述网络所支持的传输协议中选择传输协议的步骤，所述组包括单播传输协议以及组播传输协议和广播传输协议中的至少一个，选择所述传输协议用于在所述中继网络单元与所述请求的网络客户端和所述现有会话的接收方二者之间传送所请求的内容流。
9.根据权利要求1所述的方法，其中，会话初始协议被用于建立所述通信会话。
10.根据权利要求1所述的方法，还包括确定(22)所述请求的网络客户端和所述现有会话的接收方属于所述网络的公共IP子网。
11.根据权利要求1所述的方法，还包括确定(22)所述请求的网络客户端和所述现有会话的接收方彼此相距较近这一步骤。
12.根据权利要求1所述的方法，还包括确定(22)所述请求的网络客户端和所述现有会话的接收方是位于无线系统的公共小区中的无线终端。
13.根据权利要求1所述的方法，还包括检测(21)所述请求和现有通信会话的会话状态信息二者中的、关联于所述内容流的公共URI。
14.根据权利要求1所述的方法，还包括检测(21)所述请求和现有通信会话的会话状态信息二者中的、关联于所述内容流的公共媒体描述参数。
15.根据权利要求1所述的方法，还包括从所存储的中继注册中取回(23)能够服务于所述关联的网络位置的中继网络单元的身份。
16.根据权利要求1所述的方法，还包括协商(30、32、33、34)用于从所述中继网络单元向所述请求的网络客户端传送所述内容流的编解码。
17.根据权利要求1所述的方法，其中，与多个中继网络单元(5、105)建立通信会话以将所述内容流中继至多个网络客户端组(1、4；101、104)。
18.一种用于通信网络的流式传输内容分配控制器(2、102)，包括：
存储装置，用于存储与所述网络内的现有通信会话有关的会话状态信息，
接口，用于接收来自网络客户端(4)的关于内容(15)的请求，
内容关联装置，用于识别具有与所请求的内容流关联的内容流(13)的现有会话，
网络位置关联装置，用于识别具有与所述请求的网络客户端的网络位置关联的网络位置的所述现有会话中的所述内容流的目的地，
中继确定装置，用于在关联于所述网络的各个段的多个中继网络单元之中选择能够服务于所述关联的网络位置的中继网络单元(5)，和
信令装置，用于建立至少一个通信会话以通过所述中继网络单元将所请求的内容流(37、38)传送至所述请求的网络客户端(4)和所述现有会话的目的地(1)二者。
19.根据权利要求18所述的内容分配控制器，其中，所述信令装置使用会话初始协议。
20.根据权利要求18所述的内容分配控制器，其中，所述网络位置关联装置能够确定所述请求的网络客户端和所述现有会话的接收方属于所述网络的公共段(8)。
21.根据权利要求18所述的内容分配控制器，其中，所述中继确定装置包括数据存储单元，该数据存储单元包括将多个中继网络单元中的每一个关联于各自的网络段的配置信息。
22.根据权利要求18所述的内容分配控制器，其中，所述内容关联装置能够检测(21)所述请求和现有通信会话的会话状态信息二者中的、关联于所述内容流的URI。
23.根据权利要求18所述的内容分配控制器，其中，所述内容关联装置能够检测(21)所述请求和现有通信会话的会话状态信息二者中的、关联于所述内容流的媒体描述参数。
24.一种通信网络(9、109)，包括
根据权利要求18的内容分配控制器(2、102)，和
用于服务于所述网络的各个段的多个中继网络单元(5、105)。
25.根据权利要求24所述的通信网络，还包括被配置成将源自所述通信网络的客户端的请求定向到所述内容分配控制器的至少一个信令代理服务器(6、106)。
26.根据权利要求24所述的通信网络，其具有IP多媒体子系统结构。
27.根据权利要求24所述的通信网络，其包括根据权利要求19的、负责所述网络的不同管理域(9、109)的多个内容分配控制器(2、102)。
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