CN104272706B - 用于通信网络中应用感知准入控制的系统和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了通过使用应用感知准入控制而优化容量和频谱受限的多址通信系统的系统性能的系统和方法。本文所提供的系统和方法能使用关于应用的信息和拥塞信息确定准入控制响应。可从分组检查获得所述关于应用的信息。所述准入控制响应可包括准入新的服务、拒绝所述新的服务、修改所述新的服务或现有的服务、延迟所述新的服务以及暂停现有的服务。

Description

用于通信网络中应用感知准入控制的系统和方法
发明背景
本发明一般涉及通信系统的领域，且更具体地是涉及用于通信网络中应用感知准入控制的系统和方法。
在通信网络中，能在网络中各节点之间有效传送数据的速率被限制。在有线网络中，该限制通常是设备能力的函数。例如，千兆以太网链路每秒仅能传送十亿比特。在无线网络中，该限制通常是信道带宽以及所使用的传输技术和通信协议的函数。无线网络进一步地受为特定服务和区域所分配的频谱数量以及在发射和接收节点之间的信号质量的约束。此外，数据能在无线网络中传送的速率通常随时间变化。
在历史上，通信系统通过在核心(如在长期演进(LTE)系统的分组网关(P-GW)中)中的服务类别(CoS)使流量分离。这具有的好处是，能够向运营商提供的服务(如源自运营商自己或协调的内容分发网络(CDN)的语音和视频)提供服务质量(QoS)保证，如保证比特率(GBR)。与运营商提供的服务不相关联的流量通常进行较少的分化，从而导致被分成同一CoS的异构流量。进一步地，该流量通常是在尽力而为的基础上所提供的资源，忽略了生成流量的具体应用的QoS的需要并忽略了由最终用户所感知的体验质量(QoE)。
额外的通信流量可源自过顶业务(OTT)服务，即，不是运营商所提供的或协调的服务。Skype网络电话(VoIP)、YouTube渐进式下载视频、Netflix流式视频和Pandora电台流式音频均是OTT服务的实例。OTT语音和视频服务倾向于与电子邮件、社交网络和文件传输一起被分成尽力而为的流量。当网络变得拥塞时，无论对最终用户所感知质量的影响如何，通常对所有OTT服务进行相同的处理。通常，是在相同的CoS中对其进行调度。此外，OTT服务通常被分成相同的逻辑承载、逻辑链路或其他虚拟传输信道。在当今的通信系统中，在逻辑承载的基础上进行准入控制，而不考虑在承载上的服务混合。因此，实时服务如语音、流式视频和流式音频均被认为是相对于非实时服务如电子邮件在QoE中具有大幅退化。
发明概要
本发明提供了用于通信网络中应用感知准入控制的系统和方法。本文所提供的系统和方法能使用关于应用的信息以做出准入控制决策。实例准入控制决策包括准入、拒绝、修改或延迟。例如，关于应用的信息可包括应用类别和具体应用。例如，可通过检查分组而检测应用信息。例如，可在无线基站中使用系统和方法。
在一个方面，本发明提供了一种接入节点，其包括：收发器模块，其被配置成提供与终端节点的通信；分组检查模块，其被配置成检查与终端节点通信的分组以检测关于与分组相关联的应用的信息；以及准入控制模块，其被配置成检测源自终端节点的准入请求，准入请求为对通信服务的请求，并基于应用信息和关于与终端节点通信中的拥塞的信息确定对准入请求的准入控制响应。
在另一个方面，本发明提供了一种接入节点，其包括：收发器模块，其被配置成提供接入节点和终端节点之间的通信；回程接口模块，其被配置成提供在网络中的接入节点和装置之间的通信；以及处理器，其被耦接至收发器且被配置成检测源自终端节点的准入请求，准入请求为对新的通信服务的请求，以及基于与准入请求相关联的应用的特征和关于影响与终端节点的通信的拥塞的信息而确定对准入请求的响应。
在另一个方面，本发明提供了一种用于确定准入控制响应的方法，该方法包括：检测源自终端节点的准入请求，准入请求为对新的通信服务的请求；检查与准入请求相关联的分组以检测与准入请求相关联的应用的特征；以及基于所检测的应用的特征和关于影响与终端节点的通信的拥塞的信息而确定对准入请求的响应。
从下面举例说明本发明各方面的描述中可明确地了解本发明的其他特征和优点。
附图简述
可通过研究附图部分地了解本发明的结构和操作的详细内容，在附图中相同的参考数字表示相同的部件，且其中：
图1为无线通信网络的方框图，其中可根据本发明的各方面实现本文所公开的系统和方法；
图2为根据本发明的各方面的接入节点的方框图；
图3为根据本发明的各方面的阐明接入节点的各方面的通信系统的图；
图4为根据本发明的各方面的阐明eNodeB的各方面的通信系统的图；
图5为根据本发明的各方面的具有应用感知准入控制的通信系统的方框图；
图6为根据本发明的各方面的用于准入控制的过程的流程图；
图7为根据本发明的各方面的在通信网络中提供服务的平稳退化的过程的流程图；
图8为根据本发明的各方面的分组检查模块的方框图；
图9为根据本发明的各方面的分组分类模块的方框图；以及
图10为根据本发明的各方面的应用会话检测模块的方框图。
具体实施方式
本发明提供了用于具有应用感知准入控制的通信系统的系统和方法。应用感知准入控制可改善用户的体验质量(QoE)。系统和方法在容量和频谱受限的多址通信系统中是特别有用的。本文所公开的系统和方法可与含有源自异构应用的数据流、流或会话的服务类别一起使用。
本文所公开的系统和方法可被应用至各种容量受限的通信系统，包括有线和无线技术。例如，本文所公开的系统和方法可用于蜂窝2G、3G和4G(包括长期演进(LTE)、高级LTE和WiMAX)、蜂窝回程、Wi-Fi、超移动宽带(UMB)、电缆调制解调器和其他点对点或点对多点有线或无线技术。为了简明的阐述，描述了使用特定技术、标准和服务的术语和组织的各种实施方案。然而，本文所述的系统和方法广泛地适用于其他技术、标准和服务。
图1为无线通信网络的方框图，其中可根据本发明的各方面实现本文所公开的系统和方法。宏基站110通过回程连接170被连接至核心网络102。在一个实施方案中，回程连接170为双向链路或两个单向链路。从核心网络102至宏基站110的方向被称之为下游或下行(DL)方向。从宏基站110至核心网络102的方向被称之为上游或上行(UL)方向。
用户站150(1)和150(4)可通过宏基站110连接至核心网络102。在一个实施方案中，在用户站150和宏基站110之间的无线链路190为双向的点对多点链路。从宏基站110至用户站150的无线链路190的方向被称之为下行或下游方向。从用户站150至宏基站110的无线链路190的方向被称之为上行或上游方向。有时，用户站被称之为用户设备(UE)、用户、用户装置、客户端、手持设备、移动站、终端节点或用户终端且通常为移动装置，如智能手机或平板电脑。用户站可包括多个物理装置，例如，被耦接至笔记本电脑的无线加密狗。用户站150通过无线链路190使用基站如宏基站110作为桥梁以访问内容。也就是说，基站通常在用户站150和核心网络102之间传递用户应用数据和任何用户应用控制消息而不是基站作为数据和控制消息的目的地或数据和控制消息的来源。
在图1中所示的网络配置中，办公大楼120(1)导致宏基站110无法达到的覆盖阴影104。微微站130能提供至覆盖阴影104中的用户站150(2)和150(5)的覆盖。微微站130经回程连接170被连接至核心网络102。用户站150(2)和150(5)可经与在用户站150(1)和150(4)和宏基站110之间的无线链路190类似或相同的链路190而被连接至微微站130。
在另一个办公大楼120(2)中，企业毫微微小区140提供至用户站150(3)和150(6)的室内覆盖。企业毫微微小区140能通过利用企业网关103所提供的宽带连接160而经互联网服务提供商(ISP)网络101连接至核心网络102。
微微站130、企业毫微微小区140和类似的装置可被称之为小形状因数(SFF)基站。在通信网络中的各种装置或节点，如在核心网络102和ISP网络101中的宏基站110、微微站130、企业毫微微小区140、企业网关103和装置可被称之为网络节点。尽管图1示出的是包括在办公大楼中的企业毫微微小区的通信网络，但是类似的通信网络可包括位于住宅或公共场所如购物商场中的毫微微小区。在一些实施方案中，宏基站可在与相同区域中的小形状因数(SFF)基站所使用的一个或多个频道相分离的一个或多个频道上进行发射和接收。在其他实施方案中，宏基站和SFF基站可共享相同的频道。地理和信道可用性的各种组合可创建会影响通信系统吞吐量的各种干扰情形。
当终端节点(如用户站150中的一个)希望开始新的服务(或添加至现有服务)时，终端节点从与其通信的网络节点请求该服务。使用LTE术语，用户设备可能请求建立与演进节点B(eNB)的承载。现有系统已对这种具有准入或拒绝决策的请求做出响应。此外，现有系统已用有关终端将如何使用所请求的服务的少量信息做出准入控制决策。在现有系统中，准入控制响应通常是基于所请求的服务类别。
图1的通信网络中的接入装置(如宏基站110、微微站130或企业毫微微小区140)能进行应用感知准入控制。例如，准入控制响应可考虑与准入请求相关联的应用类别(例如，视频、语音、视频会议)和具体应用(例如，Skype、YouTube、Netflix)。准入控制响应也可考虑更详细的信息，如分辨率、帧速率、比特率和相关联的视频的持续时间。可通过分组检查确定应用信息。此外，可在多个级别(例如，承载的各异构会话)上做出准入控制响应。此外，准入控制响应可包括准入、拒绝、延迟或修改。应用感知准入控制可改善用户的QoE。
图2为根据本发明的各方面的接入节点275的功能方框图。在各种实施方案中，接入节点275可以是移动WiMAX基站、全球移动通信系统(GSM)无线基站收发信台(BTS)、通用移动电信系统(UMTS)NodeB、LTE或高级LTE演进节点B(eNB或eNodeB)、电缆调制解调器头端或各种形式因素的其他有线或无线接入节点。例如，可通过例如图2的接入节点275提供图1的宏基站110、微微站130或企业毫微微小区140。接入节点275包括处理器模块281。处理器模块281被耦接至发射器-接收器(收发器)模块279、回程接口模块285和存储模块283。
发射器-接收器模块279被配置成发射和接收与其他装置的通信。在许多实施方案中，通信是以无线方式进行发射和接收的。在这种实施方案中，接入节点275通常包括用于发射和接收无线电信号的一个或多个天线。在其他实施方案中，通过物理连接如电线或光缆发射和接收通信。发射器-接收器模块279的通信可能是与终端节点进行的通信。
回程接口模块285提供接入节点275和核心网络之间的通信。通信可通过回程连接例如图1的回程连接170而进行。经发射器-接收器模块279接收的通信可在处理后在回程连接上发射。同样地，从回程连接接收的通信可通过发射器-接收器模块279进行发射。虽然图2所示的接入节点275具有单一回程接口模块285，但接入节点275的其他实施方案可包括多个回程接口模块。同样地，接入节点275可包括多个发射器-接收器模块。多个回程接口模块和发射器-接收器模块可根据不同的协议操作。
处理器模块281可处理通过接入节点275接收和发射的通信。存储模块283存储供处理器模块281使用的数据。存储模块283也可用于存储供处理器模块281执行的计算机可读指令。计算机可读指令可通过接入节点275使用以实现接入节点275的各种功能。在一个实施方案中，存储模块283或存储模块283的部分可被认为是非临时性机器可读介质。为了进行简明的解释，接入节点275或其实施方案被描述成具有某种功能。将理解的是，在一些实施方案中，该功能是通过处理器模块281连同存储模块283、发射器-接收器模块279和回程接口模块285一同实现的。此外，除了执行指令外，处理器模块281可包括用于实现一些功能的特定用途的硬件。
接入节点275可进行应用感知准入控制。例如，准入控制响应可考虑与准入请求相关联的应用类别和具体应用。准入控制响应也可考虑更详细的信息，如分辨率、帧速率、比特率和相关联的视频的持续时间。可通过分组检查确定应用信息。此外，可在多个级别(例如，在承载内的各异构会话)上做出准入控制响应。此外，准入控制响应可包括准入、拒绝、延迟或修改。
图3为根据本发明的各方面的阐明接入节点375的各方面的通信系统的图。接入节点375可使用应用信息和拥塞信息以做出会话准入决策。接入节点375便于在终端节点355和数据服务器310之间进行通信。例如，数据服务器310可位于视频内容分发网络中。在一些实施方案中，图1的宏基站110、微微站130或企业毫微微小区140是使用接入节点375而实现的。例如，可使用图2的接入节点275实现接入节点375。接入节点375与数据服务器310的通信可经核心网络、服务提供商网络、互联网或网络的组合而进行。为了帮助理解，图3中的实线表示用户数据且虚线表示控制数据。
接入节点375包括分组检查模块329、调度程序模块330以及发射-接收模块(收发器)379。分组检查模块329、调度程序模块330以及发射-接收模块379是由与终端节点355通信的接入节点375所使用的。发射-接收模块379提供与终端节点355的通信。例如，发射-接收模块379可实现无线电接入网络物理层。发射-接收模块379可与图2的发射-接收模块279相类似或相同。图3的接入节点375也包括负责准入控制的各方面的准入控制模块360。
准入控制模块360控制至用于与终端节点355进行通信的信道390的接入。信道390为容量受限的。因此，终端节点355(以及也可与接入节点375通信的其他终端节点)可请求比可用带宽更多的带宽。准入控制模块360可使用应用信息确定对准入请求的控制响应。因此，接入节点375可被说成是提供应用感知准入控制。应用感知准入控制可提供改善的通信系统的性能，例如，终端节点355的用户的改善的QoE。
例如，准入请求可以是用于服务、会话、承载或连接的请求。应用可包括多个准入请求，例如，用于流式视频的多个片段中的每一个的准入请求或用于交互式语音和视频会话的视频请求和音频请求。一些准入请求明确涉及作为该过程的一部分的接入节点。例如，在LTE系统中的接入节点可在控制信道上接收准入请求以建立承载。其他准入请求可能未明确涉及接入节点。提出这种准入请求的终端节点可能不知道接入节点。例如，终端节点可将对流式视频的片段的准入请求指引至视频服务器。虽然准入请求可经接入节点进行通信，但是终端节点未将准入请求指引至接入节点且终端节点可能不知道接入节点可检测并响应于准入请求。接入节点可通过随准入请求的特征而变化的各种方法检测准入请求。例如，接入节点可通过接收被指引至接入节点的显式消息检测一些准入请求并通过检查未被明确指引至接入节点的分组而检测其他准入请求。
分组检查模块329位于数据服务器310和终端节点355之间的数据路径中。在下行方向上，分组检查模块329从数据服务器310接收数据并决定要对数据做什么。例如，前往终端节点355的用户数据可在调度程序模块330被分隔成队列用于经发射-接收模块379发射至终端节点355。例如，队列可驻留在图2的接入节点的存储模块283中。分隔成队列可基于与用户数据相关联的各种特征，如逻辑链路、IP源地址和目的地地址、应用类别或具体应用。分组检查模块329可经回程接口模块例如图2的回程接口模块285接收下行分组。
发射-接收模块379也从终端节点355接收分组。这些上行分组中的一些可以是接入节点375中继至数据服务器310的控制分组。控制分组可被派往数据服务器310中的控制机构。
源自数据服务器310的分组是通过分组检查模块329接收的。虽然分组可同时含有从数据服务器310和终端节点355的观点来看的数据和控制信息，但分组仍被视为接入节点375的数据分组且因此在本文被称之为数据分组。分组检查模块329检查数据分组。例如，关于数据分组的信息被确定且可被转发至准入控制模块360和调度程序模块330。该信息可包括信息，如比特率、会话的持续时间、应用类别、具体应用和目的地终端节点。分组检查模块329也可检查上行分组。检查可包括携带内容(例如，视频、电子邮件、音频)的数据分组或可包括用于发起会话的分组。分组检查模块329可使用通过引用由此并入本文的2012年9月7日提交的且题为“用于在通信网络中对分组进行优先化和调度的拥塞检测的系统和方法(Systems and Methods for Congestion Detection for use in Prioritizing andScheduling Packets in a Communication Network)”的序列号为13/607,559的美国专利申请中详细描述的用于分组检查的方法和系统。
作为一个分组检查的实例，接入节点375可提供终端节点355处的视频客户端和数据服务器310处的视频内容分发服务之间的通信。可通过视频客户端生成含有控制信息的数据分组以向视频内容分发服务查询关于特定视频的信息或命令视频内容分发服务发起视频的传输。分组检查模块329检查视频客户端和视频内容分发服务之间的数据分组的双向交换。根据所检查的数据分组，分组检查模块329可确定正发起的视频会话。分组检查模块329可随后将关于视频会话的信息发送至准入控制模块360。在该实例的变型中，分组检查模块329通过仅检查上行分组而检测视频会话的发起，例如，通过经对从视频客户端被发送至具有已知的IP地址的视频内容分发服务的SYN(同步序列号)消息的检测而检测传输控制协议(TCP)连接的发起。
通常，发射-接收模块379将使用特定物理层操作模式如调制和编码方案与终端节点355进行通信。可基于关于接入节点375和终端节点355之间的信道390而测量的链路质量度量来选择物理层操作模式。链路质量度量可通过发射-接收模块379而确定。链路质量度量也可通过终端节点355中的收发器或接入节点375和终端节点355处的功能组合而确定。实例链路质量度量包括信号噪声比(SNR)、接收的信号强度指示器(RSSI)、载波与干扰加噪声比(CINR)、误码率(BER)和重发计数。
调度程序模块330执行跨越接入节点375和终端节点355之间的通信链路分配物理资源所需的功能中的一些或全部。通常，调度程序模块330与介质访问控制(MAC)层相关联或为其一部分。对于下行方向，调度程序模块330决定要发射哪些数据以及在什么时间点进行发射。例如，资源可被分配为子载波和时隙。当过度拥塞发生时，调度程序模块330可丢弃一些分组。调度程序模块330也可处理源自终端节点355的上行资源请求并授予上行带宽。调度程序模块330可使用源自发射-接收模块379的物理层(PHY)信息，如调制和编码方案，从而确定要分配至具体用户数据的资源量。
调度程序模块330可通知准入控制模块360发生在信道390上的拥塞。调度程序模块330也可从准入控制模块360接收对调度程序参数的更新，如对权重和信用的改变。调度程序模块330可提供各种信息至准入控制模块360。该信息可包括指示拥塞的信息，如丢弃率、缓冲器出口速率、分组老化和缓冲器占用。
准入控制模块360包括资源估计模块361、拥塞监控模块362和控制响应模块363。准入控制模块360的模块与分组检查模块329、调度程序模块330和发射-接收模块379进行通信以提供应用感知准入控制。
控制响应模块363可创建控制响应以准入、拒绝、延迟或修改准入请求。响应可在多个级别(例如，逻辑链路、连接、会话和流)上影响请求。控制响应模块363可使用各种信息(例如，策略、服务级别协议、资源估计、拥塞指示器以及关于应用的信息)创建控制响应。
资源估计模块361估计可用于通信的资源。可对上行和下行通信以及各个或成组的终端节点进行估计。资源估计模块361可使用信道特征和PHY参数(如调制和编码)以估计预计的可用资源。资源估计模块361可估计各单位中的资源。例如，资源估计模块361可就每秒比特、每秒符号或每帧的资源块估计资源。任何多余的资源可通过支持的可准入的新的会话进行分配或进行分配以增加当前活动的会话的资源。同样地，可将过量的资源施加至逻辑承载，每个逻辑承载均含有一个或多个会话且终端节点均含有一个或多个承载。
除了便于进行上行和下行数据传输外，发射-接收模块379可监控或保持物理层(PHY)参数和状态，如与终端节点355通信相关联的调制、编码和信号噪声比(SNR)。接入节点375与终端节点通信的能力部分地取决于PHY参数和状态。关于PHY参数和状态的信息可被提供给调度程序模块330以做出调度决策并被提供至准入控制模块360以确定准入控制响应。
物理层操作模式影响信道390中有多少容量是传输给定数量的数据所必需的。例如，如果所有其他的物理层模式的参数是相同的，如果接入节点375和终端节点355之间的通信使用正交相移键控(QPSK)调制，与如果通信使用64级正交幅度调制(64-QAM)的情况相比，那么将需要三倍于信道390容量的容量。在一个实施方案中，准入控制模块360接收终端节点355(和其他终端节点)的当前物理层操作模式并根据物理层操作模式和操作服务的数据率的需要、承诺或需求计算可用的系统容量。例如，在物理层操作模式因移动性而改变时或在各种服务的数据率的需要或承诺改变时，准入控制模块360更新所估计的资源容量、资源需求和资源过量或短缺。
拥塞监控模块362监控拥塞的当前状态。拥塞监控模块362可使用源自调度程序模块330的信息以确定拥塞。例如，缓冲器占用的增加或缓冲器出口速率的减少可指示拥塞。拥塞监控模块362可使用源自分组检查模块329的应用信息以确定通信需求。拥塞监控模块也可将通信需求与源自资源估计模块361的所估计的资源容量进行比较以确定拥塞。拥塞监控模块362也可保持可用于预测拥塞的历史拥塞信息。
如果当前的资源容量估计小于需求，拥塞监控模块362则确定信道390当前是拥塞的。此外，拥塞监控模块362可监控用于存储调度所用的数据的队列或缓冲器的深度(占用)、丢弃率、出口速率或当确定拥塞时通过调度程序模块330所提供的其他度量。当队列达到容量阈值时或当队列溢出时，拥塞被认为是正在发生的。一旦队列占用下降至容量阈值以下，拥塞则被认为是不再发生的。同样地，出口速率或队列被清空的速率可用于确定拥塞。例如，如果出口速率小于填充队列或缓冲器的速率，则可能发生拥塞。拥塞监控模块362也可使用源自调度程序模块330的关于丢弃率的信息以确定是否存在有拥塞。丢弃的可接受水平可根据与所丢弃的分组相关联的应用特征而发生变化。
特定终端节点可具有独立于信道390的容量约束或除其之外的容量约束。例如，终端节点可能受限制终端节点的用户的最大带宽的服务级别协议的约束。调度程序模块330可有意限制被分配至经历差的通信信道条件的终端节点的容量。这种技术可用于提高服务于多个用户的集合信道的容量。可替代地或附加地，策略可以指定各个终端节点接收至多为一定百分比的信道390容量。例如，该百分比可通过活动的终端节点的数量进行加权或根据一些其他标准进行加权。另一策略可以指定各个终端节点被允许进行至多为一定数量的同时活动的TCP连接。在这些或类似的情况下，拥塞可被定义成信道390的拥塞、各个终端节点的分配容量的拥塞、超越所允许数量的连接限制或标准的组合。
在一个实施方案中，拥塞监控模块362可基于趋势外推法或使用历史数据预测将来发生拥塞的可能性。例如，如果源自终端节点355的信号质量退化(例如，终端节点可能从接入节点移开或可能使信道中的干扰增加)，那么拥塞监控模块362可关于终端节点355和接入节点375之间的通信而预测拥塞的增加。
拥塞监控模块362可预测拥塞的变化，包括拥塞的恶化和减轻两者。准入控制模块360可响应于所预测的拥塞变化而前摄地采取行动。采取前摄行动可使质量退化最小化，而如果不采取行动直到拥塞实际发生，则会发生质量退化。
拥塞监控模块362可使用许多因素预测拥塞。例如，历史数据可指出拥塞通常在小区内的一天中的特定时间上发生恶化。跟踪随时间传输的流式视频数据并将结果与相应的文件大小相比较可指出流式视频的剩余部分的大小，以及必须传输该剩余部分以避免质量减损所用的时间段。该认识可被用来管理拥塞。终端节点的信号质量可能会以一种方式变化，该种方式会建议足以使调制和编码改变或使重试次数改变的未来改善或退化，其可以是在无线协议(例如，HARQ重发)或传输协议(例如，TCP重发)内的。
控制响应模块363可使用源自拥塞监控模块362的拥塞信息提供准入控制响应。控制响应模块363可考虑源自分组检查模块329的应用消息而做出准入控制响应决策。控制响应模块363可使准入控制基于预测的未来拥塞状态而非当前的拥塞状态。例如，如果预计拥塞会恶化，那么与控制响应模块363仅仅基于拥塞的当前状态而会做的情况相比，控制响应模块363可更积极地拒绝或修改服务。相反地，如果预计拥塞将会减轻，那么控制响应模块363可不太积极地拒绝或修改服务。
在一个实例实施方案中，接入节点375为在LTE无线电接入网络(RAN)中的eNodeB。在LTE系统中，eNodeB可执行准入控制，从而确定是否有容量以准入用户设备(UE)(例如，终端节点355)或用于UE的特定数据无线电承载(DRB)。一些DRB具有相关联的保证比特率(GBR)和最大比特率(MBR)。其他DRB不具有GBR和MBR，但必须在被分配至UE的总计最大比特率(AMBR)内共同操作。一些DRB可专用于个别服务，如运营商控制的LTE语音(VoLTE)服务。其他DRB可以携带多个同时的异构服务，如同时的电子邮件和YouTube视频。此外，为了帮助抢占一个服务以允许另外一个服务，LTE提供用于DRB的分配和保留优先级参数。接入节点375可连同当前或预测的调制和编码率和运营商策略使用GBR、MBR和AMBR以做出控制响应决策。实例运营商策略包括超额认购策略、服务级别协议和分配和保留优先级。这样的策略可能是通用的且适用于网络中的所有用户。可替代地，不同的策略可被施加至网络中成组的用户或各个用户。
当准入控制模块360在信道390上或在用于终端节点355的信道390的一部分中检测到拥塞时，可采取各种行动(控制响应)。例如，准入控制模块360可暂停或修改现有服务。如果请求新的服务，那么准入控制模块360可拒绝新的服务或用修改的服务参数准入新的服务。
当新的终端节点进入网络或终端节点355发起新的数据承载的设置时，准入控制模块360确定响应。每个新的终端节点或数据承载创建对系统的需求。除了通信带宽外，新的终端节点或数据承载可在接入节点375增加对计算资源的需求。对计算资源的需求可随终端节点和数据承载的数量进行缩放。同样地，最小带宽需要也可随终端节点和数据承载的数量进行缩放。例如，终端节点将要求一些基本量的带宽(例如，用于控制信令)。此外，终端节点将经常以默认带宽进入系统(例如，LTE网络中的默认承载的带宽)。基于现有带宽分配(例如，GBR、MBR和AMBR)、超额认购策略和当前或预测的调制和编码，准入控制模块360可在停留在关于超额认购和拥塞级别的策略中的同时确定是否能允许新的终端节点或承载。准入控制模块360也可使准入控制决策基于在承载上传送的服务或服务混合。
在另一个实例中，接入节点375传送的服务包括VoLTE和与VoLTE相结合的交互式视频。分组检查模块329可通过在VoLTE服务的设置期间检测IP多媒体子系统(IMS)信令而检测VoLTE服务。在一个实施方案中，即使当IMS信令被加密时，分组检查模块329也能检测VoLTE服务。例如，分组检查模块329可检测核心网络和终端节点355之间的IMS信令，随后不久(例如，在几秒内)即创建具有与语音一致的比特率(例如，每秒32千比特)的承载。分组检查模块329可从该信息推断出在新的承载上发起了VoLTE会话。准入控制模块360可使用源自分组检查模块329的该信息做出准入控制决策。如果对检测的IMS信令用一定的时间关系(例如，在几秒内)建立具有与视频一致的比特率(例如，每秒500千比特)的承载和具有与语音(或音频)一致的比特率的承载，那么分组检查模块329可推断出该组合表示交互式语音和视频会话。基于通常被认为是对于用户的体验质量来说比视频部分更重要的交互式语音和视频会话的语音部分，准入控制模块360在做出准入控制决策时可使语音承载优先于视频承载。同样地，准入控制模块360可认为交互式语音和视频会话的视频部分比其他视频承载(如视频点播)具有更低的优先级，而交互式语音和视频会话的语音部分则被授予更高的优先级。
例如，分组检查模块329可确定正在现有的数据承载上发起的新的视频服务。分组检查模块329可进一步地确定新的视频服务的预计比特率。准入控制模块360能使用预计比特率确定如果允许新的视频服务则新的视频服务或其他服务是否将会退化。分组检查模块329可通过多种方式检测服务的比特率。可通过观察在一个时间段内服务的数据流动(例如，通过对与服务相关联的数据字节的总数求和且除以进行求和所用的时间段)而估计出比特率。可根据设置服务的分组确定比特率。例如，分组检查模块329可检查用于启动YouTube视频的HTTP请求和响应，其描述了视频的数据率和大小。在一个实施方案中，分组检查模块329可检测HTTP视频流式会话的存在并保持播放列表或清单文件的副本。在一个实施方案中，分组检查模块329可通过检测客户请求要提取数据流中的哪些片段以及传输这些片段所花费的实际时间而估计某个时间段的数据流的比特率。准入控制模块360可使用比特率信息确定准入控制响应。例如，准入控制模块360可评估是否具有充足的资源以满足当前活动组的服务的质量要求，例如，是否具有充足的资源以支持视频的无失速的回放。
准入控制模块360可做出准入控制响应，其可避免对系统性能的不利影响，包括对QoE的影响。关于比特率、调制和编码和超额认购策略的信息可被用于避免不利影响。例如，调制和编码可用于确定有多少比特可用于在资源分配的单位(例如，LTE的资源块)内传输用户数据。例如，超额认购策略可允许准入控制模块360接受表现出比实际可用的更高的总带宽的会话。由于许多会话将不会使用其允许的资源中的全部的认识，因此可能会发生这种情况。例如，在LTE中，在知道将使用哪个音频编解码器前可建立包括进行GBR分配的VoLTE连接。因此，GBR可假定最坏的情况，即最高的分辨率且因此是最高的比特率。然而，所使用的实际编解码器可能更有效(较低的比特率)且不消耗所有分配的带宽。此外，使用静音抑制技术可进一步地将实际比特率降低至最大的比特率之下。分组检查模块329可检测服务正使用比最初预算更少的带宽。该信息可允许准入控制模块360超额认购信道390的保证的资源承诺。准入控制模块360也可使用策略输入做出超额认购决策。
可替代地或附加地，准入控制模块360可根据参数确定充足的资源的可用性以及拥塞的指示。实例参数包括缓冲器占用、缓冲器出口速率、丢弃率和观察或估计的视频或音频质量度量，如视频失速。可从当前或最近活动的服务获得参数。如果准入控制模块360确定存在有充足的资源以用于新的会话，则可准入新的会话。如果准入控制模块360确定不存在充足的资源，控制响应则必须发生以减轻超额认购。
准入控制模块360可做出的用于减轻超额认购的一个控制响应为拒绝新的服务。当要在现有的承载上启动新的服务时，控制响应可能不像拒绝承载的创建一样简单。在一个实施方案中，控制响应可以是丢弃或替换会话发起分组中的一些，从而克服会话协议用于发起会话的能力。
响应可包括丢弃与服务请求相关的一个或多个分组并将替代消息发送回服务发起者。例如，终端节点发出的HTTP GET命令可通过分组检查模块329进行识别并予以保持。由于拥塞条件，准入控制模块360可创建控制响应以丢弃服务请求。此外，控制响应可创建并发送替代消息至调度程序模块330，其反过来将消息发送至终端节点。例如，替代消息可以是HTTP 413请求实体过大消息、HTTP 500内部服务器错误消息、HTTP 503服务不可用的消息或HTTP 504网关超时消息。这些消息可包括用于对在客户端应试图再发起会话前的等待期发出信号的重试后参数，从而创建控制响应以延迟而非拒绝服务。重试后参数可被设置为恒定值或可根据严重拥塞(当前、预测的未来拥塞或拥塞级别的组合)而进行设置。附加地或可替代地，替代消息可具有TCP复位标志、在TCP报头内的字段和至值为1的设置，从而发起底层的TCP连接的关闭。
可替代地，响应可包括用拒绝服务请求的消息替换接受服务请求的消息。更具体地，如果终端节点355中的客户端正使用HTTP GET命令请求视频剪辑，那么分组检查模块329可识别从数据服务器310发出的HTTP 200OK消息。作为响应，准入控制模块360可创建控制响应以丢弃消息、用替代消息将其替换并关闭TCP连接。例如，准入控制模块360可向分组检查模块329发出信号以检测和丢弃HTTP 200OK消息并将HTTP 413请求实体过大消息、HTTP 500内部服务器错误消息、HTTP 503服务不可用的消息或HTTP 504网关超时消息传递至在其位置上的调度程序模块330。这些消息可包括用于对在客户端应试图再发起会话前的等待期发出信号的重试后参数，从而创建控制响应以延迟而非拒绝服务。重试后参数可被设置为恒定值或可根据严重拥塞(当前、预测的未来拥塞或拥塞级别的组合)而进行设置。替代消息可具有被设置为值1的TCP复位标志，从而发起底层TCP连接的关闭。第二个替代消息也可通过接入节点375进行创建并被发送至数据服务器310以终止与原始终端节点的请求相关的任何数据传输。第二个替代消息可具有被设置为值1的TCP复位标志，从而发起底层TCP连接的关闭。
在另一个实例中，在终端节点355和数据服务器310之间已成功完成一个或多个消息交易后可做出延迟或拒绝服务的决策。例如，准入控制模块360可创建控制响应以在确定服务的应用类别或具体应用后延迟或终止服务。可替代地，可在接入节点375确定支持服务所需的必要资源后延迟或终止服务。例如，一旦确定平均比特率超越可用的系统容量，则可拒绝流式视频服务。
在另一个实例中，如果终端节点355中的客户端启动RTSP流式会话，那么分组检查模块329可识别在服务器和客户端之间传输的RTSP消息。当准入控制模块360决定拒绝服务时，可创建控制响应以用从200(OK)至453(没有足够的带宽)的SETUP方法改变与RTSP请求消息相应的RTSP响应消息的状态。
准入控制模块360也可创建控制响应以拒绝TCP连接的设置。例如，如果允许用于终端节点的TCP连接的数量被超越，准入控制模块360则可防止设置另一个TCP连接以用于该终端节点。分组检查模块329可检查分组以通过检测用于在TCP客户端和TCP服务器之间建立TCP(例如，SYN、SYN-ACK和ACK)的分组而识别TCP连接的设置。如果已建立太多的TCP连接，准入控制模块360则可创建控制响应以丢弃这些消息。可替代地或附加地，可向客户端(或服务器)发出信号以指示对服务的拒绝。可通过以引用方式由此并入本文的2013年1月17日提交的且题为“用于通信系统中合作应用的系统和方法(Systems and Methods forCooperative Applications in Communication Systems)”的序列号为13/744,101的美国专利申请中描述的方法对服务的拒绝发出信号。
系统可基于各种因素选择拒绝服务。例如，系统可使该决策基于新的会话的协议(例如，HTTP或FTP)、应用类别(例如，流式视频、对话式或双向视频、语音、互联网浏览、对等交换、游戏或机器对机器交换)或具体应用(例如，YouTube、Netflix、Facebook、FaceTime、Chrome或BitTorrent)。也可基于上述方法连同用户SLA或网络策略而拒绝服务。
准入控制模块360也可创建控制响应以延迟新的服务。例如，可延迟新的服务直到系统估计具有充足的资源为止。例如，YouTube视频会话的创建协议可含有信息，如元数据，其允许分组检查模块329确定YouTube视频的大小或持续时间。同样地，可确定其他视频流式应用和非视频会话的会话持续时间。准入控制模块360可使用持续时间的信息，其可能与缓冲器占用和出口速率相组合，从而估计何时视频会话可结束和系统资源可被释放。准入控制模块360可延迟新的服务，例如，通过延迟会话发起协议分组或通过向应用、客户端或服务器发出信号以延迟会话发起而实现。因此，可延迟会话直到有足够的可用资源为止。与拒绝会话相比，延迟会话可提供更好的用户QoE。
准入控制模块360也可创建控制响应以修改服务，从而使服务将在可用资源内进行操作。例如，在视频应用中，服务器可发送视频表示的列表，其中客户端可从该列表进行选择。每个表示可具有不同的容器文件格式或不同的视频分辨率或不同的比特率。在一个实施方案中，接入节点375可修改可能表示的列表，在该列表中视频是可用的。可修改可能的表示以将该列表限制为将在可用资源内操作的那些。
由于视频文件通常很大，因此可能期望使客户端能在接收整个视频文件前开始播放视频文件。为了使这成为可能，例如，YouTube服务器提供采用流行的容器格式(如MP4、3GP和FLV)的视频内容，其中视频元数据可被存储在文件的开头。YouTube客户端可一接收到视频元数据和少量的电影数据就开始进行播放。对于每个视频，YouTube服务器可提供具有供客户端进行访问的不同URL的多个视频表示。YouTube服务器可对XML内容消息中的可用表示发出信号。视频剪辑的实例可用视频表示被列在下表中。在URL中，在“itag”字段后的数字指示不同的视频容器文件格式和可用于视频剪辑的分辨率。例如，itag＝18和itag＝22的线均指示MP4格式，但其分别具有360p和720p的分辨率。在这种情况下，控制响应可以是拦截XML内容消息、剥除会引起拥塞的较高的数据率选项并转发修改的消息。这将客户端的选择限制为存在有充足的资源以用于其的那些选择。用于其他服务和格式的内容也可同样地进行修改。
准入控制模块360也可创建控制响应以改变调度优先级或调度资源分配。例如，新会话或携带新会话的承载的调度优先级或权重可能会增加，例如，用于允许其他服务的退化，其可能更能容忍延迟或分组丢失，从而允许准入新的会话。一旦拥塞期已经过去，可通过非退化的方式处理退化的服务。系统可使用序列号为13/607,559的美国专利申请中描述的调度方法。
准入控制模块360也可使用每个用户的相对服务级别例如连同其他方法创建控制响应以准入新的会话。例如，如果新的会话是通过与其他当前所服务的用户的服务级别(例如，银级服务)相比已为更高的服务级别(例如，金级服务)进行支付的用户发起的，准入控制模块360则可使用上述方法确定控制响应。相反地，如果新的会话是通过与当前所服务的用户具有相同服务级别的用户发起的，系统则可避免应用上述方法(例如，拒绝新的会话请求)。如果新的会话是通过与当前所服务的用户相比具有较低服务级别的用户发起的，则可采取类似的行动。
当容量减少时，准入控制模块360可发起类似的控制响应。例如，当终端节点从接入节点375远离且需要以更强劲但却效率更低的调制和编码方案操作时，可减少容量。在这种情况下，控制响应并非是否要准入或拒绝装置、数据承载或个别会话。相反地，控制响应为是否暂停、终止或修改与装置、数据承载或个别会话的通信。
例如，准入控制模块360可基于服务级别协议(例如，使用通过这些协议所表达或暗示的优先级)或分配和保留优先级做出决策以进行暂停或终止。准入控制模块360也可基于对所使用的应用的认识做出决策以进行暂停或终止。例如，在交互式语音和视频呼叫的情况下，考虑到语音组件对于用户的体验质量来说是更为重要的，准入控制模块360可在拥塞期间暂停视频部分，而同时继续使用语音部分。一旦拥塞缓解，则可恢复视频部分。相比呼叫的语音和视频部分上同时发生大量分组丢失的情况，这可允许在更高级别的用户满意度上继续进行交互式语音和视频呼叫。
准入控制模块360可做出决策以修改服务。通过修改与服务相关联的操作参数，可将服务保存在较低的带宽上。例如，控制响应可以是减少视频服务的分辨率或数据率以降低所需要的带宽。视频缩放能力可存在于数据服务器310(或系统中的其他地方)，且准入控制模块360可将请求或命令发送至视频缩放能力以将视频流缩放至降低的分辨率。系统可使用通过引用由此并入本文的2012年10月22日提交的且题为“拥塞引起的视频缩放(Congestion Induced Video Scaling)”的序列号为13/644,650的美国专利申请中描述的方法和模块。
在一个实施方案中，准入控制模块360可触发在终端节点355处的视频客户端或应用以请求具有不同回放比特率的视频。该请求可以是针对数据服务器310或针对中间视频缩放能力。例如，当准入控制模块360缺乏直接命令或发出请求以用于视频缩放的能力时，可使用该方法。例如，客户端可使用在不同的TCP连接上的多个HTTP请求以下载采用较小片段的视频文件而非用在一个TCP连接中的一个HTTP GET请求逐步下载整个视频文件。片段可具有不同的尺寸。这允许使用不同参数(包括不同的回放比特率)请求视频的部分。例如，由于拥塞，准入控制模块360可与客户端进行通信并指导其以不同的比特率请求视频的后续部分。在一个实施方案中，准入控制模块360可生成控制响应以减少被分配至视频的资源，从而触发客户端选择减少的数据率以进行补偿。这种技术也可通过采用自适应流式视频协议(如HTTP动态自适应流(DASH)、微软的平滑流、苹果的HTTP实时流或Adobe的动态流协议)的客户端使用。
一些视频客户端可含有监控所接收的视频数据的流动的逻辑。准入控制模块360可以知道特定视频客户端是否可能对视频中的变更或其他分组流动做出反应以请求增加的或减少的视频速率。准入控制模块360可以知道视频客户端可能如何基于源自分组检查模块329的信息而做出反应的。例如，分组检查模块329可检测在特定逻辑承载上的DASH媒体呈现描述(MPD)文件。基于该认识，分组检查模块329可推断出在相同承载上的后续视频回放会话将使用可能对分组流动中的变更做出反应的视频客户端。当视频客户端可能有利地做出反应时，准入控制模块360可抑制视频至客户端的流动并触发客户端请求较低的数据率。相反地，准入控制模块360可使视频至客户端的流动增加，从而触发客户端以增加的速率请求视频。
此外，分组检查模块329可提取视频元数据含有的详细信息，如在描述视频会话的可允许的视频回放比特率(或比特率表示)的MPD文件中含有的信息。该信息可用于量化控制响应以充分地减少或增加资源分配以触发所需的客户端行为。例如，考虑一种情况，其中分组检查模块329通知控制响应模块363用户发起的视频表示在256、768和1024千比特/秒为可用的。如果至客户端的先前资源分配足以允许1024千比特/秒的表示，但拥塞最近略有增加(或被预测会略有增加)，控制响应则可指导调度程序模块330分配充足的系统资源以支持高达768千比特/秒的表示。如果拥塞最近大幅增加(或被预测会大幅增加)，控制响应则可指导充足的资源分配以支持仅为256千比特/秒的表示。
可替代地，在终端节点355的客户端(或应用)可具有用于与接入节点375进行通信的控制路径。准入控制模块360可使用控制路径以命令或请求客户端改变其正在使用的数据率。例如，准入控制模块360可通知客户端可以可靠地进行传递的数据率。例如，数据率可基于源自资源估计模块361和拥塞监控模块362的资源能力和需求估计。
当准入控制模块360向终端节点355发出信号以改变数据率时，分组检查模块329可检查分组以确定数据率是否正发生改变。例如，分组检查模块329可检查源自视频客户端的指示客户端正在改变其数据率的消息的分组。在一个实例中，如果视频客户端尚未请求减少的视频数据率，那么准入控制模块360可采取进一步的行动，如重复请求或暂停会话。
尽管图3示出了每个元件为单个的情况，但是在一个实施方案中，也可能具有各种元件为多个的情况。例如，接入节点可同时与多个终端节点以及多个数据服务器进行通信。数据服务器可提供用于不同数据类型的服务。此外，在接入节点375与数据服务器310和终端节点355之间可能有中间装置。而且，图3示出了至各种模块的特定功能分配以及在各种通信模式中的特定模块分布。也可使用许多其他布置。例如，分组检查模块329和准入控制模块360中的所有或部分可位于核心网络中的网关节点中，例如，在LTE网络中的服务网关(S-GW)或分组网关(P-GW)中。
图4为根据本发明的各方面的阐明eNodeB 475的各方面的通信系统的图。eNodeB475能检测拥塞和应用信息并使用信息以做出准入控制响应。eNodeB 475便于在用户设备455和数据服务器410之间进行通信。在一些实施方案中，图1的宏基站110、微微站130或企业毫微微小区140是使用eNodeB 475而实现的。在各种实施方案中，eNodeB 475可与图2的接入节点275和图3的接入节点375相同或类似。为了便于理解，图4中的实线表示从数据服务器410至用户设备455的上行和下行数据分组(例如，数据，如视频)的数据路径。虚线表示内部控制路径。在上行和下行数据路径上也可能具有控制消息。进一步地，还有未在图4中示出的其他控制路径。
在图4所示的实施方案中，数据服务器410经演进分组核心(EPC)402被耦接至eNodeB 475。数据服务器410可经互联网与EPC 402进行通信。数据服务器410可驻留在网络的许多部分中。EPC402可含有分组网关(P-GW)和服务网关(S-GW)。两个网关可被结合成单一装置。在一个实施方案中，额外的毫微微小区网关可位于数据服务器410和用户设备455之间的数据路径中。
数据服务器410为内容数据分组的来源。例如，数据服务器410可以是独立于无线网络的运营商的视频源，如Netflix或YouTube。可替代地，数据服务器410可以是例如提供视频点播(VOD)或其他视频服务的运营商控制的视频内容分发网络(CDN)中的服务器。数据服务器410可由在簇或云中布置的多个服务器所组成，其中的一个或多个服务器可将视频片段提供至单一视频客户端和会话。数据服务器410也可提供语音服务。例如，语音服务可以是LTE语音(VoLTE)或网络电话(VoIP)服务，如Skype。
eNodeB 475经回程接口模块485从EPC 402接收数据。回程接口模块485可包括物理接口和协议栈层。协议栈层可包括互联网协议层426和演进的通用分组无线电业务(GPRS)隧道协议(eGTP)层425。
eNodeB 475包括接收数据分组和检查分组的分组检查模块429。检查可检测应用类别(例如，视频、语音等)和具体应用(例如，YouTube、Netflix等)的存在。在图4的eNodeB中，分组检查模块429为数据应用模块405的一部分。数据应用模块405也可提供其他功能，如测绘至数据无线电承载(DRB)的隧道。分组检查模块429也可测绘从核心网络至特定用户设备的逻辑数据路径以允许eNodeB475确定下游分组的目的地。
数据应用模块405将分组转发至空中接口栈以进行传输。空中接口栈通常包括多层。分组数据汇聚协议(PDCP)层437通常负责分组的加密、报头压缩和排队。无线电链路控制(RLC)层433通常负责分段和重组。在一些实施方案中，RLC层433也对空中传输的分组或分组的片段进行出队。介质访问控制层(MAC)-调度程序模块430确定哪些DRB将接收空中接口资源而且也确定要使用哪些资源。MAC-调度程序模块430将数据从RLC层433选择的DRB传递至物理层(PHY)模块479。在各种实施方案中，PHY模块479可与图2的发射器-接收器模块279相同或类似。PHY模块479跨越容量受限的信道490将下行数据传输至用户设备455。
MAC-调度程序模块430可从PHY模块479接收关于从用户设备455至eNodeB 475的传输的信号质量的信息。MAC-调度程序模块430也接收从用户设备455传输的报告中获得的关于从LTE eNodeB 475至用户设备455(以及其他用户设备中的每一个(当存在时))的传输的信号质量的信息。MAC-调度程序模块430使用该信息确定至用户设备455和从用户设备455的PHY传输模式。PHY传输模式确定用于将数据传输至用户设备455所必需的容量受限的信道490的资源数量。
MAC-调度程序模块430也可监控用于每个DRB或用户设备的缓冲器占用(即，排队数据的数量)以及其他参数(例如，丢弃率)。PHY传输模式和缓冲器占用可用于确定是否具有拥塞。可替代地，分组丢弃(例如，由于缓冲器或队列溢出)、在传输前分组驻留在队列中的时间长度或其他度量可用于确定拥塞。MAC-调度程序模块430向准入控制模块460指示拥塞信息。
准入控制模块460可使用拥塞信息、资源估计、关于带宽保证的信息和其他信息确定何时可允许新的用户、DRB或会话。准入控制模块460也可确定当检测到拥塞时要采取什么行动。例如，准入控制模块460可暂停或停用DRB，或准入控制模块460可确定特定DRB必须减少其资源消耗。当做出确定时，准入控制模块460可考虑源自策略模块415的输入。准入控制模块460也可接收和考虑源自数据应用模块405的信息。例如，准入控制模块460可使用源自分组检查模块429的应用信息以提供应用感知准入控制响应。
尽管图4示出了每个元件为单个的情况，但是在一个实施方案中，也可能具有各种元件为多个的情况。例如，eNodeB可同时与多个用户设备以及多个数据服务器进行通信。数据服务器可提供用于不同数据类型的服务。此外，在eNodeB 475和数据服务器410和用户设备455之间可能有额外的中间装置。而且，图4示出了至各种模块的特定功能分配以及在各种通信模式中的特定模块分布。也可使用许多其他布置。例如，MAC-调度程序模块430的一些功能可在其他层或模块(如PDCP层437或RLC层433)中或在数据应用模块405内执行。进一步地，分组检查模块429和准入控制模块460的部分可位于EPC 402中。此外，eNodeB也可提供许多其他功能，如支持移动性和自组织网络。
图5为根据本发明的各方面的具有应用感知准入控制的通信系统的方框图。终端节点555与视频服务器510进行通信以便将视频提供至终端节点555处的视频客户端。通信系统的各种元件可以与上述类似命名的元件相同或类似。
图5所示的通信系统中的终端节点555通过信道590与接入节点575通信。接入节点575被连接至网关节点595。网关节点595经至路由器节点593的连接而提供至互联网的访问。路由器节点593提供至视频服务器510的访问。视频经网关595从互联网501传递至移动网络502，网关595将视频传输至接入节点575。
视频服务器510存储视频内容512。视频服务器510可将视频内容512提供至视频编码器511。视频编码器511编码视频以供在终端节点555的视频客户端使用。视频编码器511可按视频内容512为流式的方式(例如，用于实时流事件)编码视频内容512或可提前编码视频以供存储和稍后进行流式传输。视频编码器511可按不同的格式、配置文件或质量级别编码视频，例如，按具有不同数据率的格式进行编码。可在进行流式传输的同时切换流式格式、配置文件或质量级别。不同格式、配置文件或质量级别可提前进行存储或在流式传输的同时生成。视频服务器510向视频客户端提供对编码视频的访问。
接入节点575控制经信道590至终端节点555和从终端节点555的数据传输。因此，接入节点575可包括准入控制模块、调度程序模块和发射-接收模块。接入节点575也可包括分组检查模块。可替代地，网关595包括分组检查模块。
类似于图3的接入节点375的接入节点575监控信道590上的拥塞。拥塞可能是相对于特定终端节点的拥塞。例如，接入节点575可检测到至终端节点555的视频传输为使用反应性视频客户端的一种类型，该反应性视频客户端监控其分组接收速率以及解码器队列深度且当终端节点555认为这种行动将保存或改善用户的体验质量时将从视频服务器510请求不同的视频速率。接入节点575可以(例如，在准入控制模块的控制下)有意地减少或增加至终端节点555的传输，从而触发终端节点555请求不同的视频速率。可替代地，接入节点575可与终端节点555上的应用进行通信以触发其请求视频速率变化。
图6为根据本发明的各方面的准入控制的过程的流程图。可在通信网络(例如，图1的无线通信网络)中使用该过程。该过程可通过接入节点(例如，图2的接入节点275、图3的接入节点375或图4的接入节点475)而执行。该过程也可跨越多个装置(例如，图5的网关节点595和接入节点575)而进行分布。
在步骤602中，该过程确定是否已发起或请求新的服务。例如，可通过检测新的承载的设置、检测至现有承载上的公知服务器的TCP连接的创建或通过检测现有承载上的新的应用(例如，YouTube视频会话)来检测新的服务的发起或请求。如果检测到新的服务的发起，该过程则继续至步骤612；否则，该过程则保持在步骤602中。
在步骤612中，该过程确定是否已检测到用于新的服务的应用。应用可包括应用类别(例如，视频、语音、电子邮件)和具体应用(例如，YouTube、Netflix、Skype)。例如，可通过使用本文所述的方法检测应用。例如，在LTE eNodeB中，建立在服务质量(QoS)类标识符(QCI)1或通过运营商策略指定的用于携带VoLTE服务的另一个QCI上的承载之前向用户设备发出信号的IMS可指出新的服务为对话式语音服务。在QCI 2上的第二服务的同时建立可指出与对话式语音服务相关联的对话式视频组件。例如，可发生语音和视频服务的同时发起以用于通过VoLTE、视频Skype或FaceTime应用进行的对话式视频。如果在相同的服务类别或QCI中建立了两个服务，那么该过程可通过比特率区别语音和视频服务。语音服务可具有在约12kbps和64kbps之间的比特率且视频服务将具有显著较高的比特率，例如384kbps。如果已知用于新的服务或会话的应用类别，该过程则继续至步骤632；否则，该过程则继续至步骤615。
在步骤615中，该过程应用非应用感知准入控制。例如，该准入控制可基于服务级别协议或承载参数，如GBR。该过程也可使准入控制决策基于约束，如限制用于用户设备的同时活动的TCP连接的数量。
在步骤632中，该过程确定是否已确定新的服务所需的资源。可估计所需的资源。也可使用许多方法确定所需的资源。例如，对于新的承载上的服务，该过程可考虑承载配置参数(如GBR(如果其存在的话))而确定所需的资源。可替代地，该过程可考虑与服务类别相关联的应用而确定所需的资源。例如，服务类别(如LTE QCI)可指示应用类别或具体应用，如VoLTE，其中用于其的数据率或一组数据率是已知的、绑定的或可估计的。可替代地，该过程可通过检查用于发起服务的分组而确定现有承载上的新的服务所需的资源。例如，用于启动YouTube视频的HTTP请求和响应分组描述了视频的数据率和大小。对于另一个实例，该过程可从可能的视频表示的列表确定所需的资源，其中的每一个视频表示均具有可从YouTube服务器获得的YouTube视频的相关联的格式、分辨率和数据率，且视频表示是作为用于启动YouTube视频的协议的一部分而进行传输的。对于一些新的服务或会话来说，该过程可能无法确定(或估计)所需的资源。例如，该过程可确定新的会话含有视频，但可能不具有充足的信息以确定或估计该视频的数据率。如果已确定新的服务所需的资源，该过程则继续至步骤642；否则，该过程则继续至步骤635。
在步骤635中，该过程应用有限制的应用感知准入控制。有限制的应用感知准入控制可看到不同应用类别或具体应用的相对优先级，而不考虑资源的使用。例如，在相同的承载上或至相同的用户设备的同时的语音和视频服务可指示视频呼叫。语音组件可被认为是具有比视频组件更高的值。因此，如果拥塞存在，则可允许语音组件的准入，而拒绝视频组件的准入或在未来暂停待定资源的可用性。此外，新的服务的准入以及现有服务的相应保留或修改可基于应用类别、具体应用或应用类别和具体应用的组合的优先表。可通过运营商建立优先表。例如，运营商可能更喜欢在尽力而为承载(例如，LTE QCI 9)上的服务使用使应用类别从最高到最低进行优先化的准入控制策略，如下所述：对话式语音(例如，VoIP)、音频(例如，Pandora)、对话式视频(例如，视频Skype)、流式视频(例如，YouTube)、非语音/非视频数据(例如，Facebook更新或电子邮件)。如果在步骤635中，检测到新的对话式语音服务，如果当前或预测的拥塞位于某个阈值以上，则可修改(例如，减少流式视频比特率)或终止(例如，Facebook更新)较低优先级的服务。
在步骤642中，该过程确定是否具有充足的资源以准入新的服务。该过程可通过各种方法确定是否具有充足的资源以准入新的会话或服务。如果具有充足的资源以准入新的会话或服务，该过程则继续至步骤645；否则，该过程则继续至步骤652。
该过程可使用用户体验质量(QoE)的测量或估计以确定是否存在有充足的资源以准入新的服务。例如，如果准入新的服务会使现有服务下降至质量的测量以下，那么该过程可确定不具有充足的资源以准入新的服务。可替代地，该过程可将用于多个现有服务的平均或中值度量与阈值相比较以确定是否存在有充足的资源。例如，该过程可将可用容量与用于带宽的需求相比较。该过程也可使用拥塞测量以确定是否存在有充足的资源以准入新的服务。例如，该过程可按通过引用由此并入本文的于2012年8月28日提交的且题为“用于在通信网络中进行智能丢弃的数据优先化的系统和方法(Systems and Methods forPrioritization of Data for Intelligent Discard in a Communications Network)”的序列号为13/243,507的美国专利申请中的使用拥塞测量中所述的方式测量拥塞并确定资源。
该过程也可考虑运营商策略或服务级别协议(SLA)确定是否存在有充足的资源。例如，仅可对向运营商支付“金级”服务的用户的服务应用上述基于拥塞的技术，而对支付较低级别的服务的用户的服务，则可改为暂停服务。
在步骤645中，该过程准入新的服务。
在步骤652中，该过程确定能否修改一个或多个服务以允许充足的资源准入新的服务。修改的服务可包括新的服务。修改服务可包括减少服务的数据率。有意地退化一些服务以保持或改善其他服务的QoE则可能是优选的。例如，LTE基站可有意地减少被分配至一个流式视频会话的调度资源(例如，权重或信用)，从而保持用于其他活动的流式视频会话的QoE。也就是说，该过程可能更喜欢影响一个用户的QoE以维持用于许多其他用户的QoE。
例如，该过程可通过消除超越可用资源的表示选择以及保持位于可用资源之内的表示选择来修改新的视频服务。可替代地或附加地，该过程可通过进行拥塞引起的视频缩放而修改服务。可替代地或附加地，该过程可将智能丢弃应用至一个或多个服务。例如，该过程可使用在2012年8月28日提交的且题为“用于在通信网络中进行智能丢弃的数据优先化的系统和方法(Systems and Methods for Prioritization of Data for IntelligentDiscard in a Communications Network)”的序列号为13/243,507的美国专利申请中所述的智能丢弃的方法。可通过策略或服务级别约束、允许或不允许对服务的修改。
该过程也可通过终止或暂停服务而修改服务。终止或暂停的服务可以是被认为是具有比新的服务更低的优先级的现有服务。可使用修改的组合，包括暂停和终止。当多组服务修改可能时，该过程可基于使QoE最大化的方式选择特定修改。如果可修改服务以允许充足的资源，该过程则继续至步骤655；否则，该过程则继续至步骤662。
在步骤655中，该过程按在步骤652中所确定的那样修改服务。在这之后，该过程则继续至步骤645以准入新的服务。该过程可通过调整被分配至调度系统中的服务的资源来修改服务。例如，在基于权重或信用的调度程序中，可减少用于服务的权重或信用。可替代地，当利用基于严格优先级的调度系统时，可减少服务的调度优先级。这些和其他方法可导致资源的释放以准入新的服务。也可使用这些方法解决容量的降低并解决增加的需求。
可通过调整资源而进行服务的修改，从而使用户QoE的整体下降最小化。例如，在具有异构服务(如流式视频和网页浏览)的网络中，可根据与网页浏览相关联的分组比流式视频的分组更能显著地容忍延迟和丢弃的认识而减少用于网页浏览会话的资源。因此，与流式视频会话相比，用于浏览会话的资源的减少将对用户QoE具有较小的影响。
可针对相似类型的各个会话(例如，流式视频)协调资源分配的调整。因此，资源分配中的变化可以是跨相同或相似类别的所有流而相等的。例如，分配资源中25％的减少(例如，在正比公平调度(PFS)系统中的权重或信用)可被施加至含有流式视频会话的所有承载。例如，当所有视频会话均以最小用户QoE阈值以上的大余量进行操作时，可使用该方法。例如，如果估计的所有视频会话的VMOS得分为4.5以上且最小的VMOS阈值被建立在4.0，所有的会话则可容忍相等的资源减少。
可替代地，可按每个会话或每个用户为基础唯一地施加资源分配的量。例如，25％的资源减少仅能被施加至具有某个阈值以上的质量测量(例如，4.5以上的VMOS得分)的那些视频流式会话。
可替代地，资源分配可以是当前用户QoE的函数。例如，资源分配可包括与用户QoE成反比的因素。当定期进行施加时，该方法可创建反馈控制回路，其分配资源以满足所需的用户QoE级别，而不会分配比所需的更多的资源。即，当QoE下降至设置点以下时，更多的资源被认为是服务所需的且因此分配更多的资源；当QoE上升至设置点以上时，更少的资源被认为是服务所需的且因此分配更少的资源。例如，可采用下列等式定期确定资源分配：
R(i)＝R0+α(Q0-Q(i)),
其中：
R(i)为被认为是支持数据流i(例如，LTE承载或流式视频会话)所需的资源分配；
R0为被认为是常规方法计算所需的资源分配(例如，如在考虑各方面(如GBR、MBR和调制和编码)的现有无线PFS调度程序中的一样)；
α(alpha)为用于调整QoE术语的重要性的缩放常数；
Q0为QoE控制设置点(例如，1/(分组丢弃率阈值))；以及
Q(i)为调度的数据流i的当前QoE测量或估计(例如，1/(在过去的100毫秒平均的分组丢弃率))。
在一个实施方案中，常数α可为用户SLA或运营商策略的函数。例如，α对于“铜”和“银”级客户可以是0，但对于“金”级客户可以是1。此外，α可以是具体应用(例如，YouTube、Netflix、Skype)或应用类别(例如，流式视频、视频聊天、VoIP呼叫)的函数。例如，系统可以知道对于短持续时间α较小，低数据率视频可以工作，以及对于长持续时间α很大，高数据率视频可以工作。
在步骤662中，该过程确定未来是否将具有充足的资源以准入新的服务。该确定可考虑预计当前服务何时将予以终止。如果未来将具有充足的资源以准入新的服务，该过程则继续至步骤667；否则，该过程则继续至步骤665。
在步骤667中，该过程延迟对新的服务的准入。例如，延迟的长度可基于资源将何时变得可用的认识。例如，由于另一服务的预期结束，资源可变得可用。
在步骤665中，该过程拒绝新的服务的准入。
可通过添加、省略、重新排序或改变步骤而修改准入控制的过程。例如，在一些实施方案中，可省略步骤652、步骤662和步骤667，从而如果该过程在步骤642确定不具有充足的资源以用于新的服务，该过程则直接前进至步骤665以拒绝新的服务。
图7为根据本发明的各方面的在通信网络中提供服务的平稳退化的过程的流程图。图7的过程可与图6的过程一起使用且可通过类似的装置(包括跨越多个装置而进行分布的装置)而在类似的通信网络中予以执行。
在步骤712中，图7的过程确定是否已触发了对资源需要和可用性的分析。例如，触发可以是系统资源的减少、需求的增加或周期性的触发。如果触发了分析，该过程则继续至步骤742；否则，该过程则保持在步骤712。
例如，当用于与用户设备进行通信的操作参数改变时，可能会发生系统资源的减少。例如，由于多路径、干扰或移动性引起的传播损失而导致的信号退化可导致用户设备的调制和编码方案变为更强劲但却效率更低的调制和编码方案。当系统资源被转移以用于其他用途时，也可发生系统资源的减少。例如，可转移系统资源以增加控制信道资源或可转移系统资源以减少与自组织网络(SON)中的相邻小区的干扰。
可替代地或附加地，该过程可检测需求的增加并触发分析。当性能度量已超过阈值时，可检测到需求增加。例如，如果用于服务的缓冲器占用、缓冲器出口速率、丢弃率或另一个质量测量已超过各自的阈值，则可触发分析。指示需要更多资源的其他事件或度量也可触发分析。
可替代地或附加地，该过程可确定周期性地触发分析。例如，可每隔1毫秒(ms)发生一次触发。周期性触发可有助于确保存在有充足的资源以保持当前服务的适当的体验质量级别。
在步骤742中，该过程确定是否具有充足的资源以支持当前服务。该确定可类似于在图6的过程中的步骤642中所做的确定。如果具有充足的资源以支持当前的服务，该过程则返回至步骤712；否则，该过程则继续至步骤752。
在步骤752中，该过程确定能否修改一个或多个服务以允许充足的资源支持当前的服务。该确定可类似于在图6的过程中的步骤652中所做的确定。如果能修改服务以允许充足的资源，该过程则继续至步骤755；否则，该过程则继续至步骤757。
在步骤755中，该过程修改服务，如在步骤752中所确定的一样。可按类似于在图6的过程中的步骤655中所做的修改的方式进行修改。
在步骤757中，该过程识别一个或多个服务以进行暂停或终止。例如，终止或暂停的一个或多个服务可以是被认为是具有最低优先级的服务。
可通过添加、省略、重新排序或改变步骤而修改服务的平稳退化的过程。例如，在一些实施方案中，可同时进行步骤755和步骤757，从而修改一些服务且暂停或终止其他服务。进一步地，如果资源变得可用，如通过将用户设备的调制和编码方案变成更有效的调制和编码方案而实现的，则可逆转对服务的修改、暂停或终止以利用可用的资源。
图8为根据本发明的各方面的分组检查模块的方框图。例如，可通过图8的分组检查模块提供图4的接入节点475的分组检查模块429。图8的分组检查模块也可用在网络中的其他节点上。
分组检查模块包括用于检测用户数据报协议(UDP)或传输控制协议(TCP)分组是否含有使用RTP协议传输的视频数据的实时协议(RTP)流检测模块828和视频流检测模块826。RTP流为在两个端点之间流动且携带使用RTP协议的数据的分组流，其中端点是通过IP地址和端口号对而进行限定的。
分组检查模块也可执行其他功能。例如，分组检查模块可提供其他分组检查功能，如对TCP连接建立的检测。通过另一个逻辑模块824提供其他功能。在一个实施方案中，分组检查模块接收在两个方向上流动的流量并使用源自在另一方向上流动的分组的信息对在一个方向上流动的分组进行分类。分组检查模块可接收源自第二分组检查模块的关于在另一方向上流动的流量的信息而非接收流量本身。
RTP流检测模块828根据RTP分组报头的格式解析UDP或TCP有效载荷的前几个字节并检查RTP报头字段的值以确定在两个端点之间流动的流是否为RTP流。RTP报头格式不依赖于RTP有效载荷中携带的媒体类型，而RTP有效载荷的格式则为媒体类型特定的格式。如果UDP或TCP分组的有效载荷含有RTP分组，则在RTP报头中的几个字段的值则将具有特殊模式。RTP流检测模块828可使用这些模式中的一个或这些模式的组合以确定一个流是否为RTP流。
如果一个流被检测为RTP流，视频流检测模块826则将对RTP分组报头字段和RTP有效载荷进行进一步的检查以检测RTP流是否携带视频。视频流检测模块826也可从生成了视频流的视频编解码器确定所使用的视频编码格式。实例视频编解码器包括MPEG-4、AVC/H.264和MPEG-2。
在IETF RFC3551中限定了与视频相关的一些RTP有效载荷的有效载荷类型。然而，对于具有动态分配的有效载荷类型的视频编解码器来说，编解码器参数被包括在会话描述协议(SDP)消息中。SDP消息可能不可用于视频流检测模块826。如果视频流检测模块826检测到有效载荷类型是动态分配的，视频流检测模块826则可收集关于该流的统计。例如，可收集RTP报头字段“时间戳”、RTP分组大小和RTP分组数据率的值的统计。然后，视频流检测模块826可使用所收集的统计确定RTP流是否携带视频数据。
视频流通常具有一些明确定义的帧速率，例如，每秒24帧(24FPS)、25FPS、29.97FPS、30FPS或60FPS。在一个实施方案中，视频流检测模块826至少部分地基于RTP分组时间戳的值是否以公共帧时间距离的整数倍发生改变而检测RTP流是否携带视频数据。
与音频流相比，视频流通常具有较高的平均数据率和较大的瞬时数据率的波动。在一个实施方案中，视频流检测模块826至少部分地基于平均RTP数据率的大小和瞬时RTP数据率的波动检测RTP流是否携带视频数据。
RTP有效载荷的格式为媒体特定的格式。例如，RTP分组中的H.264有效载荷总是以网络抽象层(NAL)单元报头开始的，该报头的结构是在IETF RFC 6814(“用于H.264视频的RTP有效载荷格式”)中进行限定的。在一个实施方案中，视频流检测模块826至少部分地基于RTP有效载荷的前几个字节的模式检测哪个视频编解码器生成了被携带在RTP流中的视频数据。
图8示出了至各模块的特定功能分配以及特定模块组合。也可使用许多其他布置。例如，分组检查模块的一些模块可在多个网络节点上进行分布。此外，分组检查模块可包括其他功能。进一步地，针对上行方向和下行方向可单独地提供检查模块。
图9为根据本发明的各方面的分组分类模块的方框图。分组分类模块可以是分组检查模块的一部分，如图3的分组检查模块329或图4的分组检查模块429。分组分类模块通常在多个协议层对分组进行分类。
分组分类模块可根据互联网层协议910的分析而分析IP分组的分组报头中的信息。互联网层协议910的分析可包括IPv4协议特征911、IPv6协议特征912以及其他互联网层协议特征919。
分组分类模块也可分析传输层协议920的协议数据单元的报头中的信息。传输层协议920的分析可包括UDP协议特征921、TCP协议特征922和其他传输层协议特征929。
分组分类模块也可分析应用层协议930的消息中的信息。应用层协议930的分析可包括RTSP协议特征931、RTP协议特征932、RTMP协议特征933、HTTP协议特征934和其他应用层协议特征939。
图10为根据本发明的各方面的应用会话检测模块1000的方框图。应用会话检测模块1000可以是分组检查模块的一部分，如图3的分组检查模块329或图4的分组检查模块429。应用会话检测模块1000包括RTSP会话检测模块1010、HTTP渐进式下载会话检测模块1020、HTTP流式会话检测模块1030、RTMP流式会话检测模块1040以及能检测其他应用的会话的其他应用会话检测模块1090。会话检测模块中的每一个也可保持关于当前活动的应用的会话的信息。
应用会话检测模块1000能检测互联网协议(IP)源和目的地地址以确定数据流的应用类别(例如，视频)和具体应用(例如，Netflix)。使用IP源和目的地地址，应用会话检测模块1000能进行反向域名系统(DNS)查找或互联网WHOIS查询以建立域名和/或注册的受让人采购或接收基于互联网的流量。随后，域名和/或注册的受让人信息可用于基于域或受让人的操作的先验知识建立数据流的应用类别和具体应用。一旦获得应用类别和具体类别信息，则可将其存储起来以便重新使用。例如，如果一个以上的用户装置访问Netflix，应用会话检测模块1000则可被配置成缓存应用信息，从而使应用会话检测模块1000无需为相同的用户装置或网络上的另一个用户装置对Netflix的后续访问确定应用类别和具体应用。
如果产生了具有特定IP地址的流量，例如，包括名称“Netflix”的反向DNS查找或WHOIS查询，那么该流量流则可被认为是使用Netflix服务(具体应用)的单播视频流(应用类别)。在一个实施方案中，保持在域名或受让人与应用类别和具体应用之间的综合映射。可周期性地更新该映射以保证该映射保持为最新的。
在一个实施方案中，应用会话检测模块1000被配置成检查与各种通信协议相关联的数据分组的报头、有效载荷字段或两者并将其中含有的值映射至特定应用类别或具体应用。例如，应用会话检测模块1000可被配置成检查HTTP报头中含有的主字段。主字段通常含有域或受让人信息，其如上所述是用于将流映射至特定应用类别或具体应用的。例如，如果检测到为“v11.lscache4.c.youtube.com”的HTTP报头字段，其则可被映射至应用类别＝视频流以及具体应用＝YouTube。
在一个实施方案中，应用会话检测模块1000被配置成检查HTTP消息中的“内容类型”字段。内容类型字段含有关于有效载荷的类型的信息，其是基于如互联网工程任务组(IETF)所限定的多用途互联网邮件扩展(MIME)格式中所指定的定义。例如，下列MIME格式会指示单播或广播视频分组流：视频/mp4、视频/quicktime和视频/x-ms-wm。在一个实施方案中，如果应用会话检测模块1000在HTTP消息中检测到这些MIME类型中的任何类型，应用会话检测模块1000则被配置成将HTTP消息映射至视频流应用类别。
在一个实施方案中，应用会话检测模块1000被配置成检查在数据流前发送的协议。例如，应用会话检测模块1000可被配置成基于用于设置或建立数据流的协议而识别应用类别或具体类型，从而代替使用用于传输数据流的协议而识别该信息。根据一个实施方案，在数据流前发送的协议用于识别有关应用类别、具体应用和一旦发起该数据流则允许识别传输数据流的特征的信息。例如，用于启动YouTube视频流的HTTP请求和响应消息可用于识别传输数据流。
在一个实施方案中，应用会话检测模块1000被配置成检查实时流式协议(RTSP)分组，其可用于建立多媒体流式会话。RTSP分组在TCP/IP帧中进行封装并跨越IP网络进行携带。RTSP建立和控制多媒体流式会话，其使客户端和服务器交换RTSP消息。从客户端被发送至服务器的RTSP消息为请求消息。请求消息的第一行为请求行。请求行是由三个元素所形成的：(1)方法；(2)请求-URI；以及(3)RTSP-版本。
RTSP限定了方法，其包括选项、描述、声明、设置、播放、暂停、拆卸、获取_参数、设置_参数、重定向和记录。下面为使用方法描述在客户端(“C”)和服务器(“S”)之间进行消息交换的实例。源自服务器的响应消息具有消息本体，其与具有一个空行的响应消息报头相分离。
C->S:DESCRIBE rtsp://s.companydomain.com:554/dir/f.3gp RTSP/1.0
CSeq:312
Accept:application/sdp
S->C:RTSP/1.0 200 OK
CSeq:312
Date:23Jan 1997 15:35:06GMT
Content-Type:application/sdp
Content-Length:376
v＝0
o＝-2890844526 2890842807IN IP4 126.16.64.4
s＝SDP Seminar
c＝IN IP4 224.2.17.12/127
t＝2873397496 2873404696
m＝audio 49170RTP/AVP 0
m＝video 51372RTP/AVP 31
RTSP消息中的请求-URI总是含有如在IETF RFC 2396(“统一资源标识符(URI)：通用语法”)定义的绝对URI。RTSP消息中的绝对URI含有服务器上的网络路径和资源路径两者。下面是上面所列消息中的绝对URI。
rtsp://s.companydomain.com:554/dir/f.3gp
RTSP-版本提示了RTSP消息中使用的是哪个RTSP规格版本。
在一个实施方案中，应用会话检测模块1000被配置成检查RTSP请求消息中的绝对URI并提取网络路径。网络路径通常含有域或受让人信息，如在上述实施方案中所述，其是用于将流映射至特定应用类别或具体应用的。例如，可检查RTSP绝对URI“rtsp://v4.cache8.c.youtube.com/dir_path/video.3gp”并将其映射至应用类别＝视频流、具体应用＝YouTube。在一个实施方案中，应用会话检测模块1000检查从客户端被发送至服务器的分组以对从服务器被发送至客户端的相关分组进行分类。例如，源自从客户端发送的RTSP请求消息的信息可用于对源自服务器的响应进行分类。
RTSP协议可通过使用范围参数指定视频会话的回放时间(持续时间)的范围，其中该范围参数是通过使用播放请求而发出信号的。该请求可包括界定的(即，开始、结束)的时间范围或开放式时间范围(即，仅有开始时间)。时间范围可通过使用正常播放时间(npt)、smpte或时钟参数而进行指示。Npt时间参数可按小时：分钟：秒.分数格式或按每个ISO8601格式时间戳的绝对单位进行表示。Smpte时间值是按小时：分钟：秒.分数格式进行表示的。时钟时间值是按每个ISO 8601格式化的时间戳的绝对单位进行表示的。范围参数使用的实例如下：
范围：npt＝1:02:15.3-
范围：npt＝1:02:15.3–1:07:15.3
范围：smpte＝10:07:00-10:07:33:05.01
范围：时钟＝19961108T142300Z-19961108T143520Z
在一个实施方案中，应用会话检测模块1000被配置成检查RTSP消息并从使用npt、smpte或时钟字段的视频流提取范围信息。在RTSP分组中的npt、smpte和时钟参数可使用替代语法以传达上述信息。
RTSP协议包括描述请求，其用于在服务器和客户端之间传达多媒体会话的细节。该描述请求基于指定所请求的信息的内容和格式的会话描述协议(SDP是在取代RFC 2327的RFC 4566中进行限定的)。使用SDP，m-字段限定了媒体类型、网络端口、协议和格式。例如，考虑下列SDP媒体描述：
m＝audio 49170RTP/AVP 0
m＝video 51372RTP/AVP 31
在第一个实例中，音频流是使用用于端口49170上的数据传输的实时传输协议(RTP)且基于在RTP音频视频配置文件(AVP)号码0中所描述的格式进行描述的。在第二个实例中，视频流是基于RTP音频视频配置文件(AVP)号码31、使用用于端口51372上的数据传输的RTP进行描述的。
在这两个RTSP实例中，m-字段足以将数据流分成特定应用类别。由于m-字段调出通信协议(RTP)和UDP端口号码，因此随后的数据流能被识别出来并被映射至刚获得的分类信息。然而，至具体应用的分类不可能仅使用该信息。
从服务器被返回至客户端的SDP消息可包括额外的字段，其可用于提供有关应用类别或具体应用的额外信息。
SDP消息含有RTP中传输的视频和音频流的有效载荷的类型。在IETF RFC 3551(“用于具有最小控制的音频和视频会议的RTP配置文件”)中对一些RTP视频的有效载荷的类型进行限定。例如，MPEG-1或MPEG-2基本视频流的有效载荷的类型为32，且H.263视频流的有效载荷的类型为34。然而，一些视频编解码器(如H.264)的有效载荷的类型是动态分配的，且SDP消息包括视频编解码器的参数。在一个实施方案中，视频编解码器的信息可用于对视频数据流进行分类以及基于视频编解码器的特征以不同方式处理视频流。
SDP消息也可含有指出视频的帧速率的属性“a＝framerate:<frame rate>”，其是在RFC 4566中进行限定的。SDP消息也可包括属性“a＝framesize:<payload type number><width><height>”，其是在3GPP TS 26.234(“透明的端至端的分组交换的流式服务、协议和编解码器”)中进行限定的，可包括在SDP消息中以指出视频的帧大小。由于历史原因，一些应用可使用非标准的属性，如“a＝x-framerate:<frame rate>”或“a＝x-dimensions:<width><height>”以传递与在“a＝framerate:<frame rate>”和“a＝framesize:<payloadtype number><width><height>”中的信息相类似的信息。在一个实施方案中，应用会话检测模块1000被配置成检查SDP消息并在如果相应的字段存在则提取视频的帧速率或帧大小或两者。帧速率或帧大小或两者可用于将流映射至特定应用类别或具体应用或用于确定流的资源需求。
在一个实施方案中，应用会话检测模块1000被配置成直接检查网络分组以检测在两个端点之间流动的这些分组是否含有使用RTP协议携带的视频数据。应用会话检测模块1000可进行该操作而无需检查SDP消息或含有描述RTP流的信息的任何其他消息。例如，当SDP消息或含有类似信息的另一个消息未通过应用会话检测模块1000时，这种情况可能会发生。
虽然图10示出了至各种模块的特定功能分配和特定模块组合，但是也可使用许多其他布置。进一步地，应用会话检测模块1000可检查其他分组属性以检测视频流。
上述系统和方法以及相关联的装置和模块很容易进行许多变型。此外，为了清楚和简洁，已简化了系统和方法的许多描述。例如，附图通常示出每种类型装置中的一个(例如，一个接入节点、一个终端节点)，但通信系统可具有每种类型装置中的多个。同样地，许多描述使用具体无线标准(如LTE)的术语和结构。然而，所公开的系统和方法具有更广泛的适用性，包括，例如用于混合光纤同轴电缆调制解调器系统。
本领域的技术人员将会理解，结合本文公开的实施方案所描述的各种说明性逻辑块、模块、单元和算法步骤常常可作为电子硬件、计算机软件或两者的结合而予以实现。为了清楚地说明硬件和软件的这种可互换性，上面已对各种说明性组件、块、模块和步骤就其功能进行了描述。这种功能是作为硬件还是软件而实现取决于施加于整个系统的特定约束。对于每个特定系统，技术人员可以以不同的方式实现所述功能，但不应将此类实施决策解释为会导致偏离本发明的范围。此外，在单元、模块、块或步骤中对功能进行分组可便于描述。可从一个单元、模块或块移动特定功能或步骤，而不脱离本发明。
结合本文公开的实施方案所描述的各种说明性逻辑块、单元、步骤和模块可通过经设计用于执行本文所述功能的处理器(如通用处理器、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)或其他可编程逻辑装置、离散门或晶体管逻辑、离散硬件组件或其任意组合)而予以实现或执行。通用处理器可以是微处理器，但在替代方案中，处理器可以是任何处理器、控制器、微控制器或状态机。也可作为计算装置的组合(例如DSP和微处理器、多个微处理器、与DSP核心结合的一个或多个微处理器或任何其他此类配置的组合)而实现处理器。
结合本文公开实施方案所描述的方法或算法的步骤以及块或模块的过程可通过硬件、经处理器执行的软件模块或两者的结合而直接进行具体化。软件模块可驻留在RAM存储器、快闪存储器、ROM存储器、EPROM存储器、EEPROM存储器、寄存器、硬盘、可移动盘、CD-ROM或任何其他形式的存储介质中。可将示例性存储介质耦接至处理器，从而使处理器可从存储介质读取信息以及将信息写入存储介质。在替代方案中，存储介质可与处理器成一体。处理器和存储介质可驻留于ASIC中。此外，被描述成耦接的装置、块或模块可经中间装置、块或模块进行耦接。同样地，第一装置可被描述成当具有耦接第一和第二装置的中间装置时以及也当第一装置不知道数据的最终目的地时将数据传输至第二装置(或从第二装置接收数据)。
提供上面公开实施方案的描述以使本领域任何技术人员能够制作或使用本发明。对于本领域的技术人员来说明显的是，可在不脱离本发明的精神或范围的情况下对这些实施方案进行各种修改并可将本文所述的一般原理应用至其他实施方案。这样，应理解的是本文提出的描述和附图代表本发明当前优选的实施方案，且因此代表广泛地涵盖在本发明中的主题。要进一步理解的是，本发明的范围完全涵盖了对于本领域的技术人员来说可能变得明显的其他实施方案，且本发明的范围因此仅受所附权利要求的限制。

Claims (75)

1.一种接入节点，其包括：
收发器模块，其被配置成提供与终端节点的通信；
调度程序模块，所述调度程序模块被配置成接收下行分组、将所述下行分组分成队列并调度所述下行分组以利用调度程序参数传输至所述终端节点中的一个或多个；
分组检查模块，其被配置成检查与所述终端节点通信的分组以检测关于与所述分组相关联的应用信息；以及
准入控制模块，其被配置成检测源自所述终端节点的准入请求，所述准入请求为对通信服务的请求，并基于所述应用信息和关于与所述终端节点通信中的拥塞的信息确定对所述准入请求的准入控制响应，其中所述通信服务的所述请求包括异构应用的服务类别，
其中，所述调度程序模块将拥塞度量供给至所述准入控制模块以用于确定所述准入控制响应，
其中，所述准入控制模块创建所述准入控制响应以改变调度优先级或调度资源分配，所述调度程序模块从所述准入控制模块接收对所述调度程序参数的更新。
2.根据权利要求1所述的接入节点，其中所述应用信息包括应用类别和具体应用。
3.根据权利要求1所述的接入节点，其中所述准入控制模块包括：
资源估计模块，其被配置成估计用于与所述终端节点进行通信的资源；
拥塞监控模块，其被配置成监控与所述终端节点的所述通信中的所述拥塞；以及
控制响应模块，其被配置成使用源自所述资源估计模块的所估计的资源和源自所述拥塞监控模块的所监控的拥塞而确定所述准入控制响应。
4.根据权利要求1所述的接入节点，其中所述准入控制模块设定交互式语音和视频会话的视频部分比其他视频承载具有更低的优先级，而所述准入控制模块设定所述交互式语音和视频会话的语音部分比其他视频承载具有更高的优先级。
5.根据权利要求1所述的接入节点，其中所述拥塞度量包括从由丢弃率、调度队列出口速率、分组龄和调度队列占用所组成的组选择的信息。
6.根据权利要求1所述的接入节点，其中所述准入控制响应包括修改所述调度程序参数的响应。
7.根据权利要求1所述的接入节点，其中通过所述分组检查模块所检查的所述分组包括上行分组和下行分组。
8.一种接入节点，其包括：
收发器模块，其被配置成提供所述接入节点和终端节点之间的通信；
回程接口模块，其被配置成提供在网络中的所述接入节点和装置之间的通信；以及
处理器，其被耦接至所述收发器且被配置成：
接收下行分组、将所述下行分组分成队列并调度所述下行分组以利用调度程序参数传输至所述终端节点中的一个或多个，
检测源自终端节点的准入请求，所述准入请求为对新的通信服务的请求，
基于与所述准入请求相关联的应用的特征和关于影响与所述终端节点的通信的拥塞的信息而确定对所述准入请求的响应，其中所述通信服务的所述请求包括异构应用的服务类别，
供给拥塞度量以用于确定所述准入请求的响应，以及
改变调度优先级或调度资源分配，并更新所述调度程序参数。
9.根据权利要求8所述的接入节点，其中所述应用的所述特征包括应用类别和具体应用。
10.根据权利要求9所述的接入节点，其中对所述准入请求的所述响应还基于与所述应用相关联的应用类别和具体应用的优先表。
11.根据权利要求8所述的接入节点，其中所述关于拥塞的信息是具体到所述终端节点的信息。
12.根据权利要求8所述的接入节点，其中所述关于拥塞的信息是被连接至所述接入节点的一组终端节点所共有的信息。
13.根据权利要求8所述的接入节点，其中所述关于拥塞的信息包括预测的拥塞。
14.根据权利要求13所述的接入节点，其中对所述准入请求的所述响应更是当预测到拥塞时拒绝所述请求。
15.根据权利要求8所述的接入节点，其中所述准入请求是用于视频服务的，且其中所述关于拥塞的信息包括与视频数据的文件大小相比对随时间传输的所述视频数据的分析。
16.根据权利要求8所述的接入节点，其中所述准入请求为用于将服务添加至现有承载的请求。
17.根据权利要求16所述的接入节点，其中对所述准入请求的所述响应还基于在所述现有承载上的其他服务。
18.根据权利要求8所述的接入节点，其中所述处理器还被配置成检查与所述准入请求相关联的分组以检测与所述准入请求相关联的所述应用的所述特征。
19.根据权利要求18所述的接入节点，其中所述接入节点用于长期演进系统中，且其中检查与所述准入请求相关联的分组包括通过检测互联网协议多媒体子系统信令而后创建具有语音比特率的承载来检测LTE语音会话。
20.根据权利要求18所述的接入节点，其中检查与所述准入请求相关联的分组包括通过检测互联网协议多媒体子系统信令而后创建具有语音比特率的承载和创建具有视频比特率的承载来检测交互式语音和视频会话。
21.根据权利要求20所述的接入节点，其中确定对所述准入请求的所述响应包括拒绝创建具有视频比特率的所述承载却支持具有语音比特率的所述承载。
22.根据权利要求18所述的接入节点，其中所检测的特征包括比特率。
23.根据权利要求22所述的接入节点，其中如果所述比特率如此之高准入所述新的通信服务会导致其他服务退化，则拒绝对所述准入请求的所述响应。
24.根据权利要求8所述的接入节点，其中所述处理器还被配置成检测现有服务是否正使用小于为所述服务预算的带宽，且其中当所述关于拥塞的信息指示所述现有服务和所述新的通信服务将具有高于可用资源的所述带宽的带宽分配且检测到使用小于为所述服务预算的带宽的现有服务时，准入所述新的通信服务。
25.根据权利要求8所述的接入节点，其中对所述准入请求的所述响应为拒绝所述请求。
26.根据权利要求25所述的接入节点，其中拒绝所述请求包括丢弃用于发起所请求的服务的一个或多个分组。
27.根据权利要求26所述的接入节点，其中丢弃用于发起所请求的服务的一个或多个分组包括用拒绝所请求的服务的消息替换接受所请求的服务的消息。
28.根据权利要求27所述的接入节点，其中拒绝所述服务请求的所述消息包括重试时间。
29.根据权利要求28所述的接入节点，其中所述重试时间是基于预计的拥塞而进行设置的。
30.根据权利要求8所述的接入节点，其中对所述准入请求的所述响应为延迟所述准入请求。
31.根据权利要求30所述的接入节点，其中延迟所述准入请求包括延迟用于发起所请求的服务的一个或多个分组的传输。
32.根据权利要求8所述的接入节点，其中对所述准入请求的所述响应为修改所述准入请求。
33.根据权利要求32所述的接入节点，其中所述准入请求是用于视频服务的，且其中修改所述准入请求包括请求供给所述视频服务的视频数据的装置缩放所述视频数据以降低所述视频数据的所述数据率。
34.根据权利要求8所述的接入节点，其中对所述准入请求的所述响应为准入所请求的服务并修改现有服务以向所请求的服务提供带宽。
35.根据权利要求34所述的接入节点，其中当带宽可用时，逆转所述现有服务的所述修改。
36.根据权利要求34所述的接入节点，其中所述现有服务的所述修改包括修改至所述现有服务的资源分配。
37.根据权利要求36所述的接入节点，其中所述现有服务为能够供给使用多个视频表示的视频数据的视频服务，且其中选择所述资源分配的所述修改以触发与所述现有服务相关联的视频客户端所请求的视频表示中的变化。
38.根据权利要求8所述的接入节点，其中对所述准入请求的所述响应为准入所请求的服务并暂停现有服务以向所请求的服务提供带宽。
39.根据权利要求8所述的接入节点，其中所述关于拥塞的信息包括视频会话的质量测量。
40.根据权利要求18所述的接入节点，其中检查分组包括通过检查用于发起所请求的服务的一个或多个分组中的信息而检测比特率。
41.根据权利要求8所述的接入节点，其中确定对所述准入请求的所述响应以使用户体验质量最大化。
42.一种用于确定准入控制响应的方法，所述方法包括：
接收下行分组、将所述下行分组分成队列并调度所述下行分组以利用调度程序参数传输至所述终端节点中的一个或多个；
检测源自终端节点的准入请求，所述准入请求为对新的通信服务的请求；
检查与所述准入请求相关联的分组以检测与所述准入请求相关联的应用的特征；
基于所检测的所述应用的特征和关于影响与所述终端节点的通信的拥塞的信息而确定对所述准入请求的响应，其中所述通信服务的所述请求包括异构应用的服务类别；
供给拥塞度量以用于确定所述准入请求的响应；以及
改变调度优先级或调度资源分配，并更新所述调度程序参数。
43.根据权利要求42所述的方法，其中所检测的特征包括应用类别和具体应用。
44.根据权利要求43所述的方法，其中对所述准入请求的所述响应还基于与所述应用相关联的应用类别和具体应用的优先表。
45.根据权利要求42所述的方法，其中所述接收、所述检查和所述确定是通过至少两个不同的网络节点而执行的。
46.根据权利要求42所述的方法，其中所述关于拥塞的信息是具体到所述终端节点的信息。
47.根据权利要求42所述的方法，其中所述关于拥塞的信息是被连接至接收所述准入请求的网络节点的一组终端节点所共有的信息。
48.根据权利要求42所述的方法，其中所述关于拥塞的信息包括预测的拥塞。
49.根据权利要求48所述的方法，其中对所述准入请求的所述响应更是当预测到拥塞时拒绝所述请求。
50.根据权利要求42所述的方法，其中所述准入请求是用于视频服务的，且其中所述关于拥塞的信息包括与视频数据的文件大小相比对随时间传输的所述视频数据的分析。
51.根据权利要求42所述的方法，其中所述准入请求为用于将服务添加至现有承载的请求。
52.根据权利要求51所述的方法，其中对所述准入请求的所述响应还基于在所述现有承载上的其他服务。
53.根据权利要求42所述的方法，其中所述方法用于长期演进系统中，且其中检查与所述准入请求相关联的分组包括通过检测互联网协议多媒体子系统信令而后创建具有语音比特率的承载来检测LTE语音会话。
54.根据权利要求42所述的方法，其中检查与所述准入请求相关联的分组包括通过检测互联网协议多媒体子系统信令而后创建具有语音比特率的承载和创建具有视频比特率的承载来检测交互式语音和视频会话。
55.根据权利要求54所述的方法，其中确定对所述准入请求的所述响应包括拒绝创建具有视频比特率的所述承载却支持具有语音比特率的所述承载。
56.根据权利要求42所述的方法，其中所检测的特征包括比特率。
57.根据权利要求56所述的方法，其中如果所述比特率如此之高准入所述新的通信服务会导致其他服务退化，则拒绝对所述准入请求的所述响应。
58.根据权利要求42所述的方法，其还包括检测现有服务是否正使用小于为所述服务预算的带宽，且其中当所述关于拥塞的信息指示所述现有服务和所述新的通信服务将具有高于可用资源的所述带宽的带宽分配且检测到使用小于为所述服务预算的带宽的现有服务时，准入所述新的通信服务。
59.根据权利要求42所述的方法，其中对所述准入请求的所述响应为拒绝所述请求。
60.根据权利要求59所述的方法，其中拒绝所述请求包括丢弃用于发起所请求的服务的一个或多个分组。
61.根据权利要求60所述的方法，其中丢弃用于发起所请求的服务的一个或多个分组包括用拒绝所请求的服务的消息替换接受所请求的服务的消息。
62.根据权利要求61所述的方法，其中拒绝所述服务请求的所述消息包括重试时间。
63.根据权利要求62所述的方法，其中所述重试时间是基于预计的拥塞而进行设置的。
64.根据权利要求42所述的方法，其中对所述准入请求的所述响应为延迟所述准入请求。
65.根据权利要求64所述的方法，其中延迟所述准入请求包括延迟用于发起所请求的服务的一个或多个分组的传输。
66.根据权利要求42所述的方法，其中对所述准入请求的所述响应为修改所述准入请求。
67.根据权利要求66所述的方法，其中所述准入请求是用于视频服务的，且其中修改所述准入请求包括请求供给所述视频服务的视频数据的装置缩放所述视频数据以降低所述视频数据的所述数据率。
68.根据权利要求42所述的方法，其中对所述准入请求的所述响应为准入所请求的服务并修改现有服务以向所请求的服务提供带宽。
69.根据权利要求68所述的方法，其中当带宽可用时，逆转所述现有服务的所述修改。
70.根据权利要求68所述的方法，其中所述现有服务的所述修改包括修改至所述现有服务的资源分配。
71.根据权利要求70所述的方法，其中所述现有服务为能够供给使用多个视频表示的视频数据的视频服务，且其中选择所述资源分配的所述修改以触发与所述现有服务相关联的视频客户端所请求的视频表示中的变化。
72.根据权利要求42所述的方法，其中对所述准入请求的所述响应为准入所请求的服务并暂停现有服务以向所请求的服务提供带宽。
73.根据权利要求42所述的方法，其中所述关于拥塞的信息包括视频会话的质量测量。
74.根据权利要求42所述的方法，其中检查分组包括通过检查用于发起所请求的服务的一个或多个分组中的信息而检测比特率。
75.根据权利要求42所述的方法，其中确定对所述准入请求的所述响应以使用户体验质量最大化。
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