CN101640895B

CN101640895B - 一种保证流媒体服务质量的方法及系统

Info

Publication number: CN101640895B
Application number: CN2009100906142A
Authority: CN
Inventors: 周文安; 马飞; 肖巍; 李钦德; 李野; 戴鹏; 徐力
Original assignee: Beijing University of Posts and Telecommunications
Current assignee: Beijing University of Posts and Telecommunications
Priority date: 2009-08-31
Filing date: 2009-08-31
Publication date: 2012-03-21
Anticipated expiration: 2029-08-31
Also published as: CN101640895A

Abstract

本发明公开一种保证流媒体服务质量的方法及系统。所述方法包括：监测当前网络的性能，当监测到当前网络的性能不足以满足流媒体业务的服务质量需求时，触发切换；确定目标网络，向移动节点通知切换目标网络相关信息，并将所述移动节点的流媒体业务的服务质量参数信息，由原接入网络节点中的原服务质量代理功能模块传给目标网络节点中的目的服务质量代理功能模块；所述目标网络节点中的目的服务质量代理功能模块建立服务质量映射；根据所述移动节点类型的不同采用不同的切换策略：当所述移动节点为双接口时，采用同步算法进行数据传输；当所述移动节点为单接口时，采用基于缓存的切换策略。本发明能够避免现有利用双网卡进行数据传输效率低下的问题，使多种接入方式协同工作，实现无缝切换。

Description

一种保证流媒体服务质量的方法及系统

技术领域

本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种基于平滑切换的保证异构网络中流媒体服务质量的方法及系统。

背景技术

移动通信技术的快速发展极大的丰富了各种应用，除了传统的高速上网、文件下载等业务，IPTV(交互式网络电视)、视频电话等流媒体业务极大的拓展了通信服务的概念，并成为新一代移动通信系统最具吸引力的业务。因此，在下一代的异构融合网络中，当移动节点处于多个网络覆盖范围内时，为用户提供一种最好的连接方式和配置方式，当有更多的接入用户时，如何依然能够保证流媒体业务流的质量，最大化资源利用率，并提高切换性能，从而实现服务质量(Qos，Quality of Service)保障，具有重要的研究意义。

为了解决移动节点在不同域间切换时的分组丢失，IETF提出了基于Mobile IPv6平滑切换草案，并进行了扩展，定义了平滑切换的缓存管理框架，目的是希望通过该框架结构尽量减少节点在移动切换过程中的数据丢失。当切换发生时，由切换前的接入路由器临时缓存所有发往移动节点的数据分组；切换完成后，把缓存的数据转发至新的路由器，保持应用的连续性和服务质量的可靠性。同时，结合基站缓存管理和移动节点(MN，Mobile Node)的各种快速切换策略以及区域注册技术，这一整套方案能够有效的达到快速切换和逼近无缝切换的服务质量，因此应用很广。

与此相关，现有技术提供了一种MIPv6环境下的快速切换控制方法。该现有技术中的快速切换是通过预切换实现的，具体而言是通过在各子网中设置独立的切换控制单元(HCU)，通过本地子网和新子网中切换控制单元内的信令模块和数据模块完成对快速切换的控制以及数据的缓存和转发，使移动节点快速平滑地从本地子网切换到新子网。

现有技术还提供了一种借鉴对等(P2P，Peer to Peer)网络中的BT技术，利用多点同时传输数据的方式，来解决异构融合网络发生切换时的数据传输问题，以实现无缝平滑切换。具体而言，两个网卡不同时进行数据传输，当一个网卡进行数据传输时，另一网卡检查周围接入点质量；当需要执行切换操作时，空闲网卡检测到合适的接入点，并与之建立链路层链接；当空闲网卡建立链路层链接后，开始建立网络层链接，并断开另一正在工作的网络的链接，两个网卡功能进行交换，切换完成。

在实践过程中，发明人经过研究发现：现有技术一所提供的方法仅解决了移动设备在多IPv6网交叉覆盖情况下，同构网络间切换时的拥塞丢包、重复数据包和乱序、缓存利用率低以及可扩展性差的问题；并且其仅考虑了实现平滑切换。而现有技术二所提供的方法中，双网卡在切换时利用率较低，始终只有一个网卡在工作；没有考虑数据传输过程中所传数据的重组，可能造成丢包，影响业务的服务质量；也可能造成同一数据重新传送，浪费网络资源；没有考虑切换时，接入点的状况和能力，如果新接入点的能力不足，将导致业务的服务质量下降，甚至切换下降。

发明内容

本发明实施例提供一种基于平滑切换的保证异构网络中流媒体

服务质量的方法及系统，能够避免现有利用双网卡进行数据传输效

率低下的问题，使多种接入方式协同工作，实现无缝切换。

本发明实施例提供以下技术方案：

本发明实施例提供一种保证流媒体服务质量的方法，包括：

监测当前网络的性能，当监测到当前网络的性能不足以满足流媒体业务的服务质量需求时，触发切换；

确定目标网络，向移动节点通知切换目标网络相关信息，并将所述移动节点的流媒体业务的服务质量参数信息，由原接入网络节点中的原服务质量代理功能模块传给目标网络节点中的目的服务质量代理功能模块；

所述目标网络节点中的目的服务质量代理功能模块建立服务质量映射；

根据所述移动节点类型的不同采用不同的切换策略：当所述移动节点为双接口时，采用同步算法进行数据传输；当所述移动节点为单接口时，采用基于缓存的切换策略；

其中：

所述采用同步算法进行数据传输，包括：

根据实施的流媒体业务对时延和丢包率的要求，设置时间片的大小；

以时间片起始时间为参数，通过映射算法给时间片内每一个数据包映射出全局唯一的序列号，并于数据包内标记；

向同时工作的两个接入点分别传送奇数序列号和偶数序列号的数据包，其中，所述两个接入点上分别分配若干个与所述移动节点和时间片相对应的缓存，用于暂时存储接收到的来自核心网的数据；

当所述接入点中的缓存满时，向所述移动节点转发数据包，同时分配新的缓存空间，用以接收核心网发来的新的数据；

所述移动节点接收到所述两个接入点转发来的数据时，根据序列号进行重构，对于当前时间片内的数据包，接收并存储于本地的缓存内，对于非当前时间片内的数据包，则丢弃；

当所述移动节点中的缓存满时，向上层应用提交数据；

所述采用同步算法进行数据传输的过程中，所述接入点中的缓存的大小与时间片内所发送数据包的总容量成线性比；

所述基于缓存的切换策略，包括：

在数据包的包头可扩展字段中添加相应的包序列号，用于标识数据包的顺序及时效性，当所述移动节点要求新接入路由转发数据包时，采用缓存转发检测算法，从而实现所述移动节点的切换。

所述基于缓存的切换策略中，所述缓存转发检测算法包括：

判断为所述移动节点开辟的缓存空间中是否还有数据包：

若为所述移动节点开辟的缓存空间为空，则释放为所述移动节点开辟的缓存空间；

若为所述移动节点开辟的缓存空间非空，则判断当前缓存的数据包是否在该移动节点中已存在，或当前的缓存包在移动节点现有的包序列号范围之外，则将该重复的或过时的数据包进行丢弃；

当为所述移动节点开辟的缓存空间非空，且当前缓存的数据包为既非重复的包也非过时的包，则将该数据包放入转发队列中，并进行拥塞控制向移动节点转发。

本发明实施例提供一种保证流媒体服务质量的系统，包括：

监测模块，用于监测当前网络的性能，当监测到当前网络的性能不足以满足流媒体业务的服务质量需求时，触发切换；

原服务质量代理功能模块，部署在原接入网络节点中，用于确定目标网络，向移动节点通知切换目标网络相关信息，并将所述移动节点的流媒体业务的服务质量参数信息传给目标网络节点；

目标服务质量代理功能模块，部署在目标接入网络节点中，用于根据接收到的由原服务质量代理功能模块传送的所述移动节点的流媒体业务的服务质量参数信息，建立服务质量映射；

切换模块，用于根据所述移动节点类型的不同采用不同的切换策略：当所述移动节点为双接口时，采用同步算法进行数据传输；当所述移动节点为单接口时，采用基于缓存的切换策略；

其中：

所述采用同步算法进行数据传输，包括：

当所述移动节点中的缓存满时，向上层应用提交数据；

所述基于缓存的切换策略，包括：

所述基于缓存的切换策略中，所述缓存转发检测算法包括：

判断为所述移动节点开辟的缓存空间中是否还有数据包：

本发明实施例提供的基于平滑切换的保证异构网络中流媒体服务质量的方法及系统，能够避免现有利用双网卡进行数据传输效率低下的问题，使多种接入方式协同工作，实现无缝切换。并针对单双接口不同的移动节点类型，采用不同的切换策略。具体而言，针对单接口移动节点，提出了一种子网间无缝切换的方法，在移动节点及网络侧均加入Cache来提高网络的切换性能；同时为了减少切换转发过程中的丢包、重复包和过时包的数量及时延，又提出了一种新的缓存转发策略及判决算法。针对双接口移动节点，为了支持移动节点双接口功能，增加了MIH的原语，从而实现异构网络中流媒体业务的服务质量的保证。在双接口的基础上提出一种可应用于异构网络切换中的多点数据传输同步算法，以避免现有利用双网卡进行数据传输效率低下的问题，使多种接入方式协同工作，实现无缝切换。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例一网络拓扑图；

图2是本发明实施例二切换流程图；

图3是本发明实施例三双接口移动节点的切换信令时序图；

图4是本发明实施例四单接口移动节点的切换信令时序图；

图5是本发明实施例五缓存转发检测算法流程图；

图6是本发明实施例六缓存判决算法流程图。

具体实施方式

本发明实施例提供一种基于平滑切换的保证异构网络中流媒体服务质量的方法及系统，能够避免现有利用双网卡进行数据传输效率低下的问题，使多种接入方式协同工作，实现无缝切换。为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面参照附图并举实施例，对本发明进一步详细说明。

如图1所示，为本发明实施例一网络拓扑图，包括：用户移动节点及应用服务器层、异构接入网络层、IP核心网层；其中：

用户移动节点及应用服务器层：用户使用的用来接入本发明所涉及系统的所有支持MIHF(介质独立切换功能)移动节点的集合，主要用于接入异构接入网络，并依托通信网络为用户提供语音、多媒体、数据传输等业务；服务提供商和内容提供商所提供的流媒体应用服务器也通过核心网网关(边缘路由器)连接到IP核心网层，并以此为用户提供服务。同时，MIH服务器等也部署在该层。

异构接入网络层：由时分-同步码分多址(TD-SCDMA，Time-DivisionSynchronization Code Division-Multiple-Access)、宽带码分多址(WCDMA，Wideband Code Division Multiple Access)、Wi-Fi(无线保真)等多种异构网络组成本发明所涉及的接入网络层，主要负责接入各种用户移动节点，并通过核心网网关(边缘路由器)接入核心网；

IP核心网层：其主要作用是整个呼叫信令控制和承载建立，将用户移动节点通过接入网发送的呼叫请求或数据请求，接续到不同的网络上。主要是涉及呼叫的接续、计费，移动性管理，补充业务实现等。同时，核心网通过网关接入因特网。

同时，在接入网节点和核心网节点处(网关节点或路由器)部署功能实体QoS代理模块，用以实现QoS信息的交互，提供业务的QoS保证。

此外，还需要说明的是，Cache1、Cache2、Cache3、Cache4、Cache5用于实现平滑切换、作为绑定缓存及存储相关网络信息；Cache6、Cache7用于降低切换时延、作为绑定缓存，并存储相关网络信息；Cache8作为绑定缓存。

如图2所示，为本发明实施例二切换流程图，包括：

S201、MN开机，与本地网络(原接入路由oAR的PoA)建立连接，通过验证，接入IP网络；

S202、MN根据流媒体业务特点，通过MICS(介质独立的命令服务)向网络侧(oAR)订购所需网络参数列表，例如网络带宽、时延、抖动、丢包率、移动节点实际吞吐量等；

S203、MN通过DHCP服务器查找MIH Server位置，并通过其认证、鉴权，报告其可用接口类型；

S204、MIH Server通过oAR查询其相邻的异构网络(如WiFi)信息，为MN分配一个可用的IP地址，将此IP地址通过MIIS(介质独立的信息服务)原语通报给MN，MN通过MIIS获取邻近网络信息，并在本地缓存中动态更新；MIH Server将此MN的用户ID与可用接口的IP地址保存在本地数据库。

S205、判断业务是否结束，若没有结束，则继续S206；否则应用结束。

S206、MIH Server根据MN所提供的业务与网络信息，周期性查询MN所处邻近网络的状态；同时，MN所处网络根据MN的订购请求，周期性发送网络环境参数，MN接收后更新本地Cache。

当监测到当前网络的性能不足以提供流媒体业务的服务质量需求的时候，例如由于接入新的用户或资源进行调度等使其网络性能变差，便触发切换。

S207、部署在原接入网络节点中的原QoS代理功能模块(oQoSBroker)根据网络参数及用户偏好，应用AHP和灰度关联算法进行网络选择，确定合适的目标网络。

S208、oQoSBroker向MN通知切换目标网络的相关信息，并将MN的流媒体业务的QoS参数信息传给目标接入网络节点中的目的QoS代理功能模块(nQoSBroker)；

S209、nQoSBroker建立QoS映射；

S210、根据MN类型的不同，即MN为单接口还是双接口，采用不同的切换策略：当MN为双接口时，采用同步算法进行数据传输；当MN为单接口移动节点时，采用基于缓存的切换策略。

此外，当nQoSBroker建立完本地QoS映射之后，向部署于核心网节点中的QoS代理功能模块(cQoSBroker)发起MN及承载网络信息的更新请求，cQoSBroker向nQoSBroker发响应信息。当nQoSBroker接收到cQoSBroker的确认信息后，通知oQoSBroker MN的流媒体业务的QoS参数信息已经成功转移。oQoSBroker删除MN的流媒体业务QoS参数信息并释放网络资源。

本发明实施例根据移动节点类型的不同，即双接口或者单接口，选择不同的切换策略来实现移动性管理，保证流媒体业务的服务质量。由于MIH(介质独立切换)不支持双接口，所以为了能够实现双接口移动节点的数据传输，对MIH的原语进行了扩展，具体介绍如下：

首先，如表1所示，为802.21中增加的原语以及所需参数，其中序号1、2针对双接口，序号3、4是为了提供业务的QoS保证，需要一个原语来更方便的获取QoS参数，或者对QoS的某些参数进行阈值设定而增加的。

表1

下面，对表1中的原语作具体说明：

(1)/(2)MIH_Interface_Up/Down：网络中某一个MN的某一个接口标识，由上层触发，使得上层可灵活的控制底层接口的开关。具体描述如下：

MIH_Interface_Up.request{DestinationIdentifier，InterfaceIdentifier}

表2

MIH_Interface_Up.confirm{DestinationIdentifier，InterfaceIdentifier，status}

表3

当MN具有两个可用接口时，为了节省资源，一般情况下只开启正在使用的接口，另一个接口为睡眠或者关闭或者待机状态。可由用户手动开启，也可通过本原语开启。

(3)MIH_QoS_Info：MN通过此原语，既可以通过单一接口连接的AP来获取临近网络的QoS参数，也可以通过开启两个接口获取这两个网络的QoS参数。

MIH_QoS_Info.request

表4

MIH_QoS_Info.response

表5

(4)MIH_Configure_QoS_Threshold：MN通过此原语，可以对当前正在连接的某一个网络的QoS参数设定阈值，当网络监测到超出该阈值时，向MN发送报告，以触发预切换。

表6

下面，结合图1的网络拓扑结构，分别说明双接口移动节点及单接口移动节点的具体切换流程。

首先，如图1所示，针对双接口的移动节点的切换流程包括：

101、a)MN(移动节点)的上层将应用类型所需参数发给MIHF(介质独立切换功能)，MIHF通过与网络侧的对等层交互完成认证，同时向网络订购所需参数。b)MN的MIHF通过MIH_Get_Info原语，通过DHCP Server查找MIH Server的地址并完成认证。

102、网络侧不断向MN发送其订购的网络参数，MN周期更新本地Cache。

103、MN到达新的位置，网络状况发生变化。

104、在数据传输的过程中，MN的MIHF通过MIH_Link_Going_Down原语向上层报告当前网络环境开始变差，但还足以支持数据传输。

105、a)MN的MIHF通过MIH_MN_Candidate_Query原语通知所处网络侧的对等实体，网络侧根据之前与MIH Server交互的，存储在网络Cache中的关于邻近网络的信息，查询可为MN继续提供服务的新网络。并通过MIHF与备选网络的MIHF交互获取该网络最新信息。b)MN通过增加的MIH-QoS-Info原语获取临近网络的QoS参数信息。c)网络侧通过MIHF与MN的对等实体交互新网络的信息。d)MN上层通过MIH_App_req原语向MIHF发送可支持应用的网络参数已经用户预先设定的偏好信息。MIHF通过MIH_App_Par原语回复上层。

106、MN中的Handoff Controler根据用户预先设定的偏好信息、应用所需的网络参数以及新网络的网络换进参数进行切换判决，选择一个合适的新网络，并交流相关信息。

107、MIH通过增加的MIH-Interface-Up原语支持MN的双接口功能，MN通过与新网络完成L3的绑定更新等信息交换，通过MIHF完成L2的认证与连接建立。通过MIH_Link_UP原语通知上层。

108、nAR与oAR之间建立隧道，数据传输开始。nAR与oAR按照数据传输同步算法进行同步。

109、MN到达新的位置，网络状况发生变化。

110、MN离开oAR覆盖区域，进行单节点传输，仅由nAR与MN进行数据传输。oAR相应接口一段时间后自动关闭。

结合上述针对图1拓扑结构的流程描述，当移动节点为双接口时，如图3所示，为本发明实施例三双接口移动节点的切换信令时序图。具体切换过程包括：

101、MIH Service：移动节点MN启用MIN层服务。

102、注册&订制：移动节点MN启用MIN层服务，向当前接入网注册和订制网络信息。

103、MIH_Get_Info信令：MN的MIHF通过MIH_Get_Info原语信令，触发步骤104MIH服务器发现and MIIS注册。

104、MIH服务器发现and MIIS注册：通过DHCP Server查找MIH Server的地址并完成认证。

105、返回网络信息：网络向移动节点返回网络信息。

106、更新网络信息：移动节点在cashe中更新网络信息。

107、数据传输。

108、动态收集拟接入网信息：在数据传输的同时，动态收集临近接入网的信息。

109、返回网络信息：将步骤108中的结果返回。

110、MIH_Link_Going_down信令：MN的MIHF通过MIH_Link_Going_Down原语信令向上层报告当前网络环境开始变差，但还足以支持数据传输。

111、MIH_MN_Candidate_Query信令：MN的MIHF通过MIH_MN_Candidate_Query原语信令通知所处网络侧的对等实体，网络侧根据之前与MIH Server交互的，存储在网络Cache中的关于邻近网络的信息，查询可为MN继续提供服务的新网络。并通过MIHF与备选网络的MIHF交互获取该网络最新信息。

112、MIH_N2N_HO_Candidate_Query信令：此步骤为111的子步骤。

113、MIH_QoS_Info信令：用于获取Qos信息。

114、MIH_App_req信令：用于获取应用程序信息。

115、MIH_App_Par信令：用于向切换控制模块提交应用程序对新接入路由的要求。

116、选择新接入路由：切换控制模块选择新接入路由。

117、FBU信令：步骤117-121为MIPv6信令。

118、HI信令：切换初始化报文。

119、FBack信令：快速绑定确认报文。

121、L2AA信令：认证、鉴权。

122、MIH_Link_up信令：新链路建立。

123、UNA信令。

124、数据传输：移动节点MN与新接入节点nAR之间开始数据传输。

125、数据同步：新接入路由nAR与原接入路由oAR之间建立隧道，数据传输开始。

126、同步数据传输。

127、MIH_Link_down信令：旧链路失去联系。

128、数据传输：仅由移动节点MN与新接入节点nAR之间进行数据传输。

当所述移动节点为双接口时，本发明实施例采用同步算法进行数据传输，下面对该同步算法进行具体说明。

当移动节点为双接口时，通信对端CN根据实施的业务对时延和丢包率的要求，设置时间片的大小。通信对端CN近似匀速发送数据包，时间片内发送的数据包随其大小变化。例如，CN每分钟发1000个数据包，一个时间片为10分钟，则一个时间片内可发送数据包10000个。

确定时间片大小后，以时间片起始时间为参数，通过hashing算法或其它映射算法，给时间片内每一个数据包映射出全局唯一的序列号，并于数据包内标记，例如在MIH帧头的扩展部分里可增加一个字节表示顺序，由AP协议栈中的MIHF层处理。所谓全局唯一，即在该时间片，和可考虑范围内的时间片的数据包序列号均不会重复和冲突。

确定数据包的序列号后，通信对端CN即开始向同时工作的两个AP分别传送奇数序列号和偶数序列号的数据包。AP在其设备上，分别分配若干个与接入节点MN和时间片相对应的缓存，将接收到的数据暂时存储在缓存中。缓存的大小与时间片内所发送数据包的总容量成线性比。当AP中的缓存满时，开始向MN转发数据包，同时分配新的缓存空间，接收CN发来的新的数据。MN接收到两个AP转发来的数据时，即根据序列号进行重构，只接收当前时间片内的数据包，存储于MN的缓存内，非当前时间片的数据将丢弃。当MN的缓存满时，即向上层应用提交数据。

假设接收到奇数序列号的AP为原接入点oAR，接收到偶数序列号的AP为当前接入点nAR。在实行负载均衡时，oAR与nAR之间建立隧道。由于两个AP与MN之间的传输速度受信号强度、网络状况、网络类型等因素的影响，传输并不同步。则当开始传输进行二分之一个时间片时，两个AP、oAR与nAR进行一次同步。假设oAR所少传输的数据包比nAR大于n个(n与时间片大小成线性比)，且pAR与nAR的同一时间片缓存内剩余数据包之比为k/m，则oAR通过隧道将其未传输数据包的m/(k+m)传输给nAR。此后，在经过(1/4)个时间片时，再依据上述方法同步一次。依次类推，每过(1/2)ⁿ不断同步，直至时间片结束。

在进行移动节点类型的判决之前所进行的触发切换及切换的目标网络选择流程针对单双接口而言是相同的，所以这里便不在赘述，只说明单接口与双接口移动节点信令时序不同的部分，其切换信令时序图如图4所示，同时如图1所示，针对单接口的移动节点的切换流程包括：

201、当MN所处网络性能下降或即将从一个子网移动到另一新子网需进行预切换时，原接入网节点中的原QoS代理功能模块(oQoSBroker)执行网络选择算法确定目标网络后向MN通知目标网络信息nAR_Decision。MN从本地Cache中获取对应切换目的网络IP转交地址(CoA)，其中CoA是由oAR与周围nAR提前进行协商获取后存储在MN的Cache中，将CoA和nAR地址通知oAR，并向oAR进行缓存请求Cache_Request。

202、MN根据一定的算法为本机分配适当的缓存空间。

203、oAR修改绑定缓存，对应MN的家乡地址添加转交地址和nAR的地址。

204、oAR向nAR发送缓存初始化请求信令Cache_Initialization_Request。

205、nAR根据适当的算法为该MN开辟合适的缓存空间。

206、nAR向oAR发送缓存初始化成功信令Cache_Initialization_Success。

207、oAR向MN发送缓存请求成功信令Cache_Request_Success。

208、oAR拦截Media Server(流媒体服务器)发往此MN的数据包，oAR将目的地为MN的数据包发往MN，同时也通过隧道转发至nAR中进行缓存。

209、nAR将目的地为MN的数据包进行缓存管理，按序存储。

210、nAR向MN返回平滑切换确认信令Smooth_Handover_ACK。

211、MN进行本地缓存判决决定是否执行切换，或监听强制切换信令MIH_Link_down执行切换过程。

212、MN达到切换条件后切换到新子网中，MN收到MIH_New_Link_up信令。

213、MN向nAR发送接收缓存数据包请求信令Request_for_Cache_Package，并将本地缓存中的数据包信息，包括目的地址，包序列号，一起发给nAR。

214、nAR根据缓存转发策略向MN发送缓存数据，转发完后释放为MN开辟的缓存空间。

215、MN向Media Server发送绑定更新信令Binding_Update。

216、Media Server修改本地绑定缓存，对应MN的家乡地址添加转交地址。

217、Media Server向MN发送绑定更新确认信令Binding_Update_ACK。

218、Media Server直接往MN的转交地址发送数据包。

在基于MIPv6面向流媒体业务的异构网络中，单接口移动移动节点进行垂直及水平切换过程，存在非连续通信，产生切换时延，对于时延敏感的应用，如VoIP来说，是无法忍受的，同时会导致网络的非拥塞丢包。本发明实施例通过上述技术方案，能够很好的解决如何将子网间的平滑切换与降低切换时延进行结合共同改善网络切换性能的机制问题，实现减少切换转发过程中的丢包、重复包和过时包的数量，同时进一步降低切换时延。

当所述移动节点为单接口时，本发明实施例采用基于缓存的切换策略。下面对基于缓存的切换策略作具体说明。

为了解决MN处缓存与nAR处缓存间数据包的重复包、过时包的问题，本发明实施例在数据包的包头可扩展字段中添加相应的包序列号，用于标识数据包的顺序及时效性，当MN要求nAR转发数据包时，执行缓存转发检测算法，实现MN的平滑切换。具体的缓存转发检测算法流程，如图5所示，包括：

501、判断为MN开辟的缓存空间中是否还有数据包，如果为空，则进入步骤502，否则进入步骤503；

502、释放为该MN开辟的缓存空间。

503、判断当前缓存的数据包是否在MN中已存在或当前的缓存包在MN现有的包序列号范围之外，如果是则进入步骤504，否则进入步骤505；

504、将该重复的或过时的数据包进行丢弃，再进入步骤501进行缓存空间是否为空的判决。

505、当为MN开辟的缓存空间非空，且当前缓存的数据包并非重复的包也非过时的包，则将其放入转发队列中，并进行拥塞控制向MN转发，避免数据包转发导致网络拥塞，致使网络性能下降，之后再进入步骤501进行缓存空间是否为空的判决。

另外，当网络性能达到预切换门限时，根据当前网络性能、移动节点性能及业务的QoS要求来确定算法，计算得出切换过程中MN所需的缓存大小，后通过比较原有缓存大小来决定所需开辟的动态缓存大小。之所以这样做，是因为切换过程中网络性能不稳定，用于尽量接收、缓存更多数据包，从而达到降低切换过程中用户所能感知的切换时延的目的。如图6所示，为基于Cache降低切换时延缓存判决算法流程图，包括：

601、在达到一定切换门限值后，进行缓存检测，当接到强制切换信令，则转入步骤604，否则转入步骤602；

602、当未接到强制切换信令，但缓存量大于或等于切换时延量时，则转入步骤604，否则转入步骤603；

603、当未接到强制切换信令且缓存量小于切换时延量，但缓存量一旦递减，则转入步骤604，否则转入步骤601；

另外，需要说明的是，当未接到强制切换信令且缓存量小于切换时延量，但此时缓存量持续递增，当递增到能抵消切换时延时执行切换；

当检测到缓存量为空，且未接到强制切换信令，则等待一定时间后再次检测缓存，如果在此期间收到强制切换信令，表明链路层切换必须执行，则此时造成的切换时延最大。

604、立即执行切换，切换到新接入网络。

上述流程中，切换时延量＝max{切换过程中导致的各种切换时延总和}，切换信令是指链路断开信令“MIH_Link_down”。

同时，本发明实施例还提供一种保证流媒体服务质量的系统，包括：

切换模块，用于根据所述移动节点类型的不同采用不同的切换策略：当所述移动节点为双接口时，采用同步算法进行数据传输；当所述移动节点为单接口时，采用基于缓存的切换策略。

其中，所述原服务质量代理功能模块具体是根据网络参数及用户偏好，应用AHP和灰度关联算法进行网络选择，确定目标网络。

另外，所述目的服务质量代理功能模块还用于，向部署于核心网络节点中的服务质量代理功能模块发起移动节点及承载网络信息的更新请求，接收所述核心网络节点中的服务质量代理功能模块发送的确认信息，以及通知原接入网络节点中的服务质量代理功能模块所述移动节点流媒体业务的服务质量参数信息已经成功转移；

所述原服务质量代理功能模块还用于，当所述目的服务质量代理功能模块通知所述移动节点流媒体业务的服务质量参数信息已经成功转移时，删除所述移动节点的流媒体业务的服务质量参数信息并释放网络资源。

此外，所述系统还包括：核心服务质量代理功能模块，部署在核心网节点中，用于对接收到的由目的服务质量代理功能模块发起的移动节点及承载网络信息的更新请求作出响应。

需要说明的是，上述有关方法各个实施例的说明也同样适用于装置实施例，相关部分不再赘述。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。

上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。

综上所述，本文提供了一种基于平滑切换的保证异构网络中流媒体服务质量的方法及系统，能够避免现有利用双网卡进行数据传输效率低下的问题，使多种接入方式协同工作，实现无缝切换。并针对单双接口不同的移动节点类型，采用不同的切换策略。具体而言，针对单接口移动节点，提出了一种子网间无缝切换的方法，在移动节点及网络侧均加入Cache来提高网络的切换性能；同时为了减少切换转发过程中的丢包、重复包和过时包的数量及时延，又提出了一种新的缓存转发策略及判决算法。针对双接口移动节点，为了支持移动节点双接口功能，增加了MIH的原语，从而实现异构网络中流媒体业务的服务质量的保证。在双接口的基础上提出一种可应用于异构网络切换中的多点数据传输同步算法，以避免现有利用双网卡进行数据传输效率低下的问题，使多种接入方式协同工作，实现无缝切换。

以上对本发明所提供的基于平滑切换的保证异构网络中流媒体服务质量的方法及系统进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方案；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims

1.一种保证流媒体服务质量的方法，其特征在于，包括：

其中：

所述采用同步算法进行数据传输，包括：

当所述移动节点中的缓存满时，向上层应用提交数据；

所述基于缓存的切换策略，包括：

在数据包的包头可扩展字段中添加相应的包序列号，用于标识数据包的顺序及时效性，当所述移动节点要求新接入路由转发数据包时，采用缓存转发检测算法，从而实现所述移动节点的切换；

所述基于缓存的切换策略中，所述缓存转发检测算法包括：

判断为所述移动节点开辟的缓存空间中是否还有数据包：

2.根据权利要求1所述的保证流媒体服务质量的方法，其特征在于，所述确定目标网络包括：

部署在原接入网络节点中的原服务质量代理功能模块根据网络参数及用户偏好，应用层次分析法AHP和灰度关联算法进行网络选择，确定目标网络。

3.根据权利要求1所述的保证流媒体服务质量的方法，其特征在于，所述目标网络节点中的目的服务质量代理功能模块建立服务质量映射之后，还包括：

所述目标网络节点中的目的服务质量代理功能模块向部署于核心网络节点中的服务质量代理功能模块发起移动节点及承载网络信息的更新请求；

当所述目标网络节点中的目的服务质量代理功能模块接收到所述核心网络节点中的服务质量代理功能模块的确认信息后，通知原接入网络节点中的原服务质量代理功能模块所述移动节点流媒体业务的服务质量参数信息已经成功转移；

原接入网络节点中的原服务质量代理功能模块删除所述移动节点的流媒体业务的服务质量参数信息并释放网络资源。

4.根据权利要求1所述的保证流媒体服务质量的方法，其特征在于，还包括：

所述移动节点通过动态主机配置协议DHCP查找媒介无关切换服务器位置，并通过所述媒介无关切换服务器进行认证、鉴权，以及向所述媒介无关切换服务器报告可用接口类型；

所述媒介无关切换服务器通过原接入路由查询相邻的异构网络信息，为所述移动节点分配可用的IP地址，并将该IP地址通过媒介无关切换原语通报给所述移动节点；

所述移动节点将该IP地址与本地接口相映射，并存储在本地缓存中，所述媒介无关切换服务器将所述移动节点的用户标识与可用接口的IP地址保存在本地数据库；

所述媒介无关切换服务器根据所述移动节点提供的业务与网络信息，周期性查询该移动节点所处邻近网络的状态，同时，所述移动节点所处网络根据移动节点的订购请求，周期性发送网络环境参数，以便该移动节点及时的更新本地缓存。

5.根据权利要求1所述的保证流媒体服务质量的方法，其特征在于，还包括：对媒介无关切换的原语进行扩展，以便支持双接口移动节点的数据传输。

6.根据权利要求1所述的保证流媒体服务质量的方法，其特征在于，所述基于缓存的切换策略，还包括：

当网络性能达到预切换门限时，根据当前网络性能、移动节点性能及流媒体业务的服务质量要求来动态确定切换过程中所述移动节点所需的缓存大小。

7.一种保证流媒体服务质量的系统，其特征在于，包括：

目的服务质量代理功能模块，部署在目标接入网络节点中，用于根据接收到的由原服务质量代理功能模块传送的所述移动节点的流媒体业务的服务质量参数信息，建立服务质量映射；

其中：

所述采用同步算法进行数据传输，包括：

当所述移动节点中的缓存满时，向上层应用提交数据；

所述基于缓存的切换策略，包括：

所述基于缓存的切换策略中，所述缓存转发检测算法包括：

判断为所述移动节点开辟的缓存空间中是否还有数据包：

8.根据权利要求7所述的保证流媒体服务质量的系统，其特征在于，所述原服务质量代理功能模块具体是根据网络参数及用户偏好，应用AHP和灰度关联算法进行网络选择，确定目标网络。

9.根据权利要求7所述的保证流媒体服务质量的系统，其特征在于，

所述目的服务质量代理功能模块还用于，向部署于核心网络节点中的服务质量代理功能模块发起移动节点及承载网络信息的更新请求，接收所述核心网络节点中的服务质量代理功能模块发送的确认信息，以及通知原接入网络节点中的原服务质量代理功能模块所述移动节点流媒体业务的服务质量参数信息已经成功转移；

10.根据权利要求7所述的保证流媒体服务质量的系统，其特征在于，还包括：

核心服务质量代理功能模块，部署在核心网节点中，用于对接收到的由目的服务质量代理功能模块发起的移动节点及承载网络信息的更新请求作出响应。