CN101505251A

CN101505251A - 家用网络系统及其允入控制方法

Info

Publication number: CN101505251A
Application number: CNA2008100054519A
Authority: CN
Inventors: 陈玠民; 田凯文
Original assignee: Quanta Computer Inc
Current assignee: Quanta Computer Inc
Priority date: 2008-02-04
Filing date: 2008-02-04
Publication date: 2009-08-12
Anticipated expiration: 2028-02-04
Also published as: CN101505251B

Abstract

本发明提供一种家用网络系统及适用于家用网络系统的允入控制方法。该方法首先由一终端站台接收一第一请求信息，该第一请求信息代表该终端站台的一第一讯务请求。该第一请求信息包含一第一附加字段，该第一附加字段包含一第一传输路径、一第一所需频宽及对应该第一所需频宽的一第一压缩格式。接着，根据该第一传输路径及该第一所需频宽，该方法判断该第一传输路径中的每一个连结所分配到的可用频宽是否满足该第一所需频宽。如果该方法判断可用频宽满足该第一所需频宽，则该方法允许以该第一压缩格式传送该第一讯务。

Description

家用网络系统及其允入控制方法

技术领域

本发明涉及一种家用网络系统及其允入控制方法。特别是涉及根据本发明的家用网络系统及允入控制方法能够有效地提升家用网络系统的服务质量(quality of service，QoS)。

背景技术

近年来，由于多媒体娱乐被视为数字家庭中的头号应用，并且随着计算机普及率、宽带网络用户数与家庭网络渗透率的提高，以及数字相机、数字摄录像机与MP3播放机等消费性电子产品热卖，如何让多媒体影音内容得以在家庭中有效地分享与管理，已是刻不容缓的议题。

数字家庭是由家庭网络为骨干，以连结多媒体服务器、基站台(例如无线存取点(access point，AP))及终端设备，像是计算机及各种有通讯能力的电子设备。多媒体服务器提供各式各样的影音数据，像是音乐、电影、短片及图像等。终端设备经由基站台，并通过有线网络或无线网络以取得所需的影音数据。

请参阅图1。图1示出了现有的家庭网络中的分组1格式的示意图。如图1所示，分组由媒体存取控制标头(media access control header，MACheader)10、因特网通讯协议标头(internet protocol header，IPheader)12及数据(data)14组成。影音数据根据终端设备的媒体存取控制地址及因特网通讯协议地址在家庭网络中传送。

于现有的区域网络中，分组传送前必须经过随机等待机制(randomback-off mechanism)以避免多个分组同时传送所造成的分组碰撞。在因特网通讯协议标头中包含竞争窗(contention window，CW)与帧间间隔(inter-frame space，IFS)等二字段，该二字段用以决定分组传送前必须等待的时间，亦即通过一随机等待机制以避免分组碰撞。此外，所有的分组传送的机率皆相等，但这样却造成当网络雍塞时，具有实时(real-time)性质的分组无法被及时传送，造成网络质量的下降。

因此，本发明的主要范畴在于提供一种家用网络系统及适用于一家用网络系统的允入控制方法，以解决上述问题。

发明内容

本发明的一范畴在于提供一种家用网络系统及其允入控制方法。

根据本发明的一具体实施例为一种家用网络系统。该家用网络系统包含一多媒体服务器以及多个基站台。该多媒体服务器用以伺服多个终端站台。每一个终端站台能通过所述基站台中的一基站台连结至该多媒体服务器。

该多媒体服务器由一终端站台接收一第一请求信息。该第一请求信息代表该终端站台的一第一讯务请求(traffic request)，其中该第一请求信息包含一第一附加字段，该第一附加字段包含一第一传输路径、一第一所需频宽及对应该第一所需频宽的一第一压缩格式。根据该第一传输路径及该第一所需频宽，该多媒体服务器判断该第一传输路径中的每一个连结所分配到的可用频宽(available bandwidth)是否满足该第一所需频宽，其中该基站台用以分配频宽。如果该多媒体服务器的判断结果为是，该多媒体服务器允许以该第一压缩格式传送该第一讯务。

根据本发明的另一具体实施例为适用于家用网络系统的允入控制方法。该家用网络系统包含一多媒体服务器，用以伺服多个终端站台。该家用网络系统并且包含及连结至多个基站台。每一个终端站台能通过所述基站台中的一基站台连结至该多媒体服务器。

该方法首先由一终端站台接收一第一请求信息。该第一请求信息代表该终端站台的一第一讯务请求，其中该第一请求信息包含一第一附加字段，该第一附加字段包含一第一传输路径、一第一所需频宽及对应该第一所需频宽的一第一压缩格式。

接着，根据该第一传输路径及该第一所需频宽，该方法判断该第一传输路径中的每一个连结所分配到的可用频宽是否满足该第一所需频宽，其中该基站台用以分配频宽。

之后，如果该方法判断可用频宽满足该第一所需频宽，则该方法允许以该第一压缩格式传送该第一讯务。

关于本发明的优点与精神可以藉由以下的发明详述及其附图得到进一步的了解。

附图说明

图1示出了现有的家庭网络中的分组格式的示意图。

图2示出了根据本发明的一具体实施例的家用网络系统的示意图。

图3示出了用于根据本发明的家用网络系统的分组格式的示意图。

图4示出了以说明根据本发明的家用网络系统的允入机制。

图5A示出了根据本发明的另一具体实施例的适用于一家用网络系统的允入控制方法的流程图。

图5B示出了图5A中的步骤S106包含子步骤S1060～S1078的流程图。

附图符号说明

1、3：分组 10、30：媒体存取控制标头

12、32：因特网通讯协议标头 14、34：资料

2：家用网络系统 20：多媒体服务器

22：手机 24：个人计算机

26：桥接器 36：附加信息字段

NB1、NB2、NB3：笔记型计算机

AP1、AP2：无线存取点 Link1：第一连结

link2：第二连结 Link3：第三连结

S100～S106：流程步骤 S1060～S1078：流程步骤

具体实施方式

请参阅图2。图2示出了根据本发明的一具体实施例的家用网络系统2的示意图。

如图2所示，家用网络系统2包含一多媒体服务器20，该多媒体服务器20位于一号房内并用以伺服多个终端站台。终端站台可以是二号房及四号房内的笔记型计算机(NB1、NB2、NB3)、二号房内的手机22或三号房内的个人计算机24。家用网络系统2并且包含多个基站台。基站台用以分配频宽，基站台可以是二号房或四号房内的无线存取点(AP1、AP2)或三号房内的电力线网络桥接器26(power line communication hub，PLC hub)。每一个终端站台能通过所述基站台中的一基站台连结至该多媒体服务器20。

于实际应用中，该多媒体服务器20可以通过区域网络(local areanetwork，LAN)与二号房或四号房内的无线存取点(AP1、AP2)或三号房内的桥接器26连结。每一个终端站台可以通过有线网络或无线网络与相对应的基站台连结。举例而言，二号房内的笔记型计算机NB1与手机22分别可以通过超宽带(ultra wide band，UWB)无线通讯与WiFi无线网络与房间内的无线存取点AP1接线，此无线存取点AP1再通过区域网络与多媒体服务器20接线。三号房内的个人计算机24可以通过电力线网络传输与房间内的桥接器26接线，此桥接器26再通过区域网络与多媒体服务器20接线。四号房内的二台笔记型计算机NB2、NB3分别通过区域网络与蓝牙无线网络与房间内的无线存取点AP2接线，此无线存取点AP2再通过区域网络与多媒体服务器20接线。

于家用网络系统2中，数据是以网络分组的型式传输。请参阅图3。图3示出了用于根据本发明的家用网络系统2的分组3格式的示意图。除了现有的的媒体存取控制标头30、因特网通讯协议标头32及数据34的外，特别地，如图3所示，根据本发明的分组新增一附加信息(paddinginformation)字段36。该附加信息字段36可以包含讯务类型(traffictype)、讯务所需的频宽以及讯务的有效时间和传输路径(routing path)。该讯务类型可以是一音频类型(包括语音及音乐)、一视讯类型或一数据类型。有效时间(effective time)根据不同的讯务类型而分别定义一时间，若分组于网络中所传送的时间超过该有效时间，则该分组将被舍弃以释放频宽；举例来说，笔记型计算机NB3传送一请求信息给多媒体服务器20，多媒体服务器20检查分组到达时间是否已经超过有效时间，若超过有效时间300ms，则舍弃该分组的传送，若没有超过有效时间，则该分组将传送至无线存取点AP2，此时无线存取点AP2仍会再次检查分组到达时间是否超过有效时间，若传送时间超过有效时间，则舍弃传送该分组；若传送时间没有超过有效时间，则该分组将传送至笔记型计算机NB3。

于一具体实施例中，附加信息36的字段可以插入在媒体存取控制标头30及因特网通讯协议标头32之后，而在数据34之前。附加信息字段36用以作为该多媒体服务器20判断是否允许开始传送终端站台(即笔记型计算机、手机或个人计算机)请求的数据的依据。换言之，附加信息36栏位可以作为该多媒体服务器20的允入机制(admission control mechanism)的判断依据。

请参阅图4。图4示出了以说明根据本发明的家用网络系统2的允入机制。

该多媒体服务器20由一终端站台接收一第一请求信息。该第一请求信息即位于分组的附加信息字段36中。该第一请求信息代表该终端站台的一第一讯务请求，其中该第一请求信息包含一第一传输路径、一第一所需频宽及对应该第一所需频宽的一第一压缩格式。

以图4为例，四号房内的笔记型计算机NB3发送第一请求信息给房间内的无线存取点AP2，以要求该多媒体服务器20传送网络电台(即第一讯务)。第一请求信息的信息如下：讯务类型为语音(voice)、使用第一压缩格式(例如，第一种codec)，对应该第一压缩格式的第一所需频宽为64Kbps、有效时间为300ms、该第一传输路径的起始点为笔记型计算机NB3。无线存取点AP2收到笔记型计算机NB3的分组之后，修改该第一传输路径，将自己加入该第一传输路径中。此时，该第一传输路径变为笔记型计算机NB3->无线存取点AP2。修改完该第一传输路径之后，无线存取点AP2将包含该第一请求信息的分组传送给该多媒体服务器20。

该多媒体服务器20在收到无线存取点AP2的分组之后，检查分组到达时间是否已经超过有效时间300ms，若超过有效时间300ms，则舍弃该分组；若没有超过有效时间300ms，则根据附加信息栏位36中的该第一传输路径，判断笔记型计算机NB3和无线存取点AP2间的第一连结link1及无线存取点AP2和该多媒体服务器20间的第二连结link2的可用频宽是否皆满足该第一所需频宽。如果该多媒体服务器20的判断结果为是，该多媒体服务器20允许以该第一压缩格式传送该第一讯务。特别地，如果该多媒体服务器20允许以该第一压缩格式传送该第一讯务，该多媒体服务器20并且根据该讯务类型设定一讯务传送优先权(traffic priority)，并且基于该讯务传送优先权传送该第一讯务。

需注意的是。无线存取点AP2收到该多媒体服务器20传送的分组之后，亦会检查分组到达时间是否已经超过有效时间300ms，若没有超过则根据该讯务传送优先权传送分组给笔记型计算机NB3。若超过有效时间300ms，则舍弃该分组。

本发明在分组传送优先权的设定上藉由随机等待机制的参数竞争窗(contention window，CW)与帧间间隔(inter-frame space，IFS)等字段的差异化来设定实时讯务的传送优先权。于一具体实施例中，语音讯务可以具有最高优先权，亦即等待时间(竞争窗字段加上帧间间隔字段所决定的时间)最少就开始传送，视讯讯务则具有中等优先权，数据讯务则具有最低优先权。

如果该多媒体服务器20判断出可用频宽没有都满足该第一所需频宽，该多媒体服务器20对该终端站台拒绝该第一讯务请求。之后，该多媒体服务器20选择一替代机制以克服上述频宽无法满足的问题。

于一具体实施例中，该替代机制是由该多媒体服务器20检查是否有其它频宽使用率较低的压缩格式(例如将DVD影像格式转换成VCD影像格式)可供使用。如果有的话，该多媒体服务器20由该终端站台接收一第二请求信息，该第二请求信息代表该终端站台的一第二讯务请求，其中该第二请求信息包含一第二附加字段，该第二附加字段包含该第一传输路径、小于该第一所需频宽的一第二所需频宽及对应该第二所需频宽的一第二压缩格式。根据该第一传输路径及该第二所需频宽，该多媒体服务器20判断该第一传输路径中的每一个连结所分配到的可用频宽是否满足该第二所需频宽。如果该多媒体服务器20的判断结果为是，该多媒体服务器20允许以该第二压缩格式传送该第二讯务。

于一具体实施例中，该替代机制是由该多媒体服务器20通知对应该终端站台的基站台降低其它终端站台所占用的频宽，举例来说，该终端站台为笔记型计算机NB3，当频宽无法满足时，则多媒体服务器20通知对应笔记型计算机NB3的无线存取点AP2降低其它终端站台(例如笔记型计算机NB2)所占用的频宽，降低频宽的方法同样可采用使用率较低的压缩格式，如此笔记型计算机NB2所释放出的频宽即可满足笔记型计算机NB3所需的第一所需频宽。

于一具体实施例中，该替代机制是由该多媒体服务器20判断该终端站台(例如笔记型计算机NB3)的周遭终端站台(例如笔记型计算机NB2)连结至该多媒体服务器20的传输路径是否能满足该第一所需频宽。如果该多媒体服务器20的判断结果为是，该多媒体服务器20传送关于该周遭终端站台的一位置信息至该终端站台。判断是否为周遭的终端站台，可采用现有的的定位技术，于无线网络领域中可藉由接收讯号的强度来判断相对位置；于有线网络领域中，可藉由接收讯号的时间来判断相对位置。

以图4为例，当笔记型计算机NB3在无法解决传送网络电台所必要的频宽时，若同在四号房的笔记型计算机NB2的一第二传输路径中的每一个连结(例如，第二连结link2及第三连结link3)所分配到的可用频宽皆满足该第一所需频宽，则该多媒体服务器20将传送包含一位置信息(locationinformation)的分组至笔记型计算机NB3以告知使用者笔记型计算机NB2具有较佳的通讯质量，则使用者可至笔记型计算机NB2接收该第一请求信息。该位置信息则可以附加在附加信息36栏位中，并藉由分组传送至笔记型计算机NB3。

于一具体实施例中，该替代机制通过其它基站台以传送分组的该终端站台。举例来说，笔记型计算机NB3若能够接收无线存取点AP1的讯号，且该无线存取点AP1的一第三传输路径的每一个连结所分配到的可用频宽皆满足该第一所需频宽，则该多媒体服务器20可通过无线存取点AP1的第三传输路径传送分组至笔记型计算机NB3。

请参阅图5A。图5A示出了根据本发明的另一具体实施例的适用于一家用网络系统的允入控制方法的流程图。该家用网络系统包含一多媒体服务器，用以伺服多个终端站台。该家用网络系统并且包含及连结至多个基站台。每一个终端站台能通过所述基站台中的一基站台连结至该多媒体服务器。

该方法首先执行步骤S100，由一终端站台接收一第一请求信息，该终端站台对应一基站台。该第一请求信息代表该终端站台的一第一讯务请求，其中该第一请求信息包含一第一附加字段，该第一附加字段包含一第一传输路径、一第一所需频宽及对应该第一所需频宽的一第一压缩格式。

接着，根据该第一传输路径及该第一所需频宽，该方法执行步骤S102，判断该第一传输路径中的每一个连结所分配到的可用频宽是否满足该第一所需频宽，其中该基站台用以分配频宽。

若判断结果为是，则该方法执行步骤S104，允许以该第一压缩格式传送该第一讯务。特别地，如果该方法允许以该第一压缩格式传送该第一讯务，该方法并且根据该讯务类型设定一讯务传送优先权。若判断结果为否，则该方法执行步骤S106，以选择一替代机制以克服上述频宽无法满足的问题。

请参阅图5B。图5B示出了图5A中的步骤S106包含子步骤S1060～S1074的流程图。替代机制的流程是以步骤S1060～S1074为例，但不以此为限。

于一具体实施例中，该方法执行步骤S1060，由该终端站台接收一第二请求信息。该第二请求信息代表该终端站台的一第二讯务请求，其中该第二请求信息包含一第二附加字段，该第二附加字段包含该第一传输路径、小于该第一所需频宽的一第二所需频宽及对应该第二所需频宽的一第二压缩格式。

接着，根据该第一传输路径及该第二所需频宽，该方法执行步骤S1062，判断该第一传输路径中的每一个连结所分配到的频宽是否满足该第二所需频宽。

若判断结果为是，则该方法执行步骤S1064，允许以该第二压缩格式传送该第二讯务。

于一具体实施例中，该方法执行步骤S1066，判断另一终端站台的一第二传输路径中的每一个连结所分配到的可用频宽是否满足该第一所需频宽

若步骤S1066的判断结果为是，则该方法执行步骤S1068，以传送关于该另一终端站台的一位置信息至该终端站台。

于一具体实施例中，该方法执行步骤S1070，以判断该终端站台的一第三传输路径中的每一个连结所分配到的可用频宽是否满足该第一所需频宽。

若步骤S1070的判断结果为是，则该方法执行步骤S1072，通过该第三传输路径以该第一压缩格式传送该第一讯务。

于一具体实施例中，该方法执行步骤S1074，以通知对应该终端站台的该基站台降低其它终端站台所占用的频宽。

接着，该方法执行步骤S1076，判断该第一传输路径中的每一个连结所分配到的频宽是否满足该第一所需频宽。

若判断结果为是，则该方法执行步骤S1078，允许以该第一压缩格式通过该第一传输路径传送该第一讯务。

相较于现有技术，本发明特别针对家用网络的服务质量提出解决方案，不但可因应多媒体数据传输的需求，并且可适用在室内的各种无线和有线网络。本发明藉由多媒体服务器的允入机制及分组的传送优先权来控管资料传输。特别地，本发明在分组中新增一附加信息栏位，作为多媒体服务器的允入机制的判断依据，并藉由随机等待机制的参数设定分组的传送优先权，以达成比现有的的家用网络更加出色的服务质量。

藉由以上较佳具体实施例的详述，是希望能更加清楚描述本发明的特征与精神，而并非以上述所披露的较佳具体实施例来对本发明的范畴加以限制。相反地，其目的是希望能涵盖各种改变及具相等性的安排于本发明的权利要求的范畴内。

Claims

1.一种用于一家用网络系统的允入控制方法，该方法包含下列步骤：

(a)由一终端站台接收一第一请求信息，该终端站台对应一基站台，该第一请求信息代表该终端站台的一第一讯务请求，其中该第一请求信息包含一第一附加字段，该第一附加字段包含一第一传输路径、一第一所需频宽及对应该第一所需频宽的一第一压缩格式；

(b)根据该第一传输路径及该第一所需频宽，判断该第一传输路径中的每一个连结所分配到的可用频宽是否满足该第一所需频宽，其中该基站台用以分配频宽；以及

(c)如果步骤(b)中的判断结果为是，则允许以该第一压缩格式传送该第一讯务。

2.如权利要求1所述的方法，进一步包含下列步骤：

(d)如果步骤(b)中的判断结果为否，对该终端站台拒绝该第一讯务请求，并选择一替代机制。

3.如权利要求2所述的方法，其中该替代机制进一步包含下列步骤：

(e)由该终端站台接收一第二请求信息，该第二请求信息代表该终端站台的一第二讯务请求，其中该第二请求信息包含一第二附加字段，该第二附加字段包含该第一传输路径、小于该第一所需频宽的一第二所需频宽及对应该第二所需频宽的一第二压缩格式；

(f)根据该第一传输路径及该第二所需频宽，判断该第一传输路径中的每一个连结所分配到的频宽是否满足该第二所需频宽；以及

(g)如果步骤(f)中的判断结果为是，则允许以该第二压缩格式通过该第一传输路径传送该第二讯务。

4.如权利要求2所述的方法，其中该替代机制进一步包含下列步骤：

(h)判断另一终端站台的一第二传输路径中的每一个连结所分配到的可用频宽是否满足该第一所需频宽；以及

(i)如果步骤(h)中的判断结果为是，则对该终端站台拒绝该第一讯务请求，并且传送关于该另一终端站台的一位置信息至该终端站台。

5.如权利要求2所述的方法，其中该替代机制进一步包含下列步骤：

(j)判断该终端站台的一第三传输路径中的每一个连结所分配到的可用频宽是否满足该第一所需频宽；以及

(k)如果步骤(j)中的判断结果为是，则允许以该第一压缩格式通过该第三传输路径传送该第一讯务。

6.如权利要求2所述的方法，其中该替代机制进一步包含下列步骤：

(l)通知对应该终端站台的该基站台降低其它终端站台所占用的频宽；

(m)判断该第一传输路径中的每一个连结所分配到的频宽于降低其它终端站台所占用的频宽后是否满足该第一所需频宽；以及

(n)如果步骤(m)中的判断结果为是，则允许以该第一压缩格式通过该第一传输路径传送该第一讯务。

7.如权利要求1所述的方法，其中该第一请求信息并且包含一讯务类型，该讯务类型选自由一语音类型、一视讯类型及一数据类型所组成的一群组中的其一。

8.如权利要求1所述的方法，于步骤(c)传送该第一讯务之前，并且根据该讯务类型设定一讯务传送优先权，并且基于该讯务传送优先权传送该第一讯务。

9.如权利要求1所述的方法，其中该第一请求信息并且包含该第一讯务的一有效传送时间。

10.一种家用网络系统，包含：

一多媒体服务器，用以伺服多个终端站台；以及

多个基站台，该多个终端站台中的每一个终端站台分别通过该多个基站台中的一基站台连结至该多媒体服务器；

其中当该多媒体服务器由一终端站台接收一第一请求信息，该终端站台对应一基站台，该第一请求信息代表该终端站台的一第一讯务请求，其中该第一请求信息包含一第一附加字段，该第一附加字段包含一第一传输路径、一第一所需频宽及对应该第一所需频宽的一第一压缩格式，根据该第一传输路径及该第一所需频宽，该多媒体服务器判断该第一传输路径中的每一个连结所分配到的可用频宽是否满足该第一所需频宽，其中该基站台分配频宽；如果该多媒体服务器的判断结果为是，该多媒体服务器允许以该第一压缩格式传送该第一讯务。

11.如权利要求10所述的家用网络系统，其中如果该多媒体服务器的判断结果为否，该多媒体服务器对该终端站台拒绝该第一讯务请求并选择一替代机制。

12.如权利要求11所述的家用网络系统，其中该替代机制是由该多媒体服务器由该终端站台接收一第二请求信息，该第二请求信息代表该终端站台的一第二讯务请求，其中该第二请求信息包含一第二附加字段，该第二附加字段包含该第一传输路径、小于该第一所需频宽的一第二所需频宽及对应该第二所需频宽的一第二压缩格式；根据该第一传输路径及该第二所需频宽，该多媒体服务器判断该第一传输路径中的每一个连结所分配到的可用频宽是否满足该第二所需频宽；如果该多媒体服务器的判断结果为是，该多媒体服务器允许以该第二压缩格式通过该第一传输路径传送该第二讯务。

13.如权利要求11所述的家用网络系统，其中该替代机制是由该多媒体服务器判断另一终端站台的一第二传输路径中的每一个连结所分配到的可用频宽是否满足该第一所需频宽；如果该多媒体服务器的判断结果为是，该多媒体服务器传送关于该另一终端站台的一位置信息至该终端站台。

14.如权利要求11所述的家用网络系统，其中该替代机制是由该多媒体服务器判断该终端站台的一第三传输路径中的每一个连结所分配到的可用频宽是否满足该第一所需频宽；如果该多媒体服务器的判断结果为是，该多媒体服务器允许以该第一压缩格式通过该第三传输路径传送该第一讯务。

15.如权利要求11所述的家用网络系统，其中该替代机制是由该多媒体服务器通知对应该终端站台的该基站台降低其它终端站台所占用的频宽；之后，该多媒体服务器判断判断该第一传输路径中的每一个连结所分配到的频宽于降低其它终端站台所占用的频宽后是否满足该第一所需频宽；如果该多媒体服务器的判断结果为是，则允许以该第一压缩格式通过该第一传输路径传送该第一讯务。

16.如权利要求10所述的家用网络系统，其中该第一请求信息并且包含一讯务类型，该讯务类型选自由一语音类型、一视讯类型及一数据类型所组成的一群组中的其一。

17.如权利要求10所述的家用网络系统，其中如果该多媒体服务器允许以该第一压缩格式传送该第一讯务，该多媒体服务器并且根据该讯务类型设定一讯务传送优先权，并且基于该讯务传送优先权传送该第一讯务。

18.如权利要求10所述的家用网络系统，其中该第一请求信息并且包含该第一讯务的一有效传送时间。