CN102449979B - 用于改进包括内容共享客户端的内容共享系统的性能的系统、方法和装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于改进包括内容共享客户端1-6的内容共享系统的性能的系统，由此用于客户端布置的内容块的存储部件23、S2和逻辑部件25a-c、26a-c被分离到不同物理主机6、7、9A、9B中。

Description

用于改进包括内容共享客户端的内容共享系统的性能的系统、方法和装置
技术领域
本发明一般涉及系统和方法，并且更具体地说，涉及用于改进内容共享系统的性能的机制和技术。 
背景技术
包括流传送应用的对等P2P应用正变得普遍存于在PC上，并且预期它们将进入联网的消费者电子产品CE装置(例如，MP3播放器、媒体播放器等)中。P2P流传送应用也将在移动电话装置上可用。P2P流传送应用的示例有Joost(视频)和Spotify(音乐)。 
当前P2P应用假设P2P客户端和客户端交换的内容的存储装置是单个实体。例如，参阅对逻辑与存储装置之间搭配的隐式引用： http://users.cs.cf.ac.uk/Ian.J.Taylor/DistributedSysterns/PPTSlides/BittorentLecture.ppt。此链接指向有关Bittorent客户端工作方式的演示文稿。幻灯片17-18显示对等体与跟踪器交换消息。对等体A主管(host)支持此操作的逻辑。幻灯片19显示对等体A执行与其它对等体的信号交换。对等体A主管支持此操作的逻辑。幻灯片20-21显示对等体A获得片段。对等体A还存储片段。从上述内容能够看到P2P客户端(此示例中的对等体A)主管P2P逻辑以及存储它从其它对等体获得的内容。 
虽然这对许多基于PC的应用是相关的，但该概念不灵活，并且在需要分离P2P控制逻辑和存储实体时将是一个限制因素。 
例如，在网络资源(像带宽)可能极为有限和/或作为以过高费用的计量服务来计费的情况下，例如在最终用户终端中网络的边缘运行P2P客户端时，单个实体中的客户端和存储装置并无很大意义。 
在另一示例中，希望可将P2P控制处理集中到网络核心内的一个 或几个节点，而分布靠近(最终用户)终端的存储节点。这通过当前P2P客户端是不可能的，并导致移动网络核心中内容的不必要的传输。 
发明内容
本发明的一个目的是克服现有技术的上述限制。本发明集中于以优化方式定位用于内容的存储设施，以防止所需带宽的回程和降低带宽消耗。 
本发明的基本概念是不同的物理主机中应用的逻辑和存储设施的分离。 
更详细的解决方案是一种用于改进包括内容共享客户端的内容共享系统的性能的系统，其中，用于客户端布置的内容块的存储部件和逻辑部件被分离到不同的物理主机中。 
根据一个示范实施例，描述了用于优化逻辑和存储设施的系统和方法，由此逻辑设施已位于边缘用户位置处，而存储设施已位于中央位置处。 
根据另一示范实施例，描述了用于优化逻辑和存储设施的系统和方法，由此逻辑设施已位于中央位置处，而存储设施已位于边缘用户位置处。 
根据仍有的其它示范实施例，描述了根据本发明的中央节点和在边缘用户位置的节点。 
本发明的一个目的是降低带宽消耗造成的负面业务影响。此目的和其它目的通过系统、方法、设备和节点来实现。 
本发明的优点是由于分割逻辑和存储组件，实现了存储内容的访问等待时间的降低。由于控制节点的存储部分能够位于靠近边缘用户处，因此，也降低了所需回程带宽的量。此外，现在能够为移动运营商网络中P2P内容的高速缓存实现分布式存储架构。 
现在将结合附图，借助于优选实施例更详细地描述本发明。 
附图说明
图1是通信系统的示意图，改系统包括经移动接入网络连接到核心网络和连接到因特网网络的多个客户端。用于内容块的存储设施根据本发明由中央节点来主管，而逻辑设施在边缘用户位置被主管。 
图2公开了表示用于通过利用图1中公开的系统配置来分发内容的方法的信号顺序图。 
图3是通信系统的示意图，该系统包括经移动接入网络连接到核心网络和连接到因特网网络的多个客户端。用于内容块的存储设施根据本发明在边缘用户位置被主管，而中央节点主管逻辑设施。 
图4公开了表示用于通过利用图3中的系统配置来分发内容的方法的信号顺序图。 
图5a公开在边缘用户位置的逻辑设施和在中央位置的节点中的存储设施的示意框图。 
图5b公开在中央位置的逻辑设施和在边缘用户位置的节点中的存储设施的示意框图。 
具体实施方式
图1公开了本发明的第一示范实施例。该图示出包括对等P2P网络的系统，该P2P网络包括多个对等体/客户端1-6(此示例中的膝上型计算机)。膝上型计算机2、3、4是所谓的外部客户端，经接入网络(图中未示出)连接到因特网网络，并且膝上型计算机1、5、6是所谓的内部客户端，经移动接入网络连接到核心网络。该图公开了一个十分简化的示例，并且客户端的数量在现实中要高得多。客户端例如可以是移动电话、计算机、机顶盒或能够与因特网交换信息的其它装置(即，即使经移动接入而连接)，此外，客户端1、5、6能够是有线或无线客户端。连接膝上型计算机2、3、4的接入网络例如能够是通信网络、电话网络、因特网服务提供商等。 
移动网络和核心网络一起构成第三代合作伙伴项目(3GPP)移动网 络。3GPP移动网络的架构围绕隧道化而建立。在图1中，信令网关15充当隧道端接节点，并且分组数据网络网关PDN GW 20是所有因特网业务的隧道入口/出口点。来/往于基于无线电的膝上型计算机1、5、6的所有业务将经过20。在此网络中，客户端1、5、6各自被赋予IP地址，所述IP地址在拓扑上锚定在信令网关15中，而无论客户端装置实际上位于IP域中何处。隧道在图1中通过虚线示出。分组数据网络网关20是所有因特网业务的隧道入口/出口点，并且来/往于基于无线电的膝上型计算机1、5、6的所有业务将经过网关20。P2P控制节点7(PCN)是分组数据网络网关20的一部分。PCN将例如与图5一起进行进一步解释。 
位于中央的P2P控制节点PCN 7被实现到端接隧道的节点20中。将PCN放置到PDN GW 20中的重要性在于它是所有因特网业务的入口/出口点；因此，来/往于移动对等体的所有业务将经过此中央节点，并且中央PCN节点将在P2P业务的信令路径中。根据本发明，存储设施23在此第一实施例中由中央控制节点7来主管。在图1中，中央节点7和存储设施23一起构成在中央位置的性能改进节点9A。节点9A将在图5A中进一步解释。 
现在将与图2一起进一步解释根据第一实施例的系统和方法。图2是信号顺序图，其中公开了信令点，即更早与图1一起解释的膝上型计算机2-4和6、中央节点7和存储设施23。该方法将与方法步骤一起进一步解释根据本发明的系统中包括的部件。该方法将示出使用图1所示的系统配置时在对等内容共享系统中性能的改进。该方法包括以下步骤： 
-在第一方法步骤中，从现在起称为移动客户端6的基于无线电的膝上型计算机6根据本发明在某一点下载从其它客户端收到的内容30到更靠近外部客户端的位置。在此示例中，节点7已被选择为用于内容块的主机。内容块根据定义是内容的一部分，该部分能够是各种大小的。因此， 虽然保持P2P功能性(包括用于从其它客户端下载内容、形成到其它客户端的搜索查询以及应答来自其它客户端的搜索查询等所需的逻辑设施，如以前一样，即由移动客户端6来主管)，但用于内容块的存储设施23现在在更靠近预期请求内容块的客户端的位置被主管。要注意的是，现在由中央节点7主管的内容块仍由P2P系统注册为由移动客户端6来主管。 
-对由P2P系统注册为由移动客户端6主管但实际上由中央节点7主管的内容块的请求31从请求外部客户端2发送到移动客户端6。 
-移动客户端6中维护的P2P逻辑设施发送指令32到中央节点7，以将现在在7中主管的请求的内容块供应到内容请求外部客户端2。 
-中央节点7将请求的内容块供应到请求外部客户端2。 
-在另一外部客户端3请求34来自移动客户端6的内容块时，移动客户端将指示35中央节点7以如上所述相同方式来供应块。 
在上述示例中，内容的带宽消耗传输已在图中通过粗箭头30、33和36公开，而信令(更少带宽消耗)已通过细箭头31、32、34及35公开。正如从图中能够理解的，内容位于中央时，网络中的带宽消耗减少。内容越受欢迎，节省的带宽(其可能极为有限)就越多。 
图3公开了本发明的第二示范实施例。该图示出通常与如图1中所公开的相同的系统，即，包括多个对等体/客户端1-6的对等P2P网络。位于中央的P2P控制节点PCN 7如图1中一样被实现到端接隧道的节点20中。自举服务器BSTR 10在此示例中位于因特网内。该自举服务器充当参与P2P网络的客户端的目录服务。自举服务器负责基于参与节点来创建分发树。根据现有技术，在P2P流传送应用中，对等体如要变成P2P网络的一部分，它们必须将注册消息发送到自举服 务器10。自举服务器将从已经存在对等体的列表中为新对等体指派父对等体，并且这样做将创建P2P分发树的新分支。指示父对等体的回复被发送回新对等体。在获得回复时，新对等体变成P2P网络中树的一部分，并且可开始将内容请求发送到父对等体。在此第二实施例中，无存储设施由中央节点7来主管。相反，存储设施S1-S2被安排在图3中的边缘用户位置。在图3中，客户端5和6及服务于移动客户端5和6的无线电基站RBS及存储设施S2一起构成在边缘用户位置的性能改进节点9B。节点9B将在图5B中进一步解释。 
现在将与图4一起进一步解释根据第二施例的系统和方法。图4是信号顺序图，其中已经公开了信令点，即更早与图3一起解释的膝上型计算机2、1、5及6、中央节点7和存储设施S1-S2。节点以树状结构来安排，由此中央节点7是对于树中外部客户端2的常规节点，并且也是对于内部客户端1、5、6的父节点。中央节点7可能是运营商控制的实体。该方法将进一步解释根据本发明的第二实施例的系统中包括的部件，并且将示出在使用本发明时在对等内容共享系统中性能的改进。该方法包括以下步骤： 
-对内容块的请求41从请求内部移动客户端1发送到内部客户端的父节点，即到中央节点7。 
-中央节点7从P2P网络获得块。这符合P2P流传送系统操作。请求41由此从中央节点7转发42到内容保留外部客户端2。请求41在此示例中在转发前之前被修改，使得7显得是请求节点。 
-内容块从外部客户端2输送43到中央节点7。 
-收到的内容块从中央节点7供应44到请求内部移动客户端1。 
-在中央节点7做出存储判定45。存储判定将对内容块的请求速率考虑在内。预期的高请求速率将得到积极的存储判定。预期的高速率被假设为特定内容文件的受欢迎，其 指示其它最终用户将请求相同文件的概率的度量。例如能够设置受欢迎阈值，并且如果超过给定文件的受欢迎阈值，则认为该文件是受欢迎的，并且做出积极的存储判定。 
-作为积极的存储判定的结果，中央节点7经RBS将从外部客户端2收到的内容块转发46到靠近请求客户端5的边缘用户位置处的存储设施S2。 
-对内容块的请求47从请求内部移动客户端5发送到内部客户端的父节点，即到中央节点7。 
-中央节点7指示48存储设施S2将此内容供应到请求对等体5。此指令是信令消息。 
-存储设施S2经服务于5(另请参阅图3)的无线电基站RBS，将内容块供应49到请求内部移动客户端5。 
-对内容块的请求50从另一请求内部移动客户端6发送到内部客户端的父节点，即到中央节点7。 
-中央节点7指示51存储设施S2将此内容供应到请求对等体6。 
-存储设施S2经服务于6(另请参阅图3)的无线电基站RBS，将内容块供应52到请求内部移动客户端6。 
在上述示例中，内容的带宽消耗传输已在图中通过粗箭头43、44、46、49及52公开，而信令(更少带宽消耗)已通过细箭头41、42、47、48、50及51公开。正如从图中能够理解的，内容位于边缘用户位置时，网络中的带宽消耗减少。 
图5a公开经接口IF1附连到在边缘用户位置的节点6的中央性能改进节点9A的示意框图。在图5a的示例中，节点6与在第一实施例中示出的客户端6是相同的实体。中央节点是用于例如如在第一实施例中所述的客户端6等客户端所布置的内容块的存储设施的第一物理主机。节点6是用于内容块的P2P逻辑部分的第二物理主机。P2P逻辑部分是由负责从网络下载内容、形成搜索查询和应答来自其它对等 体的搜索查询的过程25a-c所组成的主P2P应用。中央与边缘用户位置节点9A与6之间的通信已在第一实施例中描述，并且经9A和6中的发送器部件S和接收器部件R进行。内容从节点6到中央节点9A中存储装置23的下载30(参见图2)由此经接口IF1进行。此外，指令32(参见图2)经IF1从节点6发送到中央节点9A。9A中的消息处理逻辑24负责将收到的内容块转发到存储装置23和注意从节点6收到的指令，即供应请求的内容块到内容请求外部客户端。 
图5b公开在边缘用户位置经接口IF2附连到在中央位置的节点7的性能改进节点9B的示意框图。在边缘用户位置的节点是用于例如如在第二实施例中所述的客户端2等客户端所布置的内容块的存储设施的第一物理主机。节点7是用于内容块的P2P逻辑部分的第二物理主机。P2P逻辑部分由负责从网络下载内容、形成搜索查询和应答来自其它对等体的搜索查询的过程26a-c所组成。边缘用户位置节点9B与中央节点7之间的通信已与第二实施例一起描述，并且经9B和7中的发送器部件S和接收器部件R进行。7中的消息处理逻辑24b负责通过将对内容块的请求速率考虑在内来执行存储判定。消息处理逻辑24b还负责将从外部客户端收到的内容块转发46(参见图4)到节点9B中的存储设施S2以及将指令48(参见图4)发送到9B中的存储设施S2以将内容供应到请求对等体。客户端5和6是9B的一部分。存储设施S2经能够在图3和5B的节点9B内看到的无线电基站RBS之一将内容块供应到请求内部移动客户端。 
要注意，图5A和5B中所述的节点只可视为此类节点的示例，存储设施和逻辑设施例如可在节点外部及内部存储。 
如对于本领域技术人员将显而易见的，对等体不必分成外部和内部对等体，而是所有涉及的对等体可位于相同运营商网络中。存储设施能够划分在几个位置上。此外，作为一示例，内部客户端“主管”存储设施不一定表示存储装置位于内部客户端的膝上型计算机内，而是表示该设施在该内部客户端的影响之下。在所述实施例中，用于存储 和/或逻辑设施的主机的示例是6、7、9A和9B。 
图1、3和5示意示出了可用于将本发明付诸实践的系统。列举的项目在图中示为单独的要素。但是，在本发明的实际实现中，它们可能是诸如数字计算机等电子装置不可分开的组件。因此，上述动作可在软件中实现，而软件可实施在包括程序存储装置媒体的制品中。程序存储装置媒体包括一个或多个载波中实施的数据信号、计算机盘(磁或光(例如，CD或DVD或两者))、非易失性存储器、磁带、系统存储器或计算机硬驱动器。 
本发明的系统和方法例如可在第三代合作伙伴项目(3GPP)、欧洲电信标准协会(ETSI)、美国国家标准协会(ANSI)或其它标准电信网络架构的任何架构上实现。其它示例是电气和电子工程师协会(IEEE)或因特网工程任务组(IETF)。 
为了解释而不是限制的目的，描述陈述了特定的细节，如特定的组件、电子电路、技术等，以便提供本发明的理解。但本领域的技术人员将明白，本发明可在脱离这些特定细节的其它实施例中实践。在其它情况下，省略了公知方法、装置和技术等的详细说明以免不必要的细节混淆本说明。在一个或多个图形中显示了各个功能块。本领域的技术人员将领会到，可使用离散组件或多功能硬件来实现功能。处理功能可使用编程的微处理器或通用计算机来实现。本发明不限于以上所述和附图中所示的实施例，而是可在随附权利要求的范围内进行修改。 

Claims (10)

1. 一种用于改进包括内容共享客户端(1-6)的内容共享系统的性能的系统，所述系统的特征在于用于客户端所布置的内容块的存储部件（23、S2）和逻辑部件（25a-c、26a-c）被分离到不同的物理主机（6、7、9A、9B）中，由此安排所述客户端(1-6)使得中央节点(7)位于外部客户端（2，3，4）与内部客户端（1，5，6）之间的信令路径上，其中，所述中央节点(7)主管用于所述内容块的逻辑设施，以及至少一个内部客户端（1，5，6）主管用于所述内容块的存储设施(S1、S2)，所述系统还包括：
-   所述中央节点(7)中的部件，适用于从第一请求内部客户端(1)接收对内容块的请求(41)；
-   在所请求的内容的处置中转发(42)适用于外部客户端(2)的所接收的请求的部件；
-   所述中央节点(7)中的部件，适用于从所述外部客户端(2)接收所请求的内容块；
-   所述中央节点中的部件，适用于转发(44)所述块到所述第一请求内部客户端(1)；
-   所述中央节点(7)中的部件，适用于转发(46)所述内容块到所述内部客户端（5，6）的至少一个所主管的存储设施(S2)。
2. 如权利要求1所述的用于改进内容共享系统的性能的系统，所述系统还包括：
-   所述中央节点(7)中的部件，适用于做出存储判定(45)。
3. 如权利要求2所述的用于改进内容共享系统的性能的系统，所述存储判定适用于将对于所述内容块的请求速率考虑在内。
4. 如权利要求1、2或3所述的用于改进内容共享系统的性能的系统，所述系统还包括：
-   所述中央节点(7)中的部件，从第二请求内部客户端(5)接收对所述内容块的请求(47)；
-   所述中央节点(7)中的部件，指示（48）拥有所请求的块的存储设施(S2)输送所存储的内容；
-   所述存储设施(S2)中的部件，将所述内容输送(49)到所述第二请求客户端(5)。
5. 如权利要求1-3的任一项所述的用于改进内容共享系统的性能的系统，由此所述客户端(1-6)以树结构来安排，并且所述中央节点(7)是对于所述树中外部客户端（2，3，4）的常规节点，并且也是对于所述树中内部客户端（1，5，6）的父节点。
6. 如权利要求1-3的任一项所述的用于改进内容共享系统的性能的系统，由此所述中央节点(7)位于运营商网络的边缘处，由此所述内部客户端（1，5，6）可经所述运营商网络来访问，并且所述外部客户端（2，3，4）可经所述运营商网络外的网络来访问。
7. 如权利要求1-3的任一项所述的用于改进内容共享系统的性能的系统，其中所述中央节点(7)是运营商控制的实体。
8. 如权利要求6所述的用于改进内容共享系统的性能的系统，其中所述运营商网络是移动网络，并且内部客户端经移动网络节点来接入所述网络，其中对于所述移动网络节点，有与至少一个存储设施的搭配。
9. 一种用于改进包括内容共享客户端(1-6)的内容共享系统的性能的方法，所述方法的特征在于将用于客户端所布置的内容块的存储和输送逻辑分离到不同的物理主机中的步骤，由此安排所述客户端(1-6)使得中央节点(7)位于外部客户端（2，3，4）与内部客户端（1，5，6）之间的路径上，其中，所述中央节点(7)主管用于所述内容块的逻辑设施，以及至少一个内部客户端（1，5，6）主管用于所述内容块的存储设施(S1、S2)，所述方法包括以下另外的步骤：
-   将对内容块的请求(41)从第一请求内部客户端(1)接收到所述中央节点(7)；
-   在所请求的内容的处置中将所接收的请求从所述中央节点转发(42)到外部客户端(2)；
-   将所请求的内容块从所述外部客户端(2)接收到所述中央节点(7)；
-   将所述块从所述中央节点转发(44)到所述第一请求内部客户端(1);
-   将所述内容块从所述中央节点(7)转发(46)到所述内部客户端（5，6）的至少一个所主管的存储设施(S2)。
10. 一种用于改进包括内容共享客户端(1-6)的内容共享系统的性能的装置，包括用于将用于客户端所布置的内容块的存储部件和逻辑部件分离到不同物理主机中的部件，由此安排所述客户端(1-6)使得中央节点(7)位于外部客户端（2，3，4）与内部客户端（1，5，6）之间的路径上，其中，所述中央节点(7)主管用于所述内容块的逻辑设施，以及至少一个内部客户端（1，5，6）主管用于所述内容块的存储设施(S1、S2)，所述装置还包括：
-   用于将对内容块的请求(41)从第一请求内部客户端(1)接收到所述中央节点(7)的部件；
-   用于在所请求的内容的处置中将所接收的请求从所述中央节点转发(42)到外部客户端(2)的部件；
-   用于将所请求的内容块从所述外部客户端(2)接收到所述中央节点(7)的部件；
-   用于将所述块从所述中央节点转发(44)到所述第一请求内部客户端(1)的部件;
-   用于将所述内容块从所述中央节点(7)转发(46)到所述内部客户端（5，6）的至少一个所主管的存储设施(S2)的部件。
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