CN102282550A - 应用和使用以及无线链路感知传输网络调度程序 - Google Patents

应用和使用以及无线链路感知传输网络调度程序 Download PDF

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CN102282550A CN201080010586XA CN201080010586A CN102282550A CN 102282550 A CN102282550 A CN 102282550A CN 201080010586X A CN201080010586X A CN 201080010586XA CN 201080010586 A CN201080010586 A CN 201080010586A CN 102282550 A CN102282550 A CN 102282550A
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拉姆吉·拉加
克里希南·莱马克里斯南
罗纳德·帕克
克里斯托弗·伊瑞
查尔斯·博伊尔
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Abstract

揭示了一种数据包调度方法和装置，以及应用程序行为、基于内容类型的预期用途/行为，以及在提交期间的优先输送条件；这种调度适用于内容服务器或者无线(如3G，WIMAX，LIT，WWI)或者有线线路网络中的传输网络设备。揭示了确定或者估算多媒体对象的渲染时间，分割大的媒体内容、以及自动暂停或者延迟递送的方法。这种调度减少了传输网络带宽浪费，有利于对网络资源如无线网络中的资源的优化共享。

Description

应用和使用以及无线链路感知传输网络调度程序
[技术领域]
本发明涉及通信技术领域，具体地说是一种应用、使用以及无线链路感知传输网络调度程序。
[背景技术]
各种协议用来在网络，包括有线和无线网络传输数据。每种协议按照某种规则和优化一套参数的尝试操作。
例如：TCP/IP优化数据包最大带宽的传递(或者用某些选项减少延时)，同时保持在不同的传输条件下的传递保证。发送节点根据来回时间延迟时间(RTT)和远程接收节点发送的确认(ACK)的到达时间对输送进行调节。
例如，当大容量多媒体文件，如视频剪辑都是使用TCP上的HTTP即看式下载来传递的，媒体对象通过下层传输以可实现的最高速度来传输的。如果传输网络带宽和内容服务器传递速度比多媒体内容的位速率高，视频剪辑会在内容总演示时间的一小部分时间内完成下载。
图1是显示传递一个10MB的媒体剪辑文件20的一个实例，如一段视频。图1显示在HTTP/TCP传输上用即看式下载进行的多媒体文件传递。该图显示几个TCP数据包30，由一个以底层TCP可以达到的速率传输的10MB对象组成。该实例假定请求的客户端有足够的缓冲空间来存储内容，并且内容源可以高于TCP向客户传递速度向客户传输内容。文件演示时间约为10分钟。在该实例中，此10MB文件20使用具有1MB/秒的无线链路带宽的无线网络传递给客户。虽然视频剪辑20的演示时间约为10分钟，图1显示文件可以在约80秒的时间内传递给客户，如果客户的缓冲区足以容纳10M字节，此时传输网络带宽为1Mbs。视频剪辑20使用一套数据包30传给客户。
在许多具体实施例中，该行为是可以接收的，或者甚至是最好的。它可以在演示中，很早使整个文件20得以提供，如果需要，允许用户快速转发。对于网络传输，文件传输更快，因此，可允许将需要使用的网络资源用作其它活动。
但是，如果用户取消观看操作，如通过点击不同的内容链接，或者关闭浏览器或者应用程序，同时观看多媒体内容，用于已下载的无线网络资源，但还没有观看的内容就被浪费了。
流协议(例如：使用UDP(RTP/UDP)的实时协议，或者通过TCP的流)根据通过具体内容的编码类型而预测的传输速度调节数据包传输速度。例如：一些编码利用固定比特率(CBR)，而其它编码利用可变比特率(VBR)。以此为依据，发送节点或者流转化器以及传输协议对数据包速率进行调节，以便与内容比特率匹配。传输网络设备可以监测或者使传输速率符合相应的比特率(CBR或者VBR)。根据编码类型进行速度协商延误了演示启动(因为解码器需要以CBR/VBR流速率为桢缓冲器接收数据包，不受下层传输约束)。而且，由于传输源(流转化器)以及传输协议是在数据包流上进行速度协商，下层网络需要保证用来传输此类流的抖动。在变化的链接条件下是不可能实现抖动保证的，如在无线接入网中。流转化器或者速率调度程序根据内容的编码速率将数据包提供给网络，与下层网络如移动无线网络可能支持的固定传输速度无关。
图2显示使用串流进行多媒体文件传输，在这里，流转化器按照内容编码速率来控制传输速率。串流协议可以是RTP/UDP或者RTMP/TCP。在无线介质上的短时间传输速率可能没有在网络的无线部分上可以实现的最高传输速率。数据包40是根据完成的速率协商为基础在整个演示期传输的。
其它串流协议，如实时信息协议(RTMP)，通过限制在演示时间前传输的内容数量，减小浪费向客户输送的媒体内容所用的网络带宽。该协议使用一个客户播放器和一个服务器，一起控制客户中的缓冲。该协议也可以测量传输网络带宽，并选择相同内容的替代解析度。但是，该协议需要在客户和服务器之间合作一起监控客户的缓冲。该能力不一定都提供给所有的回放机制使用。
如果有一种系统和方法，可以最大化网络资源，同时还可以考虑到很多视频剪辑在其演示期间很早就被终止，这将会有所帮助。如果此类系统与现有的协议和应用程序无缝作业，这会大有好处。
[发明内容]
本发明克服了先前技术的问题。揭示了一种数据包调度方法和装置，以及应用程序行为、基于内容类型的预期用途/行为，以及在提交期间的优先输送条件。这种调度适用于内容服务器或者无线(如3G，WIMAX，LTE，WIFI)或者有线线路网络中的传输网络设备。揭示了确定或者估计了多媒体对象的渲染时间，分割大的媒体内容、以及自动暂停或者延迟递送的方法。这种调度减少了传输网络带宽浪费，有利于对网络资源如无线网络中的资源的优化共享。
如上所述，重要的是要注意到其它内容交付优化解决方案，尤其是用于提供多媒体(例如：RTMP，HTTP串流，自适用比特串流等)的解决方案，使用不同的协议，客户端应用程序，协议加强(用于例如增加标签)、不同的编码、代码转换或者替代的容器格式。此类方法需要客户和服务器的支持，或者需要对数据包进行更大范围的处理，这样，使得它们不可以调整，并且不适合于在转接网络调和中使用。本发明在TCP和传输协议层上作业，不需要进行协议修改，因此，可以以透明方式作业。
一种网络设备，适合在RAN网络上作业，其中在所述的网络中的部件使用各种协议通信，所述的设备包括：
第一和第二个接口模块，适合于与所述RAN网络中的第一和第二个部件通信，这样，所述的接口模块中的一个将内容传输给所述RAN网络上的用户设备；
一种储存装置；以及适合于估算所述用户使用所述内容的速度的控制逻辑，并根据所述的估算，控制所述的内容传输给所述的用户，以优化所述的RAN网络的资源。
所述的控制逻辑适合于截取所述的在所述的第一和第二个部件之间通信的多个协议，并且根据所述的通信，估算所述的用户消耗所述的内容的速度。
所述的控制逻辑适合于根据所述的通信确定至少一个参数。
所述的参数是从由内容类型、内容长度、用户设备类型、应用程序类型、QoS参数、正常用户行为、部门负荷、估算的所述用户设备的带宽、所述用户设备的预测移动性以及频道质量组成的组中选择的。
所述的设备包括一个贮存单元，并且所述的设备通过所述的第一个接口模块接收内容，并将所述的内容在通过所述的第二个接口模块传输给所述的设备前贮存在所述的贮存单元中。
所述的控制逻辑在将所述的内容传给所述的用户设备前分成多个较小的片段。
一种将内容传给RAN网络上的一个用户设备的方法，其中在所述的RAN网络中的部件使用各种协议通信，所述的方法包括：
监视所述的用户设备和所述的RAN网络中的其它部件之间的通信，以获取
所述的用户设备的参数以及需要传输的所述的内容；
估算使用所述的参数向所述的用户设备传输所述的内容所需的时间；
估算使用所述的参数由所述的用户设备消耗所述的内容所需的时间；
将所述的内容分成多个片段；将所述的多个片段的第一个片段传送给所述的用户设备；
在将所述的多个片段的第二个片段传给所述的用户设备前等待一个预定的时间，其中所述的预定时间是根据所述的参数，所述的传递所述内容的估算时间，以及使用所述的内容所述的估算时间计算的。
所述的参数是从由内容类型、内容长度、用户设备类型、应用程序类型、QoS参数、正常用户行为、部门负荷、估算的所述用户设备的带宽、所述用户设备的预测移动性以及频道质量组成的组中选择的。
进一步包括将所述的内容在传输给所述的用户设备前贮存在一个贮存单元中。
所述的划分步骤只是在所述的估算的传输时间小于所述的估算的消耗时间时才进行。
其中，如果，在所述的预定时间结束前，所述的用户终止使用所述的内容，所述的片段不再传输。
所述的内容由一个多媒体文件组成。
所述的参数是从由协议类型、内容源址的身份、所述的内容源的配置、在所述的内容源和所述的客户之间首次传输期间的数据包大小、以及使用在所述的内容源和所述的客户之间的应用端口对以前完成的传输组成的组中所选择的。
[附图说明]
图1显示在HTTP/TCP传输上用即看式下载进行的多媒体文件传递。
图2显示使用串流进行多媒体文件传输，在这里，流转化器按照内容编码速率来控制传输速率。
图3显示按照本发明使用HTTP/TCP用即看式下载进行的多媒体文件传递。
图4是一个将应用调度程序组件应用程序组合到一个内容感知应用程序代理中的使用实例。
图5显示了使用HTTP代理的应用感知调度程序的作业。
图6是显示按照图5的具体实施例的应用感知调度程序执行的一个流程图。
图7显示了按照本发明的具体实施例对媒体文件片段进行的调度传递。
图8显示了使用TCP代理的应用感知调度程序的作业。
图9是显示按照图8的具体实施例的应用感知调度程序执行的一个流程图。
图10是使用本发明的内容感知应用程序代理的一个具体实施例的图例显示。
[具体实施方式]
为了克服上述带宽和延迟问题，本发明以多段传送媒体文件。图3显示按照本发明使用HTTP/TCP用即看式下载进行的多媒体文件传递。总内容根据内容类型被分成若干大段。例如：较大的段的大小可以用于比标准清晰度(SD)内容高的高清晰度(HD)内容。每段的大小是由客户端应用程序和预期的用户行为按照一个“消耗量”来估计的。例如：“消耗量”可以是少数的GOP(图片组)，或者根据多媒体编码速度确定的约1分钟或者2分钟的内容，或者在内容文件范围内的片段的相对位置(例如：起始位置，完成的百分比等)。该图还显示在底层TCP/IP传输中以可以实现的最高传输速度传输的每个片段。
本发明根据对具体应用程序数据的了解，来计划并在网络上传输应用程序数据片段。对应用程序的了解可能源于应用程序类型/端口(例如：如果该端口用途是唯一的，例如：用于文件传输的众所周知的SCP或者FTP端口)。另外，这种了解也可能源于应用协议范围内的内容类型，如HTTP，在这里，内容类型是以HTTP响应标头来指定的。也可以使用对象元数据，如FLV段标头来获得这种了解，以确定将使用所接收到的内容数据、内容大小(如果已知的话)以及其它参数的客户/代理类型。
对于大容量的多媒体对象，如视频剪辑，本发明使用内容源或者内容代理或者网络转接设备，将多媒体内容分成多个大容量的片段。确定或者估计演示时间，每个片段按照一个传输限定时间进行传输计划。虽然在本专利披露中使用了术语“演示时间”，但是应了解的是，衡量的标准是用户或者客户设备消耗数据所需要的时间。对于多媒体文件，这往往是演示时间的代名词。对于其它类型的文件，如加密文件，消耗速度可以涉及到用户设备可以处理所接收的文件的速度。对于每个片段，应用感知调度程序确定最后期限(在该片段应传输给客户端前的时间)，并将这些片段提供给层传输(TCP或者UDP)。层传输以无线传输在此时可以实现的最高速度来传输每个片段。
通过使用如图4中所示的网络转接设备，如内容感知应用程序代理(CAAP)，应用感知调度程序对于所有部分或者服务区域中的所有客户设备的带宽使用情况有可见性，并且可以确定最佳的计划。与其它流协议如RTMP不同，本发明不利用新的协议；它对于现有协议是透明作业的，如HTTP，以接收客户端的使用的内容的估计期限为基础，向层输送提供内容片段。层输送(TCP或者UDP)以网络支持的最高速度传送片段。
本发明的另一方面是将内容分成初始部分以及剩余部分(例如：在一个10分钟的视频剪辑中，分成初始的2分钟部分和剩余的8分钟部分)，并以层传输TCP/UDP可以支持的最高速度来调度第一片段。本发明然后可以根据预期的第一片段的演示、或者消耗以及时间为基础，延迟剩余部分的传输。
如果用户在渲染初始部分期间脱离当前的媒体剪辑，转接代理或者服务器从客户端接收到一条连接关闭信息(TCP-FIN)。当收到该连接关闭信息时，转接代理停止发送所有的剩余片段，这样就减少了RAN资源。此类作业限制了内容服务器的数据包转发到客户端或者从在线代理转发到客户端的数据包。作为一种额外的好处，如果用户迁移到一个新的媒体剪辑，由于用户从一个媒体剪辑迁移到下一个剪辑导致的指向相同客户端的所有后续的数据包将会被更快地接收到，这样可以缩短应用程序启动时间。
本发明介绍的应用感知调度程序根据以下条件的一条或者多条将数据包向客户端设备进行调度：
1.内容类型和大小。例如：内容类型可以从HTTP报头或者基于应用程序的协议类型(TCP/UDP端口编号)，或者内容元数据获得。
2.估计的演示持续时间(例如：从HTTP响应标头或者对象中的元数据的多媒体演示时间)或者消耗时间。
3.客户端设备类型，如在HTTP请求报头范围内的用户-代理类型，以及客户端设备特点，如：屏幕大小等。
4.当建立起与客户端设备进行会话时，协商的QoS参数(例如：在UMTS网络中的无线接入承载建立)，是通过侦察控制层协议单元而获得的。
5.通道质量指数(衡量提供给客户端设备的带宽空中链路)这可以通过网络转接设备(如图4中的应用感知代理设备)获得，或者可以从客户端设备上运行的应用程序或者实用工具上获得。
6.在客户端设备所处的无线网络上的当前部门负荷。当在内容感知代理设备中使用应用感知调度程序时(如上述第5条一样)，通过在由客户端建立的会话期间监测部门/位置信息来估算部门负荷。
7.从最近的历史估计客户端带宽，并预测客户端的流动模式(例如：如果客户端通过一个较长时间段获得的带宽相同，就可以推断是一个固定的客户端)。
8.与预期的用户演示时间的内容片段相关的相对位置。
9.与接收到的新的请求相关的正在传递的当前内容的关系。
10.与从相同的客户端设备/应用程序接收到的其它请求相关的传递
给客户端设备的内容的重要性估计。
应用感知调度程序可以纳入各种位置，包括但不局限于在RAN中的内容感知应用程序代理以及在核心网络或者在服务器节点中的内容感知应用程序代理。根据应用感知调度程序被纳入时，它使用一个或者多个上述参数，同时提供本地缓存内容，或者使用分离TCP从一个转接的流缓冲，或者从网络服务器配置中的后端文件服务器转接网络内容(例如：在代理中的缓存缺失)。
图10显示了内容感知应用程序代理710的代表性的方块图。CAAP 110有两个接口模块701，每个模块执行所选择的接口所需要的硬件信号发送以及相应的软件协议。如图4中所示，该接口协议可能是IuB，IuPS或者Gn。每个接口模块701适合于在所选择的接口上接收并转接。另外，接收到的数据被放进贮存单元702，典型的半导体贮存单元如RAM，DRAM或者一种同等的技术。从接口模块701将数据移到内存702，以及以相反顺序，可以使用专用硬件，如DMA控制器来完成。作为替代，也可以使用一种专用的数据移动处理器来通过CAAP 710处理实际的数据移劝。一旦贮存在CAAP 710范围内，信息将按照RAN技术规范来处理。这也可以使用专用的控制逻辑或者处理单元703来进行。控制逻辑/处理单元703可以有自己的本地贮存单元704，该单元含有执行命令以及本地状态。该贮存单元可以是RAM或者DRAM。另外，至少部分存贮单元704可以是非易失性的，如ROM、FLASH ROM、硬盘、固态盘或者类似的。使用已知的技术规范和协议，控制逻辑/处理单元703分析收到的信息，以了解每个协议层上的数据包。一个大容量的适合于保存缓存信息的存贮单元705也包括其中。在一些具体实施例中，该缓存可以是半导体内存，如RAM或者DRAM。在其它具体实施例中，该缓存可能是一个旋转媒体，如磁盘驱动或者其它大容量存贮设备。该控制逻辑/处理单元703可以以各种技术来实际执行。例如：它可能是一个通用的处理器，执行一套内部或者外部存贮设备的指令。
在其它具体实施例中，为了执行所述功能，可以使用具有嵌入式指令或者状态机器的专用硬件设备。纵观该专利披露，术语“控制逻辑”和“处理单元”可以互换使用来指定适合于执行所述功能集的实体。
CAAP 710还包含可以执行本处所述的功能的软件。该软件可以任何合适的编程语言来书写，并且选择并不受该专利披露限制。此外，本文所述的所有应用程序和软件为计算机可执行指令，这些指令包含在计算可读介质中。例如：这些软件和应用程序可以贮存在只读内存中、可重写内存或者在嵌入式处理装置范围内。执行该软件的特殊计算机取决于用途，不由本发明限制。
图4显示一种传统的3G/UMTS网络，包括用户设备(UE)107，NodeB(或者基地收发站)106，RNC(无线网络控制器或者基站控制器)105，SGSN(服务GPRS支持节点)104，以及GGSN(网关GPRS支持节点)103。IuB是在Node B 106和RNC 105之间所使用的协议。同样，IuPS是在RNC 105和SGSN 104之间所使用的协议。
核心网络是由GGSN 103和SGSN 104组成的。GGSN 103(网关GPRS服务节点)与通往IP主干网络的移动无线网络连接。网关GPRS支持节点(GGSN)103是GPRS(通用分组无线服务)网络的主要部件。GGSN103负责GPRS网络和外部分组切换网络之间的兼容性，如互联网和X.25网络。
当从外部网来看，GGSN 103显示是一种通往子网的路由器，因为GGSN 103隐藏外部网络的GPRS结构。当GGSN 103收到发给特定用户的数据后，它会检查用户是否有效。如果用户有效，GGSN103将把该数据转发给服务移动用户的SGSN 104。但是，如果该移动用户无效，该数据将作废，或者启动寻呼程序，对该移动用户进行定位并通知。对于源自GPRS网络中发出的数据，GGSN 103将对这些源自移动的数据包按照路线发送到正确的外部网络。
GGSN 103将来自SGSN 104的GPRS数据包转换成合适的分组数据协议(PDP)格式(例如IP或者X.25)，然后将它们送出到相应的分组数据网络上。对于进来的数据包，PDP地址被转换到目标用户的GSM地址。重新定址的数据包然后被送到负责的SGSN 104。为了完成该功能，GGSN 103将把用户的当前SGSN地址，以及其相关属性保存在其位置寄存器中。GGSN 103负责IP地址分配，并且是用于所连接的用户设备(UE)107的默认路由器。GGSN 103也可以完成鉴权功能。
一种服务GPRS支持节点(SGSN)104负责在其地理服务区域范围内传送来往于移动站的数据包。其任务包括分组路由和传输、移动状态管理(连接/分离和位置管理)、逻辑链接管理以及鉴权和充电功能。SGSN 104的位置寄存器用本SGSN 104贮存位置信息以及所有GPRS用户属性。
无线网络控制器(或者RNC)105是在无线接入网中的一种控制元件，并负责控制与其相连的NodeBs 106。RNC 105进行无线资源管理，一些移动管理功能，并且是在用户数据发送给手机以及从手机发送用户数据前，进行加密的位置。RNC 105在分组交换核心网络中与SGSN 104(服务GPRS支持节点)连接。
B 106节点是一个术语用来表示在UMTS/3GPP结构中的基地收发站(BTS)。正如在所有蜂窝系统中一样，如GSM，节点B(或者BTS)106包含用来直接与其周边自由移动的用户设备直接通信的无线频率转发器和接收器。
图4还显示了一个按照本发明的软件应用程序(或者调度程序应用)调度实例。在该图中，应用感知调度程序111，是一个软件应用程序，被组合到无线接入网络中的内容感知应用程序代理(CAAP)110中。美国专利申请12/536,537，于2009年8月6日申请，以引用方式全部并入本文中，揭示了在无线接入网络中内容感知应用程序代理中的一个实例。在一些具体实施例中，内容感知应用程序代理110位于核心网络和RNC 105之间，尽管可能还有其它并且在本发明的范围以内的放置方法。
内容感知应用程序代理截取控制和用户层协议(IuPS CP和IuPS UP)。在此类配置中，RAN控制和用户层协议两者都被截取，应用感知调度程序111都可以看见每个用户设备会话、客户端设备的类型、由运营商网络指定的QOS参数，以及在相同的部门或者服务区域中的其它客户端的带宽要求。
应用感知调度程序111可以以各种各样的模式使用。图5显示了位于CAAP设备110(HTTP代理或TCP代理)范围内的应用感知调度程序。其作业是使用以TCP/IP传输的多媒体文件描述。在以HTTP方式描述中，如果在全部对象全部下载前客户端播放开始向用户渲染内容，多媒体内容多半是即看式下载的。
如图5中所示的内容感知应用程序代理设备110是采用HTTP代理112和TCP代理组件的在线代理。CAAP 110从SGSN 104接收HTTP对象120。这些对象源于核心网络和/或互联网中。在一些具体实施例中，内容起源于源服务器125中(参见图4)CAAP 110将接收到的对象120保存在缓存或者转发缓冲115(例如：非缓存对象)中。内容-类型分析器组件116确定响应标头的内容形式、TCP端口编号或者应用程序元数据。
HTTP-代理组件112接收客户端内容请求118，并确定所请求内容是否存在于其缓存115中，或者需要从源服务器125通过互联网124或者转接网络提取。
CAAP 110在向客户端设备提供内容的同时，进行分离-TCP作业。换句话说，CAAP 110维持与客户端设备的连接，并且如果在其缓存115中不能本地提供内容，使用不同的TCP连接或者UDP传输从源服务器125中获取内容。
通过与HTTP-代理112协调，内容-类型分析器确定内容类型、长度、以及演示时间(如果在引用内容的文件中提供)，或者估计客户端需要向终端用户提供内容所需要的总演示时间。
通过以上确定的信息，CAAP 110确定客户端所请求的内容是否使用应用感知调度程序111来解决。应用感知调度程序111为合格的内容类型和长度完成剩余的步骤。
首先：如图6的第200步中所示，应用感知调度程序111将内容分成初始片段和一个剩余片段。例如：对于一段10分钟视频，片段可以包括一个2分钟的片头和一个8分钟的剩余片段。应用感知调度程序111使用相同的比例来计算内容片段的大小，例如：数据的20％作为片头部分发送，数据的80％作为剩余部分发送。
在步骤210中，应用感知调度程序111监视在RNC 105和核心网络(CN)104之间交换的IuPS控制层传输，并确定与当前客户端设备有关的QoS参数，如无线承载、最高比特率等。它还确定设备类型，比如用户设备是否是一个PC转接器、智能手机或者功能电话。
在步骤220中，CAAP 110监视客户端前面通过一个或者多个TCP连接已实现的比特率(最近历史)，以及用于以前传输的数据包在客户端已实现的比特率中的最近变化。
根据210和220步骤中获得的QoS和比特率信息，应用感知调度程序111估算客户端设备的移动模式(也就是就：静止、漫游或者车载)，并估算客户端设备的传递速度，如图230步骤所示。例如：如果客户端设备为不固定的PC(从步骤210，或者根据HTTP-请求标头中的用户-代理)，以及客户端可实现的比特率，应用感知调度程序111可以推测移动模式为“静止的”。
从内容大小、内容类型、以及传输速度，应用感知调度程序111可以估算整个内容的传输时间，如步骤240中所示。如果整个内容的估计传输时间比演示或者消耗时间相比小，它将仅对传输的初始片段进行调度，如步骤250中所示。然后应用感知调度程序111将推迟发送第二个片段，预测用户可能从当前剪辑中脱离，同时正在提供初始部分。
如果传递时间与演示时间大致相同，应用感知调度程序111只是为传递的所有内容进行调度，如步骤251中所示。在某些场合，用户脱离多媒体文件，可能已经决定对内容不感兴趣。在其它情况，用户可能继续观看同一剪辑。用户的决定可以监视在一个预定的时间内收到一个“TCP连接关闭”来确定，如步骤260中检查。
如果没有发生，应用感知调度程序111在比初始片段的估计演示时间短的最终期限调度剩余的片段，如步骤270中所示。如果收到“TCP连接关闭”，剩余的片段将不进行传输调度，如步骤271中所示。
作为一个上述步骤270中的作业扩展，应用感知调度程序111可以将剩余内容分成多个片段。例如：与一个简单的8分钟片段不同，可以生成多个片段。每个片段大小可以对应于2分钟的演示片段。应用感知调度程序111然后可以最高传输速度调度并传输每个片段。这样，每个片段可以最高的无线链接传输速度传输，但是每个片段都是接近演示速度来传输的。这种方法在图7中以一个内容演示以及按照本发明的应用调度来说明。
参见图7，第一个片段300(#1片段)在片段300的演示期间传送。由于传输速度比比演示速度高得多，应用感知调度程序111在传输#2片段310前要等待。应用感知调度程序111确定#2片段310必须在120秒的期限前传送(提供第一个片段所需要的时间)。了解到#1片段300要在20秒内传送，应用感知调度程序111允许变化(在该例中，通过双倍以前的传输时间)，并调度#2片段在(120-40)或者80秒时开始传输。对于#3号片段320，重复该过程。由于#2片段310在15秒内传输，应用感知调度程序111允许30秒传输#3片段320。这样，它可以在(240-30)，或者210秒时开始传输#3片段320。对于#4片段330和#5片段340，重复该过程。图8显示应用感知调度程序211的第二个具体实施例。在该具体实施例中，应用感知调度程序211在一个内容感知应用程序代理设备210中和TCP-代理212一起使用。对于标准应用，如FTP、SCP等使用已知端口的其它应用，应用感知调度程序211使用特殊的对应用协议进行解码的软件组件。例如：软件可以窥探初始交换以确定内容大小。对于未知TCP-端口的其它端口，应用程序属性可以从内容源址或者从内容源址的配置、其类型来推断。例如：从诸如‘update.microsoft.com’之类的网址的任何传输可以配置为大文件传输，不需要完成互动延时，并且CAAP可以将它们作为具有较长完成期限的低优先级进行调度。通过与TCP-代理协调，CAAP在配置好的阈值大小(例如1MB)在转接代理缓存中进行缓存后对它们进行调度。
这样，应用感知调度程序211可以使用如协议类型(比如HTTP或者TCP)、源址(如已知的视频下载网址)或者源址的配置等信息，以确定是否可以按照本发明传输内容。如果可以这样传输，应用感知调度程序211然后可以使用上述技术来估算传输时间。
图9显示了采用具体实施例的应用感知调度程序211的操作流程图。内容分析器组件216确定内容类型，并估算在接收内容的时间在客户端的预测值，如步骤400所示。
内容-类型以及客户端预测值是根据以下内容的一个或者多个确定的：
(a)已知的TCP端口，如FTP，SCP，SIP等。
(b)特定的应用感知部件，如可以了解协议请求/响应标头的，以便对
内容大小、类型、和其它参数进行解码；
(c)文件名中的文件-类型
(d)网域名称以及对象的文件名；
(e)在最初的数据包交换期间的数据包大小，例如：使用小的数据包的IP数据包的声音，以及主要使用最大数据大小的P2P流量。
(f)用于具体网域名称和端口编号的用户配置；或者
(g)以前使用内容源和客户端之间相同的应用端口对(TCP/UDP)完成的传输。
从上述步骤400中的分类，应用感知调度程序确定从核心网络接收到的数据包可以受突然调度，或者应以最低程度的延迟传送给RAN，如步骤410中所示。
例如：如果应用感知调度程序211确定客户端应用是一种延迟敏感应用，它将后续数据包以最低程度的延迟传送，如步骤421中所示。
对于延迟不敏感的高容量的数据传输(例如：大文件传输，软件更新等)，应用感知调度程序使用如步骤420中所示的突发调度。应用感知调度程序211通过将文件片段缓存在代理传输缓存中缓存来保存。它可以通过在核心网络上的内容资源的回压来限制在转发缓存器中缓存的数据量，当在代理转发缓存器中可提供足够大的片段时，它可以发给客户端设备。如上所述，CAAP可以使用分离/TCP作业来完成这一点。
如果步骤410中的类别确定客户是交互式的多媒体应用，CAAP将按照图6中所示的传输完成内容分段并最终期限。
其它功能，如IuPS控制层监控，测量传给客户端设备最近达到的带宽以及估算传输速度以及具体内容的优先权都是按照图5和图6中与HTTP-代理作业有关描述一样进行的。
重要的是要注意到内容片段的实际传输，例如：一个大应用数据文件(例如：一个20M的文件)的4M数据片段将按照相应的传输协议如TCP或者UDP，或者在TCP/UCP上的具体应用协议的多个IP数据包来传输。本发明将本内容进行缓存和分段成大片段，然后将其传给层传输(或者应用程序)，以便片段可以最高效率、公平、用户优先权以及客户端应用程序的期望值来传输给移动用户，以实现最佳的RAN利用，以及对于大量的用户的QoE。
上述揭示了在传输多媒体文件的同时应用感知RAN调度程序的使用。本发明可以扩展到对其它类型的内容传送的应用了解。
其它功能可以纳入到本应用感知调度程序中。例如：应用感知调度程序可以估算客户端的预期值，因为它消耗应用感知调度程序正在传输的内容，并估算客户端的链接带宽。根据这些参数，应用感知调度程序可以根据RAN的堵塞、应用类型、用户优先级以及由运营商配置的公平性，向层传输(TCP或者UDP)提供内容片段，以便最佳利用RAN利用。
另外，应用感知调度程序可以了解某些应用请求之间的关系。例如：当用户用无线转接器(2G/3G，WCDMA，WIMAX)选择一段视频剪辑在笔记本电脑上观看时，客户端浏览器经常出现视频剪辑的请求以及填补边栏与播放清单、相关内容以及其它广告的很多其它请求(在一个或者多个其它TCP连接上)。其它请求可以是向相同的服务器或者在不同网站上的多个服务器提出的。对所有这些请求的答复都是为RAN网络资源(如RNC，BTS，无线带宽等)的竞争。了解大多数浏览器都是以这种方式作业的，按照本发明的应用感知调度程序可以确定感兴趣的主要请求，并延迟或者阻塞传递其它大量的内容，如果无线链接带宽受限制的话。
另外，应用感知调度程序可以使用进来的请求中的信息以确认正在进行什么作业。例如：当从相同的客户端应用程序请求时，如用于相同对象具有不同字节范围的多个请求(如一段长的多媒体剪辑)，应用感知调度程序推断是否新请求是用户搜索/快进操作的结果，或者浏览器提前发出多个请求，并且相应地限制发给客户端设备的应答，这样限制了转接管线。
另外，当从客户端应用程序收到与以前内容不同但是内容类型相同的对象请求，例如：其它媒体剪辑，它将延迟发送当前正在进行的应答，这样限制RAN带宽的浪费，因为应用感知调度程序可以假定用户正在移到不同的剪辑。
本文所使用的术语和表达是按照解释而不是限制使用的，在这些术语和表达的使用上不会有意排除所显示和所描述的任何同等含义(或者其部分)。还应意识到各种改造也可能属于本专利要求的范围以内。其它具体实施例、变型以及改造也是可能的。相应地，前面是通过举例的方式介绍，并没有打算限制。

Claims (13)

1.一种网络设备，适合在RAN网络上作业，其中在所述的网络中的部件使用各种协议通信，所述的设备包括：
第一和第二个接口模块，适合于与所述RAN网络中的第一和第二个部件通信，这样，所述的接口模块中的一个将内容传输给所述RAN网络上的用户设备；
一种储存装置；以及适合于估算所述用户使用所述内容的速度的控制逻辑，并根据所述的估算，控制所述的内容传输给所述的用户，以优化所述的RAN网络的资源。
2.如权利要求1所述的网络设备，其中所述的控制逻辑适合于截取所述的在所述的第一和第二个部件之间通信的多个协议，并且根据所述的通信，估算所述的用户消耗所述的内容的速度。
3.如权利要求2所述的网络设备，其中所述的控制逻辑适合于根据所述的通信确定至少一个参数。
4.如权利要求3所述的网络设备，其中所述的参数是从由内容类型、内容长度、用户设备类型、应用程序类型、QoS参数、正常用户行为、部门负荷、估算的所述用户设备的带宽、所述用户设备的预测移动性以及频道质量组成的组中选择的。
5.如权利要求1所述的网络设备，其中所述的设备包括一个贮存单元，并且所述的设备通过所述的第一个接口模块接收内容，并将所述的内容在通过所述的第二个接口模块传输给所述的设备前贮存在所述的贮存单元中。
6.如权利要求5所述的网络设备，其中所述的控制逻辑在将所述的内容传给所述的用户设备前分成多个较小的片段。
7.一种将内容传给RAN网络上的一个用户设备的方法，其中在所述的RAN网络中的部件使用各种协议通信，所述的方法包括：
监视所述的用户设备和所述的RAN网络中的其它部件之间的通信，以获取所述的用户设备的参数以及需要传输的所述的内容；
估算使用所述的参数向所述的用户设备传输所述的内容所需的时间；
估算使用所述的参数由所述的用户设备消耗所述的内容所需的时间；
将所述的内容分成多个片段；将所述的多个片段的第一个片段传送给所述的用户设备；
在将所述的多个片段的第二个片段传给所述的用户设备前等待一个预定的时间，其中所述的预定时间是根据所述的参数，所述的传递所述内容的估算时间，以及使用所述的内容所述的估算时间计算的。
8.如权利要求7所述的方法，其中所述的参数是从由内容类型、内容长度、用户设备类型、应用程序类型、QoS参数、正常用户行为、部门负荷、估算的所述用户设备的带宽、所述用户设备的预测移动性以及频道质量组成的组中选择的。
9.如权利要求7所述的方法，进一步包括将所述的内容在传输给所述的用户设备前贮存在一个贮存单元中。
10.如权利要求7所述的方法，其中所述的划分步骤只是在所述的估算的传输时间小于所述的估算的消耗时间时才进行。
11.如权利要求7所述的方法，其中，如果，在所述的预定时间结束前，所述的用户终止使用所述的内容，所述的片段不再传输。
12.如权利要求7所述的方法，其中所述的内容由一个多媒体文件组成。
13.如权利要求7所述的方法，其中所述的参数是从由协议类型、内容源址的身份、所述的内容源的配置、在所述的内容源和所述的客户之间首次传输期间的数据包大小、以及使用在所述的内容源和所述的客户之间的应用端口对以前完成的传输组成的组中所选择的。
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