CN1708929B - 基于服务类别要求的多信道通信系统和方法 - Google Patents

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Abstract

一个通信事务或用例(28)被分解为(30)多个具有不同服务类别(COS)要求(32)的组成部分。将这些部分与具有相应COS特性的不同链路或信道进行匹配(36)，通过这些链路或信道传送这些部分，然后，在接收机处聚集这些部分(40)。

Description

基于服务类别要求的多信道通信系统和方法
发明领域
本发明一般涉及基于计算机的通信系统。
技术背景
在当前通信系统中，诸如服务器平台、客户站、对等站和中间站节点这样的节点，通常必须选择单个信道或单个链路或其他通信接口，用于进行数据传输事务或所谓的“用例(use case)”(实质上是指向一个公共目标的一个或多个事务或组成的用例)，如多媒体数据无线传输或Web网页下载。即使这些节点本身能够通过多个不同信道或链路进行通信，也是如此。
目标(用例)是网页下载。但它需要大约70个超文本传输协议(HTTP)事务，其中的每个事务可能依次需要一个或多个TCP事务。在这种情况下，用例的不同部分，即各种HTTP和TCP事务，可能有不同的服务类别(COS)要求，如不同的延时要求和/或不同的带宽要求和/或不同的差错质量要求这三种COS变量，但只选择单个通信链路用于该整个用例。
根据上述讨论可以看出，信道或链路的选择可能不依赖于待完成事务或用例的COS要求。例如，如上所述，对于与互联网的所有通信，客户站通常都选择静态配置的链路，该静态配置的链路不依赖于待完成的任何具体事务或用例。具体选择可能只是基于这样一种愿望：即获得具有以下COS的信道而不考虑具体事务的实际质量需求，该COS提供最高的整体通信质量；或者，获得最低成本信道，而不考虑具体事务的实际质量需求。在任何情况下，这种“通用型(one sizefits all)”情况部分地基于以下愿望：即避免随分层通信协议而来的复杂性。这种技术被应用来使链路(如卫星链路)比其他情况下执行得更好。
本发明认识到，不仅不同的事务/用例具有不同的COS要求，而且单个事务/用例的不同部分也可能具有不同的COS要求。继续以上述Web网页用例为例进行更详细的说明，对于涉及与服务器建立连接的HTTP事务，用户计算机通常具有低延时的COS要求，但一旦连接建立之后，当从服务器向用户传送数据(如多媒体数据)时，随后的HTTP事务可能具有高带宽、延时不敏感的COS。如同本发明所认识到的，使用仅仅一个具有用于该用例的两个部分的单组COS特性的信道，导致现代通信系统中客户机、服务器和其他节点的通信能力的使用效率很低。
发明内容
一种通信系统，包括：第一节点；以及依照单个用例与第一节点进行通信的第二节点。该用例被定义为指向一个公共目标的一个或多个事务，它至少具有第一和第二部分，这两个部分的特征在于具有各自的服务类别(COS)要求。所述节点使用与第一和第二部分相应的各自第一和第二信道，相互之间进行通信。根据本原理，基于所述COS要求来建立所述信道。
在优选实施例中，每个节点聚集所接收的部分。如同下面进一步的披露，所述信道可以是双向的。
在一个非限制性示例实现中，所述第一节点是在线游戏服务器，所述第二节点是客户站。在该实现中，所述第一信道是卫星链路，所述第二信道是地面链路。地面链路用于传送TCP确认和客户机发出的游戏选择，卫星链路用于将游戏世界状态改变从服务器传送到客户站。
在另一个非限制性示例实现中，所述用例具有通过相应的第一、第二和第三信道传送的第一、第二和第三部分。在该实现中，所述第二节点是移动通信设备，所述第一信道是点到点无线通信链路，所述第二信道是802.11链路，所述第三信道是VHF、UHF或甚至SHF或EHF无线广播链路。所述第一节点和无线通信设备之间的服务是通过该无线点到点链路或802.11链路来启动的；而多媒体数据是从依照该服务的第一节点通过V/UHF广播链路传送的。此外，可以使用无线点到点链路，将无线通信设备用户发出的音频数据传送到所述第一节点，以及使用802.11链路来传送TCP事务。
在另一个非限制性示例实现中，所述第一节点是卫星，所述第一信道是卫星链路，所述第二信道是地面链路。在一个具体实现中，所述卫星链路至少可以为以下之一：L、S或C频段LEO链路或Ku、K或Ka频段LEO/MEO/GEO链路。地面链路可以是lxEv-DO链路或1x链路、3x链路、1xEv-DV链路或802.16(有时也被称为“无线电缆”)链路。在任何情况下，所述用例的第一部分是通过所述卫星链路传送的多媒体流的基本层，所述第二部分是通过地面链路传送的多媒体流的至少一个增强层。虽然增强层的重要性通常低于基本层，但对增强层的更一般的看法是视为是依靠其他部分来进行正确解释和/或识别的比特流的一部分。
在另一方面，披露了一种用于在第一通信系统节点和第二通信系统节点之间的单个用例期间进行通信的方法。所述用例至少具有第一和第二部分，这两个部分的特征在于相应的第一和第二通信服务要求。所述方法包括：基于所述第一服务要求来建立第一信道；基于所述第二服务要求来建立第二信道；使用第一和第二信道，在所述节点之间进行通信。
在再一方面，客户站能够经由至少两个通信链路进行通信，每个通信链路具有相应的COS，且使用与单个用例相关的两个链路来与第一节点进行通信。该客户站包括处理器，该处理器根据各自的COS，将该用例的至少第一和第二部分分配给所述第一和第二链路。
通过参考以下附图，可以更好地理解本发明关于结构和操作两者的细节，在所有附图中，相同的标号表示相同的部件，其中：
附图简述
图1是简单系统的框图；以及
图2是根据COS要求将用例或事务分解为其组成部分的处理的流程图。
发明详述
首先，参照图1，所示的系统(通常表示为10)包括多个节点，如服务器12和客户站14，虽然这些节点可以是系统10中的对等方(peers)。服务器12具有处理器16，客户站具有处理器18，这两个处理器用于执行这里披露的通信逻辑。
此外，如图所示，客户站14至少包括第一和第二通信系统20、22，用于通过相应的第一和第二信道或链路24、26与服务器12进行通信。也就是说，通信系统20、22被配置为通过相应的链路24、26进行通信。因此，如果链路24是卫星链路，则通信系统20是卫星通信系统。另一方面，如果链路26是无线点到点链路，则通信系统22是无线点到点系统，如CDMA或GSM。客户站14可以包括其他的或不同的通信系统，如802.11通信系统。
信道或链路24、26具有不同的服务类别(COS)特性。例如，第一链路24具有的带宽可以高于或低于第二链路26，并且/或者其延时高于或低于后者，并且/或者其差错质量特性高于或低于后者，并且/或者具有其他不同的COS变量。本发明所应用的这些类型的链路或信道的非限制性示例包括：无线通信点到点链路、UHF/VHF/SHF/EHF广播链路、陆上线路广播链路、红外(IR)链路、以太网链路、802.11类型的链路、卫星链路等。在任何情况下，如下所述，本发明执行一个被定义为一个或多个事务的单一用例，通过如下方式：将该用例分为至少第一和第二部分，每个部分有其自身的COS要求；基于这些部分的COS要求和这些链路的COS能力，将这些部分与链路24、26进行匹配；通过其相应的匹配链路来传输这些部分。
在一个非限制性实施例中，客户站14可以是“移动终端(MS)”，如由京瓷(Kyocera)、三星或其他制造商制造的移动电话设备，其采用码分多址(CDMA)原理和CDMA空中下载(OTA)通信的空中接口协议以及其他通过无线基础设施进行通信的协议，这些空中接口协议在IS-95A、IS-95B、WCDMA、IS-2000中定义但并不限于此，尽管本发明也适用于GSM、个人通信服务(PCS)和蜂窝系统，如高级移动电话系统(AMPS)以及以下数字系统：CDMA、时分多址(TDMA)以及使用TDMA和CDMA技术的混合系统。电信工业协会/电子工业协会(TIA/EIA)标准IS-95中描述了一种CDMA蜂窝系统。TIA/EIA标准IS一95中对结合的AMPS和CDMA系统进行了描述。国际移动通信系统2000/通用移动通信系统(IMT-2000/UM)中描述了其他通信系统，其标准包括所称的宽带CDMA(WCDMA)、cdma2000(如cdma2000 1x或3x无线接口标准)或TD-SCDMA。
客户站14也可以是一台计算机，其无线接入互联网和/或通过陆上线路接入互联网。
可以参考图2来理解本发明的过程，这可以用计算机来实现。首先，在方框28中，确定待实现的具体事务或用例。在方框30中，将该具体事务或用例分为其多个组成部分，例如，可以将一个用例分为其多个组成部分，这些组成部分还可以进一步被分为子部分。
处理进行到方框32，确定各部分的COS要求。例如，可以确定各部分的带宽、延时和差错质量。然后，转到方框34，确定服务器和客户机的通信能力以及可能使用的各链路/信道的相关COS。
一旦确定一个用例(或一个事务)的多个部分的COS要求并且确定可用的COS能力之后，处理转到方框36。在方框36中，根据链路的COS能力与具体部分的COS要求的匹配情况，将用例/事务的这些部分与可用链路(例如图1中所示的链路24和26)之一进行匹配。
在方框38中，通过在发射机将用例/事务分为多个组成部分；然后通过在方框36中确定的各自相应的链路传送这些部分，来执行用例/事务。然后，在方框40中，在接收机处，重新组合(即聚集)来自不同链路/信道的部分。
下面说明本发明的具体实现的非限制性示例。在第一个示例中，客户站14是个人计算机或其他用户计算机，其具有一个高带宽、高延时的GEO卫星链路和一个低带宽、低延时的地面链路。在没有该本发明的情况下，当仅仅只使用可用链路之一时，希望参加所谓的“Massively Multi-player Online Games(大型多人在线游戏)”的客户站将无法如愿，因为，卫星链路的高延时产生无法接受的延迟，从而将玩家逐出游戏服务器，而地面链路的低带宽产生无法接受的排队延时，用户也被逐出游戏服务器。
但是，利用本发明，低延时的地面链路可用于传递TCP确认和用户发出的游戏选择(移动、攻击等)，而高带宽的卫星链路可用于传递世界状态改变(或许只是前进方向，利用在地面链路上流动的用户确认)。也就是说，可以将包括TCP确认和用户发出的游戏选择的事务的COS要求与地面链路的COS能力进行匹配，而将世界状态事务的COS要求与卫星链路的COS能力进行匹配。游戏服务器可以继续服务用户，对于用户来说，该种服务伴随着游戏选择和该游戏选择在客户站上的表现之间的视觉延迟最小。该示例展示了可使用本发明的方法和装置的可用API和软件库。
在另一个示例中，认为客户站14是移动通信设备，其具有如点到点无线IS-95 CDMA能力、802.11b能力、和广播VHF和/或UHF和/或SHF和/或EHF能力，优选为单向，但也可能为双向。也就是说，在该示例中，可能有三个链路。假设期望的是，移动设备便于向学生提供交互式多播大学讲座的服务。多媒体部分与可能的HTML/XML媒体一起可以从校园中的通信节点或服务器发起。如果每个学生都具有该示例性设备，则不仅可以发起音频媒体，而且可以发起交互式发问以及回答HTML/XML媒体。
在该示例中，可以通过IS-95CDMA信道或802.11b信道，发起服务建立(具有的COS要求包括相对的低延时和低带宽)，因为这些链路的COS能力与要求的COS最接近地匹配。另一方面，实际上需要相对较高带宽、但也能忍受稍微高延时的服务提供，能够与用于多媒体部分以及从校园节点或服务器发出的HTML/XML媒体进行多播传输的VHF/UHF/SHF/EHF信道的COS能力最佳匹配。此外，IS-95CDMA信道可用于学生音频(可能基于激活的备用话音)，802.11b信道可用于TCP/IP事务。
需要注意的是，尽管多媒体部分是“尽力而为(best effort)”式的多播，也就是说，你得到它或得不到它；作为准点到点的用例，HTML/XML媒体在多播上附带传播(coat tailing)。服务器可能需要每个学生对传输的媒体进行独立的确认，未确认的媒体被重新多播，以由那些未接收到的用户进行处理。如果802.11或IS-95 CDMA信道有损耗或不可用，则剩余信道可以进行取代，从而支持完全的服务交付，按照实际所需的COS能力进行处理。
在另一个示例中，认为多模式移动多媒体客户站设备具有一个地面lxEv-DO链路和一个L/S/C频段低地球轨道(LEO)卫星链路。服务提供商可以通过地理范围更广泛的LEO卫星链路来广播多媒体的基本层，从而使该LEO下行链路地理覆盖范围内的所有设备都能接收该基本层，从而提供广播媒体的基本质量。但是，期望附加质量的客户机可以通过地面广播链路接收多媒体流的增强层。当某给定小区内没有可用的带宽资源时，服务提供商可以选择限制该小区的低优先级的(low count)客户机。如此使用多信道的优点包括：可以降低相同多媒体材料的多个基站对带宽的使用，因此更多的带宽可用于增强层。
在另一个示例中，高容量信道可用于传递具有高带宽COS需求的压缩流的字典部分，而低容量点到点、多播或广播信道可用于承载实际的流元素(stream elements)。
这里详细描述的具体的“基于服务类别要求的多信道通信系统和方法”能充分实现本发明的上述目的，但应当理解的是，这只是本发明目前的优选实施例，因此只是本发明广义考虑的主题的一个代表，本发明的保护范围还包括对本领域技术人员来说显而易见的其他实施例，因此，本发明的保护范围由所附的权利要求进行限定，其中，如果没有明确声明，对元件的单数说明并不表示“一个且仅一个”，而是表示“一个或多个”。与对于本领域普通技术人员来说都是已知的或者以后将成为已知的上述优选实施例的元件相等同的所有结构和功能等价物，明确地并入此处，作为参考，并且趋向于被本发明的权利要求所覆盖。此外，对于所表述的设备或方法，不必解决本发明欲解决的每个问题。此外，不管在权利要求中是否明确说明了该要素、部件或方法步骤，本发明公开中的任何要素、部件或方法步骤都趋向于不是专用于公众的。除非一个产品权利要求使用“用于……的装置”的措辞来明确表述，或者在一个方法权利要求情况下，该元件被表述为“步骤”而非“动作”，否则，这里任何的单项权利要求都不得按照美国法典第35条第112款第六段来进行解释。

Claims (46)

1.一种通信系统，包括：
至少一个第一节点；以及
至少一个第二节点，该第二节点用于与依照单个用例的所述第一节点进行通信，所述单个用例至少具有第一和第二部分，所述第一和第二部分的特征在于具有各自的服务类别COS要求，所述COS要求是延时要求和/或带宽要求和/或差错质量要求，所述节点使用所述第一和第二部分的相应第一和第二信道，相互之间进行通信，至少部分地基于所述COS要求将所述部分分配给相应的信道；
其中：所述第一和第二信道采用不同的协议类型，故具有不同的COS能力；所述第一和第二部分通过其相应的匹配信道进行传输。
2.如权利要求1所述的系统，其中，各节点聚集所接收的部分。
3.如权利要求1所述的系统，其中，至少一个信道是双向的。
4.如权利要求3所述的系统，其中，两个信道都是双向的。
5.如权利要求1所述的系统，其中，所述第一节点是在线游戏服务器，所述第二节点是客户站。
6.如权利要求5所述的系统，其中，所述第一信道是卫星链路，所述第二信道是地面链路。
7.如权利要求6所述的系统，其中，所述地面链路用于传送TCP确认和客户发出的游戏选择中的至少之一，所述卫星链路用于将至少游戏世界状态改变从所述服务器传送到所述客户站。
8.如权利要求1所述的系统，其中，所述用例还具有通过相应匹配的第三信道来传送的第三部分。
9.如权利要求8所述的系统，其中，所述第二节点是移动通信设备，所述第一信道是点到点无线通信链路，所述第二信道是802.11链路，所述第三信道是无线广播链路。
10.如权利要求9所述的系统，其中，所述第一节点和所述移动通信设备之间的服务通过所述第一和第二信道中至少之一来启动，多媒体数据通过所述第三信道从依照所述服务的所述第一节点传送。
11.如权利要求10所述的系统，其中，使用所述第一信道，至少将所述移动通信设备的用户发出的音频数据传送到所述第一节点，使用所述第二信道，传送TCP事务。
12.如权利要求9所述的系统，其中，所述点到点无线通信链路是CDMA链路，所述无线广播链路是VHF、UHF、SHF或EHF链路。
13.如权利要求1所述的系统，其中，所述第一节点是卫星，所述第一信道是卫星链路，所述第二信道是地面链路。
14.如权利要求13所述的系统，其中，所述卫星是低地球轨道(LEO)卫星，所述卫星链路至少是L、S或C频段LEO链路或Ku、K或Ka频段LEO/MEO/GEO链路中之一，所述地面链路是1xEV-DO链路。
15.如权利要求13所述的系统，其中，所述第一部分是多媒体流的基本层，所述第二部分是多媒体流的至少一个增强层。
16.一种用于在第一通信系统节点和第二通信系统节点之间的单个用例期间进行通信的方法，所述用例至少具有第一和第二部分，所述部分的特征在于具有相应的第一和第二通信服务要求，该方法包括：
基于所述第一服务要求，建立第一信道；
基于所述第二服务要求，建立第二信道；
将所述用例分为所述第一和第二部分；
确定所述第一和第二部分的服务类别COS要求；
确定所述节点之间可能使用的信道；
确定所述信道的COS特性；
至少部分地基于COS确定动作，将信道与部分进行匹配；
使用所述第一和第二信道，在所述节点之间进行通信；
其中：所述第一和第二信道采用不同的协议类型，故具有不同的服务类别COS能力；所述第一和第二部分通过其相应的匹配信道进行传输。
17.如权利要求16所述的方法，其中，各节点聚集所接收的部分。
18.如权利要求16所述的方法，其中，至少一个信道是双向的。
19.如权利要求18所述的方法，其中，两个信道都是双向的。
20.如权利要求16所述的方法，其中，所述第一节点是在线游戏服务器，所述第二节点是客户站。
21.如权利要求20所述的方法，其中，所述第一信道是卫星链路，所述第二信道是地面链路。
22.如权利要求21所述的方法，其中，所述地面链路用于传送TCP确认和客户发出的游戏选择中至少之一，所述卫星链路用于将至少游戏世界状态改变从所述服务器传送到所述客户站。
23.如权利要求16所述的方法，其中，所述用例还具有通过相应匹配的第三信道来传送的第三部分。
24.如权利要求23所述的方法，其中，所述第二节点是移动通信设备，所述第一信道是点到点无线通信链路，所述第二信道是802.11链路，所述第三信道是无线广播链路。
25.如权利要求24所述的方法，其中，所述第一节点和所述移动通信设备之间的服务通过所述第一和第二信道中至少之一来启动，多媒体数据通过所述第三信道从依照所述服务的所述第一节点传送。
26.如权利要求25所述的方法，其中，使用所述第一信道，至少将所述移动通信设备的用户发出的音频数据传送到所述第一节点，使用所述第二信道，传送TCP事务。
27.如权利要求24所述的方法，其中，所述点到点无线通信链路是CDMA链路，所述无线广播链路是VHF、UHF、SHF或EHF链路。
28.如权利要求16所述的方法，其中，所述第一节点是卫星，所述第一信道是卫星链路，所述第二信道是地面链路。
29.如权利要求28所述的方法，其中，所述卫星是低地球轨道(LEO)卫星，所述卫星链路至少是L、S或C频段LEO链路或Ku、K或Ka频段LEO/MEO/GEO链路中之一，所述地面链路是1xEV-DO链路。
30.如权利要求28所述的方法，其中，所述第一部分是多媒体流的基本层，所述第二部分是该多媒体流的至少一个增强层。
31.一种客户站，能够经由至少两个通信链路进行通信，每个链路具有各自的服务类别COS，所述COS是延时和/或带宽和/或差错质量，使用与单个用例相关的该两个链路，与至少第一节点进行通信，该客户站包括：
至少一个处理器，用于基于该相应的COS，将该用例的至少第一和第二部分分配给第一和第二链路；
其中：所述两个链路采用不同的协议类型，故具有不同的COS能力；所述第一和第二部分通过其相应的匹配链路进行传输。
32.如权利要求31所述的客户站，其中，所述处理器聚集通过所述第一和第二链路从所述第一节点接收的部分。
33.如权利要求31所述的客户站，其中，至少一个链路是双向的。
34.如权利要求33所述的客户站，其中，两个链路都是双向的。
35.如权利要求31所述的客户站，其中，所述第一节点是在线游戏服务器。
36.如权利要求35所述的客户站，其中，所述第一链路是卫星链路，所述第二链路是地面链路。
37.如权利要求36所述的客户站，其中，所述地面链路用于传送TCP确认和客户发出的游戏选择中至少之一，所述卫星链路用于将至少游戏世界状态改变从所述服务器传送到所述客户站。
38.如权利要求31所述的客户站，其中，第三部分通过相应匹配的第三链路传送。
39.如权利要求38所述的客户站，其中，所述客户站是移动通信设备，所述第一链路是点到点无线通信链路，所述第二链路是802.11链路，所述第三链路是无线广播链路。
40.如权利要求39所述的客户站，其中，所述第一节点和所述客户站之间的服务通过所述第一和第二链路中至少之一来启动，多媒体数据通过所述第三链路从依照所述服务的所述第一节点传送。
41.如权利要求40所述的客户站，其中，使用所述第一链路，至少将所述客户站用户发出的音频数据传送到所述第一节点，使用所述第二链路，传送TCP事务。
42.如权利要求39所述的客户站，其中，所述点到点无线通信链路是CDMA链路，所述无线广播链路是VHF、UHF、SHF或EHF链路。
43.如权利要求31所述的客户站，其中，所述第一节点是卫星，所述第一链路是卫星链路，所述第二链路是地面链路。
44.如权利要求43所述的客户站，其中，所述卫星是低地球轨道(LEO)卫星，所述卫星链路至少是L、S或C频段LEO链路或Ku、K或Ka频段LEO/MEO/GEO链路中之一，所述地面链路是1xEV-DO链路。
45.如权利要求43所述的客户站，其中，所述第一部分是多媒体流的基本层，所述第二部分是该多媒体流的至少一个增强层。
46.一种用于在第一通信系统节点和第二通信系统节点之间的单个用例期间进行通信的系统，所述用例至少具有第一和第二部分，所述部分的特征在于具有相应的第一和第二通信服务要求，该系统包括：
基于所述第一服务要求建立第一信道的装置；
基于所述第二服务要求建立第二信道的装置；
将所述用例分为所述第一和第二部分的装置；
确定所述第一和第二部分的服务类别COS要求的装置；
确定所述节点之间可用信道的装置；
确定所述信道的COS特性的装置；
至少部分地基于COS确定动作将信道与部分进行匹配的装置；
使用所述第一和第二信道在所述节点之间进行通信的装置；
其中：所述第一和第二信道采用不同的协议类型，故具有不同的服务类别(COS)能力；所述第一和第二部分通过其相应的匹配信道进行传输。
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