CN106031089B - 用于接收组播频道的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

一种例如无线媒体接入点的装置，包括收发器、非瞬态存储介质以及操作地耦合至该收发器和存储器介质的处理器。该处理器由存储在该存储介质上的指令所配置以传送与第一群组临时秘钥(GTK)相关联的第一组播频道，并且同时传送与第二GTK相关联的第二组播频道。

Description

用于接收组播频道的方法和装置
相关申请的交叉引用
本申请要求于2014年2月28日提交的美国临时申请No.61/946221 的权益。该申请的主题涉及到于2014年2月28日提交的美国专利申请No. 14/193215(’215申请)，其通过引用全文结合于此。
技术领域
本公开总体上涉及到电视的无线传递的领域。
背景技术
该部分介绍了可能有助于促成本发明的更好理解的多个方面。因此，该部分所提及的内容要以此考虑进行阅读而并不被理解为承认其构成或不构成现有技术。
WiFi接入点的数量正在快速增加。一些移动网络运营商也建立了 WiFi接入点以从移动网络卸载例如智能电话、平板电脑和膝上计算机的数据业务。WiFi接入点使用如在IEEE 802.11标准中定义的无线信道与这样的终端用户设备进行通信。
发明内容
一个实施例提供了一种装置，例如无线媒体接入点，其包括收发器、非瞬态存储介质，和操作地耦合至该收发器和存储器介质的处理器。该处理器由存储在该存储介质上的指令所配置以传送与第一群组临时秘钥 (GTK)相关联的第一组播频道，并且同时传送与第二GTK相关联的第二组播频道。
在该装置的任意实施例中，该处理器可以进一步被配置为同时地将该第一组播频道传送至第一客户端设备并且将该第二组播频道传送至第二客户端设备。在该装置的任意实施例中，该处理器可以进一步被配置为实施 IEEE 802.11通信标准。在该装置的任意实施例中，该处理器可以进一步被配置为在第一GTK交换消息中将该第一GTK与第一组播频道相关联，并且在第二GTK交换消息中将该第二GTK与第二组播频道相关联。
在该处理器的任意实施例中，该处理器可以进一步被配置为响应于从第一客户端设备接收到加入第一组播频道的第一请求而将该第一GTK提供至第一客户端设备，并且响应于从第二客户端设备接收到加入第二组播频道的第二请求而将该第二GTK提供至第二客户端设备。在这样的实施例中，该处理器还可以进一步被配置为响应于从第一客户端接收到加入第三组播频道的请求而将第三GTK提供至该第一客户端设备并且将第四 GTK提供至该第二客户端设备。
另一个实施例提供了一种装置，例如客户端设备，其包括收发器、非瞬态存储介质，和操作地耦合至该收发器和存储器介质的处理器。该处理器由存储在该存储介质上的指令所配置以使用第一GTK对第一组播频道进行解码，并且使用不同的第二GTK对第一组播频道进行解码而并不终止该第一组播频道的接收。
在之前装置的任意实施例中，该处理器可以被配置为在并不中断对用户的输出的情况下对该第一组播频道进行解码。在该装置的任意实施例中，该处理器可以进一步被配置为实施IEEE 802.11通信标准。
另一个实施例提供了一种例如制造媒体接入点的方法。该方法包括对处理器进行配置以传送与第一群组临时秘钥(GTK)相关联的第一组播频道。该方法进一步包括对该处理器进行配置以同时传送与第二GTK相关联的第二组播频道。
该方法的任意实施例可以进一步包括对该处理器进行配置以同时地将该第一组播频道传送至第一客户端设备并且将该第二组播频道传送至第二客户端设备。该方法的任意实施例可以进一步包括对该处理器进行配置以传送将该第一GTK与第一组播频道相关联的第一GTK交换消息，并且传送将该第二GTK与第二组播频道相关联的第二GTK交换消息。
该方法的任意实施例可以进一步包括对该处理器进行配置以响应于从第一客户端设备接收到加入第一组播频道的第一请求而将该第一GTK提供至第一客户端设备，并且响应于从第二客户端设备接收到加入第二组播频道的第二请求而将该第二GTK提供至第二客户端设备。任何这样的实施例可以进一步包括对该处理器进行配置以响应于从第一客户端接收到加入第三组播频道的请求而将第三GTK提供至该第一客户端设备并且将第四GTK提供至该第二客户端设备。
另一个实施例提供了一种例如制造客户端设备的方法，该客户端设备诸如膝上计算机、平板计算机或智能电话。该方法包括对处理器进行配置以使用第一群组临时秘钥(GTK)对第一组播频道进行解码。该方法进一步包括对该处理器进行配置以使用不同的第二GTK对第一组播频道进行解码而并不终止该第一组播频道的接收。该方法的任意实施例可以进一步包括在并不中断对用户的输出的情况下对该第一组播频道进行解码。
另一个实施例提供了一种例如在媒体接入点执行的方法。该方法包括传送与第一群组临时秘钥(GTK)相关联的第一组播频道。该方法进一步包括同时传送与第二GTK相关联的第二组播频道。
该方法的任意实施例可以进一步包括同时地将该第一组播频道传送至第一客户端设备并且将该第二组播频道传送至第二客户端设备。
该方法的任意实施例可以进一步包括响应于从第一客户端设备接收到加入第一组播频道的第一请求而将该第一GTK提供至第一客户端设备，并且响应于从第二客户端设备接收到加入第二组播频道的第二请求而将该第二GTK提供至第二客户端设备。任何这样的实施例可以进一步包括响应于从第一客户端接收到加入第三组播频道的请求而将第三GTK提供至该第一客户端设备并且将第四GTK提供至该第二客户端设备。
另一个实施例提供了一种例如在客户端设备执行的方法。该方法包括使用第一群组临时秘钥(GTK)对第一组播频道进行解码。该方法进一步包括使用不同的第二GTK对第一组播频道进行解码而并不终止该第一组播频道的接收。该方法的任意实施例可以进一步包括在并不中断对用户的输出的情况下对该第一组播频道进行解码。
附图说明
通过在结合附图时参考以下详细描述可以获得对本发明更为全面的理解，其中：
图1图示了其中媒体接入点与例如计算机、智能电话和平板电脑的多个移动客户端设备进行无线通信的常规系统；
图2图示了被配置为根据各个实施例进行操作的媒体接入点的示例高阶示意图；
图3图示了被配置为根据各个实施例进行操作的移动客户端设备的示例高阶示意图；
图4图示了在其中媒体接入点与多个客户端设备进行无线通信的常规系统中实施的步骤；
图5图示了依据本公开实施例的系统，其中媒体接入点与例如计算机、智能电话和平板电脑的多个移动客户端设备进行无线通信，它们中的至少一些被配置为同时容纳该接入点所进行的多个组播频道的传输；和
图6图示了根据本公开实施例的对图5的媒体接入点和客户端设备进行操作的方法的步骤。
具体实施方式
本公开例如涉及到用于使用部分在802.11(WiFi)标准中所提供的无线架构而经由因特网协议(IP)消息传递电视(TV)内容的有所改进的方法和系统。
图1以高阶方式图示了系统100的说明性实施例，例如彼此无线相关联的设备的群组。系统100包括接入点110以及三个客户端设备，例如计算机120a、平板电脑120b和智能电话120c。接入点110以及客户端120a、120b和120c中的每一个都包括用于存储涉及组播操作的参数的MIB。接入点110以及所有客户端上的MIB包含永久性信息。例如，有关接入点 110的MIB可以存储多达四个具有秘钥ID的GTK秘钥以及已经加入组播流的客户端—例如客户端120a和120b—的标识符。
本公开范围内的实施例并不局限于任何特定数量或类型的客户端设备。任何数量的客户端设备在不需要客户端设备之间有所不同时都可以被称作 (多个)客户端设备120。各个实施例的操作可以参考接入点110以及客户端设备120进行描述，而并不局限于接入点和/或客户端设备的任何具体配置。客户端设备120为了简明可以被称之为客户端120，而并不失其一般性。
本领域技术人员将会意识到的是，接入点110和客户端120可以被视为媒体接入控制(MAC)层的成员。因此，系统100也可以被称作MAC 层100，并且接入点110和客户端120可以被称作MAC层100的成员。
接入点110和客户端120被配置为在802.11标准下进行操作，其根据这里所描述的一个或多个实施例而有所扩充。在这里有时被称作“WiFi”的802.11标准针对接入点110和客户端120提供了操作标准。802.11标准包括作为异步服务的一部分而提供组播。
图2示意性图示了可以作为接入点—例如图1的接入点110—进行操作的装置200。装置200包括处理器210，其操作地耦合至存储器220和收发器230。除这里所描述的实施例之外，处理器210、存储器220和收发器 230中的每一个可以是任意的常规或未来研发的类型。存储器220包括非瞬态物理指令空间，其保存由处理器210 根据这样的实施例所执行的操作指令。这些指令包括用来实施例如符合802.11标准的操作以及这里所描述实施例的各个步骤的指令。处理器210被配置为控制收发器230经由天线 240而与一个或多个客户端设备—例如图1的客户端设备120—进行通信。天线240并不局限于任何特定类型，并且可以包括多个天线部件从而实施多输入多输出(MIMO)通信。
图3示意性图示了可以作为客户端设备—例如图1的客户端设备120—进行操作的装置300。装置300包括处理器310，其操作地耦合至存储器320和收发器330。除这里所描述的实施例之外，处理器310、存储器 320和收发器330中的每一个可以被配置为提供与本公开范围内的实施例相符的功能，并且另外还可以是任意的常规或未来研发的类型。存储器320 包括非瞬态物理指令空间，其保存由处理器310 根据这样的实施例所执行的操作指令。这些指令包括用来实施例如符合802.11标准的操作以及这里所描述实施例的各个步骤的指令。处理器310被配置为控制收发器330经由天线340而与接入点—例如图1的接入点110—进行通信。天线340并不局限于任何特定类型，并且可以包括多个天线部件从而实施多输入多输出(MIMO)通信。
群组临时秘钥(GTK)可以在各种情况下不时被更新，诸如在GTK 更新计时器超时的时候或者在客户端离开WiFi接入点的通信伞 (communication umbrella)的时候。当GTK被更新时，接入点110可以向客户端120a和120b发送经更新的GTK。在该情形中，接入点110使得新的GTK将能够从其开始使用的起始组播分组序列号能够被客户端120a、 120b所获取。以客户端120a和120b作为其两个示例的客户端共同形成客户端的媒体接入控制(MAC)层，它们在客户端看到该分组序列号时开始使用新的GTK对组播分组进行解码。
MAC层的管理信息库(MIB)存储随秘钥一起存储四个秘钥ID。秘钥ID 0用于单播成对秘钥。秘钥ID 1、2和3则用于如在GTK更新事务期间的GTK更新。各个实施例可以要求同时能够获取到至少两个GTK秘钥。
在现有技术的组播实施方式中，所有组播流都利用相同的单个GTK 秘钥进行加密。这对于IP组播因特网协议电视(IPTV)的部署而言可能有所不足。对于IP组播IPTV而言，正常情况下客户端具有不同的频道订阅包。在当前的802.11标准下，所有客户端都能够观看从接入点以组播方式所发送的所有频道。
发明人已经认识到，当前的组播标准—例如电气电子工程师协会(IEEE)802.11标准—可以有利地进行扩展以实施以下所描述的各个实施例从而提供有所改进的组播能力。更具体地，每个IPTV频道都可以作为组播流进行观看。每个频道可以利用对于该频道而言唯一的GTK进行加密。仅针对特定频道进行了认证的客户端才被允许加入该频道并且接收对应于该频道的唯一GTK。当更新计时器超时或者客户端离开频道时，该 GTK将针对仍然被认证以接收该频道的所有客户端进行更新。以这种方式，由于不同频道利用不同的GTK秘钥进行加密，所以客户端被限制为仅观看它们所订阅并且被允许加入的频道。这样的实施例提供了要经由公共 WiFi进行部署和访问的差别化订阅包。
图4图示了包括接入点110和两个客户端设备120a和120b之间在常规组播中的事务的方法400。本领域技术人员将会意识到，所图示的事务被现有的802.11标准所包含。
在步骤405，客户端120a通过以接入点的110的方向传送组播加入请求而发起组播传递会话，上述请求例如是802.11单播数据帧中的分组。接入点110在步骤410中利用指向客户端120a的确认进行响应，上述确认例如是802.11确认帧。
在步骤415中，接入点110和客户端120a进行秘钥握手，其中接入点 110向客户端120a传送群组临时秘钥(GTK)。在发送GTK之后，在步骤420，接入点110传送客户端120a所请求的数据，例如客户端120a想要作为利用GTK进行加密的组播帧进行组播的数据。在步骤425中，客户端120a开始使用在步骤415所获取到的GTK对组播流进行解密。
组播帧包括作为预期接收方的目的地的群组地址，上述预期接收方例如客户端120a以及可以被配置为接收传输的任意其它客户端。每个目的地站点—例如客户端120a和120b—能够接收该帧。然而，仅具有有效GTK 的客户端才能够对组播帧进行解密。
在步骤430，客户端120b将请求指向接入点110以加入组播传输。如针对客户端120a所描述的，接入点在步骤435发送确认并且在步骤440 进行秘钥握手。客户端120b在步骤445开始对组播流进行解码。
在适当时候，客户端120b离开网络。接入点110在步骤450检测到该事件。在步骤455，接入点110和客户端120a进行GTK更新。客户端 120a随后可以继续对组播流进行解码。如果客户端120b要返回网络，则客户端120b在没有再次请求加入组播流的情况下将无法对该组播流进行解码。
本公开认识到随着媒体的商业分布的发展，连接至相同接入点的不同客户端可能具有允许不同访问水平的媒体访问订阅。继续图4的示例，客户端120a和120b可以向提供多个组播频道的媒体分布实体进行订阅，上述频道例如包括体育频道和戏剧频道。客户端120a可以订阅体育频道而并不订阅戏剧频道，而客户端120b则可以订阅戏剧频道而并不订阅体育频道。
在常规方法400中，所有组播流都利用相同的单个GTK秘钥进行加密。因此，现有802.11标准下的常规操作允许所有客户端观看从接入点110 进行组播的所有频道。因此，常规操作的该方面并不适用于所描述的其中不同客户端针对能够经由接入点110进行访问的所有组播频道都具有权限的情形。
本公开的实施例通过向例如802.11标准的相关标准提供增强 (enhancement)而解决该不足，从而对包括利用唯一访问权限进行的订阅的网络中提供对组播流的访问控制。在各个实施例中，MIB可以如下进行扩展：
1.接入点110处的MIB大小可以被增加从而容纳更大数量的GTK秘钥和秘钥ID。例如，典型的IPTV部署形式可能需要支持多至2048个频道。在该示例中，需要支持4096个GTK秘钥和秘钥ID，因为诸如在步骤455中，在GTK更新期间针对每个所支持的频道同时需要能够获得两个GTK秘钥。然而，在实际操作中，客户端120可能仅同时加入数个频道。因此，客户端120处的MIB的大小可能并不需要修改。
2.进行组播的组播频道/流可以被记录。
3.针对每个组播频道/流，当前收看该频道的客户端的集合可以被记录。
4.可以对GTK交换消息(GTK KDE)格式进行修改从而传输更大数量的GTK秘钥ID—例如4096，并且传输每个GTK秘钥与之相关联的 IPTV频道。在缺少一些调适的情况下，在常规标准下进行操作的客户可能无法理解根据一些实施例所修改的GTK KDE格式。在各个实施例中，例如接入点的系统的组件被配置为向后兼容这样的客户端。
在之前的列表中，在项目1和2中所提到的数据可以由接入点110和客户端120的MAC层所创建并更新。
在之前的列表中，在项目3中所提到的数据可以由在接入点110上运行的IPTV应用进行编程。例如，参见’215申请。接入点120上的MAC 层可以被增强从而对接至IPTV应用以在客户端120请求加入或离开任何 IPTV频道时通知该应用。该IPTV应用进而可以向MAC层的MIB表格提供观看给定频道的客户端120的列表。
图5图示了被配置为依据本公开的所描述实施例进行操作的系统500。系统500包括接入点510以及客户端520a和520b。接入点510和客户端 520a/b均包括用于存储与组播操作相关的参数的MIB。接入点510和客户端520a/b可以经由未提及的天线进行无线通信。接入点510可以经由因特网540与中央数据库530进行通信。虽然在系统500中仅示出了两个客户端520a/b，但是对于本领域技术人员将会立即显而易见的是，所描述的实施例可以进行扩展从而包括例如受到接入点510内的存储限制的任意数量的客户端。
图6依据以上所描述的增强组播操作以方法600图示了接入点510以及客户端520a和第二客户端520b之间的事务。实施例可以包括多于两个的客户端520，而为了简单则示出了两个。在一些实施例中，一些所图示的步骤可以被省略，所图示的步骤可以以不同于所图示顺序的顺序来执行，和/或可以结合一些或全部所图示的步骤执行所图示步骤以外的其它步骤。更具体地，有关GTK更新计时器超时的时候以及客户端离开网络的时候的GTK更新的细节类似地为了简单而被省略。本领域技术人员考虑的以下的描述将立即认识到这些情形可以如何被实施。
在步骤605，客户端520a向接入点510发送加入IPTV频道的请求，后者在非限制性示例中被示为频道17。在步骤610，接入点510向客户端 520a发送确认(Ack)。在各个实施例中，如果客户端520a无法检测到 Ack信号，则客户端520a重新传送(未示出)加入请求605。在各个实施例中，依据组播信令标准，从客户端520a到接入点510的数据路径的分支包括传输错误恢复。例如，802.11协议确保了在使用单播数据帧传输时的设施和自组(ad hoc)配置中的站点之间的可靠性。
在步骤615，在接入点510和客户端520a之间执行群组临时秘钥(GTK) 握手。在该握手中，访问路径510特别针对频道17而向客户端520a发送 GTK。
在一些实施例中，接入点510在步骤610中发送确认之前检查客户端 520a的许可并且确认客户端520a具有观看所请求频道的许可，该所请求频道例如频道17。该检查可以包括接入点510查询中央数据库530。在一些实施例中，该确认可以在接入点510检视客户端520a在步骤615中的 GTK握手期间所提供的cookie或类似cookie的要素之后被发送。在这样的实施例中，该握手在确认之前进行。在GTK握手中，接入点510为客户端520提供GTK，后者为了后续引用而被称作第一GTK。
在步骤620中，接入点在频道之前没有进行流传输的情况下发起所请求的频道17的组播流的传输。显然，该传输取决于步骤605、610和615 中的事务的成功。步骤620的延伸箭头反映了之前被认证的任意数量的客户端都可以接收频道17的流。在步骤625中，客户端520a开始接收频道 17的组播流并对其进行解密。
在步骤630，客户端520b向接入点510发送加入频道17组播流的请求。接入点510如针对客户端510a所描述的那样对客户端520b进行认证，尤其包括针对频道的确认635和GTK握手640。如关于客户端520a所描述的，在发送确认之前，接入点可以查询中央数据库530，或者可以检视客户端520b在步骤640的GTK握手中所提供的cookie。在步骤645中，客户端520b开始对正在进行的频道17的流进行解密。
在图5的示例中，客户端520b的观看者可能希望从正在进行的频道 17的流变换至另一个流，例如频道5。该变换在步骤650中有所反映，其中客户端520b向接入点510发送请求以观看流传输的IPTV频道5。在步骤655，接入点510将确认送至客户端520b。在步骤660，接入点510和客户端520a进行GTK握手，其利用新的第二GTK对频道17的访问证书进行更新。因此，客户端520a可以在并不终止到频道17的连接的情况下对后续的频道17的内容进行解码。客户端520a因此可以继续观看频道17 的流，而客户端520b现在被拒绝访问频道17。优选地，客户端520b的处理器310被配置为在并不对客户端520a的用户造成中断的情况下对频道 17的流进行解码，而使得用户并不知道GTK的更新。在步骤665，接入点510和客户端520b进行GTK握手以同意客户端520b对频道5的IPTV 流进行访问。在该步骤中，接入点510向客户端520b发出新的第三GTK。在步骤670，接入点510开始流传输频道5(如果还没有流传输过该频道)，并且在步骤675，客户端520开始对频道5的流进行解码。因此，接入点 510同时传送组播频道5和组播频道17。这里，多重组播传输情形中的“同时”意味着针对第一客户端设备的第一传输的至少一部分在时间上与针对第二客户端设备的第二传输相重叠。
以与已经描述过的相类似的方式，如果客户端520a要请求变换至第三组播频道，例如频道10，则接入点将向客户端520b发出新的第四GTK以继续流传输频道5，并且将向客户端520a发出新的第五GTK以流传输频道10。
虽然已经在附图中图示并且在以上的详细描述中阐述了本发明的多个实施例，但是应当理解的是，本发明并不局限于所公开的实施例，而是能够进行多种的重新部署、修改和替换而并不背离如以下权利要求所给出和限定的本发明。

Claims (5)

1.一种用于接收组播频道的装置，包括:
收发器；
非瞬态存储介质；以及
操作地耦合至所述收发器和所述存储介质的处理器，所述处理器由存储在所述存储介质上的指令所配置以：
使用第一群组临时秘钥GTK对从接入点AP接收的第一组播频道进行解码；
将接收第二组播频道的请求指向所述AP；
响应于所述请求，从所述AP接收不同的第二GTK；以及
使用所述不同的第二GTK对所述第二组播频道进行解码而不终止所述第一组播频道的接收。
2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述处理器进一步被配置为实施802.11通信标准。
3.一种在客户端设备执行的用于接收组播频道的方法，包括：
使用第一群组临时秘钥GTK对从接入点AP接收的第一组播频道进行解码；
将接收第二组播频道的请求指向所述AP；
响应于所述请求，从所述AP接收不同的第二GTK；以及
使用所述不同的第二GTK对所述第二组播频道进行解码而不终止所述第一组播频道的接收。
4.一种用于接收组播频道的方法，包括：
对处理器进行配置以使用第一群组临时秘钥GTK对从接入点AP接收的第一组播频道进行解码；
对所述处理器进行配置以将接收第二组播频道的请求指向所述AP；
对所述处理器进行配置以响应于所述请求，从所述AP接收不同的第二GTK；以及
对所述处理器进行配置以使用所述不同的第二GTK对所述第二组播频道进行解码而不终止所述第一组播频道的接收。
5.根据权利要求4所述的方法，还包括：对所述处理器进行配置以实施802.11通信标准。
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