CN113366456A - 数据中继设备、方法、传送系统和程序 - Google Patents

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Abstract

关于客户端设备与分配内容的服务器设备之间的数据中继设备，本发明的目的是使重新缓冲的发生能够被检测到，并且能够流量优化。数据中继设备基于每个分组的数据大小来区分从客户端设备向分配内容的服务器设备发送的分组，并且基于区分的特定分组的传输频率来检测重新缓冲。

Description

数据中继设备、方法、传送系统和程序
相关申请的交叉引用
本发明基于并要求2019年1月31日提交的日本专利申请No.2019-015429的优先权的权益，其公开内容以全文引用的方式并入本文中。
技术领域
本发明涉及一种布置在客户端与源服务器之间的一种数据中继设备、一种方法、一种传送系统和一种程序。
背景技术
越来越多的视频传送站点采用自适应比特率(缩写成ABR)作为视频传送方案。ABR是一种视频传送技术，该技术能够根据观看环境以尽可能的最高品质流畅地回放视频内容。存在多种ABR标准，并且典型的有，例如，HLS(HTTP(超文本传输协议)直播流)、MPEG-DASH(HTTP上的移动图片专家组动态自适应流)等。
ABR能够通过根据观看终端的处理性能和分辨率、线速度等自动改变视频品质舒适的视频观看。为了动态地改变视频品质，将视频数据划分为例如每隔几秒到几十秒的片段文件(片段)，并且预先在传送服务器上准备多个图像品质。诸如移动电话等的移装置(客户端：也缩写成CL)根据观看环境选择要获得的片段和品质(图像品质)，并向传送服务器(源服务器：也缩写成OS)请求视频。当客户端从源服务器请求视频数据时，HTTP协议被使用。客户端向源服务器发送图像品质和片段被指定的HTTP请求，并且从源服务器获得作为响应的视频数据。
例如，在使用HLS的内容传送中，在传送服务器上提供索引文件(播放列表)，该文件以回放时间顺序描述单一内容中每个片段的URL，并且为单一内容准备了具有不同比特率的多种类型的片段。变体播放列表被使用，其中每个播放列表的对应于每个比特率的URL(统一资源定位符)被描述。客户端从变体播放列表中描述的多个播放列表中选择对应于适合观看环境的比特率的播放列表，并且依次获得选择的播放列表中描述的片段以回放内容。
图1示意性地图示了通过ABR方案的图像品质的时间变化(动态变化)的示例。应当注意，在图1中，水平轴是时间，并且竖直轴是图像数据的竖直像素数量，作为每种图像品质。图1示意性地图示了一种情形，其中在时间片段00:00-00:10内传送具有高图像品质(例如，每帧720×1080p(像素))的视频，在时间片段00:10-00:20内传送具有低图像品质(例如，每帧360×480p)的视频，并且在00:20-00:30和00:30-00:40的片段内传送具有中等图像品质(例如480×720p)的视频。
将ABR视频传送大致划分为两个阶段。一个是缓冲阶段，并且另一个是稳定阶段(参考图2)。图2示意性地图示了客户端从源服务器接收到的每单位时间接收数据量的时间序列变化。在图2中，水平轴是时间，并且竖直轴是数据量。
在缓冲阶段中，观察客户端与源服务器之间的网络状态，并且确定适合观看环境的合适的视频/音频品质。此外，数据以突发方式从源服务器被发送，以便缓冲足够的数据以开始客户端侧上的视频回放。
在稳定阶段中，视频/音频的品质在缓冲阶段中被决定之后，客户端根据正在观看的视频的进度，以恒定的时间间隔从源服务器获取划分的视频数据(片段)，以避免在客户端上缓冲的视频数据被耗尽。
如图2中所图示的，在客户端中，视频观看的起始以缓冲阶段开始，之后是稳定阶段。
此外，稳定阶段之后可以再次是缓冲阶段(称为“重新缓冲”)。
在客户端中，重新缓冲发生，例如当正在观看视频的用户执行视频的逐帧回放时，当视频的图像品质根据观看状态发生改变时，等等。当在观看视频期间完成视频的逐帧回放并且目标视频的回放起始位置处的数据仍然没有在客户端中被缓冲时，则必须从源服务器重新下载视频数据。因此，重新缓冲发生。
此外，当网络状态变化(改善或变差)并且视频的图像品质被ABR改变时，有必要使客户端重新下载视频数据。因此，重新缓冲发生。在客户端中，导致重新缓冲的原因也被称为“重新缓冲事件”。
如图2中所图示的，在进入稳定阶段之后，由于客户端侧上重新缓冲事件的发生，客户端可能会再次进入缓冲阶段(重新缓冲)。
近来，随着视频流量的增加，已知一种相关技术，该技术执行流量优化处理以控制布置在客户端与源服务器之间的数据中继装置中的数据传输比特率，以便通过抑制浪费流量来减小通信频带范围。
此外，作为流量优化，由ABR对视频通信的流量优化也是已知的。例如，数据中继装置通过ABR机制控制向客户端侧发送的ABR视频(通过ABR传送的视频也称为“ABR视频”)的传输比特率，执行适应传输比特率的图像品质的选择。因此，要从源服务器传送到客户端的视频的图像品质被改变。
视频的图像品质越高，视频的数据量越大，而视频的图像品质越低，视频的数据量越小。通过控制视频的传输比特率，图像品质被控制，并且在网络上流动的ABR视频的数据量被控制(图3)。图3是图示数据中继装置20对ABR视频的流量优化的示意图。
客户端10向数据中继装置20发送视频请求(其中图像品质、片段等被指定的HTTP请求))(S1)。
数据中继设备20在接收到来自客户端10的视频请求时，向源服务器30转发来自客户端10的视频请求(S2)。
源服务器30发送由视频请求指定的视频，作为对来自客户端10的请求的响应(S3)。例如，当客户端10与源服务器30之间的网络拥堵(网络通信速度降低)时，通过ABR机制降低从数据中继装置20向客户端10发送的数据的传输比特率，使客户端10选择具有低图像品质的视频。因此，减少了从源服务器30传送的视频的数据量以缓解网络拥堵。
控制从数据中继装置20向客户端10发送的数据的传输比特率也被称为调步、成形或节流。
数据中继装置20通过调步来控制传输比特率(S4)。
客户端10发送其中根据S4的传输比特率指定较低图像品质的视频请求(S5)。
数据中继装置20向源服务器30转发来自客户端10的视频(较低图像品质)请求(S6)。
作为对来自客户端10的视频请求的响应，源服务器30发送请求中指定的具有较低图像品质的视频(S7)。
数据中继装置20将从源服务器30发送的具有较低图像品质的视频发送到客户端10(S8)。
应当注意，如果在缓冲阶段应用调步，因为在客户端10中积累足以开始观看视频的数据需要时间，视频回放的起始被延迟。因此，客户端10侧上的用户所体验的品质：QoE(体验品质)可能变差。
为了防止由于视频的回放开头的延迟而导致QoE变差，还存在一种数据中继装置20，该数据中继装置根据ABR传送阶段的变化在通信的起始或在一定的数据量期间以突发方式发送少量额外数据，并且在此后执行调步。图4A是示意性地图示了数据中继装置20对客户端10的调步的传输比特率的时间转换的示意图，并且其对应于从图3的数据中继设备20到客户端10的数据通信的示例。在图4A中，水平轴是时间，并且竖直轴是数据量。
在图4A中图示的示例中，在数据中继设备20根据ABR缓冲阶段以突发方式已经向客户端10发送了视频数据之后，该数据中继设备根据稳定阶段控制从数据中继设备20向客户端10发送的数据的传输比特率。
关于上述调步，PTL 1描述了一个问题，一般提供的调步传送方法是在将一个没有被划分的文件作为单一内容传送时执行调步的方法，并且因为不存在机制来将划分的片段文件视为单一内容的一部分，所以不会对整个内容执行调步。PTL 1公开了一种在内容传送服务器设备与客户端设备之间的中继设备，该中继设备能够通过能够根据网络的延迟状态和客户端设备的操作状态执行调步传送的ABR传送方案来分配内容。该中继设备包括：传送速度计算部，该传送速度计算部根据内容的回放依次传送的划分的文件的计算实际传送速度，其中划分的文件通过划分要被传送的内容的文件数据而获得；以及传送速度确定部，该传送速度确定部基于由传送速度计算部计算的实际传送速度、预定假设的传送速度和与划分的文件的预定接收间隔相关的阈值，确定划分的文件的传送速度。
此外，作为与传输速率控制相关的技术，例如，PTL 2公开了一种控制重新传输分组的传输速率的配置，以使得当在通过RTP(实时传输协议)的数据传送期间重新传输发生时，正常分组和重新传输分组的传输数据不超过基于重新传输请求的信息的可用的带宽(可使用的带宽)。
PTL 3描述了一种问题，即当数据被加密时，因为已经接收到数据的传输设备装置无法掌握数据内容的类型，所以这成为QoE改善的障碍。PTL 3公开了一种克服该问题的数据传输设备，即，即使当数据被加密时也改善QoE的数据传输设备。该数据传输设备包括：接收部，该接收部接收加密数据；传输部，该传输部传输由接收部接收的数据；以及控制部，该控制部控制由传输部发送数据的速度，其中控制部针对由接收部接收到的每一系列的数据确定它是否是一系列数据的第一次传输，其中当确定是第一次传输时，控制部通过将其从传输速度约束的目标中排除使传输部发送将是一系列数据中的第一次传输的数据。当接收部接收到的数据量满足预定条件时，控制部将模式从其中传输部的数据传输速度被约束的速度约束模式改变为其中传输部的数据传输速度不被约束的非速度约束模式。
引用文献列表
专利文献
PTL1：日本未审查专利申请公开No.JP-P2016-219915A
PTL 2：WO2014/010171A1
PTL3：日本未审查专利申请公开No.JP-P2016-100681A
非专利文献
NPL 1：QUIC新互联网传输演示者：Jana Iyengar，[2018年12月25日搜索]，互联网(QUIC A New Internet Transport Presenter:Jana Iyengar,[searched on December25,2018],internet)(URL:https://www.ietf.org/proceedings/96/slides/slides-96- quic-5.pdf)
发明内容
技术问题
下面将提供相关技术的分析。
在ABR视频传送中，为了避免QoE变差并且优化流量，需要使数据中继设备确定ABR视频在哪个阶段被传送。
然而，数据中继设备难以检测重新缓冲的发生。原因如下。
近年来，通常通过例如TLS(传输层安全)等对视频流量进行加密。在这种情况下，数据中继设备20不能够参考数据的内容(诸如报头信息等元数据和视频数据)。
在TLS中，虽然IP(互联网协议)报头和TCP(传输控制协议)报头没有被加密，但TCP有效载荷被加密。因此，布置在TCP有效载荷中的HTTP消息被加密。在HTTP请求中，起始行(由HTTP方法(GET、POST等)、请求目标和HTTP版本组成)、报头(有关请求和属性的信息(包括请求URL(统一资源定位符))和正文(在GET的情况下，没有正文)被加密。在HTTP响应中，起始行(状态行)、报头和正文(例如，来自服务器的视频数据等)被加密。
相对于从客户端10向源服务器30的HTTP发送的请求分组，数据中继设备20能够掌握的是IP报头中的目的地IP地址和传输源IP地址、TCP报头中的目的地端口编号和传输源端口编号，以及分组数据大小和数据流动速率(比特率)。
在数据中继设备20中，难以从这些有限的信息块中检测客户端10侧上的重新缓冲事件。
图4B和图4C是图示在调步时从数据中继设备20向客户端10的传输比特率的时间转换的示意图。
当数据中继设备20无法检测到重新缓冲并继续调步时，尽管处于缓冲阶段，客户端10上的QoE也将变差(图4B)。
为了防止客户端10侧上的QoE变差，需要使数据中继设备20检测重新缓冲事件，并且根据由于重新缓冲导致的缓冲阶段以突发方式向客户端10发送数据(图4C)。
鉴于上述问题而构思了本发明，并且本发明的目标是提供一种数据中继设备、一种方法、一种传送系统和一种程序，它们各自能够在布置在客户端设备与传送内容的服务器设备之间的数据中继设备中检测重新缓冲的发生并且优化流量。
问题的解决方案
根据本发明的一个方面，提供了一种布置在客户端设备与传送内容的服务器设备之间的数据中继设备，包括：第一装置，该第一装置接收从客户端设备向服务器设备发送的分组，并且基于分组的数据大小来辨别分组；以及第二装置，该第二装置基于辨别的预定分组的传输频率来检测重新缓冲。
根据本发明的另一方面，提供了一种数据中继方法，包括：基于分组的数据大小来辨别分组，该分组从客户端设备向传送内容的服务器设备发送；以及基于辨别的预定分组的传输来检测重新缓冲。
根据本发明的另一方面，提供了一种传送系统，包括：上述第一方面的数据中继设备；传送内容的服务器设备；以及客户端设备。
根据本发明的另一方面，提供了一种使计算机实行处理的程序，该处理包括：基于分组的数据大小来辨别分组，该分组从客户端设备向传送内容的服务器设备发送；以及基于辨别的预定分组的传输频率来检测重新缓冲。根据本发明，提供了一种其上记录上述程序的计算机可读存储介质(例如，半导体存储装置，诸如RAM(随机存取存储器)、ROM(只读存储器)或EEPROM(电可擦除可编程ROM)等，以及非暂时性计算机可读记录介质，诸如HDD(硬盘驱动器)、CD(光盘)、DVD(数字多功能盘)等)。
本发明的有益效果
本发明使在客户端设备与传送内容的服务器设备之间的数据中继设备能够检测重新缓冲的发生并且优化流量。
附图说明
图1是图示了通过ABR的图像品质的动态改变的示意图。
图2是示意性地图示每单位时间从源服务器接收的数据量的时间序列变化的示例的示意图。
图3是图示数据中继设备对ABR视频的流量优化的示意图。
图4A是图示在从数据中继设备向客户端调步时的传输比特率的(第一)示意图。
图4B是图示从数据中继设备向客户端调步时的传输比特率的(第二)示意图。
图4C是图示从数据中继设备向客户端调步时的传输比特率的(第三)示意图。
图5A是图示通过数据中继设备终止TCP的示意图。
图5B是图示通过数据中继设备不终止TCP的示意图。
图6是图示数据传输和接收的顺序的示意图。
图7是图示用于ABR视频的协议栈的示意图。
图8A是图示来自客户端的传输数据与来自源服务器的传输数据之间的关系的示意图。
图8B是图示从源服务器发送的响应数据的时间序列变化的示意图。
图9是图示缓冲阶段的检测方法的示意图。
图10是图示根据本发明的示例实施例的数据中继设备的配置示例的示意图。
图11是图示数据中继设备的操作示例的示意图。
图12是图示根据本发明的另一示例实施例的数据中继设备的配置示例的示意图。
图13是图示根据本发明的示例实施例的数据中继设备的实施方式示例的示意图。
图14是图示根据本发明的示例实施例的处理器的操作示例的示意图。
具体实施方式
将描述本发明的示例实施例。在本发明的示例实施例中，客户端(例如，移动设备)是从源服务器请求数据(包括视频等)的传输并因此接收从源服务器发送的数据的设备。作为具体示例，客户端可以是包括智能电话的移动电话、平板终端、个人计算机、具有网络连接功能的TV(电视)等中的至少任何一种。
源服务器由，例如，视频传送站点组成，并且是根据来自客户端的请求发送包括视频的数据的设备。应当注意，如前所述，视频被划分成各片段，每个片段都是以几秒为单位的视频，并被保存为片段。客户端在获取以片段为单位的视频的同时执行视频回放。
数据中继设备是在客户端与源服务器之间中继通信并且应用流量优化处理的设备。
数据中继设备被配置为在通过ABR传送视频期间检测缓冲阶段(重新缓冲)。
此外，数据中继设备在检测到缓冲阶段之后，通过ABR视频的流量优化执行传输比特率控制。
根据本发明的示例实施例，数据中继设备被配置为通过分析从客户端到源服务器的上传分组数据的数据大小和传输间隔来检测重新缓冲。即，数据中继设备被配置为基于从客户端到源服务器的分组数据的大小来识别请求分组，并且基于请求分组的传输频率来检测重新缓冲。
根据本发明的示例实施例，即使ABR视频被加密，由于基于数据中继设备中可用的信息(分组数据大小、分组接收间隔)而执行了重新缓冲的确定，所以无论ABR视频是否被加密/未加密，重新缓冲的检测都是有效的。
此外，在数据中继设备中，无论TCP(传输控制协议)/UDP(用户数据报协议)的通信被终止/不被终止，重新缓冲的检测都是有效的。
图5A是图示在数据中继设备20处的TCP终止的示意图。在单独的TCP会话中执行客户端10与数据中继设备20之间的通信以及数据中继设备20与源服务器30之间的通信。即，在TCP在数据中继设备20处被终止的情况下，数据中继设备20分别生成用于与客户端10和源服务器30通信的TCP会话。应当注意，为建立TCP会话，例如，从客户端向数据中继设备20发送TCP同步请求(SYN)分组，从数据中继设备20返回同步请求+确认(SYN+ACK)分组，并且从客户端10向数据中继设备20发送确认(ACK)分组。然后，数据中继设备20向源服务器30发送TCP同步请求(SYN)分组，从源服务器30返回同步请求+确认(SYN+ACK)分组，并且从数据中继设备20向源服务器30发送确认(ACK)分组。
在TCP在数据中继设备20处没有被终止的情况下，客户端10通过与源服务器30的TCP会话交换数据并且数据中继设备20转发数据(图5B)。即，客户端10和源服务器30通过一个TCP会话直接彼此通信并且数据中继设备20转发数据。
在观看ABR视频期间从客户端10发送到源服务器30的上传分组数据大致被划分为以下两种类型。
·来自客户端10的视频请求数据，以及
·接收到数据时的确认(ACK分组)。
图6是图示数据传输和接收的顺序的示意图。在客户端10与源服务器30之间的数据传输和接收中，通常，客户端10向源服务器30发送要被接收的数据(视频数据)的请求(HTTP请求)(S11)。
数据中继设备20向源服务器30转发来自客户端10的数据(视频数据)的请求(HTTP请求)(S12)。
已经通过数据中继设备20接收到请求的源服务器30向客户端10发送请求的视频数据作为对来自客户端10的请求的响应(HTTP响应)(S13)。
数据中继设备20向客户端10转发来自源服务器30的视频数据(S14)。
当客户端10从源服务器30接收到视频数据时，它向源服务器30发送作为确认响应的ACK分组，以通知源服务器30接收到视频数据(S15)。
数据中继设备20向源服务器30转发ACK分组(S16)。在步骤S16之后，执行从源服务器30到客户端10的视频数据的传输以及从已经接收到视频数据的客户端10到源服务器30的ACK分组的传输(S17至S20)。请注意，虽然图6图示了在TCP在数据中继设备20处没有被终止的情况下的顺序，但是如果TCP在数据中继设备20处被终止，在每个会话中执行响应(视频数据)的接收和作为响应的ACK分组的传输。即，当从源服务器30接收到对来自客户端10的请求的响应(视频数据)时(图6中的S13)，数据中继设备20发送作为对源服务器30的确认的ACK分组(图6中的S16)。随后，数据中继设备20向客户端10发送响应(视频数据)(图6中的S14)，并且已经接收到响应(视频数据)的客户端10发送作为对数据中继设备20的确认的ACK分组(图6中的S15)。此后，执行从源服务器30向数据中继设备20传输响应(视频数据)(图6中的S17)、从数据中继设备20向源服务器30传输ACK分组(图6中的S20)、从数据中继设备20向客户端10传输响应(视频数据)(图6中的S18)，以及从客户端10向数据中继设备20传输ACK分组(图6中的S19)。也就是说，在TCP在数据中继设备20处被终止的情况下，其在图6中的顺序如下：S13紧接S16，随后接S14和S15，并且S17紧接S20，随后接S18和S19。
源服务器30通过数据中继设备20从客户端10接收ACK分组来确认数据已经被发送到客户端10。这是确保TCP通信的可靠性的操作。这同样适用于在近年来不断增加的UDP(用户数据报协议)/IP(互联网协议)堆栈上操作的QUIC(快速UDP互联网连接)流量，以及通过TCP/IP(互联网协议)的通信。
图7是举例说明ABR视频的协议栈的示意图(引用自NPL(非专利文献)1中的IETF(互联网工程任务组)提案)。图7的左侧是TSL/TCP协议栈上的HTTP/2。TCP是一种高可靠性的连接型协议，包括窗口控制、重新传输控制以及拥堵控制。右侧是QUIC协议栈上的HTTP/2。QUIC尝试改善TCP连接建立信号交换所需的往返次数以及从分组丢失中恢复等待多个请求的问题。QUIC使用UDP。虽然UDP是无连接类型的协议，并且不具有用于确保诸如重新传输控制等可靠性的机制，但是其处理简单并且延迟低。QUIC提供了对应于TCP的功能的拥堵控制、重传控制、丢失恢复等功能以确保通信的可靠性，并且接收响应(确认)分组(ACK分组)被以与TCP相同的方式被发送。此外，QUIC提供了作为HTTP/2功能的一部分的流控制、流量控制等。例如，对于加密方案的协商和密钥交换，使用了TLS 1.3的安全功能。
在典型的ABR标准(HLS、MPEG-DASH等)中，通过HTTP协议控制视频的获取和传送。通过ABR的HTTP请求分组的分组数据大小相对较大。TCP协议和QUIC协议中确认分组(ACK)的分组大小小于HTTP请求的分组大小。因此，可能通过分组的分组大小来区分HTTP请求分组(缩写为“请求分组”)与ACK分组。
在ABR视频的情况下，请求分组包括图像品质信息和要被获取的视频数据的回放起始位置信息，并且请求分组的分组数据大小至少为几百字节或更大。另一方面，ACK分组比请求分组小很多(例如，大约100字节)。
在数据中继设备20中，即使在分组被加密的情况下(同样适用于未加密的情况)，也可能通过分组数据大小来确定分组是请求分组还是ACK分组。此外，可能通过从客户端10发送到源服务器30的请求分组的频率(传输间隔)来确定缓冲模式。
在缓冲阶段中，从客户端10发送的请求分组比稳定阶段中多。因为视频以ABR被划分，所以需要增加来自客户端10侧的请求数目，以便以突发方式从源服务器30接收数据，以用于加快回放的起始。
此外，存在客户端10从其获取多个图像品质的多条视频数据直到适当的图像品质被确定的视频站点。
根据以上原因，缓冲阶段中请求分组的发生频率变得高于稳定阶段的发生频率。
图8A和图8B是图示来自客户端的传输数据与来自源服务器的传输数据之间的关系的示意图。水平轴的时间轴在图8A和图8B中是共同的。
图8A是图示来自客户端10的请求分组的时间序列变化的示意图。请求分组具有大约几百个字节，而ACK分组具有大约一百个字节。当进入缓冲阶段时，请求分组的传输频率增加。
图8B是示意性地图示来自源服务器的响应数据相对于来自客户端10的请求分组的比特率的示意图。
图9是图示数据中继设备20中的缓冲阶段的检测方法的示意图。参考图9，
(1)基于从客户端10上传的分组的数据大小，数据中继设备20辨别它是请求分组还是ACK分组。
(2)数据中继设备20基于从客户端10发送到源服务器30的请求分组的出现频率的增加(每单位时间传输次数的增加：传输间隔的减小)来检测缓冲模式，即，客户端10侧上重新缓冲事件的发生。
图10是示意性地图示根据本发明的示例实施例的数据中继设备20A的配置的示意图。在图10中，单元中的每个之间的箭头线图示了数据传输的示例，并且当然并不意味着单元中的每个之间的数据和控制信号仅限于箭头线的方向。附在箭头线上的附图标记对应于稍后描述的图11中所图示的步骤。
通信处理部201是负责在数据中继设备20A中中继数据的应用。如果TCP被终止，则它对应于作为源服务器30的代理(代理服务器)操作的应用。
ABR视频确定部202根据来自客户端10的上传数据或来自源服务器30的响应数据确定该通信是否是ABR视频。根据诸如IP地址等报头信息或诸如数据大小等通信信息等来进行确定。
缓冲阶段确定部203A监测从客户端10向源服务器30发送的分组，并且根据分组数据大小和分组传输频率来辨别缓冲阶段。
缓冲阶段确定部203A监测其中来自源服务器30的响应已经被ABR视频确定部202辨别为ABR视频的通信。
因为来自客户端10的分组数据大小和传输频率在进入缓冲阶段时对于源服务器30中的每一个是不同的，所以缓冲阶段确定部203A向确定阈值数据库204A发出查询。
当缓冲阶段确定部203A检测缓冲阶段时，缓冲阶段确定部203A通知优化应用部205A。
在接收到来自缓冲阶段确定部203A的通知时，优化应用部205A执行要应用于缓冲阶段的优化处理。
当进入缓冲阶段时，来自客户端10的分组数据大小和传输频率对于源服务器30中的每一个是不同的。因此，确定阈值数据库204A保留(存储和保持)用于检测源服务器30中的每一个的缓冲阶段的多个阈值。
当源服务器30进入缓冲阶段时，确定阈值数据库204A响应于来自缓冲阶段确定部203A的查询，返回分组数据大小和传输频率的阈值。
优化应用部205A从通信处理部201接收源服务器30的响应数据，并且执行诸如传输比特率控制等流量优化处理。在从缓冲阶段确定部203A接收检测到缓冲阶段的通知时，优化应用部205A实施要被应用于缓冲阶段的优化处理。
优化策略数据库206A响应于从优化应用部205A接收包括关于通信的信息(客户端和源服务器的IP地址等)的查询，确定用于通信的优化策略并返回优化应用部205A。
关于网络，
(1)客户端10与数据中继设备20A连接，并且
(2)数据中继设备20A和源服务器30分别通过不同的网络连接。
通常，虽然(1)是无线网络并且(2)是有线网络，但是也可以使用其他组合。当客户端10与数据中继设备20A通过无线网络连接时，数据中继设备20A可以被配置为被安装在无线基站或无线接入点。可替代地，数据中继设备20A可以被安装在连接到无线基站或MEC(移动边缘计算)服务器等的核心网络节点中。
图11是图示如图10中所图示的数据中继设备20A的操作的示意图。通信处理部201从客户端10接收用于内容传送的HTTP请求分组(通过TLS等加密)(步骤S21)。
通信处理部201向ABR视频确定部202提供通信信息(步骤S22)。如上所述，HTTP请求消息(起始行、报头和正文)被加密，并且在数据中继设备20A的通信处理部201中，HTTP请求分组中的IP报头的目的地IP地址和源IP地址以及TCP报头(UDP报头)的目的地端口编号和源端口编号可以被供应给ABR视频确定部202。ABR视频确定部202根据从通信处理部201接收的关于通信的信息来确定该通信是否是ABR视频。ABR视频确定部202可以例如通过以下方式来确定该通信是否是ABR视频传送：从目的地IP地址通过反向DNS(域名系统)查找获取请求目标的URL，并且识别出HTTP请求分组的目的地是源服务器(网络服务器)。
此外，ABR视频确定部202同时确定该通信是否是执行ABR视频流量优化的目标。在ABR视频确定部202中，当通信是ABR视频的传送时，从源服务器30发送到客户端10的响应(视频数据)可以被设置为流量优化的目标。
当不仅从客户端10接收上传数据而且还从源服务器30接收HTTP响应(视频被布置在正文中)时，ABR视频确定部202可以以相同方式执行辨别。HTTP响应被加密。在数据中继设备20A中，HTTP响应分组中的IP报头的传输源IP地址和目的地IP地址以及TCP报头(UDP报头)的源端口编号和目的地端口编号可以被传递到ABR视频确定部202。ABR视频确定部202可以例如通过以下方式来确定该通信是否是ABR视频传送：通过从源服务器30向客户端10发送的HTTP响应分组的源IP地址通过反向DNS(域名系统)查找来获取源的URL，以及识别它是分组的源服务器(网络服务器)。
可替代地，作为另一种方法，当执行与TLS的通信时执行的TLS信号交换的信息可以被使用作为关于通信的信息。TLS信号交换在TLS通信中被加密之前通过纯文本被发送传输的。存在ClientHello(TLS扩展)中包括的SNI(服务器名称指示)的域信息，客户端通过其向服务器通知通信的开始以及具有共同名称的域信息，其指示从服务器发送到客户端的证书中包括的站点的URL，ABR视频确定部202可以基于对应于域的站点正在通过ABR传送视频的信息(预先设置的信息)来确定通信是否是ABR视频。
ABR视频确定部202将关于通信是否是ABR视频的确定结果返回到通信处理部201(步骤S23)。
当ABR视频确定部202确定通信是ABR视频时，通信处理部201使缓冲阶段确定部203操作。缓冲阶段确定部203监测来自客户端10的上传数据。此时，缓冲阶段确定部203A向确定阈值数据库204发出查询，并且当服务器30进入缓冲阶段时获取分组数据大小和传输频率的阈值(S24)。当ABR视频确定部202的确定结果不是ABR视频时，通信处理部201将请求从客户端10传递到源服务器30。
当分组数据大小和传输频率超过从确定阈值数据库204获取的阈值时，缓冲阶段确定部203A确定处于缓冲阶段。
如果确定处于缓冲阶段，则缓冲阶段确定部203A也向通信处理部201和优化应用部205A通知缓冲阶段的检测(S26)。
通信处理部201向源服务器30发送从客户端10接收的内容传送请求(S27)。
通信处理部201响应于接收客户端10的请求接收来自源服务器30响应数据(S28)。
在ABR视频确定部202已经确定来自源服务器30的视频数据是执行优化处理的目标的情况下，通信处理部201将视频数据发送到优化应用部205A(S29)。
优化应用部205A向优化策略数据库206A发出关于如何对有关的通信执行优化(优化方法)的查询(S30)。优化策略数据库206A确定优化方法并将其返回到优化应用部205A(S30)。
ABR还通过优化策略数据库206A确定ABR视频的传输比特率。优化策略数据库206A可以被配置为寄存和保留与使用数据中继设备20的每个用户(电信职业和ISP(互联网服务提供商)等)相关联的ABR视频传输(例如，传输比特率)的优化方法。
优化应用部205A使用确定的优化策略对来自源服务器30的响应的视频数据执行优化，并且向通信处理部201发送优化的视频数据(S31)。
通信处理部201向客户端10发送从优化应用部205A接收的视频数据(S32)。当来自源服务器30的视频数据不是优化目标时，通信处理部201不向优化应用部205A发送来自源服务器30的视频数据，而是向客户端10原样发送视频数据。在ABR视频确定部202A中，相对于视频，数据中继设备20可以通过与每次使用相关联来预先保持关于是否执行优化等的设置信息，并且可以确定ABR视频传输是否是要被优化的目标。
如果在重复步骤S21至S32的同时在步骤S25中检测到缓冲阶段，则缓冲阶段确定部203A向优化应用部205A通知缓冲阶段的检测(S26)。优化应用部205A在缓冲阶段时基于优化策略执行优化处理。
通过在数据中继设备20中检测缓冲阶段并改变向客户端10侧的数据传输比特率，在客户端10观看ABR传送方案的视频时，在应用ABR视频的流量优化期间防止客户端侧上的QoE降级。
图12是图示根据本发明的示例实施例的变化示例的示意图。参看图12，确定阈值数据库204B和优化策略数据库206B被布置在数据中继设备20B的外部。缓冲阶段确定部203B通过网络接口(未图示)与确定阈值数据库204B网络连接。此外，优化应用部205B通过网络接口(未图示)与优化策略数据库206B网络连接。确定阈值数据库204B和优化策略数据库206B中的任一个或两者可以被配置为被布置在，例如，核心网络内的预定节点中。可替代地，确定阈值数据库204B和优化策略数据库206B中的任一个或两者可以被布置在云的数据库(数据中心)中，数据中继设备20B通过诸如互联网等的WAN(广域网)(连接到该数据库。
图13是图示在计算机100中实现上述示例实施例的数据中继设备20(20A、20B)的示例的示意图。包括：处理器(CPU(中央处理单元)、数据处理设备)101；存储装置(存储器)102，其包括半导体存储器(例如，RAM(随机存取存储器)、ROM(只读存储器)或EEPROM(电可擦除可编程ROM)等)、USB(通用串行总线)、HDD(硬盘驱动器)、CD(光盘)、DVD(数字多功能盘)等中的至少任一个；第一通信接口103，其包括用于与客户端(移动装置)通信的发射机和接收器机(例如，如果客户端是移动设备则是无线收发器)；以及第二接口104，其包括用于通过网络与源服务器30通信的NIC(网络接口卡)。
根据本示例实施例，通过在存储装置102中存储实现数据中继设备20的功能的程序并且由处理器101读取和执行该程序，例如如图14中所图示的处理(重新缓冲检测处理和流量优化处理)被执行。
也就是说，处理器101基于通过通信接口103接收并且从客户端10发送到源服务器30的分组的数据大小来辨别分组，并且识别从客户端10到源服务器30的视频数据的请求分组(预定分组)(S101)。
处理器101监测通过通信接口103接收的从客户端10到源服务器30的视频数据的请求分组(预定分组)的传输频率(S102)。
当从客户端10到源服务器30的视频数据的请求分组(预定分组)的传输频率超过预定阈值时(S103的是)，处理器101检测到已经再次进入缓冲阶段(S104)。处理器101执行ABR视频传送的流量优化(控制要被发送到客户端的响应(视频数据)的传输比特率)(S105)。
在参考图10、图11和图12解释的每个示例实施例中，计算机100当然可以通过读取和实行程序的处理器101作为数据中继设备20、20A和20B被操作。
虽然已将以上示例实施例描述为本发明的应用示例，但是本发明也能够被应用于以客户端与源服务器之间的TCP/UDP通信为目标的通信流动速率控制(例如，在移动通信(蜂窝网络中应用)，并且还被应用于通过诸如无线或有线LAN、光纤等的各种接入网络代替蜂窝网络的以TCP/UDP通信为目标的通信流动速率控制。
每个示例实施例中的数据中继设备20(20A、20B)可以被布置在缓存源服务器30的片段文件的缓存服务器与客户端10之间。
以上PTL 1至PTL 3和NPL 1的每个公开内容以引用的方式并入本文中，并且被认为在其中描述，并且如果需要能够被用作本发明的基础和一部分。在本发明的总体公开内容(包括权利要求)的范围内并且基于本发明的基本技术概念，示例实施例和示例的变化和调整是可能的。此外，在本发明的权利要求的范围内，各种公开的元素(包括权利要求、示例实施例、附图等中的每个中的元素)的各种组合和选择是可能的。即，本发明当然包括本领域技术人员根据包括权利要求和技术概念的总体公开内容可以做出的各种变化和修改。特别地，相对于本文中所描述的数值范围，即使没有特别提及，该范围内包括的任何数值或小范围也应被解释为是明确描述的。此外，根据本发明的主旨，在必要时，以上引用文献的每个公开内容以及通过与本申请的公开内容结合使用其部分或全部内容均被视为包括在本申请的公开内容中，作为本发明的公开内容的一部分。
附图标记列表
10 客户端(移动设备)
20、20A、20B 数据中继设备
30 源服务器
100 计算机
101 处理器
102 存储装置(存储器)
103、104 通信接口
201 通信处理部
202 ABR 视频确定部
203A、203B 缓冲阶段确定部
204A、204B 确定阈值数据库
205A、205B 优化应用部
206A、206B 优化策略数据库。

Claims (10)

1.一种被布置在客户端设备与传送内容的服务器设备之间的数据中继设备，所述数据中继设备包括：
第一装置，所述第一装置接收从所述客户端设备向所述服务器设备发送的分组，并且基于所述分组的数据大小来辨别所述分组；以及
第二装置，所述第二装置基于辨别的预定分组的传输频率来检测重新缓冲。
2.根据权利要求1所述的数据中继设备，包括：
第三装置，当所述重新缓冲被检测到时，所述第三装置控制向所述客户端设备的传输速率。
3.根据权利要求1或2所述的数据中继设备，其中，
所述第一装置通过使用所述从所述客户端设备向所述服务器设备发送的所述分组的数据大小来辨别：所述分组是从所述客户端设备到所述服务器设备的数据的请求分组，还是从所述客户端设备到所述服务器设备的确认(ACK)分组，并且
所述第二装置中使用的所述预定分组是所述请求分组。
4.根据权利要求3所述的数据中继设备，其中，
所述第二装置通过检测所述请求分组的所述传输频率的增加来检测所述重新缓冲。
5.根据权利要求1至4中的任一项所述的数据中继设备，其中，
从所述客户端设备向所述服务器设备发送的所述分组的有效载荷部分中包括的请求信息是被加密的。
6.一种传送系统，包括：
客户端设备；
服务器设备，所述服务器设备传送内容；以及
根据权利要求1至5中的任一项所述的数据中继设备。
7.一种数据中继方法，包括：
基于分组的数据大小来辨别所述分组，所述分组是从客户端设备向传送内容的服务器设备发送的；并且
基于辨别的预定分组的传输频率来检测重新缓冲。
8.根据权利要求7所述的数据中继方法，包括：
当所述重新缓冲被检测到时，控制向所述客户端设备的传输速率。
9.根据权利要求7或8所述的数据中继方法，包括：
通过使用所述从所述客户端设备向所述服务器设备发送的所述分组的数据大小来辨别：所述分组是从所述客户端设备到所述服务器设备的数据的请求分组，还是从所述客户端设备到所述服务器设备的确认(ACK)分组，
其中，所述预定分组是所述请求分组。
10.一种用于使计算机执行处理的程序，所述处理包括：
基于分组的数据大小来辨别所述分组，所述分组是从客户端设备向传送内容的服务器设备发送的；以及
基于辨别的预定分组的传输频率来检测重新缓冲。
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