CN1910864A - 数字网络中容量瓶颈的处理 - Google Patents

Abstract

本发明涉及数字网络中容量瓶颈的处理方法，特别在数字家庭网络中，其中具有用来影响系统中内部资源分配的公共接口的至少两个装置或应用，可访问具有非恒定带宽的数据传输媒介的资源。在资源瓶颈的情况中，数据流的数据传输速率减小，最小程度地使用户注意到它对于所关联应用的影响。

Description

数字网络中容量瓶颈的处理

技术领域

本发明涉及一种数字网络，特别是数字家庭网络中容量瓶颈的处理方法，其中具有用来影响系统中内部资源分配的公共接口的至少两个设备或应用访问了具有非恒定带宽的数据传输媒介的资源。

背景技术

通过处理媒介增长的数字化和链接来处理信息。就家庭范围而言，所关联的网络是指数字家庭网络(IHDN：家庭内部数字网)。电视、广播、监视器、扬声器、摄像机、打印机、扫描仪、电脑、电话设备、语音识别系统、家庭设备控制，安全设备等等可以被集成在这样的IHDN中。特别是在具有高达100mbit/s的高数据传输速率的音视频媒介中，当不同的应用竞争资源(装置和网络资源)时，经常出现使用冲突。

当数据传输媒介的带宽例如由于外部影响改变时，这种效应更显著。CE设备的用户期望所关注的图像和声音具有更高的质量。在家中数字多媒体数据的装置可以是电缆的或无线的。然而，一些电缆的和所有非电缆的传输类型不能给出任何关于可用带宽的保证，因为它们物理地与带有不受控制的装置(真空吸尘器，微波，蓝牙设备)共享传输媒介(电缆，空气)。缺少带宽保证可导致这样的事实，即可用的带宽低于多媒体流工作中所需要的带宽。这意味着对一些流来说，能被传输的数据将少于以最优质量表示所要求的数据。这种容量瓶颈要求数据流的优先次序，基于这些需要时减少这些必要数据流。

根据传输信息类型得到的数据流的优先次序(例如e-mail、网页、视频的对比)一直是已知的，也就是依靠数据流要求的简单描述(例如，IP中的TOS比特)的优先次序。然而这种方法不适合于通常存在于数字家庭网络中的相同类型数据流(例如，视频和音频)的优先次序。

流量调整和控制算法允许它们队列的优先次序(例如，Linux流量控制机制的CBQ、HTB和PRIO规则)。这种方法特别适合于流优先级的实现，而不适合固定它们。

提出了几个使用优先次序的方法用于因特网上的数据流传输。在标准的“区分服务”方法中，不同的服务等级被分配给数据包并依照这些等级获得资源。不同的等级可以有不同的优先权。然而，据此分配给数据包的标准等级不是专用的。而且，统计上只有预定数量的等级。

所有这些系统使用应用预定的优先权或者甚至固定的优先权等级。

在虚拟现实的环境中，基于用户观看的虚拟位置和虚拟方向决定环境中什么要素必须被表现出来。类似的，在虚拟现实视频会议系统中，决定关于会议参与者的指示流。这个方法用于流质量的持续调节，并且因而不适合尽可能地隐藏最大质量偏离。

发明内容

因此，该发明的一个目的是提供一种方法，其使得可显著隐藏来自用户的数据流的质量调节，由于具有非恒定带宽的数字网络中性能波动而需要该质量调节。根据本发明，在资源瓶颈的情况下，数据流的数据传输速率减小，它对于所关联应用的影响在最小程度上被用户注意到，由此该目的被实现。

所提出的方法用于数字网络特别是数字家庭网络中容量瓶颈的处理，其中具有用于影响系统中内部资源分配的公共接口的至少两个设备或应用，访问了具有非恒定带宽的数据传输媒介的资源。这种容量瓶颈尤其发生在系统没有带宽保证时，特别是无线系统在受到例如家庭装置的外部影响时。在该方法的范围内，含有的应用基于它们的用户-主观的质量要求被赋予优先权，其中从用户的观点看首先降低分配给可能具有最低质量要求的应用的数据流。此外，在这个连接中，利用下列的关系：

—很少或者没有被关注的流可以被降低质量，例如烹饪期间厨房中正在运转的电视，而用户没有当作一个干扰而注意它。

—具有被多次观看的潜力的己录制的流。在它们录制期间，它们因此和实况观看的流一样重要性提高，但是在回放期间它们具有较小的重要性。

—已经被许多人看过/听过的流比起那些只被一个人看过的流具有更大的重要性，特别当其他人是客人时。

—对用户不太重要或者其中部分被认为是不太重要的广播和节目，例如在音乐台播放的视频信息。

—在不同的时间，不同用户的流可能具有优先权，例如在下午对于孩子们的流和在晚上对于父母们的流。

—不同的源或终端设备引起关于干扰的等级的不同用户期望。关于从因特网或移动设备传输的干扰比那些来自起居室中的电视的干扰更容易被容忍。

在发生资源缺乏的情况下，具有最低优先级的流首先在质量上被降低或者完全放弃。结果，用户不会注意到所要求的质量降低或者把它作为一个较小的干扰现象而经历。这导致主观上更高的质量等级。

在本发明的进一步实施例中，为了选择被降低的数据流，用户从背景中的信息和从所有流的内容有规则地确定每个流的优先权，每个流预定的优先权通知到不同的应用/操作系统部分。这保证了在资源瓶颈的情况下应用能够没有延迟地起作用。

根据本发明，系统中的应用将它们的质量要求和它们的连接要求一起发送。这保证了计算优先权时考虑装置或应用的最小要求。因此，避免不合格的因素例如由于数据流中断产生的CD上的刻录错误。

在本发明的一个有益的实施方案中，用户能够拒绝系统的质量限制，于是系统确定下一个最好的优先权并把它通知给应用。这使得用户能够进行操作，使得用户作为否定的质量所经历的主观质量能够被抵消。

更有益的，系统存储用户的拒绝并在确定未来的质量计算时考虑用户的拒绝。因此，系统拥有了学习能力以使它的实用性被增强。计算的永久调节连续改善系统的效率使得用户经历的质量作为真实的质量。

本发明的进一步实施例限定在从属权利要求中。

本发明的这些方面和其它方面将参考后面描述的实施例而更明显并被阐明。

附图说明

在附图中：

附图1示意性说明了根据该发明的方法。

具体实施方式

如附图1的实施例所显示，在数字家庭网络(IHDN)中，不同的应用1a，1b，1c竞争资源。该实例涉及根据IEEE 802.11b标准的无线电网络。该网络例如包括电视机1a(在厨房中)，电脑1b以及hi-fi设备1c。应用1a，1b，1c从家庭档案2接收它们的数据流。支持服务质量(QoS)，特别是基于优先权的QoS的网络5存在于家庭档案2和应用1a，1b，1c之间。对于根据IEEE 802.11b的无线电网络，这基本上是支持IEEE 802.11e的优先权等级。然而，类似的，可使用IEEE802.15.3或者home plug 1。当网络自身不提供QoS时，出现应用自身必须实现QoS的例外情况。

应用1a，1b，1c要求来自QoS优先权器3的必要的数据流，联合传输它们的QoS要求。当涉及到不需要考虑优先权器3而直接接入网络5的遗传应用时，相应的访问通过网络5与优先权器3进行通信，或当它监视网络流量时被优先权器本身探测到。在这些情况中缺少的要求替代了默认值，该默认值依赖于可能依靠探测到的应用或流的类型。

优先权器3现在可能基于应用要求4来检查所需要的流是否导致可用的网络资源的结构性过载。在这种情况下，它拒绝该要求。在相反的情况下，优先权器为要求4充实以关于流内容(内容元数据)9、关于用户目前的期望和他当前的环境、以及关于他的行为8的信息。他从进一步的元件接收该信息，该进一步的元件例如是作为系统组成部分的家庭档案2、用户数据库6和背景探测器7。然而，最主要的是，外部资源也可能被关注。因此以新流进行充实的需要数据结合了现有流的充实的需要数据，并检查特殊情况(如上面描述的情况)的存在。在这个基础上，为新的流确定优先权，并且现有流的优先权10有可能被改变。然后新的和改变了的优先权10以相应的格式——例如是根据IEEE802.1d的优先权等级，被通信到网络5或者应用1a、1b、1c。当它们被通信到自身不能实施QoS的应用时，这些应用将优先权10传递到网络5。

例如，优先权器3将给厨房中的电视机1a的视频数据流分配较低的优先权10，因为已经假定用户将主要在声音上注意相应的广播并几乎不观看它。相反的，如果集成在hi-fi装置1c中的CD录音机要求来自家庭档案2或PC 1b的流，则优先权器3将给该流分配高优先权10，因为流的中断可以导致被写的CD不能使用。

当新要求的流是具有可扩展带宽的流时，优先权器3不为该流确定优先权，而是为它的每个传输频带确定优先权。

当前的数据流51实际上在网络5的单独响应下传输。当资源瓶颈发生时，通过仅部分地传输或带有延时的传输这些流的包或者不传输它们，有QoS能力的网络5自动降低由较不重要的流占据的带宽。当应用1a、1b、1c自身实现QoS时，该降低施加于它们。当用户注意到相反于系统预测的质量降低并作为干扰经历了它时，他通过电视机1a的用户接口11将其通知给系统。该用户否决的信息被转发到QoS优先权器3，其计算可替换的优先权10，将它通知给应用1a、1b、1c并因此调整数据流。存储用户否决用于将来通过QoS优先权器3的优先权计算。

优先权器3被告知优先权决定的改变，影响例如关于用户的当前状况或关于流的内容，而且关于网络5的较长持续的带宽限制的数据52，并可能因此改变已经存在的流的优先权10，并将此通知给网络5或应用1a、1b、1c。

在上述的实施例中，当背景探测器7决定“厨房工作”状态不再适用于在厨房中的用户(例如，因为所有的厨房应用已经关闭或者因为用户持久地注视电视机的方向)，因此在这个背景下，关于这个状态的改变优先权器3增加了电视机1a的流的优先权。

附图标记列表

1a、b、c    应用

2           家庭档案

3           服务质量(QoS)优先权器

4           应用要求

5           QoS网络

6           用户数据库

7           背景探测器

8           背景和用户信息

9           数据流的内容元数据

10          网络优先权

11          用户接口

51          当前数据流

52          控制数据流

Claims (11)

1、一种处理数字网络(5)，特别在数字家庭网络中容量瓶颈的方法，其中带有用于影响系统中的内部资源分配的公共接口的至少两个设备或者应用(1a、1b、1c)访问了具有非恒定带宽的数据传输媒介的资源，其中，在资源瓶颈的情况下，数据流的数据传输速率减小，最小程度地使用户注意到它对于所关联应用的影响。

2、权利要求1所述的方法，其特征在于，为了选择将被减小的数据流，每个流的优先权根据关于用户的背景和所有流的内容的信息而被规则地确定。

3、权利要求2所述的方法，其特征在于将为每个流确定的优先权(10)通知给传输网络(5)。

4、权利要求2所述的方法，其特征在于将为每个流确定的优先权(10)通知给不同的应用(1a、1b、1c)，其通过它们自身直接处理或者传输给网络(5)。

5、权利要求3或4所述的方法，其特征在于每个传输频带的一个优先权(10)被分配给可扩展的数据流。

6、权利要求2至5中任意一个所述的方法，其特征在于，在发生资源瓶颈的情况下，首先降低具有最低优先权的数据流的质量，或完全放弃该数据流。

7、权利要求1至6中任意一个所述的方法，其特征在于，系统中的应用(1a、1b、1c)将它们的质量要求结合它们的连接要求进行传输。

8、权利要求1至7中任意一个所述的方法，其特征在于应用(1a、1b、1c)的质量要求由系统自身根据默认的条目来定义。

9、权利要求1至8中任意一个所述的方法，其特征在于，使用户能够拒绝系统的质量限制。

10、权利要求9所述的方法，其特征在于，在拒绝质量限制后，系统确定下一个最好的优先权(10)并将它通知给网络(5)或者应用(1a、1b、1c)。

11、权利要求9或10所述的方法，其特征在于用户拒绝被系统存储并在确定未来的优先权(10)计算时被考虑。

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