DE102014019581A1 - Anwendungsqualitätsverwaltung in einem kommunikationssystem - Google Patents

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DE102014019581A1
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David Gell
Kenneth L. Stanwood
Haibo Xu
Gopinath Murali CHINNATHAMBI
Erik Colban
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Abstract

Ein Endknoten in einem Kommunikationsnetz mit einem Zugangsknoten, wobei der Endknoten ein Sendeempfängermodul, das dazu konfiguriert ist, Datenpakete über das Kommunikationsnetz an den Zugangsknoten zu senden und von diesem zu empfangen, und eine Prozessor aufweist, der an den Sendeempfänger gekoppelt ist und dazu konfiguriert ist, wenigstens einen Anwendungsdatenstrom zu erkennen, indem er die Datenpakete überwacht, die an den Zugangsknoten gesendet und von diesem empfangen werden, eine Datenstromqualitätsmetrik für jeden Anwendungsdatenstrom zu bestimmen, einen Gesamtqualitätsmetrikwert auf Grundlage der Datenstromqualitätsmetrik für einen oder mehrere der Anwendungsdatenströme zu bestimmen, wenigstens eine Abhilfeoption im Zusammenhang mit dem einen oder den mehreren Anwendungsdatenströmen auf Grundlage des Gesamtqualitätsmetrikwerts auszuwählen und die wenigstens eine Abhilfeoption an dem zugeordneten einen oder den mehreren Anwendungsdatenströmen zu implementieren.

Description

  • QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNGEN
  • sDiese Anmeldung ist eine Teilfortsetzung der US-Patentanmeldung mit der Seriennummer 13/744,101, eingereicht am 17. Januar 2013 unter dem Namen „Systems and Methods for Cooperative Applications in Communication Systems”, die eine Teilfortsetzung der US-Patentanmeldung mit der Seriennummer 13/653,239, eingereicht am 16. Oktober 2012 unter dem Namen „Systems and Methods for Cooperative Applications in Communication Systems” ist und den Vorteil der vorläufigen US-Patentanmeldung mit der Seriennummer 61/658,774, eingereicht am 12. Juni 2012 unter dem Namen „System and Method for zusammenwirkende Applications in a Communication System” und der vorläufigen US-Patentanmeldung mit der Seriennummer 61/579,324, eingereicht am 22. Dezember 2011 unter dem Namen „Congestion Induced Video Scaling” beansprucht, welche allesamt hiermit in den vorliegenden Gegenstand mit einbezogen werden.
  • HINTERGRUND
  • Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein das Gebiet der Kommunikationssysteme und der Implementierung, Benutzung und Verwaltung von zusammenwirkenden Anwendungen in Kommunikationssystemen.
  • In einem Kommunikationsnetz wie etwa einem Internet-Protocol(IP)-Netz, liegen für jeden Knoten und jedes Subnetz Einschränkungen hinsichtlich der Datenmenge vor, die zu einem jeweiligen Zeitpunkt effektiv transportiert werden kann. In einem drahtgebundenen Netz ist dies häufig eine Funktion der Ausrüstungskapazität. Beispielsweise kann eine Gigabit-Ethernet-Verbindung nicht mehr als 1 Milliarde Bits Verkehr pro Sekunde transportieren. In einem drahtlosen Netz wird die Kapazität durch die Kanalbandbreite, die Übertragungstechnik und die verwendeten Kommunikationsprotokolle eingeschränkt. Ein drahtloses Netz wird ferner durch die Menge an Spektrum eingeschränkt, das einem Dienstbereich zuteilt ist, und die Qualität des Signals zwischen den Sende- und den Empfangssystemen. Da diese Aspekte dynamisch sind, kann die Kapazität eines drahtlosen Systems im Zeitverlauf schwanken.
  • Historisch betrachtet wurden Kommunikationssysteme Verkehr nach Benutzerklassen (CoS) im Kern in einem Paket-Gateway (P-GW) in einem LTE-System getrennt. Dies hat den Vorteil, dass für vom Betreiber bereitgestellte Dienste wie etwa Sprache und Video aus dem betreibereigenen oder von diesem koordinierten Content-Delivery-Network (CDN, Inhalteverteilungsnetz) Dienstgüte(quality of service, QoS)-Garantien wie etwa garantierte Bitraten (GBR) erteilt werden können. Verkehr, der nicht mit den vom Betreiber bereitgestellten Diensten zusammenhängt, ist in der Regel weniger differenziert, was zu heterogenem Verkehr führt, der in dieselbe CoS eingeordnet wird. Ferner werden diesem Verkehr Ressourcen häufig nach bestmöglicher Leistung („best effort”) bereitgestellt, wobei der QoS-Bedarf der jeweiligen Anwendung, die den Verkehr erzeugt, ignoriert wird, und auch die vom Endbenutzer wahrgenommene Qualitätserfahrung (quality of experience, QoE) ignoriert wird.
  • Weiterer Kommunikationsverkehr kann von OTT(Over-the-top)-Diensten stammen, das heißt, Diensten, die nicht vom Betreiber bereitgestellt oder koordiniert werden. Beispiele für OTT-Dienste sind Skype-VoIP (Voice-over-Internet-Protokoll), progressiver Videodownload von YouTube, Netflix-Video-Streaming und Pandora-Radio-Streaming-Audio. OTT-Sprach- und Videodienste werden häufig zusammen mit E-Mail, sozialen Netzwerken und Dateiübermittlung als Best-Effort-Verkehr eingeordnet. Wenn ein Netz stark ausgelastet ist, werden OTT-Dienste in der Regel gleich behandelt, unabhängig von der Auswirkung auf die vom Endbenutzer wahrgenommene Qualität. Sie sind in der Regel als dieselbe CoS vorgesehen. Darüber hinaus werden OTT-Dienste in der Regel in den gleichen logischen Träger eingeordnet. In den heutigen Kommunikationssystemen erfolgt die Zulassregelung auf Grundlage eines logischen Trägers ohne Berücksichtigung des Dienstmixes des Trägers. Echtzeitdienste wie Sprache, Video-Streaming und Audio-Streaming werden daher im Vergleich zu Nicht-Echtzeitdiensten wie E-Mail als in ihrer QoE wesentlich reduziert wahrgenommen.
  • KURZDARSTELLUNG
  • Bereitgestellt werden Systeme, Vorrichtungen und Verfahren für zusammenwirkende Anwendungen in Kommunikationssystemen.
  • In einem Aspekt stellt die Erfindung einen Endknoten in einem Kommunikationsnetz mit einem Zugangsknoten bereit, wobei der Endknoten ein Sendeempfängermodul, das dazu konfiguriert ist, Datenpakete über das Kommunikationsnetz an den Zugangsknoten zu senden und von diesem zu empfangen, und eine Prozessor aufweist, der an den Sendeempfänger gekoppelt ist und dazu konfiguriert ist, wenigstens einen Anwendungsdatenstrom zu erkennen, indem er die Datenpakete überwacht, die über das Kommunikationsnetz an den Zugangsknoten gesendet und von diesem empfangen werden, eine Datenstromqualitätsmetrik für jeden des wenigstens einen Anwendungsdatenstroms zu bestimmen, einen Gesamtqualitätsmetrikwert auf Grundlage der Datenstromqualitätsmetrik für einen oder mehrere des wenigstens einen Anwendungsdatenstroms zu bestimmen, wenigstens eine Abhilfeoption im Zusammenhang mit dem einen oder den mehreren des wenigstens einen Anwendungsdatenstroms auf Grundlage des Gesamtqualitätsmetrikwerts auszuwählen und die wenigstens eine Abhilfeoption an dem zugeordneten einen oder den mehreren des wenigstens einen Anwendungsdatenstroms zu implementieren.
  • In einem weiteren Aspekt stellt die Erfindung ein Verfahren zum Verwalten von Anwendungsqualität in einem Endknoten bereit, wobei der Endknoten in einem Kommunikationsnetz mit einem Zugangsknoten ist, wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist: Erkennen von wenigstens einem Anwendungsdatenstrom durch Überwachen von Datenpakete, die an den Zugangsknoten im Kommunikationsnetz gesendet und von diesem empfangen werden, Bestimmen einer Datenstromqualitätsmetrik für jeden des der wenigstens einen Anwendungsdatenstroms, Bestimmen eines Gesamtqualitätsmetrikwerts auf Grundlage der Datenstromqualitätsmetrik für einen oder mehrere des wenigstens einen Anwendungsdatenstroms, Auswählen von wenigstens einer Abhilfeoption im Zusammenhang mit einem oder mehreren des wenigstens einen Anwendungsdatenstroms auf Grundlage des Gesamtqualitätsmetrikwerts, und Implementieren der wenigstens einen Abhilfeoption an dem zugeordneten einen oder mehreren des wenigstens einen Anwendungsdatenstroms.
  • Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung sollten aus der nachfolgenden Beschreibung hervorgehen, die in beispielhafter Weise Aspekte der Erfindung darstellt.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • Die Einzelheiten der vorliegenden Erfindung sowohl hinsichtlich ihrer Struktur als auch ihrer Betriebsweise, werden teilweise durch Betrachtung der begleitenden Zeichnungen deutlich, in denen gleiche Bezugszeichen auf gleiche Teile verweisen; dabei zeigen:
  • 1 ein Blockdiagramm eines Kommunikationsnetzes, in dem hier offenbarte Systeme und Verfahren gemäß Aspekten der Erfindung implementiert werden können;
  • 2 ein Blockdiagramm eines Zugangsknotens gemäß Aspekten der Erfindung;
  • 3 ein Blockdiagramm eines Endknotens gemäß Aspekten der Erfindung;
  • 4 ein Diagramm, das Aspekte eines Zugangsknotens gemäß Aspekten der Erfindung darstellt;
  • 5 ein Blockdiagramm eines Kommunikationssystems, das Beziehungen auf der Steuerungsebene gemäß Aspekten der Erfindung darstellt;
  • 6 ein Blockdiagramm von Anwendungsagents und Anwendungen gemäß Aspekten der Erfindung;
  • 7 ein Blockdiagramm eines Kommunikationssystems mit Anwendungsagenten und Anwendungen gemäß Aspekten der Erfindung;
  • 8 ein Blockdiagramm eines weiteren Kommunikationssystems mit Anwendungsagenten und Anwendungen gemäß Aspekten der Erfindung;
  • 9 ein Blockdiagramm eines Paketuntersuchungsmoduls gemäß Aspekten der Erfindung;
  • 10 ein Blockdiagramm einer Kommunikationsnetzumgebung mit einem Qualitätserfahrungsverwaltungsmodul gemäß Aspekten der Erfindung;
  • 11 ein Blockdiagramm einer Kommunikationsnetzumgebung mit einem Qualitätserfahrungsverwaltungsmodul gemäß weiteren Aspekten der Erfindung;
  • 12 ein Blockdiagramm eines Hauptanwendungsmoduls in einem Endknoten, das die Qualitätserfahrungsverwaltung unterstützt, gemäß Aspekten der Erfindung;
  • 13 ein Blockdiagramm eines Qualitätserfahrungsverwaltungsmoduls gemäß Aspekten der Erfindung;
  • 14 ein Ablaufdiagramm, das die Funktionsweise eines Hauptanwendungsmoduls in einem Endknoten darstellt, der Qualitätserfahrungsverwaltung unterstützt, gemäß Aspekten der Erfindung;
  • 15 ein Ablaufdiagramm, das die Funktionsweise eines Qualitätserfahrungsverwaltungsmoduls gemäß Aspekten der Erfindung darstellt;
  • 16 ein Ablaufdiagramm, das die Abhilfefunktionsweise eines Hauptanwendungsmoduls in einem Endknoten darstellt, der Qualitätserfahrungsverwaltung unterstützt, gemäß Aspekten der Erfindung;
  • 17 ein Blockdiagramm eines Hauptanwendungsmoduls in einem Endknoten, der Qualitätserfahrungsverwaltung durchführt, gemäß Aspekten der Erfindung; und
  • 18 ein Ablaufdiagramm, das die Funktionsweise eines Hauptanwendungsmoduls in einem Endknoten darstellt, der Qualitätserfahrungsverwaltung durchführt, gemäß Aspekten der Erfindung.
  • AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
  • Bereitgestellt werden Systeme und Verfahren für Kommunikationssysteme mit Zeitplanungs- und Zugangssteuerfunktionen, die sich der Anwendungsbedürfnisse bewusst sind. Zusammenwirken und Kommunikation zwischen Benutzerausrüstungsanwendungen und anwendungsbewussten Basisstationen (oder anderen Netzknoten) kann die Qualitätserfahrung (QoE) der Benutzer verbessern. Die Systeme und Verfahren sind besonders in hinsichtlich Kapazität und Spektrum eingeschränkten Kommunikationssystemen nützlich. In einem Aspekt können die hier offenbarten Systeme und Verfahren mit Benutzerklassen benutzt werden, die Datenströmen oder -flüssen heterogener Anwendungen zugeordnet sind.
  • Die hier offenbarten Systeme und Verfahren können auf verschiedene in Bezug auf die Kapazität eingeschränkte Kommunikationssysteme angewandt werden, einschließlich drahtgebundener und drahtloser Techniken. Beispielsweise können die hier offenbarten Systeme und Verfahren mit den Techniken Cellular 2G, 3G, 4G (einschließlich Long Term Evolution (LTE), LTE Advanced und WiMAX), zellulärer Backhaul, Wi-Fi, Ultra Mobile Broadband (UMB), Kabelmodem und anderen drahtgebundenen und drahtlosen Punkt-zu-Punkt- oder Punkt-zu-Mehrpunkttechniken benutzt werden. Zur knappen Darstellung werden verschiedene Ausführungsformen anhand von Terminologie und Organisation bestimmter Techniken und Standards beschrieben. Allerdings sind die hier offenbarten Systeme und Verfahren auch auf andere Techniken und Standards weithin anwendbar.
  • 1 ist ein Blockdiagramm eines Kommunikationsnetzes, in dem hier offenbarte Systeme und Verfahren gemäß Aspekten der Erfindung implementiert werden können. Eine Makrobasisstation 110 ist über eine Backhaul-Verbindung 170 mit einem Kernnetz 102 verbunden. In einer Ausführungsform ist die Backhaul-Verbindung 170 eine bidirektionale Verbindung oder zwei als Downstream- oder Downlink(DL)-Richtung bezeichnet. Die Richtung von der Makrobasisstation 110 zum Kernnetz 102 wird als Upstream- oder Uplink(UL)-Richtung bezeichnet. Teilnehmerstationen 150(1) und 150(4) können sich über die Makrobasisstation 110 mit dem Kernnetz 102 verbinden Drahtlose Verbindungen 190 zwischen Teilnehmerstationen 150 und der Makrobasisstation 110 sind in einer Ausführungsform bidirektionale Punkt-zu-Mehrpunktverbindungen. Die Richtung der drahtlosen Verbindungen 190 von der Makrobasisstation 110 zu den Teilnehmerstationen 150 wird als Downlink- oder Downstream-Richtung bezeichnet. Die Richtung der drahtlosen Verbindungen 190 von den Teilnehmerstationen 150 zur Makrobasisstation 110 wird als Uplink- oder Upstream-Richtung bezeichnet. Teilnehmerstationen werden bisweilen als Benutzerausrüstung (UE), Benutzer, Benutzervorrichtungen, Handgeräte, Endknoten oder Benutzerendgeräte bezeichnet und sind häufig Mobilvorrichtungen wie etwa Smartphones oder Tablets. Die Teilnehmerstationen 150 greifen über die drahtlosen Verbindungen 190 mithilfe von Basisstationen wie etwa der Makrobasisstation 110 als Brücke auf Inhalt zu. Das heißt, die Basisstationen vermitteln im Allgemeinen Benutzeranwendungsdaten und etwaige Benutzeranwendungssteuernachrichten zwischen den Teilnehmerstationen 150 und dem Kernnetz 102, ohne dass die Basisstation ein Ziel der Daten und Steuernachrichten oder eine Quelle der Daten und Steuernachrichten ist.
  • In der Netzkonfiguration aus 1 verursacht ein Bürogebäude 120(1) einen Abdeckungsschatten 104. Eine Pikostation 130 kann Abdeckung für die Teilnehmerstationen 150(2) und 150(5) im Abdeckungsschatten 104 bereitstellen. Die Pikostation 130 ist über eine Backhaul-Verbindung 170 mit dem Kernnetz 102 verbunden. Die Teilnehmerstationen 150(2) und 150(5) können über ähnliche Verbindungen mit der Pikostation 130 verbunden sein wie die drahtlosen Verbindungen 190 zwischen den Teilnehmerstationen 150(1) und 150(4) und der Makrobasisstation 110.
  • Im Bürogebäude 120(2) stellt eine Untemehmensfemtozelle 140 Abdeckung im Gebäudeinneren an die Teilnehmerstationen 150(3) und 150(6) bereit. Die Untemehmensfemtozelle 140 kann sich über ein Internet-Serviceprovider-Netz 101 mit dem Kernnetz 102 verbinden, indem sie eine Breitbandverbindung 160 nutzt, die von einem Unternehmens-Gateway 103 bereitgestellt wird.
  • Zur Unterstützung der Zuteilung beschränkter Kommunikationsressourcen wurde in Kommunikationssystemen des Stands der Technik Verkehr nach Benutzerklassen (CoS) im Kernnetz getrennt, etwa in einem Paket-Gateway (P-GW) in einem LTE-System. Verkehr in einer CoS wird zu Zwecken der Zeitplanung der Ressourcenzuteilungen häufig ähnlich behandelt. Verkehr in unterschiedlichen CoS wird zu Zwecken der Zeitplanung der Ressourcenzuteilungen häufig separat behandelt. So können vom Betreiber bereitgestellte Dienste wie etwa Sprache und Video aus dem betreibereigenen oder von diesem koordinierten Content-Delivery-Network (CDN, Inhalteverteilungsnetz) QoS)-Garantien wie etwa garantierte Bitraten (GBR) erteilt werden. Verkehr, der nicht mit vom Betreiber bereitgestellte Diensten in Zusammenhang steht, kann als OTT(Over-the-top)-Verkehr bezeichnet werden. Übliche Systeme unterscheiden in der Regel kaum oder gar nicht zwischen verschiedenen Typen von OTT-Verkehr. Daher kann heterogener Verkehr in dieselbe CoS eingeordnet werden. Ferner werden diesem Verkehr Ressourcen häufig nach bestmöglicher Leistung („best effort”) bereitgestellt, beispielsweise ohne garantierte Bitraten. Übliche Systeme ignorieren daher den QoS-Bedarf der jeweiligen Anwendung, die den OTT-Verkehr erzeugt, und ignorieren die vom Endbenutzer wahrgenommene Qualitätserfahrung (QoE). Insbesondere können OTT-Sprach- und Videodienste wie etwa Skype-Voice-over-IP (VoIP), progressiver Videodownload von YouTube, Netflix-Video-Streaming, Facetime-Konversationsvideo und Pandora-Radio-Streaming-Audio zusammen mit E-Mail, sozialen Netzwerken und Dateiübertragung als Best-Effort-Verkehr eingeordnet worden sein. Wenn das Netz stark ausgelastet ist, werden diese Dienste in der Regel gleich behandelt, unabhängig von der Auswirkung auf die vom Benutzer wahrgenommene Qualität. Echtzeitdienste (beispielsweise Sprache, Video-Streaming und Audio-Streaming) werden daher im Vergleich zu Nicht-Echtzeitdiensten (beispielsweise E-Mail) als in ihrer QoE wesentlich reduziert wahrgenommen.
  • Im Kommunikationsnetz aus 1 und anderen drahtgebundenen und drahtlosen Netzen können einem oder mehreren Datenströme oder Diensten eine Wichtigkeit und eine gewünschte Leistungshöhe zugewiesen werden. Die Wichtigkeit und gewünschte Leistungshöhe können dazu genutzt werden, Pakete von den einzelnen Datenströmen einer Zeitplanungsgruppe und Datenwarteschlange zuzuweisen. Ein Zeitplanungsalgorithmus kann ebenfalls die Informationen nutzen, um zu bestimmen, welche Warteschlangen (und daher welche Datenströme und Pakete) anderen gegenüber bevorzugt behandelt werden.
  • Die Zeitplanungsalgorithmen Zeitplanung können Gewichtungen benutzen, um die Wichtigkeit und gewünschte Leistungshöhe der jeweiligen Warteschlange zu übermitteln. So können beispielsweise die Zeitplanungsverfahren WRR (weighted round robin) und WFQ (weighted fair queuing) benutzt werden, welche beide Gewichtungen verwenden, um den Dienst zwischen den Datenwarteschlangen anzupassen. Die Zeitplanungsalgorithmen können auch durch Haben und Soll die Wichtigkeit und gewünschte Leistungshöhe der jeweiligen Warteschlange übermitteln. Ein PFS(proportional fair scheduler)-Verfahren beispielsweise kann Haben und Soll verwenden, um den Dienst zwischen den Datenwarteschlangen anzupassen. Die Zeitplanungsalgorithmen können Gewichtungen benutzen und die Gewichtungen in Form der Anzahl von Paketen oder Bytes, die während einer Einreihungsrunde zugestellt werden, in Guthaben umwandeln. Knoten im Kommunikationsnetz können die QoE verbessern, indem sie einen Anwendungsfaktor (AF) verwenden, um die Gewichtungen oder Guthaben, die zum Zuteilen von Ressourcen in einem Zeitplaner benutzt werden, dynamisch zu modifizieren. Der AF kann in Relation zur aktuellen Höhe der Sitzungs-QoE stehen. Ein höherer AF kann auf Sitzungen mit niedriger QoE angewandt werden, um die Ressourcenzuteilung zu erhöhen. Umgekehrt kann ein niedrigerer AF auf Sitzung mit hoher QoE angewandt werden, wodurch die dieser Sitzung zugewiesenen Ressourcen reduziert und Ressourcen zur Verwendung durch andere Sitzungen freigesetzt werden. Vorrichtungen im Kommunikationsnetz können Verfahren zur Zeitplanung nutzen, die in der US-Patentanmeldung mit der Seriennummer 13/607,559, eingereicht am 7. September 2012 unter dem Namen „Systems and Methods for Congestion Detection for use in Prioritizing and Scheduling Packets in a Communication Network”, beschrieben werden, die hiermit in den vorliegenden Gegenstand mit einbezogen wird.
  • Die Teilnehmerstationen 150 und Kommunikationsknoten im Netz aus 1 (wie etwa die Makrobasisstation 110, die Pikostation 130, das Unternehmens-Gateway 103, die Unternehmensfemtozelle 140, Vorrichtungen im Kernnetz 102 und Vorrichtungen im Internet-Serviceprovider-Netz 101) können anwendungsbezogene Informationen übermitteln. Das Zusammenwirken zwischen Anwendungen in den Teilnehmerstationen und Anwendungsagents in den Kommunikationsknotens kann die Leistung des Kommunikationsnetzes einschließlich der Benutzererfahrung verbessern. Die anwendungsbezogenen Informationen können durch die Untersuchung von Paketen gewonnen werden, die durch die Kommunikationsknoten vermittelt werden. Für viele Anwendungen können zusätzliche Informationen, wie etwa Client-seitige Pufferbelegung, die in einer Anwendung in einer Teilnehmerstation angeordnet sind und eine effizientere oder verbesserte Kommunikation ermöglichen können. In ähnlicher Weise können Informationen wie etwa Überlastungszustandsinformationen, die in einem Kommunikationsknoten verfügbar sind und einer Anwendung dabei helfen können, intelligente Ressourcenanforderungen zu machen, was wiederum zu einer verbesserten Leistung durch den Kommunikationsknoten führt, beispielsweise bei den Zeitplaner- und Zugangssteuerfunktionen. Das Kommunikationssystem kann beispielsweise Anwendungsinformationen und Überlastungsinformationen verwenden, um die Kommunikationskanal-Ressourcenzuweisung zu verbessern und zu bestimmen, welche Sitzungen zugelassen, abgewiesen oder modifiziert werden.
  • Anwendungsbezogene Kommunikation oder Zusammenwirkung zwischen Client-seitigen Anwendungen und Kommunikationsknotenzeitplanungs- und Zugangssteuerfunktionen können die QoE für Benutzer verbessern. Anwendungsbezogene Kommunikation und Zusammenwirkung können die QoE auch dann verbessern, wenn QoS-Ressourcengarantieren verfügbar sind. So verstehen die Ressourcengarantieren möglicherweise keine plötzlichen Zustände wie etwa Überlastung, Spitzenbitrate im Verhältnis zur mittleren Bitrate und Heterogenität von Daten zwischen Anwendungen.
  • 2 ist ein Funktionsblockdiagramm eines Zugangsknotens 275 gemäß Aspekten der Erfindung. In verschiedenen Ausführungsformen kann es sich bei dem Zugangsknoten 275 um eine mobile WiMAX-Basisstation, ein globales System für eine mobile (GSM) Sendeempfängerstation (BTS) auf Drahtlosbasis, einen Universal-Mobile-Telecommunication-System(UMTS)-NodeB, einen LTE-abgeleiteten NodeB (eNB oder eNode), ein Kabelmodemkopfende oder andere drahtgebundene oder drahtlose Zugangsknoten unterschiedlicher Formfaktoren handeln. Beispielsweise kann die Makrobasisstation 110, die Pikostation 130 oder die Unternehmensfemtozelle 140 aus 1 zum Beispiel durch den Zugangsknoten 275 aus 2 bereitgestellt werden. Der Zugangsknoten 275 weist ein Prozessormodul 281 auf. Das Prozessormodul 281 ist an ein Sender-Empfänger(Sendeempfänger)-Modul 279, ein Backhaul-Schnittstellenmodul 285 und ein Speichermodul 283 gekoppelt.
  • Das Sender-Empfänger-Modul 279 ist dazu konfiguriert, Kommunikation mit anderen Vorrichtungen zu senden und zu empfangen. In vielen Ausführungsformen wird die Kommunikation drahtlos gesendet und empfangen. In solchen Ausführungsformen weist der Zugangsknoten 275 allgemein eine oder mehrere Antennen zum Senden und Empfangen von Funksignalen auf. In anderen Ausführungsformen wird die Kommunikation über physische Verbindungen wie etwa Drähte oder optische Kabel gesendet oder empfangen. Die Kommunikation des Sender-Empfänger-Moduls 279 kann mit Endknoten stattfinden. Das Backhaul-Schnittstellenmodul 285 stellt Kommunikation zwischen dem Zugangsknoten 275 und einem Kernnetz bereit. Die Kommunikation kann über eine Backhaul-Verbindung stattfinden, beispielsweise die Backhaul-Verbindung 170 aus 1. Kommunikation, die über das Sender-Empfänger-Modul 279 empfangen wird, kann nach dem Verarbeiten an der Backhaul-Verbindung gesendet werden. In ähnlicher Weise kann Kommunikation, die von der Backhaul-Verbindung empfangen wird, vom Sender-Empfänger-Modul 279 gesendet. Obwohl der Zugangsknoten 275 aus 2 mit einem einzelnen Backhaul-Schnittstellenmodul 285 gezeigt ist, können andere Ausführungsformen des Zugangsknotens 275 mehrere Backhaul-Schnittstellenmodule einschließen. In ähnlicher Weise kann der Zugangsknoten 275 mehrere Sender-Empfänger-Module aufweisen. Die mehreren Backhaul-Schnittstellenmodule und Sender-Empfänger-Module können nach verschiedenen Protokollen arbeiten.
  • Das Prozessormodul 281 kann vom Zugangsknoten 275 empfangene und gesendete Kommunikation verarbeiten. Das Speichermodul 283 speichert Daten zur Verwendung durch das Prozessormodul 281. Das Speichermodul 283 kann auch zum Speichern computerlesbarer Anweisungen zur Ausführung durch das Prozessormodul 281 benutzt werden. Die computerlesbare Anweisungen können vom Zugangsknoten 275 zum Erzielen der verschiedenen Funktionen des Zugangsknotens 275 benutzt werden. In einer Ausführungsform können das Speichermodul 283 oder Teile des Speichermoduls 283 als ein nicht-transitorisches maschinenlesbares Medium betrachtet werden. Zur knappen Erläuterung werden der Zugangsknoten 275 oder seine Ausführungsformen als eine bestimmte Funktionsweise aufweisend beschrieben. Es versteht sich, dass die Funktionsweise in einigen Ausführungsformen von dem Prozessormodul 281 in Verbindung mit dem Speichermodul 283, dem Sender-Empfänger-Modul 279 und dem Backhaul-Schnittstellenmodul 285 erzielt wird. Ferner kann das Prozessormodul 281 zusätzlich zum Ausführen von Anweisungen Hardware mit einem bestimmten Zweck aufweisen, um einige Funktionen zu erzielen.
  • Der Zugangsknoten 275 kann anwendungsbezogene Informationen mit anderen Vorrichtungen kommunizierend austauschen. Der Zugangsknoten 275 kann anwendungsbezogene Informationen von anderen Vorrichtungen empfangen, anwendungsbezogene Informationen an andere Vorrichtungen senden, oder beides. Beispielsweise kann eine Anwendung in einem Endknoten zusammenwirkend mit dem Zugangsknoten 275 arbeiten, um die QoE für den Benutzer des Endknotens zu verbessern.
  • 3 ist ein Funktionsblockdiagramm eines Endknotens 255 gemäß Aspekten der Erfindung. In verschiedenen Ausführungsformen kann der Endknoten 255 eine mobile WiMAX-Teilnehmerstation, ein zelluläres GSM-Telefon, ein zelluläres UMTS-Telefon, eine LTE Benutzerausrüstung, ein Kabelmodem oder ein anderer drahtgebundener oder drahtloser Endknoten mit unterschiedlichem Formfaktor sein. Die Teilnehmerstationen 150 aus 1 kann beispielsweise durch den Endknoten 255 aus 3 bereitgestellt werden. Der Endknoten 255 weist ein Prozessormodul 261 auf. Das Prozessormodul 261 ist an ein Sender-Empfänger-Modul (Sendeempfänger) 259, ein Benutzerschnittstellenmodul 265 und ein Speichermodul 263 gekoppelt.
  • Das Sender-Empfänger-Modul 259 ist dazu konfiguriert, Kommunikation mit anderen Vorrichtungen zu senden und zu empfangen. Beispielsweise kann das Sender-Empfänger-Modul 259 mit dem Zugangsknoten 275 aus 2 über sein Sender-Empfänger-Modul 279 kommunizieren. In Ausführungsformen mit drahtloser Kommunikation weist der Endknoten 255 allgemein eine oder mehrere Antennen zum Senden und Empfangen von Funksignalen auf. In anderen Ausführungsformen wird die Kommunikation über physische Verbindungen wie etwa Drähte oder optische Kabel gesendet oder empfangen. Obwohl der Endknoten 255 aus 3 mit einem einzelnen Sender-Empfänger-Modul 259 gezeigt ist, können andere Ausführungsformen des Endknotens 255 mehrere Sender-Empfänger-Module einschließen. Die mehreren Sender-Empfänger-Module können nach verschiedenen Protokollen arbeiten.
  • Der Endknoten 255 stellt in vielen Ausführungsformen Daten an eine Person (Benutzer) bereit und empfängt Daten von dieser. Entsprechend weist der Endknoten 255 das Benutzerschnittstellenmodul 265 auf. Das Benutzerschnittstellenmodul 265 weist Module zum Kommunizieren mit einer Person auf. Das Benutzerschnittstellenmodul 265 weist in einer Ausführungsform einen Lautsprecher und ein Mikrofon zur Sprachkommunikation mit dem Benutzer, einen Bildschirm zum Bereitstellen von visuellen Informationen an den Benutzer und ein Tastenfeld zum Akzeptieren alphanumerischer Befehle und Daten von dem Benutzer auf. In einigen Ausführungsformen kann ein Berührungsbildschirm anstelle von oder in Kombination mit dem Tastenfeld benutzt werden, um grafische Eingaben zusätzlich zu alphanumerischen Eingaben zu ermöglichen. In einer alternativen Ausführungsform weist das Benutzerschnittstellenmodul 265 eine Computerschnittstelle, beispielsweise eine USB(universal serial bus)-Schnittstelle, auf, um eine Schnittstellenverbindung vom Endknoten 255 zu einem Computer herzustellen. Beispielsweise kann der Endknoten 255 in Form eines Dongle vorliegen, das über das Benutzerschnittstellenmodul 265 mit einem Notebook-Computer verbunden werden kann. Die Kombination aus Computer und Dongle kann ebenfalls als Endknoten betrachtet werden. Das Benutzerschnittstellenmodul 265 kann andere Konfigurationen aufweisen und Funktionen wie etwa Vibratoren, Kameras und Leuchten einschließen.
  • Das Prozessormodul 261 kann vom Endknoten 255 empfangene und gesendete Kommunikation verarbeiten. Das Prozessormodul 261 kann auch Eingänge und Ausgänge vom Benutzerschnittstellenmodul 265 verarbeiten. Das Speichermodul 263 speichert Daten zur Verwendung durch das Prozessormodul 261. Das Speichermodul 263 kann auch zum Speichern computerlesbarer Anweisungen zur Ausführung durch das Prozessormodul 261 benutzt werden. Die computerlesbare Anweisungen können vom Endknoten 255 zum Erzielen der verschiedenen Funktionen des Endknotens 255 benutzt werden. In einer Ausführungsform können das Speichermodul 263 oder Teile des Speichermoduls 263 als ein nicht-transitorisches maschinenlesbares Medium betrachtet werden. Zur knappen Erläuterung werden der Endknoten 255 oder seine Ausführungsformen als eine bestimmte Funktionsweise aufweisend beschrieben. Es versteht sich, dass die Funktionsweise in einigen Ausführungsformen von dem Prozessormodul 261 in Verbindung mit dem Speichermodul 263, dem Sender-Empfänger-Modul 259 und dem Benutzerschnittstellenmodul 265 erzielt wird. Ferner kann das Prozessormodul 261 zusätzlich zum Ausführen von Anweisungen Hardware mit einem bestimmten Zweck aufweisen, um einige Funktionen zu erzielen.
  • Der Endknoten 255 kann anwendungsbezogene Informationen mit anderen Vorrichtungen kommunizierend austauschen. Der Endknoten 255 kann anwendungsbezogene Informationen von anderen Vorrichtungen empfangen, anwendungsbezogene Informationen an andere Vorrichtungen senden, oder beides. Beispielsweise kann ein Anwendungsagent in einem Zugangsknoten zusammenwirkend mit dem Endknoten 255 arbeiten, um die QoE für den Benutzer des Endknotens zu verbessern.
  • 4 ist ein Diagramm, das Aspekte eines Zugangsknotens 475 gemäß Aspekten der Erfindung darstellt. Der Zugangsknoten 475 kommuniziert mit einem Endknoten 455 und einem Kernnetz 410. Die Makrobasisstation 110, die Pikostation 130, die Unternehmensfemtozelle 140 oder das Unternehmens-Gateway 103 aus 1 werden in einigen Ausführungsformen unter Verwendung des Zugangsknotens 475 implementiert. Der Zugangsknoten 475 kann beispielsweise mithilfe des Zugangsknotens 275 aus 2 implementiert werden. Das Kernnetz 410 kann auch ein Serviceprovider-Netz, das Internet oder eine Kombination aus Netzen sein.
  • Zum besseren Verständnis stellen in 4 durchgezogene Linien Benutzerdaten dar, während unterbrochene Linien Steuerungsdaten darstellen. Die Unterscheidung zwischen Benutzerdaten und Steuerungsdaten erfolgt aus der Perspektive des Zugangsknotens 475. Da der Zugangsknoten 475 als Brücke dient, können Steuerungsdaten vom Endknoten 455 an eine Einheit wie etwa einen Videoserver im Kernnetz 410 vorliegen, die vom Zugangsknoten 475 als Benutzerdaten wahrgenommen werden.
  • Der Zugangsknoten 475 aus 4 ermöglicht die Kommunikation zwischen dem Endknoten 455 und Einheiten im Kernnetz 410 und darüber hinaus (zum Beispiel Einheiten über das Internet, wie etwa Videoserver). Eine Anwendung 451 im Endknoten 455 kommuniziert über den Zugangsknoten 475 mit einer Serveranwendung innerhalb von oder in Verbindung mit dem Kernnetz 410. Die Anwendung 451 stellt einige Funktionsweisen oder einen Dienst für einen Benutzer des Endknotens 455 bereit. Beispielsweise kann die Anwendung 451 ein Softwareprogramm sein, das vom Endknoten 455 ausgeführt wird. Die Anwendung 451 im Endknoten 455 kommuniziert auch mit einem Anwendungsagent 470 im Zugangsknoten 475. Die Anwendung 451 kann ein Modul sein, das beispielsweise durch das Prozessormodul 261 des Endknotens 255 aus 3 unter Verwendung von Anweisungen vom Speichermodul 263 bereitgestellt wird. Der Anwendungsagent 470 kann ein Modul sein, das beispielsweise durch das Prozessormodul 281 des Zugangsknotens 275 aus 2 unter Verwendung von Anweisungen vom Speichermodul 283 bereitgestellt wird. Die Anwendung 451 und der Anwendungsagent 470 kommunizieren über einen APP-Zusammenwirkungskommunikationssteuerungsweg 403. Die Kommunikation zwischen der Anwendung 451 und dem Anwendungsagent 470 kann eine verbesserte Kommunikationssystemleistung bereitstellen, beispielsweise eine verbesserte QoE für den Benutzer des Endknotens 455. Anwendungen, die Kommunikation auf dem APP-Zusammenwirkungskommunikationssteuerungsweg 403 bereitstellen, können als verstärkte oder zusammenwirkende Anwendungen betrachtet werden.
  • Obwohl 4 einzelne Instanzen jedes Elements darstellt, können in einer Ausführungsform mehrere Instanzen von verschiedenen Elementen vorliegen. Beispielsweise kann der Zugangsknoten gleichzeitig mit mehreren Endknoten kommunizieren, und jeder Endknoten kann mehrere Anwendungen aufweisen, die gleichzeitig mit einem oder mehreren Anwendungsagents in einem oder mehreren Zugangsknoten zusammenwirken.
  • Der Zugangsknoten 475 weist ein Paketuntersuchungsmodul 429, ein Zeitplanungsmodul 430 und ein Sende-/Empfangsmodul (Sendeempfänger) 479 auf. Das Paketuntersuchungsmodul 429, das Zeitplanungsmodul 430 und das Sende-/Empfangsmodul 479 werden vom Zugangsknoten 475 beim Kommunizieren mit dem Endknoten 455 benutzt. Das Sende-/Empfangsmodul 479 stellt Kommunikation mit dem Endknoten 455 bereit. Das Sende-/Empfangsmodul 479 kann beispielsweise eine physische Funkzugriffsnetzschicht implementieren. Der Zugangsknoten 475 weist auch ein Ressourcensteuermodul 480 auf, das für verschiedene Aspekte der Ressourcensteuerung zuständig ist. Der Anwendungsagent 470 kann ebenfalls mit dem Ressourcensteuermodul 480 kommunizieren.
  • Das Paketuntersuchungsmodul 429 ist an einem Datenweg zwischen dem Kernnetz 410 und dem Endknoten 455 angeordnet. In der Downlink-Richtung empfängt das Paketuntersuchungsmodul 429 Daten vom Kernnetz 410 und entscheidet, was mit den Daten zu tun ist. Beispielsweise können die an den Endknoten 455 gerichteten Benutzerdaten am Zeitplanungsmodul 430 zur Übertragung an den Endknoten 455 über das Sende-/Empfangsmodul 479 in Warteschlangen aufgeteilt werden. Die Aufteilung in Warteschlangen kann auf verschiedenen Charakteristiken beruhen, die mit den Benutzerdaten in Zusammenhang stehen, wie etwa logischer Übermittlungsabschnitt, IP-Quelle und Zieladressen oder Anwendungsklasse. In einer Ausführungsform ist das Paketuntersuchungsmodul 429 Teil von oder gekoppelt an ein Datenbrücken/Weitergabemodul. Das Paketuntersuchungsmodul 429 kann eine Weiterleitungsfunktion aufweisen, die vor oder nach dem Datenbrücken/Weitergabemodul durchgeführt wird. Einige Daten vom Kernnetz können Steuerdaten sein, die zur Steuerung und Konfiguration des Zugangsknotens 475 vorgesehen sind. Diese Daten können an verschiedene Steuer- oder Verwaltungsmodule des Zugangsknotens 475 gerichtet sein, beispielsweise das Ressourcensteuermodul 480.
  • Das Zeitplanungsmodul 430 implementiert einige oder alle Funktionsweisen, die zum Zuteilen physischer Ressourcen an der Kommunikationsverbindung zwischen dem Zugangsknoten 475 und dem Endknoten 455 erforderlich sind. Das Zeitplanungsmodul 430 ist in der Regel einer Mediumzugriffssteuerungs(MAC, medium access control)-Schicht zugeordnet oder ein Teil davon. Für die Downlink-Richtung entscheidet das Zeitplanungsmodul 430, welche Daten zu welchem Zeitpunkt übertragen werden. Die Ressourcen können beispielsweise als Zwischenträger und Zeitschlitze zugeteilt werden. Das Zeitplanungsmodul 430 kann auch Uplink-Ressourcenanforderungen vom Endknoten 455 verarbeiten Uplink-Bandbreite gewähren. Das Zeitplanungsmodul 430 kann PHY-Informationen vom Sende-/Empfangsmodul 479 verwenden, wie etwa ein Modulations- und Codierungsschema, benutzen, um die Menge an Ressourcen zu bestimmen, die bestimmten Benutzerdaten zugeteilt werden. Das Zeitplanungsmodul 430 kann auch das Ressourcensteuermodul 480 über Überlastung informieren, die an der Kommunikationsverbindung auftritt, oder über Statistiken im Zusammenhang mit der Überlastungsüberwachung (beispielsweise Pufferbelegung und Ausgangsraten). In einer Ausführungsform kann das Zeitplanungsmodul 430 Aktualisierungen für Zeitplanerparameter, wie etwa Änderungen an Gewichtungen und Guthaben, vom Ressourcensteuermodul 480 empfangen.
  • Das Paketuntersuchungsmodul 429 kann auch Anwendungen erkennen und Anwendungsinformationen, wie etwa Anwendungsklasse, jeweilige Anwendung, Datenübertragungsraten und Dauer, an das Ressourcensteuermodul 480 bereitstellen. In einer Ausführungsform kann das Paketuntersuchungsmodul 429 Zugriffssteuerantwortinformationen empfangen und das Implementieren der Zugriffssteuerantwort unterstützen, etwa durch das Blockieren von Paketen für eine bestimmte Verbindung oder Sitzung.
  • Das Ressourcensteuermodul 480 aus 4 weist ein Ressourcenschätzungsmodul 481, ein Überlastungsüberwachungsmodul 482, ein Zugriffsteuerungsantwortmodul 483 und ein Zeitplanparameterberechnungsmodul 484 auf. Das Ressourcenschätzungsmodul 481 schätzt den erwarteten Ressourcenbedarf aktuell aktiver Anwendungen. Das Ressourcenschätzungsmodul 481 kann Anwendungsparameter, wie etwa erwartete Datenübertragungsrate, und PHY-Parameter, wie etwa Änderungen in der Modulation und Codierung für den Endknoten 455, zum Schätzen des erwarteten Ressourcenbedarfs verwenden. Jeder Ressourcenüberschuss kann für neue Anwendungen verfügbar sein oder zum Steigern der Ressourcen verfügbar sein, die einer aktuell aktiven Anwendung zugeteilt sind.
  • Das Überlastungsüberwachungsmodul 482 überwacht den aktuellen Überlastungszustand. Der aktuelle Überlastungszustand kann abhängig von der durch das Ressourcenschätzungsmodul 481 durchgeführten Ressourcenschätzung unterschiedlich sein. Wenn beispielsweise eine kurzfristige Änderung der Datenübertragungsrate stattfindet (beispielsweise eine Spitze in der Datenübertragungsrate für Video-Streaming mit variabler Datenübertragungsrate), können Informationen vom Zeitplanungsmodul 430 die aktuelle Überlastung angeben (beispielsweise einen Anstieg der Pufferbelegung einer Anwendung oder eine Abnahme des Pufferausgangs einer Anwendung), obwohl die langfristige Ressourcenschätzung nicht auf eine Überlastung hindeutet. Das Überlastungsüberwachungsmodul 482 kann auch Überlastungsverlaufsinformationen verwalten, die beim Vorhersagen von Überlastung benutzt werden können.
  • Das Zugriffsteuerungsantwortmodul 483 kann Steuerantworten erstellen, um logische Übermittlungsabschnitte, Verbindungen und/oder Ströme zuzulassen, abzuweisen, zu verzögern oder zu modifizieren und dadurch Steuerantworten für Sitzungen zu erstellen. Das Zugriffsteuerungsantwortmodul 483 kann die Steuerantworten mithilfe verschiedener Informationen erstellen, beispielsweise Richtlinien (z. B. Priorität von Benutzern oder akzeptable Benutzer-QoE-Niveaus), Dienstgütevereinbarungs(service level agreement, SLA)-Informationen, Anwendungsparameter (z. B. jeweilige Anwendung oder Datenübertragungsrate), Ressourcenschätzungen, APP-Agent-Zusammenwirkungskommunikation und Überlastungsindikatoren.
  • Das Zeitplanparameterberechnungsmodul 484 kann Modifikationen an Zeitplanerparametern wie etwa Gewichtungen und Guthaben berechnen. Das Zeitplanparameterberechnungsmodul 484 kann die Modifikationen mithilfe verschiedener Informationen berechnen, beispielsweise APP-Agent-Zusammenwirkungskommunikation, Richtlinien, SLA-Informationen, Anwendungsparameter, Ressourcenschätzungen, Überlastungsindikatoren und Steuerantworten (z. B. Zulassungssteuerantworten).
  • Das Sende-/Empfangsmodul 479 kann zusätzlich zum Ermöglichen der Uplink- und Downlink-Datenübertragung Übertragungsschicht(physical layer, PHY)-Parameter und Status wie etwa Modulation, Codierung und Signal-Rausch-Verhältnis (signal-to-noise ratio, SNR) im Zusammenhang mit der Kommunikation mit dem Endknoten 455 überwachen oder verwalten. Die Fähigkeit des Zugangsknotens 475 zur Kommunikation mit den Endknoten hängt teilweise von den PHY-Parametern und Status ab. Informationen zu PHY-Parametern und Status können an das Zeitplanungsmodul 430 zum Treffen von Zeitplanungsentscheidungen und an das Ressourcensteuermodul 480 zum Berechnen von Zeitplanerparameteranpassungen oder to Bestimmen von Zulassungssteuerantworten zur Verfügung gestellt werden. Das Sende-/Empfangsmodul 479 kann auch Kommunikation zwischen Funkzugriffsprotokollmodulen im Zugangsknoten 475 und den Endknoten 455 ermöglichen oder erzeugen.
  • In der Uplink-Richtung empfängt das Paketuntersuchungsmodul 429 Benutzerdaten vom Endknoten 455 über das Sende-/Empfangsmodul 479 und leitet die Benutzerdaten an das Kernnetz 410 weiter. Das Paketuntersuchungsmodul 429 empfängt ebenfalls Kommunikation vom Endknoten 455, die für den Anwendungsagent 470 bestimmt ist. Das Paketuntersuchungsmodul 429 kann diese Kommunikation untersuchen und leitet sie an den Anwendungsagent 470 weiter.
  • Der Anwendungsagent 470 und die Anwendung 451 stellen den APP-Zusammenwirkungskommunikationssteuerungsweg 403 her. Der APP-Zusammenwirkungskommunikationssteuerungsweg 403 kann beispielsweise eine TCP-Verbindung sein. Der APP-Zusammenwirkungskommunikationssteuerungsweg 403 wird zum Austauschen von APP-Agent-Zusammenwirkungskommunikation benutzt. Das Leiten von Daten auf dem APP-Zusammenwirkungskommunikationssteuerungsweg 403 kann durch das Paketuntersuchungsmodul 429 ermöglicht werden. Alternativ kann das Leiten durch eine Leitfunktion ermöglicht werden, die innerhalb des Zugangsknotens 475 oder außerhalb desselben vorliegen kann.
  • APP-Agent-Zusammenwirkungskommunikation von der Anwendung 451 an den Anwendungsagent 470 kann beispielsweise Informationen einschließen, mit denen der Zugangsknoten 475 die Zulassungssteuerung und Zeitplanung verbessern kann. Die Kommunikation zwischen dem Anwendungsagent 470 und der Anwendung 451 kann beispielsweise zusätzliche Informationen an das Ressourcensteuermodul 480 bereitstellen.
  • Als ein einführendes Beispiel für APP-Agent-Zusammenwirkungskommunikation kann an ein Kommunikationsnetz gedacht werden, wobei die Anwendung 451 YouTube Video-Streaming an den Benutzer des Endknotens 455 bereitstellt. Das Video-Streaming kann in mehreren Formaten mit unterschiedlichen zugeordneten Datenübertragungsraten verfügbar sein. Informationen zu den Formaten können von einer YouTube-spezifischen Anwendung an einen YouTube-bewussten Anwendungsagent übermittelt werden, der wiederum die Informationen zu den Formaten an das Ressourcensteuermodul bereitstellen kann. Das Ressourcensteuermodul kann die Anwendungsinformationen benutzen, um eine Zulassungssteuerantwort zu erzeugen, die angibt, ob die Formate zu den aktuellen Schätzungen verfügbarer Ressourcen passen, und wenn ja, welche Formate. Der YouTube-bewusste Anwendungsagent kann die Zulassungssteuerantwort zu APP-Agent-Zusammenwirkungskommunikation an die YouTube-spezifische Anwendung verarbeiten und angeben, welche Formate derzeit zulässig sind. In verschiedenen Ausführungsformen kann die jeweilige Formatauswahl vom Anwendungsagent oder von der Anwendung getroffen und zurück an den Anwendungsagent übermittelt werden. Der Anwendungsagent kann das Ressourcensteuermodul über das gewählte Format und die zugeordnete Datenübertragungsrate informieren. Das Ressourcensteuermodul aktualisiert Ressourcenschätzungen und Zeitplanerparameter, um das ausgewählte Format widerzuspiegeln.
  • 4 zeigt eine bestimmte Zuteilung von Funktionen an verschiedene Module und eine bestimmte Verteilung von Modulen in verschiedene Kommunikationsknoten. Es können auch viele andere Anordnungen benutzt werden. Beispielsweise können alle von dem Paketuntersuchungsmodul 429, dem Anwendungsagent 470 und dem Ressourcensteuermodul 480 in einem Gateway-Knoten im Kernnetz sein, beispielsweise in einem Serving-Gateway (S-GW) oder einem Paket-Gateway (P-GW) in einem LTE-Netz, oder ein Teil von ihnen. Außerdem können Zwischenvorrichtungen zwischen dem Zugangsknoten 475 und dem Kernnetz 410 und Endknoten 455 vorliegen. Zahlreiche Kombinationen von Anwendungen und Anwendungsagents und ihre jeweiligen Funktionen können ebenfalls benutzt werden. Beispielsweise kann ein Anwendungsagent vorliegen, der mit allen Anwendungen kommuniziert, ein Anwendungsagent für jede jeweilige Anwendung (z. B. ein YouTube-Anwendungsagent, ein Pandora-Anwendungsagent usw.), ein Anwendungsagent für jeden Endknoten oder ein Anwendungsagent für jede Anwendung (z. B. ein YouTube-Anwendungsagent für einen ersten Endknoten und ein weiterer YouTube-Anwendungsagent für einen zweiten Endknoten). Wenn mehrere Anwendungen und Anwendungsagents vorliegen, können individuelle Kommunikationsverbindungen (z. B. TCP/IP-Verbindungen) zwischen den einzelnen Paaren aus Anwendung und Anwendungsagent vorliegen. Alternativ kann die Kommunikation zwischen mehreren Anwendungen und Anwendungsagents zusammengeführt und über eine reduzierte Anzahl von Verbindungen ausgeführt werden. Beispielsweise kann eine einzelne TCP/IP-Verbindung benutzt werden, um zwischen mehreren Anwendungsagents und Anwendungen für einen bestimmten Endknoten zu kommunizieren.
  • Der Anwendungsagent 470 kann eine Verbindungslebenszyklusverwaltung und Segmentpufferung und Neuordnung für TCP/IP-Verbindungen und andere Verbindungen unter Verwendung verbindungsorientierter und bytestrombasierter Protokolle durchführen, indem er eine Instanz eines TCP-Stapels benutzt. Alternativ kann die APP-Agent-Zusammenwirkungskommunikation eine vereinfachte Kommunikationsverbindung benutzen, beispielsweise UDP/IP.
  • 5 ist ein Blockdiagramm eines Kommunikationssystems, das Beziehungen auf der Steuerungsebene gemäß Aspekten der Erfindung darstellt. Das Kommunikationssystem weist einen Endknoten 555, einen Zugangsknoten 575 und einen Anwendungsserver 590 auf. Der Endknoten 555 weist eine Anwendung 551 auf, die mit einer Serveranwendung 592 im Anwendungsserver 590 kommuniziert. Die Kommunikation erfolgt über den Zugangsknoten 575. Die Anwendung 551 kommuniziert auch mit einem Anwendungsagent 570 im Zugangsknoten 575.
  • Die beispielhaften Protokolle, Steuerungsebenenbeziehungen und anderen Beschreibungen aus 5 können dazu verwendet werden, Aspekte im Zusammenhang mit dem Zugangsknoten 475 aus 4 besser zu verstehen. Der Zugangsknoten 475 aus 4 kann ähnlich oder gleich wie der Zugangsknoten 575 aus 5. Der Endknoten 455 aus 4 kann ähnlich oder gleich wie der Endknoten 555 aus 5 sein. In ähnlicher Weise kann die Kommunikation zwischen dem Zugangsknoten 575 und dem Anwendungsserver 590 ein Netz verwenden, das ähnlich oder gleich wie das Kernnetz 410 aus 4 ist. Ferner kann der Anwendungsserver 590 aus 5 in einem Netz ähnlich oder gleich wie das Internet-Serviceprovider-Netz 101 oder das Kernnetz 102 des Kommunikationsnetzes aus 1 sein oder damit verbunden sein. Der Anwendungsserver kann auch ein Netz aus separat angeordneten Servern sein. Während das Kommunikationssystem aus 4 LTE-Protokollstapel verwendet, können andere Kommunikationssysteme andere Protokollstapel verwenden. Es können mehr oder weniger Protokollschichten vorliegen, die Schichtnamen und Terminologie können unterschiedlich sein, und es kann ein Unterschied hinsichtlich dessen vorliegen, in welcher Schicht eine Funktion angeordnet ist.
  • Vorrichtungen in einem Kommunikationsnetz kommunizieren allgemein auf Kommunikationswegen durch mehrschichtige Protokolle. Protokollstapel in den kommunizierenden Vorrichtungen implementieren die Protokolle. Beispielsweise vermittelt ein Anwendungsdatenweg 501 Kommunikation zwischen dem Endknoten 555 und dem Anwendungsserver 590 über den Zugangsknoten 575 unter Verwendung von Protokollstapeln in jeder Vorrichtung. Zusätzlich zu den Protokollstapeln zum Vermitteln von Benutzeranwendungsdaten und -steuerung können Protokollstapel zum Implementieren und Verwalten der Kommunikationsverbindung als Unterstützung der Benutzeranwendung vorliegen.
  • Der Zugangsknoten 575 aus 5 weist eine RAN(radio access network)-Steuerungsebenenprotokollstapel zum Implementieren des RAN-Steuerungsebenenprotokolls für Steuerungsebenenkommunikation zwischen dem Endknoten 555 und dem Zugangsknoten 575 auf. Das RAN-Steuerungsebenenprotokoll im Zugangsknoten 575 kann beispielsweise mithilfe des Prozessormoduls 281 des Zugangsknotens 275 aus 2 unter Verwendung der Anweisungen vom Speichermodul 283 implementiert werden. Der RAN-Steuerungsebenenprotokollstapel im Zugangsknoten 575 weist ein RAN-Übertragungs(PHY)-Schichtmodul 525, ein Mediumzugriffsteuerungs(MAC)-Schichtmodul 520, ein Funkverbindungssteuerungs(RLC)-Schichtmodul 515, ein Paketdatenkonvergenz(PDCP)-Schichtmodul 510 und ein Funkressourcensteuerungs(RRC)-Schichtmodul 505 auf. Jede dieser Protokollstapelschichten im Zugangsknoten 575 weist eine Entsprechungsschicht im Endknoten 555 auf. Daher weist der RAN-Steuerungsebenenprotokollstapel im Endknoten 555 ein PHY-Schichtmodul 525', ein MAC-Schichtmodul 520', ein RLC-Schichtmodul 515', ein PDCP-Schichtmodul 510' und ein RRC-Schichtmodul 505' auf.
  • In der Steuerungsebene werden RAN-Steuerinformationen in der Regel zwischen höheren oder tieferen Schichten im selben Knoten ausgetauscht, wodurch auf logische Weise Entsprechungsschicht-Steuerverbindungen zwischen einer Schicht am Zugangsknoten 575 und der entsprechenden Schicht am Endknoten 555 erstellt werden. Ein RAN-Steuerungsweg 502 verbindet die Entsprechungsschichten des Zugangsknotens 575 und des Endknotens 555. Obwohl 5 einen einzelnen Endknoten 555 darstellt, kann eine RAN-Steuerungsebenenschicht am Zugangsknoten 575 logische Übermittlungssteuerabschnitte an mehrere Entsprechungsschichten an mehreren Endknoten aufweisen.
  • Die entsprechenden RAN-Steuerungsebenenschichtmodule tauschen die notwendigen Steuerinformationen zum Steuern und Betreiben der Kommunikationsverbindung zwischen den zwei Vorrichtungen aus. Diese Steuerinformationen gehen aus dem Zugangsknoten 575 und dem Endknoten 555 hervor und terminieren dort, und sie sind für das Betreiben und Verwalten der Kommunikationsverbindung spezifisch. Im Gegensatz dazu gehen Benutzeranwendungsdaten und Anwendungssteuernachrichten aus dem Endknoten 555 und dem Anwendungsserver 590 und terminieren dort. Aus Sicht des Zugangsknotens 575 können Benutzeranwendungsdaten und Anwendungssteuernachrichten als auf der Datenebene und nicht der Steuerungsebene transportiert angesehen werden.
  • Das RAN-Übertragungsschichtmodul 525 des Zugangsknotens 575 steht in einem Steuernachrichtentsprechungsverhältnis zum RAN-Übertragungsschichtmodul 525' des Endknotens 555. Das RAN-Übertragungsschichtmodul 525 des Zugangsknotens 575 kann beispielsweise Übertragungsleistungsänderungen des RAN-Übertragungsschichtmoduls 525' des Endknotens 555 anfordern. Das RAN-Übertragungsschichtmodul 525' des Endknotens 555 kann Funkverbindungsqualitätsmetriken wie etwa Signal-Rausch-Verhältnis(SNR)-Messungen an das RAN-Übertragungsschichtmodul 525 am Zugangsknoten 575 senden. Das MAC-Schichtmodul 520 des Zugangsknotens 575 steht in einem Steuernachrichtentsprechungsverhältnis zum MAC-Schichtmodul 520' des Endknotens 555. Die MAC-Schichtmodule können beispielsweise Ressourcenanforderungen und -erteilungen austauschen. Das RLC-Schichtmodul 515 des Zugangsknotens 575 steht in einem Steuernachrichtentsprechungsverhältnis zum RLC-Schichtmodul 515' des Endknotens 555. Das RLC-Schichtmodul kann beispielsweise Datensegmentierungs- und -reassemblierungsinformationen austauschen. Das PDPC-Schichtmodul 510 des Zugangsknotens 575 steht in einem Steuernachrichtentsprechungsverhältnis zu einem PDCP-Schichtmodul 510' des Endknotens 555. Die PDCP-Schichtmodule können beispielsweise Verschlüsselungs- und Komprimierungsinformationen austauschen. Das RRC-Schichtmodul 505 des Zugangsknotens 575 steht in einem Steuernachrichtentsprechungsverhältnis zu einem RRP-Schichtmodul 505' des Zugangsknotens 575. Die RRC-Schichtmodule können beispielsweise Dienstgüte(QoS)-Parameter logischer Übermittlungsabschnitte austauschen.
  • Der Austausch von Informationen zwischen Entsprechungsschichten mithilfe des Steuerungswegs 502 kann auf der Verwendung von einem oder mehreren logischen, Transport- und physischen Kanälen beruhen. Bei LTE beispielsweise werden Systeminformationen für eine gesamte Zelle am RRC-Schichtmodul 505 im Zugangsknoten 575 definiert und über Datensätze, die als ein Hauptinformationsblock (master information block, MIB) und ein oder mehrere Systeminformationensblöcke (SIBs) gebildet sind, an den Endknoten 555 übermittelt. Der MIB und die SIBs werden über den logischen Übertragungssteuerkanal (broadcast control channel, BCCH), den Transportübertragungskanal (transport broadcast channel, BCH) und schließlich den physischen Übertragungskanal (physical broadcast Kanal, PECH) und den gemeinsamen physischen Downlink-Kanal (physical downlink shared channel, PDSCH) abwärts durch den Stapel geleitet. Steuerkanalinformationen, die an einen bestimmten Endknoten gesendet werden müssen, werden über eine Signalisierungsfunkträger(signaling radio bearer, SRB)-Verbindung übermittelt und von dem Stapel mithilfe des logischen Downlink-Steuerkanals (logical downlink control channel, DCCH), des gemeinsamen Downlink-Transportkanals (transport downlink shared channel, DL-SCH) und des gemeinsamen physischen Downlink-Kanals (physical downlink shared channel, PDSCH) weitergeleitet. Für die Kommunikation zwischen der Anwendung 551 und der Serveranwendung 592 werden ein Transport- und Verbindungsprotokolle-Modul 550' am Endknoten 555 und ein Entsprechungstransport- und -verbindungsprotokolle-Modul 550 am Anwendungsserver 590 verwendet, um den Anwendungsdatenweg 501 herzustellen. Der Anwendungsdatenweg 501 transportiert Anwendungssteuerdaten und Anwendungsbenutzerdaten. In verschiedenen Ausführungsformen kann der Anwendungsdatenweg 501 die gleichen oder unterschiedliche Transport- und Verbindungsprotokolle für Anwendungssteuerdaten und Anwendungsbenutzerdaten verwenden. Außerdem können die gleichen oder unterschiedliche Instanzen (z. B. Softwareprozesse) der Protokollstapel für Anwendungssteuerdaten und Anwendungsbenutzerdaten verwendet werden.
  • Der Anwendungsdatenweg 501 kann als Benutzerdaten über den RAN-Protokollstapel übermittelnd angesehen werden. Anders als Daten auf dem RAN-Steuerungsweg 502 terminieren Daten vom Endknoten 555 auf dem Anwendungsdatenweg 501 nicht im Zugangsknoten 575. Stattdessen werden Daten auf dem Anwendungsdatenweg 501 durch ein Datenbrücken/Relaismodul 530 überbrückend an einen Kommunikationsübertragungsabschnitt geleitet, um schließlich an den Anwendungsserver 590 transportiert zu werden. Wenn eine Anwendung keine APP-Agent-Zusammenwirkungskommunikation bereitstellt, kann der gesamte Anwendungsverkehr überbrückend an den nächsten Knoten geleitet werden. Für eine solche Anwendung kann die Anwendungssteuerung auf die Kommunikation zwischen der Anwendung und einer zugeordneten Serveranwendung beschränkt sein.
  • Der Transport an den Anwendungsserver 590 kann eine Vielzahl von Übermittlungsabschnitten vom Zugangsknoten 575 beispielsweise durch Gateway-Knoten oder Router-Knoten einschließen. Der Zugangsknoten 575 kann ein weiteres Transport- und Verbindungsprotokolle-Modul 563 verwenden, um über ein weiteres Übertragungsschichtmodul 565 mit einem ersten Upstream-Kommunikationsknoten zu kommunizieren. Das Transport- und Verbindungsprotokolle-Modul 563 kann beispielsweise das weiterentwickelte allgemeine paketorientierte Funkdienst(general packet radio service, GPRS)-Tunnel-Protokoll (eGTP) verwenden. Das Übertragungsschichtmodul 565 kann Daten beispielsweise an einem Mikrowellen-Backhaul oder einem Träger-Ethernet-Übermittlungsabschnitt übertragen. Am Anwendungsserver 590 werden die Daten über ein Übertragungsschichtmodul 597 empfangen und an das Transport- und Verbindungsprotokolle-Modul 550 übergeben. Entsprechend kann das Transport- und Verbindungsprotokolle-Modul 550 im Anwendungsserver 590 Protokolle bereitstellen, die Entsprechungen zu den Protokollen sind, die im Transport- und Verbindungsprotokolle-Modul 563 im Zugangsknoten 575 benutzt werden, und zusätzlich zu den Protokollen für die Kommunikation mit dem Endknoten 555 Protokolle zur Kommunikation mit anderen Kommunikationsknoten zwischen dem Anwendungsserver 590 und dem Zugangsknoten 575 bereitstellen.
  • Daten auf dem Anwendungsdatenweg 501, Daten auf dem RAN-Steuerungsweg 502 und Daten auf dem APP-Zusammenwirkungskommunikationssteuerungsweg 503 werden über die RAN-Protokollstapel zwischen dem Endknoten 555 und dem Zugangsknoten 575 transportiert. Allerdings kann das Paketuntersuchungsmodul 529 im Zugangsknoten 575 die APP-Agent-Zusammenwirkungskommunikation an den Anwendungsagent 570 ablenken. Das Erstellen und Übermitteln von Nachrichten am APP-Zusammenwirkungskommunikationssteuerungsweg 503 kann zusätzliche Protokolle im Zugangsknoten 575 entsprechen, die zu Protokollen in Entsprechung gesetzt sind, die im Transport- und Verbindungsprotokolle-Modul 550' im Endknoten 555 benutzt werden. Die zusätzlichen Protokolle können beispielsweise von dem Paketuntersuchungsmodul 529 oder dem Anwendungsagent 570 bereitgestellt werden.
  • Netze verwenden Protokollschichten, um die Funktionen einer Schicht von denjenigen zu abstrahieren, die von einer anderen Schicht bereitgestellt werden. Die Abstraktion von Schichten kann eine bessere Übertragbarkeit von Anwendungen an verschiedene Netze ermöglichen. Die Einleitung und anschließende Terminierung von Paketströmen in einem Netz kann durch bestimmte Anwendungen oder Dienste ausgelöst werden. Ein Steuerungsablauf und Benutzerdatenpakete bezüglich der Benutzung einer Endbenutzeranwendung oder eines Endbenutzerdienstes werden als Sitzung bezeichnet. Zu Beispielen von Sitzungen gehören ein Voice-over-Internet-Protokoll(VoIP)-Gespräch mithilfe der Anwendung Skype von einem Laptop, Video-Streaming-Wiedergabe mithilfe einer YouTube-App, die auf einem Mobiltelefon auf Android-Basis ausgeführt wird, und eine 2-Wege-Videokonferenz mithilfe der Anwendung Apple iChat.
  • Netzknoten, etwa Anwendungsserver oder Proxyserver, und Endknoten, etwa Smartphones, Tablets oder Laptop-Computer, können eine Sitzung einleiten oder daran teilnehmen. Knoten können eine oder mehrere Sitzungen gleichzeitig abhalten. Die Sitzungen können voneinander unabhängig sein (indem z. B. ein Benutzer Facebook und E-Mail gleichzeitig nutzt) oder miteinander in Beziehung stehen (z. B. eine Browsing-Sitzung, aus der sich zwei Video-Streaming-Sitzungen ergeben). Eine Sitzung kann zwischen zwei Knoten hergestellt werden. Alternativ kann eine Sitzung als eine Beziehung zwischen einem Knoten und vielen Knoten mittels Nutzung von beispielsweise Multicast- und Broadcast-Paketprotokollen betrachtet werden.
  • Sitzungen können anhand verschiedener Kriterien charakterisiert oder kategorisiert werden. Eine spezifische Anwendung bezeichnet die jeweilige Anwendung, die vom Benutzer eingeleitet wurde und für den Start der Sitzung verantwortlich ist. Zu Beispielen spezifischer Anwendungen zählen eine YouTube-App, der Chrome-Internetbrowser und Skype-Telefonie-Software. Allgemeiner kann eine Anwendungsklasse benutzt werden, um eine Gesamtfunktion zu beschreiben, die von einer jeweiligen Sitzung erfüllt wird. Zu Beispielen für Anwendungsklassen gehören Video-Streaming, Telefonie, Internetbrowsing, E-Mail und Spiele.
  • Eine Sitzung kann aus einem oder mehreren unabhängigen Datenströmen bestehen, die dieselbe oder möglicherweise unterschiedliche zugrunde liegende Verbindungen nutzen. Beispielsweise kann eine einzelne VoIP-Gesprächssitzung zwei Datenströme enthalten. Ein Datenstrom kann mithilfe einer User-Datengram-Protokoll(UDP)-Verbindung den bidirektionalen Sprachverkehr bedienen (d. h. Payload- oder Datenebenenpakete). Ein zweiter Datenstrom kann ein oder mehrere Übertragungssteuerungsprotokoll(transmission control protocol, TCP)-Verbindungen für Steuerungsdaten zur Handhabung der Gesprächseinrichtung/des Gesprächsabbruchs (d. h. Signalisierungs- oder Steuerungsebenenpakete) verwenden, wie etwa bei der Verwendung des Sitzungsaufbauprotokolls (session initiation protocol, SIP). Im Beispiel von Video-Skype können ein Strom zum Übertragen der SIP-Signalisierung, zum Starten, Unterbrechen und anderweitigen Steuern der Sitzung, ein zweiter Strom zum Übertragen von Sprachpaketen mittels Echtzeittransportprotokoll (Real-Time Transport protocol, RTP) und ein dritter Strom zu Übertragen von Videopaketen mittels RTP vorliegen.
  • Wenn eine Anwendung von einem Benutzer an einem Endknoten eingeleitet wird, kann die Anwendung mit Steuersignalisierung zwischen der Anwendung und einem zugeordneten Anwendungsserver beginnen. Wenn beispielsweise eine YouTube-App gestartet wird, fordert sie Informationen zu verfügbaren Video-Feed-Auswahlmöglichkeiten von einem YouTube-Feed-Server mit mehreren gleichzeitigen Hypertextübertragungsprotokoll(hypertext transfer protocol, HTTP)-Anforderungen an. Der YouTube-Feed-Server antwortet in HTTP-Antworten in einem komprimierten Format mit Daten zu Feeds. Jede HTTP-Anforderung/Antwort wird auf separaten TCP-Verbindungen durchgeführt, die über ein TCP-Herstellungsprotokoll (z. B. SYN, SYN-ACK und ACK-Nachrichten) zwischen dem TCP-Stapel an den Endknoten und einem TCP-Stapel am YouTube-Server hergestellt werden. Sobald die Video-Feed-Daten empfangen wurden, kann die YouTube-App durch mehrere gleichzeitige HTTP-GET-Anforderungen an einen YouTube-Bildserver nach Miniaturbildern für die Videos fragen, die in den Feed-Daten aufgeführt sind. Der YouTube-Bildserver stellt die angeforderten Miniaturbilder in HTTP-Antworten bereit. Jede Miniaturbilder-Anforderung/Antwort wird über eine eigene separate TCP-Verbindung übertragen.
  • Für jedes Video in den Video-Feeds und Suchergebnissen werden mehrere einheitliche Ressourcenanzeiger (uniform resource locator, URL) für unterschiedliche Formate des Videos bereitgestellt. Die YouTube-App entscheidet auf Grundlage ihrer Fähigkeiten und der Benutzerkonfigurationen und -einstellungen, welches Format benutzt wird. Die YouTube-App sendet eine HTTP-GET-Anforderung mit dem URL des Videos im ausgewählten Format an den Server. Der YouTube-Server sendet das angeforderte Video in einer HTTP-Antwort zurück. Die HTTP-Antwort wird in viele IP-Pakete segmentiert. Das erste IP-Paket der HTTP-Antwort überträgt den HTTP-Antwortstatuscode (200 = OK). Ein Beispiel für HTTP-Antwort-Header ist unten dargestellt.
    HTTP/1.1 200 OK
    Last-Modified: Sat, 11 Feb 2012 08:29:46 GMT
    Content-Type: video/mp4
    Date: Tue, 28 Feb 2012 00:31:10 GMT
    Expires: Wed, 29 Feb 2012 00:31:10 GMT
    Cache-Control: public, max-age = 86400
    Accept-Ranges: bytes
    Content-Length: 56924607
    X-User-Agent-Options: no-save
    Connection: close
    X-Content-Type-Options: nosniff
    Server: gvs 1.0
  • Im Beispiel oben gibt der HTTP-Antwort-Header „Content-Type” (Art des Inhalts) an, dass Video im MP4-Format in der Antwort enthalten ist. Der HTTP-Antwort-Header „Content-Length” (Länge des Inhalts) gibt an, dass die Länge des in der HTTP-Antwort enthaltenen MP4-Videos etwa 57 MB beträgt
  • 6 ist ein Blockdiagramm von Anwendungsagents und Anwendungen gemäß Aspekten der Erfindung. Die Anwendungsagents sind einem Zugangsknoten 675 zugeordnet; die Anwendungen sind einem Endknoten 655 zugeordnet. Anwendungen im Endknoten 655 wirken mit den Anwendungsagents im Zugangsknoten 675 zusammen. Die Anwendungsagents und Anwendungen können beispielsweise in dem Kommunikationssystem aus 4 verwendet werden. Der Zugangsknoten 675 aus 6 kann in verschiedenen Ausführungsformen ähnlich oder der gleiche wie der Zugangsknoten 475 aus 4 sein; der Endknoten 655 aus 6 kann in verschiedenen Ausführungsformen ähnlich oder der gleiche wie Endknoten 455 aus 4 sein.
  • Der Zugangsknoten 675 weist eine Hauptanwendungsagent 670 auf. Der Hauptanwendungsagent 670 kommuniziert mit einer Hauptanwendung 651 im Endknoten 655. In einer Ausführungsform ist die Hauptanwendung 651 eines Betriebssystems des Endknotens 455. Der Hauptanwendungsagent 670 und die Hauptanwendung 651 ermöglichen Kommunikation zwischen spezifischen Anwendungsagents 671(1)–671(n) im Zugangsknoten 675 und spezifischen Anwendungen 653(1)–653(n) im Endknoten 655.
  • Der Hauptanwendungsagent 670 und die Hauptanwendung 651 können Kommunikation zwischen allen spezifischen Anwendungsagents 671 und den spezifischen Anwendungen anhand einer einzelnen TCP-Verbindung ermöglichen. Ein IP-Weg wird in einer Ausführungsform zwischen der Hauptanwendung 651 und dem Hauptanwendungsagent 670 hergestellt.
  • Die Hauptanwendung 651 und der Hauptanwendungsagent 670 können sich durch verschiedene Techniken der IP-Adresse der eigenen Entsprechung bewusst sein, die die gleiche wie die IP-Adresse des zugeordneten Zugangs- oder Endknotens sein kann, aber nicht sein muss. So kann etwa der Zugangsknoten die IP-Adresse eines Endknotens erstellen oder erkennen, wenn der Endknoten dem Netz beitritt. In vielen Ausführungsformen liegen mehrere gleichzeitig betriebene Endknoten vor, und die Hauptanwendungsagent 670 ist sich entsprechend mehrerer Entsprechungsknotenadressen bewusst. Es kann Adressauflösungsprotokoll (address resolution protocol, ARP) benutzt werden, wenn eine geeignete zugrundeliegende Schicht-2-Adresse verfügbar ist (z. B. eine Ethernet-MAC-Adresse), auf der die ARP-Funktion beruhen kann. Alternativ kann der Hauptanwendungsagent 670 der Hauptanwendung 651 unter Verwendung einer dynamischen Zuweisungstechnik wie beispielsweise DHCP (dynamic host configuration protocol) Adressen zuweisen. Alternativ können die IP-Weginformationen in die Hauptanwendung 651 und den Hauptanwendungsagent 670 programmiert sein, beispielsweise durch einen Bediener über eine Verwaltungsverbindung. In einer weiteren Alternative gibt der Zugangsknoten 675 die IP-Adresse des Hauptanwendungsagent 670 bekannt. Die IP-Adresse kann als eine Ergänzung eines bereits zum Steuern des RAN vorhandenen Steuerungskanals bekanntgegeben werden (z. B. Verwendung eines RAN-Steuerungswegs). Zum Beispiel kann der Zugangsknoten 675 die Adresse in eine Netzeintrittsantwort an Endknoten einschließen, wenn diese dem Netz beitreten, oder die Adresse auf einem Übertragungssteuerungskanal (z. B. einem LTE-System-Information-Block(SIB)-Kanal) übertragen.
  • Die IP-Adresse muss nicht unbedingt aus dem durch einen Zugangsknoten und zugeordnete Endknoten definierten Netz heraus freigabefähig sein. Daher können verschiedene bekannte, nicht freigabefähige IP-Adressen benutzt werden. Die Zuweisung dieser nicht freigabefähigen IP-Adressen in einem LTE-Netz kann auf einer eNodeB-PCI (physical cell identity, physikalische Zellidentität) basieren. Beispielsweise kann der IP-Adresse eines Hauptanwendungsagent in einem eNodeB eine Basisadresse von 172.16.0.0 plus ein Versatz von 9 Bit (den 9 niedrigstwertigen Bits) entsprechend seinem 9-Bit-PCI-Wert zugewiesen werden. Dem Hauptanwendungsagent in einem eNodeB mit einem PCI-Wert von 255 würde die IP-Adresse 172.16.0.255 zugewiesen. Da die eNodeB-PCI an alle UEs im Dienstbereich des eNodeB übertragen wird, kann die IP-Adresse des Hauptanwendungsagent von einer UE ohne RAN-Signalisierungs-Overhead berechnet werden. Diese Technik kann auch auf IPv6-Adressierung angewandt werden.
  • In ähnlicher Weise kann auch die IP-Adresse einer Hauptanwendung in einem LTE Benutzergerät eine nicht freigabefähige Adresse sein. Die nicht freigabefähige Adresse kann aus einer Kombination einer Basisadresse (mit IPv4 oder IPv6) einschließlich eines Versatzes gebildet werden. Der Versatz kann beispielsweise auf einem Standardfunkträger-Identifikator oder einer temporären mobilen Teilnehmeridentität (Temporary Mobile Subscribe Identity, M-TMSI) beruhen. Da dem Hauptanwendungsagent die Adressierungsmethode bekannt sein kann, kann die IP-Adresse der Hauptanwendung ohne RAN-Signalisierungs-Overhead ermittelt werden.
  • Alternativ können die IP-Datagramme, die als Teil der APP-Agent-Zusammenwirkungskommunikation gesendet werden, eine Kombination aus ausschließlich aus Nullen (0.0.0.0) bestehenden Quelladressen und Broadcast- oder Multicast-Zieladressen verwenden. In einer Ausführungsform kann Kommunikation vom Hauptanwendungsagent 670 an die Hauptanwendung 651 eine IP-Quelladresse von 0.0.0.0 und a Broadcast-Zieladresse von 255.255.255.255 verwenden. Alternativ kann eine Multicast-Adresse im Bereich zwischen 224.0.0.0 und 239.255.255.255 als Zieladresse verwendet werden. In einer Ausführungsform kann die Multicast- oder Broadcast-Zieladresse durch eine geeignete Unicast-IP-Adresse ersetzt werden, sobald sie mithilfe der oben beschriebenen Techniken zugewiesen und erkannt wurde. Ähnliche Verfahren und können für die spezifischen Anwendungsagents 671 und die spezifischen Anwendungen 653 benutzt werden. Das oben beschriebene IPv4-Adressierungsverfahren kann auf die Funktion mit einem IPv6-Netz ausgedehnt werden.
  • In einer Ausführungsform erfolgt die Kommunikation zwischen der Hauptanwendung 651 und dem Hauptanwendungsagent 670 über einen Steuerkommunikationskanal, der spezifisch für die Funkzugriffstechnik (RAT) vorgesehen ist. Die Kommunikation kann beispielsweise individuelle oder Broadcast-Nachrichten verwenden. Um neue spezifische Anwendungen zu ermöglichen, können RAT-spezifische Nachrichten verwendet werden, die einen Container für anwendungsspezifische Nachrichten bereitstellen. In einem LTE-Netz beispielsweise und unter Bezugnahme auf 5 können ein oder mehrere Signalisierungsfunkträger (SRBs) benutzt werden, um Nachrichten an die Anwendung 551 und den Anwendungsagent 570 und von diesen zu übertragen. In einer Ausführungsform können Nachrichten auf einem oder mehreren existierenden SRBs gemäß dem Standard 33rd Generation Partnership Project (3GPP) übertragen werden. Alternativ können Nachrichten auf einem oder mehreren SRBs übertragen werden, die zum Zweck der Übertragung von Nachrichten zwischen einer Anwendung und einem Anwendungsagent eingerichtet werden. In einem solchen Szenario kann das Paketuntersuchungsmodul 529 im Zugangsknoten 575 APP-Agent-Zusammenwirkungskommunikationsnachrichten, die auf einem SRB zwischen dem Endknoten 555 und dem Zugangsknoten 575 gesendet wird, auffangen, verarbeiten und darauf antworten, anstatt die Nachrichten an die MME weiterzuleiten, wie im 3GPP-Standard definiert.
  • In einer alternativen Ausführungsform kann APP-Agent-Zusammenwirkungskommunikation einen existierenden oder dedizierten Benutzerdatenebenen-Kommunikationskanal verwenden, der zum Zweck der Übermittlung von Anwendungsdatenverkehr zwischen dem Zugangsknoten 575 und dem Endknoten 555 eingerichtet wird. In diesem Fall können APP-Agent-Zusammenwirkungskommunikation auf dem logischen APP-Zusammenwirkungskommunikationssteuerungsweg 503 und Benutzerdatenverkehr auf dem logischen Anwendungsdatenweg 501 in demselben Benutzerdatenebenen-Kommunikationskanal angeordnet sein. In einem LTE-Netz beispielsweise kann APP-Agent-Zusammenwirkungskommunikation auf einem existierenden Standarddatenfunkträger (default data radio bearer, DRB) oder dedizierten DRB übertragen und zum Verbrauch am Zugangsknoten gekennzeichnet oder markiert werden, anstatt an das Kernnetz weitergeleitet zu werden. Alternativ kann ein neuer dedizierter DRB zum Übertragen von APP-Agent-Zusammenwirkungskommunikation eingerichtet werden. Außerdem kann APP-Agent-Zusammenwirkungskommunikation auf mehreren DRBs oder einer Kombination von einem oder mehreren SRBs und einem oder mehreren DRBs übertragen werden. Beispielsweise können verschiedene Träger verschiedenen spezifischen Anwendungen oder Gruppen spezifischer Anwendungen zugeordnet sein.
  • In einer Ausführungsform kann ein DRB, der speziell zum Übertragen von APP-Agent-Zusammenwirkungskommunikation dient, eingerichtet werden, ohne Signalisierung zwischen dem Endknoten 555 und dem Kernnetz zu verwenden. In einem LTE-Netz beispielsweise kann ein DRB speziell zum Übertragen von APP-Agent-Zusammenwirkungskommunikation erstellt werden, ohne die Mobilitätsmanagementeinheit (MME) zu beteiligen, die im Kernnetz angeordnet ist, wodurch die Signalisierung reduziert und die Netzeffizienz verbessert wird. In einem solchen Szenario kann das Paketuntersuchungsmodul 529 im Zugangsknoten 575 APP-Agent-Zusammenwirkungskommunikationsnachrichten, die zwischen dem Endknoten 555 und dem Zugangsknoten 575 gesendet werden, auffangen, verarbeiten und darauf antworten, anstatt die Nachrichten an die MME oder S-GW weiterzuleiten, wie es im 3GPPS-tandard für Signalisierungsnachrichten bzw. Datenverkehr definiert ist.
  • Der Hauptanwendungsagent 670 und die Hauptanwendung 651 können ebenfalls APP-Agent-Zusammenwirkungskommunikation verarbeiten. Beispielsweise kann der Hauptanwendungsagent 670 oder die Hauptanwendung 651 Informationen, die wischen den spezifischen Anwendungsagents 671 und den spezifischen Anwendungen 653 übermittelt werden, koordinieren, kombinieren oder in anderer Weise manipulieren.
  • Die Hauptanwendung 651 kann APP-Agent-Zusammenwirkungskommunikation derart verarbeiten, dass die spezifischen Anwendungen 653 sich der APP-Agent-Zusammenwirkungskommunikation nicht bewusst sein oder daran beteiligt werden müssen. Dadurch können bereits existierende spezifische Anwendungen ohne Modifikation von APP-Agent-Zusammenwirkungskommunikation profitieren.
  • In einer Ausführungsform kann die Hauptanwendung 651 Video-Streaming Kommunikation zwischen einer Anwendung an einem Endknoten und einer Serveranwendung auffangen und verfügbare Videodarstellungen gemäß den Einschränkungen der Systemkapazität herausfiltern. Betrachten wir beispielsweise das oben beschriebene YouTube-Video-Streaming-Beispiel. Video-Streaming kann in mehreren Formaten und Darstellungen verfügbar sein, die jeweils eine zugeordnete Datenübertragungsrate aufweisen. Beispielsweise kann der YouTube-Server ein progressives Downloadformat verwenden, so dass die YouTube-Anwendung (ein Beispiel einer spezifischen Anwendung 653) ein Wiedergabedatei aus einem Satz von Dateien, die jeweils eine andere Bitrate aufweisen, über einen HTTP-GET-Befehl auswählen kann. Die Liste verfügbarer Formate und Bitraten wird über eine Liste URLs (eine pro Wiedergabedatei) übermittelt und wird normalerweise vom YouTube-Server an die YouTube-Anwendung gesendet. Die Liste kann von der Hauptanwendung 651 aufgefangen und gemäß den Einschränkungen der verfügbaren Kapazität gefiltert werden, bevor sie an die YouTube-Anwendung weitergeleitet wird.
  • Die Filterung kann unterschiedliche Formen annehmen. In einer Ausführungsform wird die Liste verfügbarer Formate, die von der Hauptanwendung 651 aufgefangen wird, über APP-Agent-Zusammenwirkungskommunikation an den Hauptanwendungsagent 670 oder einen der spezifischen Anwendungsagents 671 gesendet. Die Formate können vom Hauptanwendungsagent 670 oder dem spezifischen Anwendungsagent 671 gefiltert werden. Die Filterung kann nach Hinzuziehung eines Ressourcensteuermoduls (z. B. des Ressourcensteuermoduls 480 aus 4) erfolgen. In Zeiten der Überlastung beispielsweise kann das Ressourcensteuermodul eine Zulassungssteuerantwort bereitstellen, die das gesamte Video-Streaming auf Bitraten von unter 1 Mbps beschränkt. Der Hauptanwendungsagent 670 oder der spezifische Anwendungsagent 671 benutzt diese Informationen, um alle Streaming-Optionen (z. B. URLs) mit Bitraten über 1 Mbps von der Liste verfügbarer Formate zu löschen, bevor die gefilterte Liste zurück an die Hauptanwendung gesendet wird. In einer alternativen Ausführungsform kann der Hauptanwendungsagent 670 regelmäßige Aktualisierungen der Hauptanwendung 651 über APP-Agent-Zusammenwirkungskommunikation bereitstellen, die aktuelle Einschränkungen der Video-Streaming-Bitraten beschreibt. Die Hauptanwendung 651 wiederum verwendet diese Informationen, um die Bitratenoptionen lokal zu filtern, bevor sie an die spezifische YouTube-App gesendet werden. Die genannten Techniken können auf jede beliebige Videowiedergabetechnik angewandt werden, die Ströme mit mehreren Bitraten einschließt, wie etwa dynamisches adaptives Streaming über HTTP (DASH), Smooth Streaming von Microsoft, Live Streaming von Apple und dynamisches Streaming von Adobe.
  • Informationen oder Anforderungen, die für mehrere verschiedene Anwendungen gemeinsam sind, können zusammengelegt werden. Beispielsweise kann der Hauptanwendungsagent 670 die Hauptanwendung 651 mit aktuellem Überlastungs- und Überschussressourcen-Spielraum versorgen. Die Hauptanwendung 651 kann dann Überlastungs- und Ressourcenspielrauminformationen an die spezifischen Anwendungen 653 leiten.
  • Außerdem können häufige Abfragen, etwa, ob eine bestimmte Anwendungsklasse (z. B. Sprache, Video) bei einer bestimmten Datenübertragungsrate auf einer gewünschten QoS-Stufe unterstützt werden kann, einheitlich in einem einzelnen Hauptanwendung-Hauptanwendungsagent-Paar statt in jeder spezifischen Anwendung und jedem spezifischen Anwendungsagent implementiert werden. Zulassungssteuerantworten, etwa solche, die einen Dienst beenden oder modifizieren, können zusätzlich in der Hauptanwendung 651 und dem Hauptanwendungsagent 670 implementiert werden.
  • Neben der Unterstützung gemeinsamer von den Anwendungen erzeugter Zusammenwirkungskommunikation können die Hauptanwendung 651 und der Hauptanwendungsagent 670 etwaige zusätzliche APP-Agent-Zusammenwirkungskommunikation durchleiten. Das heißt, Zusammenwirkungskommunikation, die für ein bestimmtes Paar der spezifischen Anwendungen 653 und spezifischen Anwendungsagents 671 spezifisch ist, kann durch die Hauptanwendung 651 und den Hauptanwendungsagent 670 durchgeleitet werden. Beispielsweise kann Zusammenwirkungskommunikation zu einem Video-Client-Wiedergabepufferstatus von einer der spezifischen Anwendungen 653 durch die Hauptanwendung 651 und den Hauptanwendungsagent 670 an einen der spezifischen Anwendungsagents 671 geleitet werden.
  • Die Verwendung eines Hauptanwendungsagents oder einer Hauptanwendung kann Signalisierung-Overhead reduzieren und die Belastung von Anwendungsentwicklern reduzieren. Dies kann auch die Komplexität der Schnittstellenbildung der Anwendungsagent(s) 671 zu anderen Funktionen im Zugangsknoten 675 reduzieren, wie etwa einem Ressourcensteuermodul.
  • Es sind zahlreiche Variationen der Anwendungsagents und Anwendungen aus 6 möglich. Beispielsweise kann eine Hauptanwendung direkt mit spezifischen Anwendungsagents in einem Zugangsknoten kommunizieren, der keinen Hauptanwendungsagent einschließt. In ähnlicher Weise kann ein Hauptanwendungsagent direkt mit spezifischen Anwendungen in einem Endknoten kommunizieren, der keine Hauptanwendung einschließt. Außerdem kann ein Zugangsknoten einen Hauptanwendungsagent sowie einen oder mehrere Anwendungsagents aufweisen, die direkt mit spezifischen Anwendungen kommunizieren, und ein Endknoten kann eine Hauptanwendung sowie eine oder mehrere Anwendungen aufweisen, die direkt mit spezifischen Anwendungsagents kommunizieren. Ferner können die vorstehenden Adressierungsmethoden (oder Varianten derselben) auch in Abwesenheit eines Hauptanwendungsagent oder einer Hauptanwendung verwendet werden.
  • Die An- oder Abwesenheit eines Hauptanwendungsagent in einem Zugangsknoten kann mithilfe eines Datenfelds oder Bits innerhalb eines existierenden Übertragungssteuerkanals signalisiert werden, beispielsweise in einer LTE-SIB- oder MIB-Nachricht. Das Datenfeld oder Bit kann eine existierende, aber nicht verwendete Position in einer Nachricht verwenden. Alternativ kann ein neues Feld in einer existierenden SIB-Nachricht oder ein vollkommen neuer SIB erstellt werden, um die Anwesenheit eines Hauptanwendungsagents anzugeben.
  • In einer Ausführungsform übermittelt der Zugangsknoten 675 die An- oder Abwesenheit des Hauptanwendungsagents 670 über Übermittlung an ein Element im Kernnetz, das anschließend den Endknoten 655 informiert. In einem LTE-Netz beispielsweise kann ein eNB eine Nachricht senden, die die Existenz oder Abwesenheit eines Hauptanwendungsagents am eNB angibt, mithilfe des von 3GPP definierten S1-Kommunikationkanals an den MME-Server, der im EPC-Kernnetz angeordnet ist, senden. Das 3GPP S1-Setup/eNodeB Configuration Update kann zur Angabe der Anwendungsagentunterstützung durch einen ASN.1-Erweiterungsmarkers und ein neues Feld ergänzt werden, das das Typ-Länge-Wert(type-length-value, TLV)-Format nutzt. Nach dem Empfang der S1-Nachricht kann die MME die Anwesenheits- oder Abwesenheitsinformationen über eine 3GPP-NAS-Nachricht an die UE senden. Es können auch viele andere Signalisierungsverfahren benutzt werden.
  • Der Endknoten 655 kann in einer Ausführungsform die An- oder Abwesenheit einer Hauptanwendung 651 über Kommunikation an ein Element im Kernnetz signalisieren. Beispielsweise kann eine LTE-UE die Anwesenheit einer Hauptanwendung 651 über eine NAS-Nachricht an die MME signalisieren. Beispielsweise kann die UE-spezifische S1-Initial Context Setup/E-RAB Setup/Modify-Nachricht dazu modifiziert werden, Anwesenheitsinformationen als optionales Element im TLV-Format einzuschließen. Nach dem Empfang durch die MME übermittelt die MME dann die Informationen mit dem passenden eNB.
  • In einer Ausführungsform kann der Zugangsknoten 675 die An- oder Abwesenheit eines Hauptanwendungsagents 670 durch Hinzufügen eines Anwesenheitsbits zu den Paket-Headern der Schicht des RAN-Protokollstapels übermitteln (z. B. den Paketformate, die für die Paketdatenkonvergenzschicht, Funkverbindungssteuerungsschicht oder Mediumzugriffssteuerungsschicht aus 5 definiert sind). Eine ähnliche Technik kann vom Endknoten 655 zum Angeben der Anwesenheit einer Hauptanwendung 651 an den Zugangsknoten 675 verwendet werden.
  • APP-Agent-Zusammenwirkungskommunikation kann auf unterschiedlichste Weise verwendet werden. Die folgenden Abschnitte beschreiben Beispiele von APP-Agent-Zusammenwirkungskommunikation. Viele Beispiele werden für spezifische Anwendungen und spezifische Netztechniken beschrieben, doch versteht es sich, dass die Beispiele und ihre Abwandlungen auf zahlreiche andere Anwendungen und andere Netztechniken anwendbar sind. In ähnlicher Weise werden viele Beispiele für APP-Agent-Zusammenwirkungskommunikation zwischen einem Anwendungsagent in einem Zugangsknoten und einer Anwendung in einem Endknoten beschrieben, doch versteht es sich, dass die Beispiele und ihre Abwandlungen auf zahlreiche andere Vorrichtungen anwendbar sind.
  • APP-Agent-Zusammenwirkungskommunikation kann dazu benutzt werden, Videokommunikation anzupassen, um Kommunikationsnetzbedingungen wie etwa RAN-Bedingungen zu verändern. In Echtzeit-Video-Streaming-Protokollen beispielsweise kann ein Anwendungsagent die zugeordnete Echtzeit-Video-Streaming-Anwendung informieren, wenn dem Kommunikationssystem mehr oder weniger Ressourcen zur Verfügung stehen. Der Anwendungsagent kann die Anwendung beispielsweise über die Netzbedingungen informieren, indem er die Ressourcenverfügbarkeit übermittelt oder indem er neue bevorzugte oder maximale Datenübertragungsraten oder Auflösungen für das Video übermittelt. Wenn der nächste Block oder das nächste Segment von Video angefordert wird, kann die Anwendung ein Segment mit einer anderen mittleren oder Spitzenbitrate oder anderen Auflösung anfordern, um das Video an die Veränderung der Ressourcen anzupassen.
  • In einer Ausführungsform kann ein Anwendungsagent eine oder mehrere Videoanwendungen über geschätzte künftige Ressourcenverfügbarkeit informieren. Die Schätzung künftiger Ressourcenverfügbarkeit kann als eine einzelne Zahl (z. B. 2 Mbps) über einen definierten Zeitraum (z. B. die nächsten zwei Sekunden) übermittelt werden. Alternativ kann eine Mehrpunktschätzung benutzt werden, um die Beziehung zwischen künftiger Kapazität und Zeit über einen längeren Zeitraum darzustellen. Ein Beispiel einer Mehrpunktschätzung ist in der Tabelle unten gezeigt. Die zweite Spalte in der Tabelle gibt die geschätzten Kapazitäten zu den in der ersten Spalte angegebenen Zeitpunkten an.
    Zeit (Sekunden) Geschätzte künftige Kapazität (Mbps)
    0 2,0
    1 1,5
    2 1,0
    3 0,5
    4 2,5
    5 3,5
  • Eine Videoanwendung kann die geschätzte künftige Kapazität dazu benutzen, ein nächstes Videosegment derart auszuwählen, dass die Bitrate während der Dauer des Segments bei oder unter einer geschätzten künftigen Bitratenkapazität liegt. Betrachten wir beispielsweise einen Video-Stream, bei dem 2-Sekunden-Segmente bei 3 verschiedenen Bitraten verfügbar sind: 0,7 Mbps, 1,3 Mbps und 2,5 Mbps. Wenn die Videoanwendung informiert wird, dass die geschätzte künftige Bitrate von 1,5 Mbps auf 1,0 Mbps reduziert wird, kann die Anwendung, die bis dahin 1,3-Mbps-Segmente bezogen hat, bei der nächsten Gelegenheit ein 0,7-Mbps-Segment wählen.
  • Eine Videoanwendung kann die geschätzte künftige Bitrate dazu verwenden, eine Bitrate zu rechtfertigen, die höher als die aktuelle Kapazität ist, wenn erwartet wird, dass die künftige Kapazität entsprechend größer ist und dass die aktuelle lokale Pufferbelegung ausreichend ist, um eine unterbrechungsfreien Betrieb zu gewährleisten (dass z. B. der lokale Puffer nicht leer ist), bis die größere Kapazität zur Verfügung gestellt wird. Betrachten wir beispielsweise eine Videoanwendung, die 2,0-Mbps-Segmente bezieht und in deren lokalem Speicher 10 Sekunden Video gespeichert sind. Die Anwendung empfängt dann die geschätzte künftige Kapazität, die in der Beispieltabelle oben gezeigt ist und vorhersagt, dass die Kapazität vom aktuellen (Zeit = 0) Wert von 2,0 Mbps zu einem Zeitpunkt, der 3 Sekunden in der Zukunft liegt, auf ein Minimum von 0,5 Mbps abnehmen wird, woraufhin sich die Kapazität rasch wieder erholt und den aktuellen Wert überschreitet. Wenn der Zeitraum, für den ein Kapazitätengpass vorliegt (d. h. die geschätzte Kapazität ist geringer als die aktuelle Segmentbitrate), kürzer ist als die Menge an Video, die lokal gepuffert ist, kann die Anwendung weiterhin Segmente mit einer Bitrate beziehen, die größer als die aktuelle Kapazität ist. Im Beispiel oben beginnt der Kapazitätsengpass zum Zeitpunkt t = 1 Sekunde und endet bei t = 4 Sekunden und dauert daher 3 Sekunden. Da die lokale Pufferbelegung 10 Sekunden beträgt, kann die Videoanwendung auch weiterhin 2,0-Mbps-Segmente beziehen.
  • Umgekehrt kann eine Schätzung, dass künftige Ressourcen eingeschränkt sein könnten, von einer Videoanwendung dazu benutzt werden, die Bitrate für das nächste Segment von Video bereits vor der Reduzierung zu reduzieren und dadurch die Client-Pufferbelegung zu erhöhen und die Auswirkungen (z. B. Wiedergabeunterbrechungen) der bevorstehenden Reduzierung zu milder.
  • Es können verschiedene Verfahren benutzt werden, um die künftige Ressourcenverfügbarkeit zu schätzen. Beispielsweise kann ein Verlauf der Ressourcenverfügbarkeit in einem Ressourcenschätzungsmodul gespeichert werden. Eine Korrelation der Ressourcenverfügbarkeit zur Tageszeit, zum Wochentag und anderen Ereignissen kann es einem Anwendungsagent ermöglichen, vorherzusagen, ob künftige Ressourcen größer oder kleiner als aktuelle Ressourcen sind. Beispielsweise kann ein LTE-eNB, der eine wichtige Hauptverkehrsader bedient, eine Spitzennachfrage während des morgendlichen und abendlichen Pendlerverkehrs an Wochentagen beobachten. Basierend auf Verlaufsdaten kann der Anwendungsagent beispielsweise vorhersagen, dass die Ressourcen pro Benutzer im Verlaufe der nächsten 30 Minuten um durchschnittlich 2% pro Minute abnehmen, während der Pendlerverkehr zunimmt.
  • Außerdem kann die Ressourcenverfügbarkeit zwischen einem bestimmten Endknoten und einem Zugangsknoten auf Grundlage eines sich wiederholenden Musters zeitlich variierender Kanalbedingungen geschätzt werden. Beispielsweise kann das Ressourcenschätzungsmodul 481 im Zugangsknoten 475 die DL- und UL-Modulations- und Codierungsmethode (modulation and coding scheme, MCS) eines bestimmten Endgeräts verfolgen und feststellen, dass ein sich wiederholendes Muster existiert. Beispielsweise können sich die Kanalbedingungen (und damit die verfügbare Kapazität) eines Benutzers täglich um etwa 17.00 Uhr während eines Zeitraums von 5 Minuten von ausgezeichnet zu schlecht und wieder zu ausgezeichnet verschieben. Ein solches Muster kann darauf zurückgehen, dass ein Büroangestellter seinen Schreibtisch verlässt und sich zu seinem Fahrzeug begibt. In einer Ausführungsform kann ein Zugangsknoten anhand von Informationen wie etwa der Tageszeit und einer Abstimmung zwischen dem jüngeren Kanalverlauf (z. B. der letzten Minute) mit historischen (z. B. im Verlauf von 5-Minute-Zeiträumen ermittelten) Kanalmustern bestimmen, dass ein Benutzer erneut in der Mitte eines solchen Musters ist. Sobald ein Muster erkannt wurde, kann die künftige Kapazität geschätzt werden, indem von der aktuellen Position im erkannten Verlaufsmuster ausgehend eine Vorhersage getroffen wird.
  • Die Schätzung der künftigen Ressourcenverfügbarkeit kann auch mittels Extrapolation erfolgen. Beispielsweise kann eine lineare Regression der jüngsten Kapazität (sowohl pro Endknoten als auch für einen ganzen Zugangsknoten) zur Vorhersage der Kapazität in der nahen Zukunft genutzt werden. Andere Formen der Verlaufskurvenerstellung (z. B. polynomisch, exponenziell) können ebenfalls zum Extrapolieren der Ressourcenverfügbarkeit verwendet werden.
  • APP-Agent-Zusammenwirkungskommunikation kann dazu benutzt werden, die Zeitplanung von Kommunikation von einem Zugangsknoten anzupassen.
  • Eine Vorrichtung, die anwendungsbewusste Zeitplanung nutzt, kann Informationen zur Anwendung vom APP-Agent-Zusammenwirkungskommunikation erhalten. Die Informationen zur Anwendung, die über APP-Agent-Zusammenwirkungskommunikation erlangt werden, sind auf andere Weise nur schwer oder gar nicht zu erlangen. Die APP-Agent-Zusammenwirkungskommunikation kann die Notwendigkeit der Anwendungserkennung und der Anwendungsinformationserkennung für zusammenwirkende Anwendungen reduzieren oder beseitigen. Beispielsweise kann eine Vorrichtung, die Anwendungserkennung und Anwendungsinformationserkennung durchführen kann, wie sie in der US-Patentanmeldung mit der Seriennummer 13/607,559, eingereicht am 7. September 2012 unter dem Namen „Systems and Methods for Congestion Detection for use in Prioritizing and Scheduling Packets in a Communication Network” beschrieben ist, weniger Erkennung durchführen, wenn sie mit Anwendungen kommuniziert, die APP-Agent-Zusammenwirkungskommunikation bereitstellen. Das Zusammenwirken kann auch genauere Informationen zu einem Zustand einer Anwendung bereitstellen. Für eine Videositzung beispielsweise kann die APP-Agent-Zusammenwirkungskommunikation übermitteln, ob ein Video sich in einem anfänglichen Pufferungszustand, einem Wiedergabe-/Betrachtungszustand, einem pausierten Zustand, einem angehaltenen Zustand, einem Rücklaufzustand oder einem Schnellvorlaufzustand befindet. Der Zugangsknoten kann den Videozustand bei Zeitplanungs- und Zugriffsteuerungsentscheidungen verwenden.
  • Eine geringe anfängliche Pufferungszeit (die Dauer der Pufferungsperiode zwischen der anfänglichen Datenanforderung und dem Zeitpunkt, an dem die Wiedergabe beginnen kann) ist für die Benutzer-QoE bei der Wiedergabe von Video-Streaming von Bedeutung. In einer Ausführungsform können ZeitplanungsRessourcen, die von einem Zugangsknoten auf eine Video-Streaming-Sitzung angewandt werden, vorübergehend erhöht werden, um die anfängliche Pufferungszeit zu reduzieren. Dies kann durch Erhöhen eines AF für die Video-Streaming-Sitzung während der anfänglichen Pufferungsperiode erreicht werden. Informationen zur anfänglichen Pufferungsperiode können dem Zugangsknoten mittels APP-Agent-Zusammenwirkungskommunikation übermittelt werden. Informationen zur anfänglichen Pufferungsperiode können beispielsweise einschließen, dass der Endknoten ein Video in der anfänglichen Pufferungsperiode aufweist, sowie die Anzahl von Bytes, die empfangen werden müssen, bevor die Wiedergabe beginnen kann („verbleibende Bytes”). Die ZeitplanungsRessourcen können erhöht werden, bis die Übertragung der verbleibenden Bytes abgeschlossen wurde. Außerdem kann eine Zugriffsteuerungsanforderung von einem neuen Benutzer verschoben werden, bis die anfänglichen Pufferungsperioden von einer oder mehreren Videositzungen für einen oder mehrere existierende Benutzer abgeschlossen wurden. Ein Zugangsknoten kann die Abschlusszeit einer anfänglichen Pufferungsperiode berechnen, indem er die verbleibenden Bytes durch die aktuellen oder vorausgesagten Ressourcen (z. B. ausgedrückt als Bytes pro Sekunde), die dem Video-Stream zugeteilt sind, teilt.
  • Die APP-Agent-Zusammenwirkungskommunikation kann den Wiedergabepufferzustand, die lokale Videopufferbelegung und Einfrier-Angaben von der Video-Client-Anwendung übermitteln. Zeitplanerparameter im Zugangsknoten können entsprechend angepasst werden. In einer Ausführungsform können die KommunikationsRessourcen, die einer Videositzung von einem Zugangsknoten zugeteilt werden, auf der aktuellen Pufferbelegung basieren, die mittels APP-Agent-Zusammenwirkungskommunikation von einem Endknoten übermittelt wird. Betrachten wir beispielsweise einen Endknoten, der eine geringe Pufferbelegung meldet und unterbrochen werden könnte. In einem solchen Fall kann der Zugangsknoten der Videositzung zugewiesene Ressourcen durch Erhöhen des AF oder der Zeitplanungspriorität für zugeordnete Pakete steigern. Betrachten wir umgekehrt einen Endknoten, der eine hohe Pufferbelegung meldet. Für diese Videositzung können die ZeitplanungsRessourcen durch eine Herabsetzung des AF oder der Zeitplanungspriorität reduziert werden, wodurch Ressourcen für andere Sitzungen freigegeben werden.
  • APP-Agent-Zusammenwirkungskommunikation kann bei Zugriffsteuerungsentscheidungen verwendet werden. Die APP-Agent-Zusammenwirkungskommunikation kann dazu benutzt werden, ein genaueres Bild der Ressourcennachfrage für anwendungsbewusste Zugriffsteuerungssysteme zu erstellen. Beispielsweise kann eine zusammenwirkende Anwendung an einem Endknoten wie etwa ein Video-Streaming-Client die durchschnittliche Bitrate und die Dauer einer Video-Streaming-Sitzung mithilfe von APP-Agent-Zusammenwirkungskommunikation melden. Solche Informationen können von einem Zugangsknoten beim Berechnen des aktuellen und künftigen Ressourcenbedarfs benutzt werden. Durch Subtrahieren des Ressourcenbedarfs von der Zugangsknotenkapazität wird ein Messwert der verfügbaren überschüssigen Kapazität geschaffen, der auf neue Dienste angewandt werden kann, die Zugriff anfordern.
  • Die APP-Agent-Zusammenwirkungskommunikation kann dazu benutzt werden, zusätzliche Möglichkeiten zum Zulassen einer modifizierten Version einer Sitzung bereitzustellen, oder zusätzliche Möglichkeiten zum Modifizieren anderer Sitzungen bereitzustellen, um eine neue Sitzung zuzulassen. Beispielsweise kann eine zusammenwirkende Anwendung an einem Endknoten mithilfe von APP-Agent-Zusammenwirkungskommunikation einen Satz von Bitratenoptionen übermitteln, die für einen Videoclip verfügbar sind (z. B. eine Liste mit Bitraten, die während der Sitzungsinitialisierung von einem „Dynamic Adaptive Streaming over HTTP”- oder DASH-Server an eine DASH-Anwendung übertragen wird). Aufgrund der verfügbaren überschüssigen Kapazität kann der Zugangsknoten die Benutzung von einer oder mehreren der Optionen mit höherer Bitrate auf der Liste eliminieren oder verbieten. Die reduzierte Liste kann wieder an den Endknoten übermittelt werden, um einen reduzierten Satz von Bitratenoptionen an die Anwendung bereitzustellen. Dies ermöglicht eine zuverlässige Videowiedergabe im Rahmen der Einschränkungen der verfügbaren Kapazität des Zugangsknotens. Zusätzlich oder alternativ kann in Netzen mit mehreren Endknoten die Unterstützung einer neuen Videositzung wie etwa der oben stehenden DASH-Sitzung das Senden einer aktualisierten Bitratenliste an eine oder mehrere Videositzungen einschließen, die bereits laufen. Um beispielsweise eine neue zehnte DASH-Videositzung zu unterstützen (wobei die zehnte Sitzung zu neun laufenden Sitzungen hinzukommt), kann ein Zugangsknoten die maximale Bitrate reduzieren, die der zehnten Sitzung zur Verfügung steht, sowie aktualisierte Bitratenlisten (mit Optionen mit niedrigerer Bitrate) an eine oder mehrere der laufenden neun Sitzungen senden, um ausreichend Kapazität zur Unterstützung der zehnten Sitzung freizugeben. In Zeiten zunehmender überschüssiger Kapazität kann das oben stehende Verfahren umgekehrt werden (d. h. die Bitratenliste wird durch Erhöhen der maximal zulässigen Bitrate erweitert), um die Benutzer-QoE zu verbessern. Außerdem kann in Systemen wie etwa LTE, in denen die Zugriffsteuerung auf einem groben logischen Träger und nicht jeweils auf Sitzungsbasis erfolgt, APP-Agent-Zusammenwirkungskommunikation dazu benutzt werden, eine feinere Zugriffsteuerung zu erzeugen, die durch Verweigerungen und Modifikationen auf Sitzungsbasis reagiert.
  • APP-Agent-Zusammenwirkungskommunikation kann während der Weiterreichung benutzt werden. Informationen von der APP-Agent-Zusammenwirkungskommunikation können dazu benutzt werden, die Benutzer-Qualitätserfahrung (QoE) bei der Weiterreichung zu optimieren. Beispielsweise können Daten, die in einer Anwendung gepuffert werden, vor einer Weiterreichung erhöht werden, damit sich der Puffer während der Weiterreichung nicht leert. Wenn eine Weiterreichung für einen Endknoten, auf dem eine zusammenwirkende Videoanwendung ausgeführt wird, erwartet wird und der Zugangsknoten sich mittels APP-Agent-Zusammenwirkungskommunikation dessen bewusst ist, dass der Video-Client-Wiedergabepuffer über zusätzliche Kapazität verfügt, können Zeitplanerparameter im Zugangsknoten angepasst werden, um unmittelbar vor der Weiterreichung die Menge an Videodaten zu erhöhen, die im Endknoten gepuffert werden. Der Zeitpunkt der Weiterreichung kann ebenfalls gesteuert werden, damit die Weiterreichung während einer für die Anwendung günstigen Zeit erfolgt, also während einer Zeit, in der eine Unterbrechung oder Verzögerung der Kommunikation sich weniger stark auf die QoE auswirkt. Wenn beispielsweise eine Weiterreichung erwartet wird, aber nicht unmittelbar notwendig ist, kann die Weiterreichung sofort eingeleitet werden, wenn die Anwendung dem Anwendungsagent meldet, dass das Video pausiert wurde. In ähnlicher Weise kann ein Anwendungsagent Anwendungen, die verzögerungstolerante Informationen übermitteln, wie etwa eine E-Mail-Anwendung oder eine Browser-Anwendung, anweisen, die Sende- oder Empfangsanforderungen zu verschieben, bis die Weiterreichung abgeschlossen wurde. Die Weiterreichungsverbesserung durch APP-Agent-Zusammenwirkungskommunikation kann im Gegensatz zur erneuten Übertragung verlorener oder beschädigter Daten während einer Weiterreichung die Effizienz sowohl für die Anwendung als auch das Kommunikationsnetz verbessern.
  • APP-Agent-Zusammenwirkungskommunikation kann zum Beurteilen der Videoqualität benutzt werden. Beispielsweise kann die APP-Agent-Zusammenwirkungskommunikation Informationen von RTP-Steuerprotokoll(RTCP)-Berichten übermitteln. RTCP-Berichte enthalten Informationen, mit denen die Videoqualität bewertet werden kann. Obwohl ein Zugangsknoten dazu in der Lage sein kann, Informationen zu erkennen und aus RTCP-Berichten zu extrahieren (beispielsweise mit einem Paketuntersuchungsmodul), können dieselben oder ähnliche Informationen auch von einer Anwendung an einen Anwendungsagent vermittelt werden, was die im Zugangsknoten benötigten RechenRessourcen reduziert. Die Verfügbarkeit von Videoqualitätsinformationen kann zum Anpassen von Zeitplaner-Parametern und Ressourcenzuteilungen benutzt werden. Beispielsweise kann der Zugangsknoten Zeitplanerprioritäten für eine Video-Anwendung erhöhen, um die Qualität zu verbessern, falls sie unzureichend ist, oder kann Ressourcen anderen Anwendungen zuteilen, wenn die Qualität über einem Schwellenwert ist.
  • APP-Agent-Zusammenwirkungskommunikation kann bei Zeitplanungsbestätigungen benutzt werden. Informationen von der APP-Agent-Zusammenwirkungskommunikation können beispielsweise in Zeitplanungs-TCP-Bestätigungs(ACK)-Nachrichten benutzt werden. Eine verbesserte Zeitplanung von TCP-ACK-Nachrichten am Uplink kann Situationen vermeiden oder beheben, die ein Aussetzen oder einen Mangel von Downlink-Daten für eine Anwendung verursachen können, die TCP als eines ihrer Transport- und Verbindungsprotokolle verwendet. Der Zugangsknoten kann Informationen zur Taktung von TCP-ACK-Nachrichten verwenden, wenn der Zugangsknoten dem Endknoten Uplink-Bandbreite zuteilt. Eine genauere Taktung der Uplink-Bandbreitenzuteilung für TCP-ACK-Nachrichten kann möglich sein, wenn eine zusammenwirkende Anwendung Informationen zum erwarteten Auftreten von TCP-ACK-Nachrichten bereitstellt. Die für die Bandbreitenzuteilung genutzte Kommunikationsbandbreite kann ebenfalls reduziert werden.
  • Außerdem kann die Robustheit von Modulations- und Codierungsmethoden erhöht werden, wenn TCP-ACK-Nachrichten erwartet werden. Alternativ kann eine zusammenwirkende Anwendung eine TCP-ACK-Nachricht nach einer Zeitüberschreitung senden, obwohl keine Daten empfangen wurden, um eine Unterbrechung oder ein Einfrieren zu verhindern. Die Zeitüberschreitungsereignisse können dem Anwendungsagent gemeldet werden, beispielsweise zur Verwendung beim Anpassen von Zeitplanerparametern für die Verbesserung der künftigen Leistung. Der Anwendungsagent kann Überlastungsbedingungen an die Anwendung melden, damit diese ihren Zeitüberschreitungsschwellenwert zum Senden einer TCP-ACK-Nachricht nach einer Zeitüberschreitung ändern kann, auch wenn keine Daten empfangen wurden. Das Ändern des Schwellenwerts kann beispielsweise stattfinden, wenn das nächste Videosegment bei einer niedrigeren Rate angefordert werden kann, um eine künftige Überlastung zu vermeiden, und die Wahrscheinlichkeit eines Einfrierens für den Rest des aktuellen Videosegments hoch ist.
  • APP-Agent-Zusammenwirkungskommunikation kann zur Dienstdifferenzierung benutzt werden. Informationen von der APP-Agent-Zusammenwirkungskommunikation können beispielsweise dazu benutzt werden, Dienstszenarien voneinander zu unterscheiden, die anderenfalls schwer oder gar nicht erkennbar sein können. Eine zusammenwirkende E-Mail-Anwendung kann beispielsweise dem entsprechenden Anwendungsagent anzeigen, welches Ereignis eine E-Mail-Synchronisation ausgelöst hat. Wenn die E-Mail-Synchronisation von einer Zeitüberschreitung oder einem anderen maschinengenerierten Stimulus ausgelöst wurde, kann der Zugangsknoten der Zeitplanung der Downlink-Daten und dem entsprechenden Uplink-Protokoll eine relativ geringe Priorität zuweisen, und wenn die E-Mail-Synchronisation von einer Benutzeraktion ausgelöst wurde, kann der Zugangsknoten der Zeitplanung der Downlink-Daten und dem entsprechenden Uplink-Protokoll eine relativ hohe Priorität zuweisen. In einer Ausführungsform kann die Zuweisung einer niedrigen oder hohen Priorität erfolgen, indem im Zeitplaner ein niedrigerer oder höherer AF auf den Dienst angewandt wird, wodurch die Ressourcen, die an den Dienst zur Verfügung gestellt werden, erhöht oder gesenkt werden. Daher wird eine höhere Priorität benutzt, wenn der Benutzer wartet, und eine niedrigere Priorität, wenn kein Benutzer wartet. Entsprechend kann die APP-Agent-Zusammenwirkungskommunikation von einem Endknoten an einen Zugangsknoten Informationen zum Stimulus einer Kommunikationsanforderungen einschließen, beispielsweise dazu, ob ein Benutzer auf die angeforderten Daten wartet.
  • In ähnlicher Weise kann eine Anwendung dazwischen unterscheiden, ob ein Benutzer spezifisch das Betrachten eines Video anfordert (indem der Benutzer z. B. auf einen Videolink klickt), und ob es sich um ein Video handelt, das zugleich in einer Webseite einbettet ist (indem der Benutzer z. B. einen Link zu einem Nachrichtenartikel wählt, in dem zufällig Video eingebettet ist). Wenn der Benutzer ein Video spezifisch auswählt, ist die QoE des Videos wichtiger, und ein Zeitplaner kann Zeitplanerparameter entsprechend auf Grundlage von Informationen von APP-Agent-Zusammenwirkungskommunikation anpassen. Wenn dagegen das Video sekundär ist, kann der Zeitplaner dem Text der Geschichte mehr Priorität erteilen. Eine ähnliche Betrachtung kann beispielsweise bei einer schwerwiegenden Überlastung für Zugriffsteuerungsentscheidungen angestellt werden.
  • Ferner kann eine Anwendung, die mehrere Medien in einer Sitzung kombiniert, die relative Wichtigkeit der Medien an den Anwendungsagent signalisieren. Eine Videotelefonieanwendung beispielsweise kann den Sprachanteil der Sitzung als wichtiger betrachten als den Videoanteil. Wenn sowohl für den Videoanteil als auch den Sprachanteil unzureichende Ressourcen vorliegen, kann der Zugangsknoten Informationen zur relativen Wichtigkeit, die in APP-Agent-Zusammenwirkungskommunikation empfangen werden, verwenden, um die Qualität des Sprachanteils zu bewahren, während der Videoanteil herabgestuft oder verweigert wird.
  • APP-Agent-Zusammenwirkungskommunikation kann dazu benutzt werden, eine reduzierte QoE durch Verkehrspflege (traffic grooming) zu vermeiden. Verkehrsübertragungsraten an den Endknoten und von diesem können auf vielerlei Arten eingeschränkt werden. Wenn Begrenzungen der Verkehrsübertragungsraten überschritten werden, kann Verkehrspflege ausgelöst werden, indem einige Pakete fallengelassen oder verzögert werden. Die Verkehrspflege kann in einem Kommunikationsknoten stattfinden, der sich der Anwendungen des Endknotens nicht bewusst ist. Ein solcher Kommunikationsknoten verzögert oder lässt Pakete ohne Rücksicht auf die Auswirkungen auf die QoE fallen. Die APP-Agent-Zusammenwirkungskommunikation kann von Anwendungen verwendet werden, um das Anfordern übermäßig vieler Daten zu verhindern, die eine Verkehrspflege auslösen könnten. Wenn keine Verkehrspflege ausgelöst wird, kann die QoE verbessert werden. Andere Kapazitäten für die Kommunikation können einem Endknoten ebenso signalisiert werden, und der Endknoten kann seine Anforderungen entsprechend anpassen.
  • Ein beispielhafte Übertragungsratenbegrenzung kann die aufgelaufene maximale Bitrate (aggregate maximum bit rate, AMBR) sein, die ein LTE-System auf einen Endknoten (Benutzerausrüstung in der LTE-Nomenklatur) anwendet. Die AMBR regelt die Bandbreitenressourcen, die den Endknoten zugeteilt werden können, auch wenn überschüssige SystemRessourcen existieren. Das LTE-Paket-Gateway ist häufig dazu vorgesehen, die Daten an den Endknoten zu pflegen, Pakete zu verzögern oder fallenzulassen, um sicherzustellen, dass die mittlere Datenübertragungsrate nicht höher als die AMBR ist.
  • Verkehrsübertragungsraten für einen Endknoten können auch vertraglich mittels Dienstgütevereinbarung (SLA) geregelt werden. SLA-Einschränkungen können auf verschiedenen Ebenen gelten, beispielsweise am Endknoten, einem logischen Übertragungsabschnitt, einem Träger oder einer Verbindung.
  • Der Endknoten kann eine eingeschränkte oder keine Kenntnis zu den Übertragungsratenbegrenzungen aufweisen. Beispielsweise kann das Endgerät seine AMBR, aber nicht die SLA-Einschränkungen kennen. Individuelle Anwendungen kennen die Übertragungsratenbegrenzungen im Allgemeinen nicht. Ferner weiß die individuelle Anwendung nicht, welche anderen Anwendungen aktiv sind, oder kennt den Ressourcenbedarf der anderen Anwendungen im Verhältnis zu den Übertragungsratenbegrenzungen nicht. Beispielsweise weiß eine Videoanwendung möglicherweise nicht, ob eine bestimmte Videoauflösung bewirkt, dass eine Übertragungsratenbegrenzung überschritten wird, und löst dadurch die Verzögerung und Verwerfung von Paketen für alle Anwendungen am Endknoten aus.
  • In einer Ausführungsform kann eine Hauptanwendung oder ein Hauptanwendungsagent, wie beispielsweise in 6 gezeigt, die kumulativen Anwendungsressourcenanforderungen verfolgen und die kumulativen Ressourcen in Gegenüberstellung zu den Übertragungsratenbegrenzungen verfolgen. Andere Module, beispielsweise ein Teil des Betriebssystems oder des Endknotens oder ein Teil des RAN-Protokollstapels (z. B. Funkressourcensteuerung (radio resource control, RRC) oder Funkressourcenverwaltung (radio resource management, RRM) für LTE), können kumulative Anwendungsressourcenanforderungen zur Benutzung durch die Anwendungen verfolgen. Eine zusammenwirkende Anwendung kann mit der Hauptanwendung, dem Hauptanwendungsagent oder einem anderen Modul kommunizieren, um die verbleibende verfügbare Datenübertragungsrate zu bestimmen und die Rateninformationen zur Leitung seiner Anforderungen von Daten verwenden. In verschiedenen Ausführungsformen können die kumulativen Ressourcenanforderungen im Zugangsknoten oder Endknoten verfolgt werden. Der Mechanismus, nach dem Anwendungen die Ressourcenzuteilungs- und Übertragungsratenbegrenzungsinformationen bestimmen, variieren je nachdem, wo die Informationen verfügbar sind. Beispielsweise kann eine Anwendung mit einem Anwendungsagent kommunizieren, die mit einem Modul im RAN-Protokollstapel kommuniziert, das die Ressourcennutzung und Übertragungsratenbegrenzungen für den Endknoten und seine Sammlung aktiver Anwendungen verfolgt.
  • APP-Agent-Zusammenwirkungskommunikation kann zum Analysieren der Leistung eines Kommunikationsnetzes benutzt werden. Informationen zur Leistung können durch APP-Agent-Zusammenwirkungskommunikation erfasst werden. Wenn beispielsweise eine Anwendung Informationen zu Videounterbrechungen, Audiounterbrechungen oder Unterpufferung übermittelt, können die Informationen zum Analysieren der Leistung des Endknotens, des Zugangsknotens und anderer Bereiche des Kommunikationssystems benutzt werden. Die Anwendung kann zusätzlich die Anzahl und Dauer von Wiedergabeunterbrechungen oder eine Chronologie von Wiedergabe-, Start- und Haltezeiten jeder Video- oder Audiositzung übermitteln. Die Anwendung kann eine Schätzung der Video- oder Audiowiedergabequalität übermitteln, beispielsweise in Form eines mittleren Meinungswerts (mean opinion score, MOS). Außerdem kann die Anwendung Dienstgüte(QoS)-Metriken auf Paketebene übermitteln, beispielsweise Paketverzögerung und Jitter, die am Endknoten gemessen werden. Die Anwendung kann auch (menschliche) Aktionen auf Benutzerebene melden, die eine starke Unzufriedenheit mit der Netzleistung signalisieren, beispielsweise eine oder mehrere Browser- oder Anwendungsaktualisierungen, doppelte „Klicks” oder „Berührungen” desselben Links oder Befehls oder das Beenden einer Anwendung durch den Benutzer nach einer Periode mit schlechter Netzqualität oder schlechtem Ansprechen der Anwendung. Die verschiedenen Informationen können dazu benutzt werden, einen Pegel der Überlastung zu bestimmen, der für verschiedene Anwendungen oder verschiedene Anwendungsmixe akzeptabel sind. Die Informationen können auch vom Betreiber benutzt werden, um bestimmen, wann mehr Ressourcen zu einem Netz hinzugefügt werden sollten.
  • Anhand dieser Beispiele wird deutlich, dass APP-Agent-Zusammenwirkungskommunikation für viele verschiedene Typen von Informationen benutzt werden kann, mit vielen verschiedenen Typen von Anwendungen benutzt werden kann und zum Verbessern zahlreicher verschiedener Aspekte eines Kommunikationsnetzes benutzt werden kann.
  • 7 ein Blockdiagramm eines Kommunikationssystems mit Anwendungsagenten und Anwendungen gemäß Aspekten der Erfindung. Ein Endknoten 755 hostet eine Anwendung 751. Die Anwendung 751 kann mit einem Anwendungsserver 790 kommunizieren, um die Bereitstellung von Diensten an einen Benutzer des Endknotens 755 zu ermöglichen. Verschiedene Elemente des Kommunikationssystems können die gleichen oder ähnlich wie ähnlich benannte Elemente sein, die oben beschrieben wurden.
  • Der Endknoten 755 im Kommunikationssystem aus 7 kommuniziert mit einem Zugangsknoten 775 über eine Funkverbindung 720. Der Zugangsknoten 775 ist mit einem Gateway-Knoten 795 verbunden. Der Gateway-Knoten 795 stellt Zugriff auf das Internet durch Konnektivität zu einem Router-Knoten 793 bereit. Der Router-Knoten 793 stellt Zugriff auf den Anwendungsserver 790 bereit. Somit kann die Anwendung 751 mithilfe eines Anwendungsdatenweg 701 durch den Zugangsknoten 775, den Gateway-Knoten 795 und den Router-Knoten 793 mit dem Anwendungsserver 790 kommunizieren. Der Anwendungsdatenweg 701 transportiert Anwendungsbenutzerdaten (z. B. Videodaten) und Anwendungssteuerungsdaten (z. B. Informationen zu möglichen verfügbaren Videos und ihren Formaten). Der Zugangsknoten 775 dient als Brücke zur Kommunikation auf dem Anwendungsdatenweg 701 und leitet sie zwischen dem Endknoten 755 und dem nächsten Knoten im Kommunikationssystem weiter.
  • Die Anwendung 751 kommuniziert unter Verwendung eines APP-Zusammenwirkungskommunikationssteuerungswegs 703 auch mit einem Anwendungsagent 770 im Zugangsknoten 775. Der APP-Zusammenwirkungskommunikationssteuerungsweg 703 wird über die Funkverbindung 720 übertragen. Kommunikation auf dem APP-Zusammenwirkungskommunikationssteuerungsweg 703 zwischen der Anwendung 751 und dem Anwendungsagent 770 kann beispielsweise zum Verbessern von Zeitplanung, Zugriffssteuerung, Effizienz und Ansprechen benutzt werden.
  • 8 ein Blockdiagramm eines weiteren Kommunikationssystems mit Anwendungsagenten und Anwendungen gemäß Aspekten der Erfindung. Das Kommunikationssystem aus 8 gleicht dem Kommunikationssystem aus 7 und weist einen Endknoten 855, einen Zugangsknoten 875, einen Gateway-Knoten 895, einen Router-Knoten 893 und einen Anwendungsserver 890 auf, die gleich benannten Vorrichtungen im Kommunikationssystem aus 7 entsprechen. Der Endknoten 855 kommuniziert über eine Funkverbindung 820 mit dem Zugangsknoten 875. Der Zugangsknoten 875 ist mit dem Gateway-Knoten 895 verbunden. Der Gateway-Knoten 895 stellt Zugriff auf das Internet durch Konnektivität zu dem Router-Knoten 893 bereit. Der Router-Knoten 893 stellt Zugriff auf den Anwendungsserver 890 bereit.
  • Eine Anwendung 851 im Endknoten 855 kann mithilfe eines Anwendungsdatenwegs 801 durch den Zugangsknoten 875, den Gateway-Knoten 895 und den Router-Knoten 893 mit dem Anwendungsserver 890 kommunizieren. Die Anwendung 851 kommuniziert unter Verwendung eines APP-Zusammenwirkungskommunikationssteuerungswegs 803 auch mit einem Anwendungsagent 870. Im Kommunikationssystem aus 8 ist der Anwendungsagent 870 im Gateway-Knoten 895. Informationen vom Anwendungsagent 870 können an den Zugangsknoten 875 bereitgestellt werden. Die APP-Agent-Zusammenwirkungsinformationen können beispielsweise an den Zeitplaner und Ressourcensteuermodule im Zugangsknoten 875 geleitet werden. Der Zugangsknoten 875 kann die APP-Agent-Zusammenwirkungsinformationen beispielsweise zum Verbessern von Zeitplanung, Zugriffssteuerung, Effizienz und Ansprechen benutzen.
  • In einer anderen Ausführungsform kann der Anwendungsagent im Router-Knoten 893 oder einem anderen Netzknoten angeordnet sein. Die Funktionen eines Anwendungsagents können auch über mehrere Vorrichtungen verteilt sein.
  • Wen außerdem der APP-Zusammenwirkungskommunikationssteuerungsweg 803 über einen IP-Weg verläuft, kann der Weg über zusätzliche Kommunikationsknoten verlaufen. Beispielsweise kann Zusammenwirkungskommunikation durch den Router-Knoten 893 geleitet werden. Das Anordnen des Anwendungsagents außerhalb des Zugangsknotens 875 kann die Notwendigkeit zur Uplink-Paketuntersuchung im Zugangsknoten 875 eliminieren oder reduzieren. Ein entfernt angeordneter Anwendungsagent kann auch eine Funktion für mehrere Zugangsknoten ausführen.
  • 9 ist ein Blockdiagramm eines Paketuntersuchungsmoduls gemäß Aspekten der Erfindung. Das Paketuntersuchungsmodul 429 des Zugangsknotens 475 aus 4 kann beispielsweise durch das Paketuntersuchungsmodul aus 9 bereitgestellt werden. Das Paketuntersuchungsmodul ist in einer Ausführungsform im Endknoten 455 aus 4 aufgenommen, um die Verteilung von DL-APP-Agent-Zusammenwirkungskommunikationsnachrichten zu erkennen und zu bestimmen. Das Paketuntersuchungsmodul kann beispielsweise bestimmen, dass eine Nachricht ignoriert werden oder eine Nachricht an eine Hauptanwendung oder eine von mehreren spezifischen Anwendungen gesendet werden sollte. Das Paketuntersuchungsmodul kann in einem Datenweg zwischen einem RAN-Protokollstapel und anderen Einheiten wie etwa Anwendungsservern benutzt werden, die in einem Kernnetz oder dem Internet angeordnet sind.
  • Uplink-Daten können das Paketuntersuchungsmodul über einen ersten Weg 921 (z. B. auf einer Funkverbindung) erreichen und vom Paketuntersuchungsmodul über einen zweiten 922 (z. B. auf einer Backhaul-Verbindung) weitergeleitet werden. Downlink-Daten können das Paketuntersuchungsmodul über den zweiten Weg 922 erreichen und vom Paketuntersuchungsmodul über den ersten Weg 921 weitergeleitet werden.
  • Das Paketuntersuchungsmodul weist ein Verkehrsüberwachungsmodul 925 auf, das Verkehr auf dem ersten Weg 921 und dem zweiten Weg 922 überwachen kann. Das Verkehrsüberwachungsmodul 925 identifiziert APP-Agent-Zusammenwirkungskommunikation von einer Anwendung, die für einen Anwendungsagent bestimmt ist. Insbesondere kann das Verkehrsüberwachungsmodul 925 den Uplink-Verkehr auf dem ersten Weg 921 überwachen, um APP-Agent-Zusammenwirkungskommunikation zu identifizieren. Die APP-Agent-Zusammenwirkungskommunikation kann beispielsweise anhand von IP-Adressen identifiziert werden. Beispielsweise können das Verkehrsüberwachungsmodul 925 und das Zusammenwirkungskommunikationserkennungsmodul 928 Paketuntersuchung verwenden, um APP-Agent-Zusammenwirkungskommunikation zu identifizieren, indem sie diejenigen UL-Pakete erkennen, die eine Multicast- oder Broadcast-Quelle oder Zieladresse enthalten, die der APP-Agent-Zusammenwirkungskommunikation zugewiesen ist. Diese Erkennung kann mit den oben beschriebenen Multicast- oder Broadcast-Verfahren benutzt werden.
  • Das Paketuntersuchungsmodul kann alternativ oder außerdem APP-Agent-Zusammenwirkungskommunikation durch die Erkennung von einer oder mehreren eindeutigen TCP/UDP-Quellen oder Zielportnummern identifizieren, die nicht von anderem Verkehr benutzt werden oder speziell für APP-Agent-Zusammenwirkungskommunikation zugewiesen sind. Diese Technik kann sowohl für UL- als auch DL-APP-Agent-Zusammenwirkungskommunikation angewandt werden. Eine einzelnen eindeutige Portnummer kann dazu benutzt werden, die Quelle oder das Ziel von Zusammenwirkungskommunikation zwischen einer einzelnen spezifischen Anwendung und einem spezifischen Anwendungsagent, einer Gruppe spezifischer Anwendungen und einer Gruppe spezifischer Anwendungsagents und verschiedener Kombinationen zu identifizieren.
  • In einer Ausführungsform wird das Verkehrsüberwachungsmodul 925 von dem Paketuntersuchungsmodul 529 im Zugangsknoten 575 aus 5 bereitgestellt werden und kann UL-APP-Agent-Zusammenwirkungskommunikation mithilfe eines eindeutigen IP-Datagramm-Protokolltyps erkennen (der z. B. vom Transport- und Verbindungsprotokolle-Modul 550' im Endknoten 555 festgelegt wird). Beispielsweise kann der Protokolltyp auf einen nicht zugeteilten Wert (z. B. eine Zahl zwischen 143 und 252) festgelegt werden. Ähnliche Verfahren können zum Erkennen von DL-APP-Agent-Zusammenwirkungskommunikation benutzt werden.
  • In verschiedenen Ausführungsformen werden verschiedene Kombinationen von IP-Adresse, Quellport, Zielport und Protokolltyp benutzt, um eindeutige Verbindungen zum Zweck der UL- und DL-APP-Agent-Zusammenwirkungskommunikation zu schaffen.
  • Das Verkehrsüberwachungsmodul 925 kann Verkehr am Paketuntersuchungsmodul auch zu anderen Zwecken überwachen, und das Paketuntersuchungsmodul kann ein weiteres Logikmodul 927 für diese anderen Zwecke aufweisen. Das Paketuntersuchungsmodul kann auch Informationen zu Anwendungen erkennen, die dem Verkehr auf dem ersten und zweiten Weg zugeteilt sind. Weitere Beispiele der Paketuntersuchung, Verkehrsüberwachung und anwendungsbewusster Kommunikationssysteme können in der US-Patentanmeldung mit der Seriennummer 13/549,106, eingereicht am 13. Juli 2012 unter dem Namen „Systems and Methods for Detection for Prioritizing and Scheduling Packets in a Communication Network”, der vorläufigen US-Anmeldung mit der Seriennummer 61/640,984, eingereicht am 1. Mai 2012 unter dem Namen „Application Aware Admission Control” und der US-Patentanmeldung mit der Seriennummer 13/644,650, eingereicht am 4. Oktober 2012 unter dem Namen „Congestion Induced Video Scaling” zu finden, die hiermit in den vorliegenden Gegenstand mit einbezogen werden.
  • Das weitere Logikmodul 927 kann die IP-Adressen, Portnummern und Protokolltypen verfolgen, die für den Anwendungsdatenverkehr benutzt werden. In dem Kommunikationsnetz aus 5 beispielsweise kann das weitere Logikmodul 927 IP-Adressen, Portnummern und Protokolltypen auf dem Anwendungsdatenweg 501 verfolgen. Das weitere Logikmodul 927 kann Konflikte zwischen den IP-Adressen, Portnummern, und Protokolltypen, die für APP-Agent-Zusammenwirkungskommunikation verwendet werden, und den IP-Adressen, Portnummern und Protokolltyp, die für Anwendungsdatenverkehr verwendet werden, erkennen. Für den Fall, dass die Kombination von IP-Adressen, Portnummern und Protokolltypen, die von APP-Agent-Zusammenwirkungskommunikation verwendet wird, die gleiche ist wie die Kombination, die von Anwendungsdatenverkehr verwendet wird, kann das weitere Logikmodul 927 eine neue, noch nicht verwendete Kombination benutzen und diese neue Kombination an die betroffenen Endknoten übermitteln. Die neue Kombination kann aus einer Liste ausgewählt werden, die vom Netzbetreiber bereitgestellt wird.
  • APP-Agent-Zusammenwirkungskommunikationsverkehr wird an ein Zusammenwirkungskommunikationserkennungsmodul 928 umgeleitet. Der APP-Agent-Zusammenwirkungskommunikationsverkehr kann von dem Verkehrsüberwachungsmodul 925 umgeleitet werden. Das Zusammenwirkungskommunikationserkennungsmodul 928 stellt eine weitere Verarbeitung am APP-Agent-Zusammenwirkungskommunikationsverkehr bereit. Ein Beispiel für die weitere Verarbeitung ist das Weiterleiten des Verkehrs an einen geeigneten Anwendungsagent. Die weitere Verarbeitung kann auch keine Verarbeitung einschließen, beispielsweise, wenn das Zusammenwirkungskommunikationserkennungsmodul 928 bestimmt, dass der an es weitergeleitete Verkehr nicht für einen Anwendungsagent im Zusammenhang mit dem Paketuntersuchungsmodul bestimmt ist.
  • Das Paketuntersuchungsmodul, wie in 9 dargestellt, kann ein Statusmodul 926 aufweisen. Das Statusmodul 926 kann Informationen zu Konnektivitätsinstanzen zwischen Anwendungen und Anwendungsagents verfolgen. Die Informationen können beispielsweise Status (z. B. verbunden, nicht verbunden, aktiv, inaktiv), aktuelle Ressourcenerwartungen und Verlaufsdaten einschließen (z. B. angeforderte Ressourcen in Gegenüberstellung zu genutzten Ressourcen).
  • In anderen Aspekten werden Systeme, Verfahren und Vorrichtungen für die Verwaltung zusammenwirkender spezifischer Anwendungen sowie anderer spezifischer Anwendungen beschrieben, die in Benutzerausrüstung betrieben werden, um die Qualitätserfahrung der Benutzer dieser Anwendungen zu verbessern. 10 ist ein beispielhaftes Blockdiagramm einer Kommunikationsnetzumgebung mit einem Qualitätserfahrungsverwaltungsmodul gemäß Aspekten der Erfindung. In 10 kann die Kommunikationsnetzumgebung Internet 1000 einschließen, wobei ein oder mehrere Inhalte-Server 1010 bereitgestellt sein können. Ein solcher Inhalte-Server kann ein Inhalte-Server von Drittanbietern sein, der Webseiten, Fotos, Videos, Dateien und dergleichen an Endbenutzer bereitstellt, oder er kann ein privater Inhalte-Server sein, der diese Informationen an eine begrenzte Gruppe von Endbenutzern bereitstellt, etwa über ein Abonnement. Die Kommunikationsnetzumgebung kann ferner ein Qualitätserfahrungs(QoE)-Verwaltungsmodul 1020 aufweisen, das in dem Beispiel aus 10 Teil einer Netzarchitektur ist, die auch ein PDN-Gateway (P-GW) 1030, ein Serving-Gateway (S-GW) 1040, eine Mobilitätsverwaltungseinheit (Mobility Management Entity, MME) 1060 und einen oder mehrere Zugangsknoten (AN) 1050 aufweist. Jeder Zugangsknoten (AN) 1050 kann mit einem oder mehrere Endknoten (TN) wie etwa TN1 1071 und TN2 1072 über eine Kommunikationsverbindung zwischen dem Zugangsknoten und dem Endknoten kommunizieren, wobei die Kommunikationsverbindung eine drahtlose Kommunikationsverbindung oder eine drahtgebundene Kommunikationsverbindung sein kann. Eine drahtlose Kommunikationsverbindung gemäß beliebigen von einer Anzahl bekannter Drahtloskommunikationsprotokolle arbeiten, wie etwa CDMA, OFDM, LTE, WiMAX usw. In ähnlicher Weise kann eine drahtgebundene Kommunikationsverbindung gemäß beliebigen von einer Anzahl bekannter drahtgebundener Kommunikationsverfahren arbeiten, wie etwa Ethernet, DOCSIS, DSL (digital subscriber line, digital e Teilnehmerleitung,), FTTH (fiber to the home, Glasfaser in die Wohnung), HFC (hybrid fiber coax, Hybrid-Faser-koaxial) usw.
  • In der beispielhaften Kommunikationsnetzumgebung aus 10 werden spezifische Anwendungen, die in den TNs 1071 und 1072 betrieben werden, verwaltet, um die Qualitätserfahrung der Benutzer der Anwendungen aufrechtzuerhalten oder zu verbessern. In einer beispielhaften Konfiguration arbeitet eine Hauptanwendung (in 10 nicht dargestellt) in jedem der TNs 1071 und 1072, wobei die Hauptanwendung betrieben wird, um Anwendungs-Downlink-Stream-Aktivität von Downlink-Datenströmen zu erkennen und zu charakterisieren, die an den TN gesendet werden, und den aktuelle Endknotenzustand u charakterisieren. Die Hauptanwendung bestimmt dann eine Stromwichtigkeitsmetrik und eine Stromqualitätsmetrik für jeden erkannten Downlink-Datenstrom. In der beispielhaften Konfiguration aus 10 sendet die Hauptanwendung dann die Stromwichtigkeitsmetrik und die Stromqualitätsmetrik für jeden erkannten Downlink-Datenstrom im Zusammenhang mit diesem Endknoten über einen Zugangsknoten 1050 an ein cloudbasiertes QoE-Verwaltungsmodul 1020. Obwohl das QoE-Verwaltungsmodul 1020 in 10 zwischen P-GW 1030 und Internet 1000 angeordnet ist, versteht es sich, dass das QoE-Verwaltungsmodul 1020 in anderen Aspekten an anderen Positionen in der Kommunikationsnetzumgebung angeordnet sein kann, wie etwa zwischen S-GW 1040 und Zugangsknoten 1050. In einem Aspekt kann das QoE-Verwaltungsmodul 1020 an einer Position in der Kommunikationsnetzumgebung angeordnet sein, die es dem QoE-Verwaltungsmodul 1020 ermöglicht, Datenstromverkehr an und/oder von jedem der Endknoten wie etwa jedem der TNs 1071 und 1072 mit spezifischen Anwendungen, die vom QoE-Verwaltungsmodul 1020 verwaltet werden, zu überwachen, darauf zugreifen, zu kopieren und/oder aufzufangen. In dieser Hinsicht kann das QoE-Verwaltungsmodul 1020 gemäß Aspekten der Erfindung Downlink- und/oder Uplink-Datenströme im Zusammenhang mit den verwalteten spezifischen Anwendungen verwalten. Außerdem kann die Funktionsweise, die in Bezug auf das QoE-Verwaltungsmodul 1020 beschrieben wurden auf mehrere Vorrichtungen in der Kommunikationsnetzumgebung verteilt sein, beispielsweise ausschließlich im P-GW 1030, oder unter beliebigen von P-GW 1030, S-GW 1040, Zugangsknoten 1050 und/oder anderen Vorrichtungen und Modulen verteilt sein.
  • Das QoE-Verwaltungsmodul 1020 empfängt über den Zugangsknoten 1050 die Stromwichtigkeitsmetrik und die Stromqualitätsmetrik für jeden erkannten Downlink-Datenstrom im Zusammenhang mit den einzelnen Endknoten. Auf diese Weise sammelt das QoE-Verwaltungsmodul 1020 diese Informationen von allen Endknoten und ordnet jeden Endknoten einer Zelle im Zusammenhang mit den einzelnen Zugangsknoten zu. In einem Aspekt benutzt das QoE-Verwaltungsmodul 1020 diese gesammelten Informationen, um eine Gesamtzellenqualitätsmetrik für jede Zelle zu bestimmen, und wenn die Gesamtzellenqualitätsmetrik unter einem Schwellenwert ist, bestimmt das QoE-Verwaltungsmodul 1020 eine Abhilfeoption für einen oder mehrere Datenströme im Zusammenhang mit einem oder mehreren der Endknoten auf Grundlage der Stromwichtigkeitsmetrik und der Stromqualitätsmetrik für den jeweiligen Datenstrom. Die Abhilfeoption kann eine von vielen Optionen sein, wie beispielsweise das Reduzieren oder Anhalten von Datenpaketen, die im Datenstrom gesendet werden, oder kann darin bestehen, keine aktuelle Handlung an einem der Datenströme auszuführen, sondern die Situation weiter zu überwachen. In einigen Aspekten kann die Abhilfeoption entweder am QoE-Verwaltungsmodul 1020 (z. B. Verkehrspflege, Paketverwerfung und/oder -verzögerung) oder an dem Endknoten stattfinden, der dem Datenstrom zugeordnet ist, auf den die Abhilfeoption angewandt wird (z. B. Paketverwerfung und/oder -verzögerung), oder sowohl am QoE-Verwaltungsmodul 1020 als auch am Endknoten. Auf diese Weise kann das QoE-Verwaltungsmodul 1020 beispielsweise versuchen, die Qualitätserfahrung der Benutzer spezifischer Anwendungen im Zusammenhang mit den Endknoten, die mit einem jeweiligen Zugangsknoten (z. B. einer RAN-Zelle) in Zusammenhang stehen, aufrechtzuerhalten oder zu verbessern. In Aspekt kann das QoE-Verwaltungsmodul 1020 beispielsweise versuchen, die Qualitätserfahrung für erkannte Datenströme an allen Endknoten, die mit einem jeweiligen Zugangsknoten (z. B. einer RAN-Zelle) in Zusammenhang stehen, oder für erkannte Datenströme, die mit einem bestimmten Endknoten in Zusammenhang stehen, zu verbessern.
  • 11 ist ein beispielhaftes Blockdiagramm einer Kommunikationsnetzumgebung mit einem Qualitätserfahrungsverwaltungsmodul gemäß anderen Aspekten der Erfindung. Wie oben erwähnt, kann das QoE-Verwaltungsmodul 1020 aus 10 an anderen Position in der Kommunikationsnetzumgebung angeordnet sein. In 11 kann ein QoE-Verwaltungsmodul 1120 beispielsweise im Internet 1100 vorgesehen sein, in dem sich auch ein oder mehrere Inhalte-Server 1110 befinden. Andere Netzknoten, wie etwa PDN-Gateway (P-GW) 1130, Serving-Gateway (S-GW) 1140, Mobilitätsverwaltungseinheit (MME) 1160 und ein oder mehrere Zugangsknoten (AN) 1150 sind in mobiler Infrastruktur 1190 vorgesehen, die in Kommunikation mit dem Internet 1100 steht. Jeder Zugangsknoten (AN) 1150 kann mit einem oder mehrere Endknoten (TN) wie etwa TN1 1171 und TN2 1172 über eine Kommunikationsverbindung zwischen dem Zugangsknoten und dem Endknoten kommunizieren, wobei die Kommunikationsverbindung eine drahtlose Kommunikationsverbindung oder eine drahtgebundene Kommunikationsverbindung sein kann, wie oben unter Bezugnahme auf 10 beschrieben. Das QoE-Verwaltungsmodul 1120 aus 11 kann ähnlich wie oben unter Bezugnahme auf 10 beschrieben arbeiten, ist jedoch nicht Teil der mobilen Infrastruktur, die P-GW 1130, S-GW 1140, MME 1160 und Zugangsknoten 1150 einschließt.
  • Wie oben erwähnt, kann in jedem Endknoten in der Kommunikationsumgebung ein Hauptanwendungsmodul betrieben werden. In einem Aspekt kann das Hauptanwendungsmodul im Endknoten zwischen dem TCP/IP-Stapel und den spezifischen Anwendungen angeordnet sein und kann dazu benutzt werden, Anwendungsdatenströme im Zusammenhang mit den spezifischen Anwendungen zu überwachen und zu verwalten. In einem Aspekt kann das Hauptanwendungsmodul in einer separaten Schicht zwischen dem Betriebssystem und spezifischen Anwendungen implementiert sein, oder es kann als Teil des Betriebssystems implementiert sein.
  • Ein Anwendungsdatenstrom kann ein Fluss von Kommunikationsdaten an/von einem Endknoten sein, die eine spezifische Anwendung unterstützen, die in dem Endknoten betrieben wird. Beispielsweise kann ein Anwendungsdatenstrom ein Fluss von Videodatenpaketen von einem Inhalte-Server an einen Endknoten über einen Zugangsknoten sein, wobei der Anwendungsdatenstrom eine Videoanwendung unterstützt, die in dem Endknoten betrieben wird. In Aspekten kann mehr als ein Anwendungsdatenstrom einer einzelnen Instanz einer spezifischen Anwendung, die in dem Endknoten betrieben wird, zugeordnet sein. Die spezifischen Anwendungen, die in dem Endknoten betrieben werden, können zusammenwirkende spezifische Anwendungen sein, die mit dem Hauptanwendungsmodul kommunizieren und sich mit ihm koordinieren, oder sie können nicht-zusammenwirkende spezifische Anwendungen die nicht mit dem Hauptanwendungsmodul kommunizieren und sich nicht mit ihm koordinieren. In einem beispielhaften Aspekt kann das Hauptanwendungsmodul im Endknoten TCP-Pakete an einem Punkt zwischen dem TCP- und dem HTTP-Stapel überwachen und/oder darauf zugreifen, wobei die TCP-Pakete Datenpakete sind, die eine spezifische Anwendung unterstützen, die in dem Endknoten betrieben wird. Das Hauptanwendungsmodul im Endknoten kann auch eine Schnittstelle zu zusammenwirkenden spezifischen Anwendungen bilden, die in der Anwendungsschicht des Endknotens betrieben werden, um dadurch Informationen von den spezifischen Anwendungen zu erlangen und Anweisungen und/oder Daten an die spezifischen Anwendungen zu senden. In dieser Hinsicht können einige oder alle hier beschriebenen Funktionen des Hauptanwendungsmoduls wahlweise in einigen oder allen zusammenwirkenden spezifischen Anwendungen angeordnet sein, die in dem Endknoten betrieben werden.
  • 12 ist ein Blockdiagramm eines Hauptanwendungsmoduls in einem Endknoten, das die Qualitätserfahrungsverwaltung unterstützt, gemäß Aspekten der Erfindung. In 12 enthält ein Ausführungsbeispiel des Hauptanwendungsmoduls 1200 mehrere Module, die miteinander in Kommunikation stehen, um Daten, Informationen und/oder Anweisungen und Befehle miteinander zu teilen. In einem Aspekt enthält das Ausführungsbeispiel des Hauptanwendungsmoduls 1200 mehrere Module, zu denen, ohne darauf beschränkt zu sein, ein Endknoten(TN)-Schnittstellenmodul 1210, Charakteristikbeurteilungsmodul 1220, ein Strommetrikbestimmungsmodul 1230, weitere Logik 1240, ein Stromerkennungs- und Klassifizierungsmodul 1250, ein QoE-Manager-Kommunikationsmodul 1260, ein QoE-Reaktionsmodul 1270 und ein Verkehrsschnittstellenmodul 1280 zählen.
  • In einem beispielhaften Aspekt bildet das Endknotenschnittstellenmodul 1210 eine Schnittstelle zur Anwendungsschicht des Endknotens, um mit zusammenwirkenden spezifischen Anwendungen zu kommunizieren, die in dem Endknoten betrieben werden, und aktuelle Anwendungscharakteristiken und -metriken zu bestimmen, die dazu benutzt werden, die Datenstromqualität für jeden erkannten Datenstrom im Zusammenhang mit einer spezifischen Anwendung zu berechnen. Das Endknotenschnittstellenmodul 1210 kann auch eine Schnittstelle zur Netzschnittstelle des Endknotens bilden, etwa dem LTE-Uu-Stapel in einem LTE-basierten System, um Dienstgüte(QoS)- und Zellidentifikations(ID)-Informationen (z. B. QCI und Zelle_ID) für die erkannten Anwendungsdatenstromströme zu erlangen. Beispielsweise können solche Informationen für jeden erkannten Anwendungsdatenstrom oder für jede Gruppe erkannter Ströme erlangt werden. In dieser Hinsicht muss die Ausführung dieser Funktionen nicht zwingend auf jeden einzelnen Datenstrom angewandt werden, sondern kann stattdessen auf einzelne Untergruppen (einige oder alle) der Datenströme angewandt werden. Das Endknotenschnittstellenmodul 1210 kann auch eine Schnittstelle zu anderen Endknotendiensten bilden, um Endknotencharakteristiken und andere Anwendungscharakteristiken zu erlangen und beispielsweise vom Betriebssystem zu bestimmen, welche spezifische Anwendungen im Anzeigevordergrund sind. In einem Aspekt kann das Endknotenschnittstellenmodul 1210 auch dazu benutzt werden, Abhilfeaktionen zu implementieren, wie im Folgenden ausführlicher erörtert werden soll.
  • In einem beispielhaften Aspekt dient das Stromerkennungs- und Klassifizierungsmodul 1250 dazu, Datenpakete vom Endknotenschnittstellenmodul 1210 zu empfangen und sie zu untersuchen, um zu bestimmen, ob sie zu einem Datenstrom gehören, der mit einer spezifischen Anwendung in Zusammenhang steht, die in dem Endknoten betrieben wird. Beispielsweise kann das Stromerkennungs- und Klassifizierungsmodul 1250 die Datenpakete untersuchen, um die Einleitung und Beendigung von Datenverbindungen, beispielsweise die Herstellung einer TCP/IP-Verbindung, und Datenströme, beispielsweise Datenverkehr, zu erkennen, der durch eine neu hergestellte Verbindung fließt. In einem Aspekt ordnet das Stromerkennungs- und Klassifizierungsmodul 1250 einen oder mehrere der identifizierten Datenströme entsprechenden spezifischen Anwendungen zu, die im Endknoten betrieben werden. Beispielsweise kann das Stromerkennungs- und Klassifizierungsmodul 1250 drei identifizierte HTTP-Datenströme, die jeweils auf eindeutigen TCP/IP-Verbindungen übertragen werden, einer einzelnen spezifischen Anwendung zuordnen, die im Endknoten betrieben wird. Auf Grundlage der Datenpaketuntersuchung kann das Stromerkennungs- und Klassifizierungsmodul 1250 einen oder mehrere der identifizierten Datenströme in eine Anwendungsklasse und/oder eine spezifische Anwendung einteilen. Beispielsweise kann das Stromerkennungs- und Klassifizierungsmodul 1250 einen Datenstrom in eine Videoklasse einteilen, da die Datenpakete des Datenstroms Videodaten übertragen, und das Stromerkennungs- und Klassifizierungsmodul 1250 kann ferner auf Grundlage bestimmter Charakteristiken des Datenstroms den Datenstrom in eine spezifische Anwendung wie etwa Netflix einteilen. Ein Fachmann kennt existierende Verfahren und Techniken zum Einteilen von Datenströmen, und insbesondere zum Bestimmen dieser Einteilung auf Grundlage der Untersuchung von einem oder mehreren Datenpaketen im Datenstrom.
  • In einem Aspekt kann das Stromerkennungs- und Klassifizierungsmodul 1250 die oben beschriebenen Funktionen mithilfe von Anwendungssignalisierung von einer zusammenwirkenden spezifischen Anwendung durchführen, die im Endknoten betrieben wird. Beispielsweise kann eine zusammenwirkende spezifische Anwendung, die im Endknoten betrieben wird, eine Angabe an das Stromerkennungs- und Klassifizierungsmodul 1250 senden, dass die zusammenwirkende spezifische Anwendung einen neuen Datenstrom einleitet, und die Angabe kann auch Informationen zu dem neuen Datenstrom wie beispielsweise die Anwendungsklasse und die spezifischen Anwendung einschließen, die dem neuen Datenstrom zugeordnet ist. In einem Aspekt kann das Stromerkennungs- und Klassifizierungsmodul 1250 Datenpaketuntersuchung verwenden, um Verbindungsinformationen, etwa Anschlussbuchseninformationen, im Zusammenhang mit dem neuen Datenstrom zu bestimmen.
  • Das Stromerkennungs- und Klassifizierungsmodul 1250 kann bekannte Datenpaketuntersuchungs- und -einteilungstechniken verwenden. In einem Aspekt kann das Stromerkennungs- und Klassifizierungsmodul 1250 Datenpaketuntersuchungs- und -einteilungstechniken verwenden, die in der US-Patentanmeldung mit der Veröffentlichungsnummer 2012/0327779A1 namens „Systems And Methods For Congestion Detection For Use In Prioritizing And Scheduling Packets In A Communication Network” beschrieben werden, die hiermit in den vorliegenden Gegenstand mit einbezogen wird. Beispielsweise können die Untersuchungs- und Einteilungstechniken, die in Bezug auf das Einteilungs-/Warteschlangeneinordnungsmodul beschrieben werden, das in 4A–4C und unter anderem wenigstens in den Abschnitten [0056], [0057], [0060], [0061] und [0077] bis [0091] der US-Patentanmeldung mit der Veröffentlichungsnummer 2012/0327779A1 beschrieben wird, in Aspekten und Ausführungsformen implementiert werden, die hier beschrieben werden. In einem Aspekt kann das Stromerkennungs- und Klassifizierungsmodul 1250 auch Datenstrominformationen und/oder -metriken an das Charakteristikbeurteilungsmodul 1220 bereitstellen, wie beispielsweise HTTP-, TCP- und/oder IP-Headerinformationen und Dateimetadaten, oder an das Strommetrikbestimmungsmodul 1230, wie beispielsweise Bytezähler und Paketankunftsinformationen, die zum Berechnen der geleisteten Bitrate benutzt werden können.
  • In einem Aspekt kann das Charakteristikbeurteilungsmodul 1220 einen aktuellen Satz von Anwendungscharakteristiken für jede spezifische Anwendung bestimmen, die einem oder mehreren erkannten Datenströmen zugeordnet sind. Beispielsweise kann ein aktueller Anwendungscharakteristikdatensatz einen Einleitungstyp einschließen, der angibt, ob die zugeordnete spezifische Anwendung von einem Benutzer des Endknotens eingeleitet wurde, in dem die spezifische Anwendung betrieben wird, oder ob die zugeordnete spezifische Anwendung vom Endknoten selbst ohne Einleitung durch den Benutzer eingeleitet wurde. Der aktuelle Anwendungscharakteristikdatensatz kann auch eine Angabe dazu einschließen, ob die spezifische Anwendung derzeit im Vordergrund oder Hintergrund des zugeordneten Endknotens ist, und kann auch einschließen, ob die spezifische Anwendung auf eine Antwort von einer anderen Einheit wie etwa einem Inhalte-Server oder vom Benutzer des Endknotens wartet. In einem Aspekt kann das Charakteristikbeurteilungsmodul 1220 auf das Betriebssystem des zugeordneten Endknotens zugreifen, um Informationen zu erlangen, anhand derer es den aktuellen Anwendungscharakteristikdatensatz für eine spezifische Anwendung teilweise oder ganz bestimmen kann. In einem weiteren Aspekt kann das Charakteristikbeurteilungsmodul 1220 Datenstrominformationen und/oder -metriken vom Stromerkennungs- und Klassifizierungsmodul 1250 empfangen und diese Informationen und/oder Metriken in seiner Bestimmung von Teilen oder dem gesamten aktuellen Anwendungscharakteristikdatensatz für eine spezifische Anwendung verwenden. In einem Aspekt kann das Charakteristikbeurteilungsmodul 1220 Anwendungsinformationen direkt oder indirekt von einer zusammenwirkenden spezifischen Anwendung empfangen, die im Endknoten betrieben wird, und diese Informationen dann bei der Bestimmung von Teilen oder dem gesamten aktuellen Anwendungscharakteristikdatensatz für die spezifische Anwendung verwenden.
  • In einem Aspekt kann der aktuelle Anwendungscharakteristikdatensatz, der von dem Charakteristikbeurteilungsmodul 1220 bestimmt wird, eins oder mehrere der folgenden einschließen:
    • – Anwendungsklassenmetrik: ∘ Beispielwerte: Gesprächssprachanteil, Gesprächsvideoanteil, Audio-Streaming, Video-Streaming, interaktives Spielen, Browserdaten, native Anwendungsdaten und unbekannt ∘ Bestimmung: Bandinterne Paketuntersuchungstechniken (oben beschrieben) können auf Datenpakete angewandt werden, die über das Verkehrsschnittstellenmodul 1280 überwacht werden
    • – Stromeinleitungsmetrik: ∘ Beispielwerte: Vom Benutzer eingeleitet und maschinell eingeleitet ∘ Bestimmung: die Metrik des Stromeinleitungstyps kann von einer zugeordneten zusammenwirkenden spezifischen Anwendung empfangen werden. In einem weiteren Aspekt kann er anhand der bestimmten Anwendungsklasse im Zusammenhang mit einem Datenstrom hergeleitet werden (z. B. kann davon ausgegangen werden, dass eine spezifische Anwendung mit einem einzelnen Video-Streaming-Strom vom Benutzer eingeleitet wurde). Es ist zu beachten, dass das Einleiten eines Datenstroms identisch mit dem Einleiten der entsprechenden spezifischen Anwendung sein kann, aber nicht sein muss. Beispielsweise kann eine vom Benutzer eingeleitete spezifische Anwendung ein Push-Update aufweisen, das vom Benutzer eingeleitet wird, und außerdem einen Nutzungsbericht aufweisen, der maschinell eingeleitet wird (separat von der Einleitung der spezifischen Anwendung).
    • – Metrik zu ausstehender Aktualisierung der Benutzerschnittstelle (UI): ∘ Beispielwerte: Ausstehend, nicht ausstehend, nicht zutreffend ∘ Bestimmung: Dies bezieht sich darauf, ob der Datenstrom aktuell einer ausstehenden UI-Aktualisierung wie etwa einer Anzeigeaktualisierung zugeordnet ist. Die Angabe einer ausstehenden UI-Aktualisierung kann von einer zugeordneten zusammenwirkenden spezifischen Anwendung empfangen werden, wie beispielsweise von einem Internetbrowser oder einer nativen Anwendung. Sie kann auch aus Datenpaketen im Anwendungsdatenstrom geparst werden. Es ist zu beachten, dass die Angabe möglicherweise nicht auf alle Anwendungsklassen zutrifft, wie etwa Gesprächssprachanteil.
    • – Anzeigepositionsmetrik: ∘ Beispielwerte: Vordergrund, Hintergrund ∘ Bestimmung: Diese Metrik bezieht sich darauf, ob die spezifische Anwendung im Zusammenhang mit dem Anwendungsdatenstrom am Endknoten im UI-Hintergrund oder Vordergrund angezeigt wird. Die Anzeigeposition kann von der zugeordneten zusammenwirkenden spezifischen Anwendung empfangen werden. Außerdem kann eine Anzeigepositionsangabe vom Betriebssystem im Endknoten erlangt werden.
    • – Netzdienstqualität(QoS)-Metrik: ∘ Beispielwerte: QCI = 1–9 ∘ Bestimmung: Diese Metrik kann vom Netzstapel im Endknoten (z. B. LTE-Uu-Stapel) über das Endknotenschnittstellenmodul 1210 erlangt werden. Es ist zu beachten, dass Alternativen zu QoS verwendet werden können, so etwa Benutzerklasse (CoS), beispielsweise eine Garantierte-Bitrate(GBR)-Klasse oder eine Nicht-garantierte-Bitrate(Nicht-GBR)-Klasse.
    • – Puffermargenmetrik: ∘ Beispielwerte: 0 = unbekannt, Wert 1–15 (8 = neutral). ∘ Bestimmung: Die Puffermargenmetrik bezieht sich auf die Pufferbelegungs(buffer occupancy, BO)-Marge für Datenstreaming-Dienste. Diese Metrik kann von der zusammenwirkenden spezifischen Anwendung erlangt werden. Im Fall von Video-Streaming kann die Metrik mithilfe einer BO-Schätzung bestimmt werden. Beispielsweise kann eine BO-Schätzung durch Verfahren und Techniken erlangt werden, die in der US-Patentanmeldung mit der Seriennummer 13/789,462 und dem Namen „Systems And Methods For Using Client-Side Video Buffer Occupancy For Enhanced Quality Of Experience In A Communication Network” beschrieben werden, die hiermit in den vorliegenden Gegenstand mit einbezogen wird. Eine Audio-Streaming-BO-Schätzung kann anhand ähnlicher Techniken erlangt werden.
  • In einem beispielhaften Aspekt kann das Charakteristikbeurteilungsmodul 1220 auch einen Endknotencharakteristikdatensatz für den Endknoten bestimmen, der aktuelle Charakteristikdaten im Zusammenhang mit dem Zustand des Endknotens einschließen kann. Der Endknotencharakteristikdatensatz kann, ohne darauf beschränkt zu sein, eine Benutzeraufmerksamkeitsmetrik einschließen, die eine Stufe der Aufmerksamkeit angibt, die der Benutzer dem zugeordneten Endknoten schenkt, eine Benutzer-Dienstgütevereinbarung (SLA), die die SLA angibt, die dem Benutzer des Endknotens zugewiesen ist, und eine Endknotentyp-Metrik, die den Typ des benutzten Endknotens angibt (z. B. Tablet, Smartphone, Feature-Telefon, Fernsehgerät mit großem Bildschirm, industrielles M2M-Modul usw.). In einem Aspekt kann das Charakteristikbeurteilungsmodul 1220 auf das Betriebssystem des zugeordneten Endknotens zugreifen, um Informationen zu erlangen, anhand derer es einige oder alle aktuellen Endknotencharakteristikdaten bestimmen kann. Beispielsweise kann das Charakteristikbeurteilungsmodul 1220 Verlaufsdaten zu Typen von empfangenen Benutzereingaben sowie zum Zeitpunkt der empfangenen Benutzereingaben über die grafische Benutzerschnittstelle des Endknotens, der einer spezifischen Anwendung zugeordnet ist, vom Betriebssystem erlangen, und diese Informationen dann zum Bestimmen einer Benutzeraufmerksamkeitsmetrik im Zusammenhang mit der spezifischen Anwendung verwenden. Weitere Informationen vom Betriebssystem können ebenfalls zum Bestimmen einer Benutzeraufmerksamkeitsmetrik beitragen, darunter beispielsweise eine Angabe der Telefonposition oder -bewegung, eine Angabe dazu, ob der Bildschirm des Endknotens ausgeschaltet wurde oder eine Zeitüberschreitung für ihn stattgefunden hat, eine Angabe zur Benutzeraugenverfolgung der Anzeige einer Kamera oder eines anderen Sensors des Endknotens. Es versteht sich, dass weitere bekannte Typen von Informationen und Daten vom Betriebssystem und/oder von einem Endknoten zur Bestimmung des gesamten oder eines Teils des aktuellen Endknotencharakteristikdatensatzes verwendet werden können.
  • In einem Aspekt kann der aktuelle Endknotencharakteristikdatensatz, der von dem Charakteristikbeurteilungsmodul 1220 bestimmt wird, eins oder mehrere der folgenden einschließen:
    • – Benutzeraufmerksamkeits(user attention, UA)-Metrik: ∘ Beispielwerte: Aufmerksam, unaufmerksam, nicht zutreffend, unbekannt ∘ Bestimmung: In einem Aspekt ist zu beachten, dass der Wert „Nicht zutreffend” für die UA-Metrik für spezifische Anwendungen wie etwa Videoüberwachung oder andere Maschine-Maschine(M2M)-Anwendungen benutzt werden kann, denen keine Aufmerksamkeit geschenkt wird. Auch kann die UA-Metrik eine Anwendungscharakteristik anstelle einer Endknotencharakteristik sein, und zwar bei Endknotenvorrichtungen, die gleichzeitig Informationen von mehreren spezifischen Anwendungen anzeigen, wie etwa Smartphones und Tablets mit großem Bildschirm. ∘ Wie oben erörtert, können Informationen zur Benutzeraufmerksamkeit vom Betriebssystem des Endknotens und/oder von verschiedenen Typen von Sensoren im Endknoten erlangt werden, wie etwa einem Beschleunigungsmesser, einer Kamera usw. Zum Beispiel können Blickverfolgungs(Augenverfolgungs)-Informationen über eine nach vorne gerichtete Kamera erlangt werden, um zu beurteilen, ob ein Benutzer anwesend und aufmerksam ist, und um das Objekt der Aufmerksamkeit auf der Anzeige des Endknotens anzugeben. Siehe beispielsweise E. Miluzzo, T. Wang und A. Campbell, „Eyephone: Activating Mobile Phones with Your Eyes", Proc. 2nd ACM SIGCOMM Workshop an Networking, Systems, and Applications an Mobile Handhelds (MobiHeld 10), ACM Press, 2010, S. 15–20. Beschleunigungsmesserdaten können zum Bestimmen der Orientation des Endknotens benutzt werden, etwa ob der Endknoten nach oben oder unten gewandt ist. Siehe beispielsweise http://stackoverflow.com/questions/7590996/detecting-the-device-upside-down. Taschenverstauungserkennung kann auf Grundlage von Informationen von Sensoren im Endknoten bestimmt werden. Siehe beispielsweise http://www.cs.dartmouth.edu/~campbell/papers/miluzzo-phonesense.pdf. In ähnlicher Weise kann auch eine Telefon-in-Hand-Erkennung auf Grundlage von Informationen von Sensoren im Endknoten bestimmt werden. Siehe beispielsweise http://www.cs.dartmouth.edu/~campbell/papers/miluzzophonesense.pdf. Es kann ein „Letzte-Benutzer-Interaktion”-Timer auf Grundlage von Informationen vom Betriebssystem oder direkt von einer zugeordneten spezifischen Anwendung benutzt werden, um zu bestimmen, ob eine derzeit betriebene interaktive Anwendung „schal” ist (ihr vom Benutzer keine Aufmerksamkeit geschenkt wird). Bildschirmschonermodus- oder Bildschirmausschaltmodus-Informationen können vom OS im Endknoten erlangt werden, um einen Status ohne Aufmerksamkeit für den Endknoten anzugeben. ∘ Es ist zu beachten, dass ein oder mehrere der oben beschriebenen Verfahren und Techniken in Kombination benutzt werden können, etwa eine logische Kombination, um den UA-Wert zu bestimmen. Außerdem kann eine logische Kombination den Konfidenzwert (oder das Konfidenzintervall), das von jedem Verfahren gemeldet wird, benutzen, um den UA-Metrikwert weiter zu verfeinern.
    • – Netzdienstgütevereinbarung(SLA)-Metrik: ∘ Beispielwerte: Gold, Silber, Bronze ∘ Bestimmung: Die diesem Endknoten zugewiesene SLA kann vom Netzstapel abgerufen, beispielsweise vom LTE-Uu-Stapel in einem LTE-Netz. Beispielsweise kann die SLA die zugewiesene Dienstgüte für den Endknoten sein, die dem Endknoten/Benutzer durch den Netzbetreiber zugewiesen wird.
  • In einem beispielhaften Aspekt verwendet das Strommetrikbestimmungsmodul 1230 den aktuelle Anwendungscharakteristikdatensatz und den aktuelle Endknotencharakteristikdatensatz, die vom Charakteristikbeurteilungsmodul 1220 erlangt wurden, und weitere Informationen, um eine oder mehrere Metriken im Zusammenhang mit den einzelnen Datenströmen zu bestimmen.
  • In einem Aspekt bestimmt das Strommetrikbestimmungsmodul 1230 Datenstrommetriken, die wenigstens eine Datenstromwichtigkeitsmetrik und eine Datenstromqualitätsmetrik im Zusammenhang mit dem jeweiligen Datenstrom einschließen. In einem beispielhaften Aspekt bestimmt das Strommetrikbestimmungsmodul 1230 eine Datenstromwichtigkeitsmetrik für einen entsprechenden Datenstrom gemäß: SIS(x, y, z) = f{AppCharacteristics(x, y, z), TerminalNodeCharacteristics(x, y, z)} wobei f{} eine gewichtete Summierung der aktuellen Anwendungscharakteristikdaten und der aktuelle Endknotencharakteristikdaten sei kann, wie etwa: SIS(x, y, z) = (c1AC + c2SI + c3UUP + c4DP + c5QOS + c6BM + c7UA + c8SLA) ODER SIS(x, y,z) = (c5QOS)·(c8SLA)·(c1AC + c2SI + c3UUP + c4DP + c6BM + c7UA) ODER SIS(x, y, z) = (c5QOS)·(c8SLA)·(c6BM)·(c1AC + c2SI + c3UUP + c4DP + c7UA) wobei x = App-ID, y = Stream-ID, z = Endgerätknoten-ID und c1..c8 Gewichtungskoeffizienten sind, die zum Erhöhen/Senken der relativen Wichtigkeit der jeweiligen zugeordneten Charakteristik dienen, einschließlich der Verwendung einer Gewichtung von null, die die Auswirkung der zugeordneten Charakteristik eliminiert. Anwendungscharakteristik und Endknotencharakteristik sind jeweils eine Funktion von x, y, z, obwohl dies zur vereinfachten Darstellung oben nicht gezeigt ist. Ein Fachmann weiß, dass die in den oben aufgeführten Funktionen beschriebenen Variablen als eine Zahl zur Verwendung in einer Berechnung ausgedrückt werden können. Die oben aufgeführten Funktionen sind beispielhaft und können in anderen Formaten und Begriffen ausgedrückt werden und können weitere zusätzliche Parameter und/oder Variablen oder weniger Parameter und/oder Variablen einschließen. In einem Aspekt kann das Strommetrikbestimmungsmodul 1230 eine Datenstromwichtigkeitsmetrik für einen Datenstrom wenigstens teilweise auf Grundlage einer Verzögerungstoleranz des Datenstroms bestimmen. In einem Aspekt kann eine solche Verzögerungstoleranz für die Anwendungsklasse des Datenstroms angegeben oder von dieser abgeleitet werden.
  • In einem beispielhaften Aspekt bestimmt das Strommetrikbestimmungsmodul 1230 eine Datenstromqualitätsmetrik für einen entsprechenden Datenstrom als eine normierte Echtzeitschätzung der Benutzererfahrung im Zusammenhang mit der spezifischen Anwendung, die dem Datenstrom entspricht. In dieser Hinsicht können bekannte Verfahren und Techniken wie etwa VMOS-Schätzung und die unten stehenden Beispiele zusammen mit anderen bekannten Techniken zum Bestimmen einer Benutzererfahrungsmetrik benutzt werden. Siehe Beispielsweise „OTT vs OTT: Comparing Video Chat Experience", Spirent Communications, 2013, was hiermit in den vorliegenden Gegenstand mit einbezogen wird. In einem Aspekt kann das Strommetrikbestimmungsmodul 1230 eine Datenstromqualitätsmetrik für verschiedene Datenströme abhängig von der Anwendungsklasse und wahlweise sogar der spezifischen Anwendung, die dem jeweiligen Datenstrom zugeordnet ist, unterschiedlich bestimmen. In einem Aspekt kann das Strommetrikbestimmungsmodul 1230 eine Datenstromqualitätsmetrik für einen Datenstrom anhand einer Berechnung auf Grundlage der Datentransportqualitätsinformationen im Zusammenhang mit dem Datenstrom bestimmen, wie etwa Datenpaketverzögerungen, -verwerfungen, -neuübertragungen usw. In einem weiteren Aspekt kann das Strommetrikbestimmungsmodul 1230 eine Datenstromqualitätsmetrik für einen Datenstrom auf Grundlage einer Metrik bestimmen, die von einer zusammenwirkenden spezifischen Anwendung empfangen wird, wie etwa einer mittleren Video-Meinungswert(VMOS)-Schätzung von einer zusammenwirkenden Video-Streaming-Anwendung. In einem weiteren Aspekt kann das Strommetrikbestimmungsmodul 1230 eine Datenstromqualitätsmetrik für einen Datenstrom auf Grundlage einer Kombination von Metrik(en) bestimmen, die von einer entsprechenden zusammenwirkenden spezifischen Anwendung empfangen werden. Beispielsweise kann eine zusammenwirkende Videoanwendung eine Zielvideobitrate bereitstellen, woraufhin das Strommetrikbestimmungsmodul 1230 diese Zielvideobitrate mit einem tatsächlichen (oder geschätzten) geleisteten Bitratenwert vergleichen kann, um die Datenstromqualitätsmetrik für den zugeordneten Datenstrom zu bestimmen. In einem weiteren Aspekt kann das Strommetrikbestimmungsmodul 1230 eine Datenstromqualitätsmetrik für einen Datenstrom durch das Einbeziehen von Metrikinformationen bestimmen, die von anderen Knoten im Netz erlangt werden, beispielsweise Informationen, die von einem Anwendungsagent in einem Zugangsknoten bereitgestellt werden, wie oben unter Bezugnahme auf 1 bis 9 beschrieben.
  • Wie oben erwähnt, kann das Strommetrikbestimmungsmodul 1230 eine Datenstromqualitätsmetrik für verschiedene Datenströme abhängig von der Anwendungsklasse unterschiedlich bestimmen. Beispiele für unterschiedliche Qualitätsmetrikbestimmungstechniken und Informationen, die für unterschiedliche Anwendungsklassen benutzt werden können, sind im Folgenden angegeben:
    • – Anwendungsklasse: Gesprächssprachanteil ∘ Qualitätsmesstechnik(en): Das Strommetrikbestimmungsmodul 1230 kann ein oder mehrere der folgenden erlangen und benutzen: einen Paket-Jitter-Wert, einen Wert der Anzahl von TCP-Neuübertragungen, einen Paketrundlaufzeitwert und einen Gegenüberstellungswert der geleisteten Bitrate gegenüber der Zielbitrate (über einen Zeitraum gemittelt). Beispielsweise können diese Informationen mithilfe des Stromerkennungs- und Klassifizierungsmoduls 1250 und des Verkehrsschnittstellenmoduls 1280 erlangt und/oder abgeleitet werden. ∘ Von der zusammenwirkenden spezifischen Anwendung erlangte Metrik: Schätzung des mittleren Meinungswerts (MOS), Zeitanteilswert fehlender Daten und einen Zeit-, Anzahlanteilwert des Auftretens und/oder der Dauer eines Einfrierens einer Anwendung (d. h. Zeiträume, in denen der Gesprächssprachanteil ausfällt oder verzerrt ist) und eine Zielbitrate. ∘ Hinweis: Die oben genannte Verwendung eines Paket-Jitter-Werts geht von einer Paketübertragung zu festgelegten Zeiten aus. Außerdem können bekannte Techniken zum Berechnen einer MOS-Schätzung für den Gesprächssprachanteil auf Grundlage von Paketebeneninformationen (z. B. IP, UDP, TCP, HTTP, SIP) benutzt werden, die vom Stromerkennungs- und Klassifizierungsmodul 1250 erlangt werden.
    • – Anwendungsklasse: Gesprächsvideoanteil (kann den Gesprächssprachanteil einschließen) ∘ Qualitätsmesstechnik(en): Das Strommetrikbestimmungsmodul 1230 kann ein oder mehrere der folgenden erlangen und benutzen: einen Paket-Jitter-Wert, einen Wert der Anzahl von Paketneuübertragungen, einen Paketrundlaufzeitwert und einen Gegenüberstellungswert der geleisteten Bitrate gegenüber der Zielbitrate (über einen Zeitraum gemittelt). Beispielsweise können diese Informationen mithilfe des Stromerkennungs- und Klassifizierungsmoduls 1250 und des Verkehrsschnittstellenmoduls 1280 erlangt und/oder abgeleitet werden. ∘ Von der zusammenwirkenden spezifischen Anwendung erlangte Metrik: Schätzung des mittleren Video-Meinungswerts (VMOS), Zeit- oder Mengenanteilswert fehlender Daten und Zeit- oder Mengenanteilswert des Auftretens und/oder der Dauer eines Einfrierens einer Anwendung (d. h. Zeiträume, in denen der Sprach- und/oder Videoanteil ausfällt oder verzerrt ist) und eine Zielbitrate. ∘ Hinweis: Der Audioteil dieser Anwendungsklasse, kann, muss aber nicht auf einem separaten Datenstrom übertragen werden.
    • – Anwendungsklasse: Audio-Streaming ∘ Qualitätmesstechnik(en): Das Strommetrikbestimmungsmodul 1230 kann ein oder mehrere der Folgenden erlangen und benutzen: einen Gegenüberstellungswert der geleisteten Bitrate gegenüber der Zielbitrate und einen BO-Schätzwert. Beispielsweise können diese Informationen mithilfe des Stromerkennungs- und Klassifizierungsmoduls 1250 und des Verkehrsschnittstellenmoduls 1280 erlangt und/oder abgeleitet werden. Der BO-Schätzwert kann durch ein ähnliches BO-Schätzungsverfahren bestimmt werden, wie es in Bezug auf die Video-Streaming-Klasse erwähnt wurde. In einem Aspekt kann die BO-Schätzung auf einem relativen Vergleich zwischen einer aktuellen Zeit und einem Präsentationszeitstempel beruhen. ∘ Von der zusammenwirkenden spezifischen Anwendung erlangte Metrik: Schätzung des mittleren Meinungswerts (MOS), Zeitanteilswert fehlender Daten und einen Zeit- oder Mengenanteilswert des Auftretens oder der Dauer eines Einfrierens einer Anwendung, und eine Zielbitrate.
    • – Anwendungsklasse: Video-Streaming ∘ Qualitätmesstechnik(en): Das Strommetrikbestimmungsmodul 1230 kann ein oder mehrere der Folgenden erlangen und benutzen: bandinterne Videoqualitätsmetrikbestimmungsverfahren, wie beispielsweise die Qualitätsmetrikverfahren und -techniken, die in „Objective perceptual multimedia video quality measurement in the presence of a full reference" ITU Standard J.247 beschrieben werden, die hiermit in den vorliegenden Gegenstand mit einbezogen werden (im Folgenden als „Psytechnics”-Modell bezeichnet). In einem weiteren Aspekt kann das bandinterne Videoqualitätsmetrikbestimmungsverfahren auf einer BO-Schätzungstechnik beruhen, die oben erörtert wurde. Eine Qualitätsmetrik kann auch für den Audio-Stream einer Video-Streaming-Präsentation bestimmt werden. ∘ Von der zusammenwirkenden spezifischen Anwendung erlangte Metrik: Schätzung des mittleren Videomeinungswerts (VMOS), Zeitanteilswert fehlender Daten und einen Zeit- oder Mengenanteilswert des Auftretens oder der Dauer eines Einfrierens einer Anwendung, und eine Zielbitrate. Außerdem kann die zusammenwirkende spezifische Anwendung eine Qualitätsmetrik für einen Audio-Stream bereitstellen, der der Video-Streaming-Präsentation zugeordnet ist.
    • – Anwendungsklasse: Interaktives Spielen ∘ Qualitätmesstechnik(en): Das Strommetrikbestimmungsmodul 1230 kann ein oder mehrere der Folgenden erlangen und benutzen: einen Anteilswert für Paketneuübertragungen, einen Paketrundlaufzeitwert (z. B. SRTT) und einen Wert der Zeit zwischen einer HTTP-Anforderung und einer ersten HTTP-Reaktion. Beispielsweise können diese Informationen mithilfe des Stromerkennungs- und Klassifizierungsmoduls 1250 und des Verkehrsschnittstellenmoduls 1280 erlangt und/oder abgeleitet werden. ∘ Von der zusammenwirkenden spezifischen Anwendung erlangte Metrik: Befehlsreaktionslatenz-Rundlaufwert.
    • – Anwendungsklasse: Browserdaten ∘ Qualitätmesstechnik(en): Das Strommetrikbestimmungsmodul 1230 kann ein oder mehrere der Folgenden erlangen und benutzen: einen Wert der Zeit zwischen einer HTTP-Anforderung und einer ersten HTTP-Reaktion und einen Mittelwert der geleisteten Bitrate. Beispielsweise können diese Informationen mithilfe des Stromerkennungs- und Klassifizierungsmoduls 1250 und des Verkehrsschnittstellenmoduls 1280 erlangt und/oder abgeleitet werden. ∘ Von der zusammenwirkenden spezifischen Anwendung erlangte Metrik: eine Zeit zwischen Benutzer-(oder Maschinen-)Anforderungen und ein Bildschirmaktualisierungswert, der anhand der Anforderungsgröße (z. B. Sekunden pro MB) normiert werden kann.
    • – Anwendungsklasse: Native Anwendungsdaten ∘ Qualitätmesstechnik(en): Das Strommetrikbestimmungsmodul 1230 kann ein oder mehrere der Folgenden erlangen und benutzen: einen Wert der Zeit zwischen einer HTTP-Anforderung und einer ersten HTTP-Reaktion und einen Mittelwert der geleisteten Bitrate. Beispielsweise können diese Informationen mithilfe des Stromerkennungs- und Klassifizierungsmoduls 1250 und des Verkehrsschnittstellenmoduls 1280 erlangt und/oder abgeleitet werden. ∘ Von der zusammenwirkenden spezifischen Anwendung erlangte Metrik: eine Zeit zwischen Benutzer-(oder Maschinen-)anforderungen und ein Bildschirmaktualisierungswert, der anhand der Anforderungsgröße (z. B. Sekunden pro MB) normiert werden kann.
    • – Anwendungsklasse: Unbekannt ∘ Qualitätmesstechnik(en): Das Strommetrikbestimmungsmodul 1230 kann ein oder mehrere der Folgenden erlangen und benutzen: einen Wert der Zeit zwischen einer HTTP-Anforderung und einer ersten HTTP-Reaktion und einen Mittelwert der geleisteten Bitrate. Beispielsweise können diese Informationen mithilfe des Stromerkennungs- und Klassifizierungsmoduls 1250 und des Verkehrsschnittstellenmoduls 1280 erlangt und/oder abgeleitet werden. ∘ Von der zusammenwirkenden spezifischen Anwendung erlangte Metrik: Nicht zutreffend für eine unbekannte Klasse.
  • In einem beispielhaften Aspekt kann das QoE-Manager-Kommunikationsmodul 1260 betriebsfähig sein, um eine Endknotenaktualisierungsnachricht zum Senden an ein QoE-Verwaltungsmodul im Netz zu erzeugen, wie etwa das QoE-Verwaltungsmodul 1020 in 10. In einem Aspekt kann das QoE-Manager-Kommunikationsmodul 1260 eine Endknotenaktualisierungsnachricht erzeugen, die wenigstens eine oder mehrere einer Datenstromwichtigkeitsmetrik und einer Datenstromqualitätsmetrik im Zusammenhang mit den einzelnen Datenströmen sowie eine Endknotenidentifikation und eine zugeordnete Zugangsknotenidentifikation und andere Informationen im Zusammenhang mit dem Endknoten und dem zugeordneten Zugangsknoten einschließt. In einem Aspekt kann das QoE-Manager-Kommunikationsmodul 1260 eine Abhilfeanweisungsnachricht von einem QoE-Verwaltungsmodul und empfangen und das Implementieren einer Abhilfeanweisung unterstützen, die in der Abhilfeanweisungsnachricht enthalten ist.
  • In einem Aspekt kann die Endknotenaktualisierungsnachricht, die vom QoE-Manager-Kommunikationsmodul 1260 erstellt wurde, nur für Datenströme gesendet werden, die in einer Untergruppe einer bestimmte Benutzerklasse (CoS) oder Dienstqualität (QoS) liegen. Zum Beispiel: Das QoE-Manager-Kommunikationsmodul 1260 kann nur Endknotenaktualisierungsnachrichten für Datenströme erstellen und senden, die folgende Kriterien erfüllen: LTE QCI = 6–9, Nicht-GBR, Best-Effort-Streams. Dieses Beispiel nimmt an, dass andere Ressourcenzuteilungssysteme für die Qualitätssicherung von Streams höherer Wichtigkeit zuständig sind, wie beispielsweise ein eNB-Layer2-Zeitplaner, der GBR-Streams in geeigneter Weise verwaltet.
  • In einem Aspekt kann die Endknotenaktualisierungsnachricht, die vom QoE-Manager-Kommunikationsmodul 1260 erstellt wird, nur im Falle einer Auslösung gesendet werden. Optionen für eine solche Auslösung sind: regelmäßig; beim Empfang einer Anforderung vom QoE-Verwaltungsmodul (wie etwa dem QoE-Verwaltungsmodul 1020 aus 10); auf Grundlage einer Aktualisierung oder Änderung in einem Datenstromzustand oder einer Datenstromcharakteristik; und auf Grundlage einer Übergabe an einen neuen bedienenden Zugangsknoten. In einem Aspekt kann das QoE-Manager-Kommunikationsmodul 1260 die Endknotenaktualisierungsnachricht durch Nutzen des Verkehrsschnittstellenmoduls 1280 senden, um die Endknotenaktualisierungsnachricht in den ausgehenden Verkehrsstrom des Endknotens einzufügen, damit er zur Weiterleitung an das QoE-Verwaltungsmodul (wie etwa das QoE-Verwaltungsmodul 1020 aus 10) an den Zugangsknoten gesendet wird. Es können Techniken zum Senden einer Nachricht vom Endknoten an ein externes Modul über den zugeordneten Zugangsknoten benutzt werden, wie etwa solche, die oben in Bezug auf zusammenwirkende spezifische Anwendungen erörtert wurden, oder andere im Stand der Technik bekannte Techniken. In einem Aspekt kann das QoE-Manager-Kommunikationsmodul 1260 die Endknotenaktualisierungsnachricht in ihrer Gesamtheit senden, oder es kann die Aktualisierungsinformationen teilen und in mehreren Nachrichten senden. In einem Aspekt kann die Endknotenaktualisierungsnachricht nur Informationen im Zusammenhang mit einer Änderung der Datenstromcharakteristiken eines Datenstroms oder der Endgerätcharakteristiken enthalten, und nicht alle denkbaren Informationen im Zusammenhang mit dem Endknoten oder allen Datenströmen.
  • In einem beispielhaften Aspekt kann die Endknotenaktualisierungsnachricht ein oder mehrere der folgenden Datenfelder für jeden Datenstrom enthalten:
    • – Datenfeld: Endgerätknoten-ID ∘ Quelle: Erlangt vom Netzstapel über das Endknotenschnittstellenmodul 1210. ∘ Beschreibung: Identifikator des Endknotens. ∘ Beispiele: Kann eine von einer MAC-Adresse, einer IP-Adresse (falls öffentlich), einer IMSI oder einer anderen eindeutigen ID sein.
    • – Datenfeld: App-ID ∘ Quelle: Zugewiesen durch das Stromerkennungs- und Klassifizierungsmodul 1250. ∘ Beschreibung: Lokaler eindeutiger Identifikator der spezifischen Anwendung, die dem Datenstrom zugeordnet ist. ∘ Beispiele: Kann ein Hash von n Bits der Betriebssystem-Prozess-ID und des Zeitstempels der spezifischen Anwendung sein.
    • – Datenfeld: Stream-ID ∘ Quelle: Erlangt vom Netzstapel über das Endknotenschnittstellenmodul 1210. ∘ Beschreibung: Identifikator des Datenstroms. Kann ein Hash von n Bits an fünffacher Information (IP Quelle, IP Ziel, Port Quelle, Port Ziel, Protokoll) sein. Dieses Datenfeld kann optional sein, da es als zum Datenfeld Stream-Klassifizierung redundant betrachtet werden kann.
    • – Datenfeld: Stream-Klassifizierung ∘ Quelle: Erlangt vom Netzstapel über das Endknotenschnittstellenmodul 1210. ∘ Beschreibung: Liefert Informationen für das QoE-Verwaltungsmodul zur Durchführung einer Paketuntersuchung, um Datenpakete einem bestimmten Datenstrom zuzuordnen. Dieses Datenfeld kann eine Verkettung der fünffacher Information (IP Quelle, IP Ziel, Port Quelle, Port Ziel, Protokoll) des Datenstroms sein.
    • – Datenfeld: Zelle ID ∘ Quelle: Erlangt vom Netzstapel über das Endknotenschnittstellenmodul 1210. ∘ Beschreibung: Identifikator des Zugangsknotens, der dem Endknoten zugeordnet ist. ∘ Beispiele: Dieses Datenfeld kann eine globale Zell-ID beispielsweise für LTE-eNB sein.
    • – Datenfeld: Datenstromwichtigkeitsmetrik ∘ Quelle: Bestimmt vom Strommetrikbestimmungsmodul 1230. ∘ Beschreibung: Wichtigkeitsindikator für den Datenstrom (oben beschrieben). Dieses Datenfeld kann auch durch eine oder mehrere der Metriken ersetzt werden, die bei der Berechnung der Datenstromwichtigkeitsmetrik verwendet werden, um es dadurch dem QoE-Verwaltungsmodul zu ermöglichen, die Datenstromwichtigkeitsmetrik für den Datenstrom selbst zu berechnen. ∘ Beispiele: Dieses Datenfeld kann ein 4-Bit-Wert sein.
    • – Datenfeld: Datenstromqualitätsmetrik ∘ Quelle: Bestimmt vom Strommetrikbestimmungsmodul 1230. ∘ Beschreibung: Qualitätsindikator für den Datenstrom (oben beschrieben). Dieses Datenfeld kann auch durch eine oder mehrere der Metriken ersetzt werden, die bei der Berechnung der Datenstromqualitätsmetrik verwendet werden, um es dadurch dem QoE-Verwaltungsmodul zu ermöglichen, die Datenstromqualitätsmetrik für den Datenstrom selbst zu berechnen. ∘ Beispiele: Dieses Datenfeld kann ein 4-Bit-Wert sein.
    • – Datenfeld: Weiterreichungsmetrik ∘ Quelle: Erlangt vom Netzstapel über das Endknotenschnittstellenmodul 1210. ∘ Beschreibung: Angabe, dass der Endknoten an einen anderen Zugangsknoten übergeben wurde. Dieses Datenfeld kann vom QoE-Verwaltungsmodul zum Neuzuordnen des betreffenden Datenstroms zu einer neuen Zelle (Zugangsknoten) verwendet werden. In einem Aspekt wird dieses Datenfeld in der ersten Endknotenaktualisierungsnachricht nach der Erkennung einer neuen Zelle_ID (Zugangsknoten) durch das Endknotenschnittstellenmodul 1210 gesendet. ∘ Beispiele: Dieses Datenfeld kann ein 1-Bit-Wert sein.
  • In einem beispielhaften Aspekt kann das QoE-Reaktionsmodul 1270 derart betrieben werden, dass es eine QoE-Abhilfeanweisungsnachricht von einem QoE-Verwaltungsmodul im Netz empfängt, wie etwa vom QoE-Verwaltungsmodul 1020 aus 10, die eine Abhilfeanweisung enthält, die im Endknoten im Zusammenhang mit einem oder mehreren Datenströmen ausgeführt werden soll. In einem Aspekt kann das QoE-Reaktionsmodul 1270 derart betrieben werden, dass es eine Abhilfeanweisung im Zusammenhang mit einem oder mehreren Datenströmen ausführt. Eine solche Abhilfeanweisung kann beispielsweise die Koordination mit dem Verkehrsschnittstellenmodul 1280 zum Verzögern oder Verwerfen von Datenpaketen im Zusammenhang mit einer spezifischen Anwendung und die Koordination mit dem Endknotenschnittstellenmodul 1210 zum Beenden oder anderweitigen Anpassen des Betriebs einer spezifischen Anwendung einschließen.
  • In einem Aspekt wird das Verkehrsschnittstellenmodul 1280 als bandinterne Verkehrsschnittstelle auf Benutzerebene zum Überwachen von und/oder Zugreifen auf Datenpakete, wie etwa an einem Punkt zwischen der TCP- und der HTTP-Schicht oder zwischen der IP- und der TCP-Schicht. Die vom Verkehrsschnittstellenmodul 1280 überwachten Datenpakete können dann vom Stromerkennungs- und Klassifizierungsmodul 1250 untersucht werden. In einem Aspekt kann das Verkehrsschnittstellenmodul 1280 auch derart betrieben werden, dass es Nachrichten, die vom QoE-Manager-Kommunikationsmodul 1260 bereitgestellt wird, etwa eine Endknotenaktualisierungsnachricht, in den Benutzerebenenverkehr des Endknotens einfügt. Das Verkehrsschnittstellenmodul 1280 kann auch derart betrieben werden, dass es die Implementierung einer Abhilfeoption gemäß der Anweisung des QoE-Reaktionsmoduls 1270 durchführt oder diese unterstützt. Das Verkehrsschnittstellenmodul 1280 kann beispielsweise Datenpakete eines Datenstroms bezüglich ihres Erreichens der zugeordneten spezifischen Anwendung verzögern oder kann Datenpakete eines Datenstroms, der einer spezifischen Anwendung zugeordnet ist, verwerfen. Das Verkehrsschnittstellenmodul 1280 kann auch derart betrieben werden, dass es an ein oder von einem QoE-Verwaltungsmodul im Netz, wie etwa das QoE-Verwaltungsmodul 1020 aus 10 übermittelt, und zwar unter Verwendung von Verfahren, die oben in Bezug auf 1–9 beschrieben wurden, oder mithilfe anderer Verfahren. Beispielsweise kann das Verkehrsschnittstellenmodul 1280 mithilfe von TCP/IP-Anschlüssen, einem Remote Procedure Call oder einer anderen bekannten Kommunikationstechnik an ein oder von einem QoE-Verwaltungsmodul im Netz übermitteln.
  • In einem beispielhaften Aspekt kann das weitere Logikmodul 1240 Logik und Funktionsweise aufweisen, die notwendig sind, um andere Module im Hauptanwendungsmodul 1200 bei der Ausführung ihrer Funktionen und Kommunikation zu unterstützen, wie hier beschrieben.
  • Wie oben erwähnt, sammelt das QoE-Verwaltungsmodul in einem beispielhaften Aspekt Datenstrominformationen von verschiedenen Endknoten, die einer Mehrzahl von Zugangsknoten in einer Netzumgebung zugeordnet sind, und verwendet dann die gesammelten Informationen, um zu bestimmen, ob die Abhilfeaktion an einem oder mehreren der Datenströme notwendig ist, um die Gesamtqualitätserfahrungsmetrik für die einzelnen Zellen beizubehalten oder zu erhöhen. In einem Aspekt wird das QoE-Verwaltungsmodul derart betrieben, dass es eine Gesamtqualitätserfahrungsmetrik für einige oder alle Datenströme beibehält oder erhöht, die einem Zugangsknoten zugeordnet sind. In einem Aspekt verwendet das QoE-Verwaltungsmodul die gesammelten Datenstrominformationen, um jeden Datenstrom einer Zelle zuzuordnen, eine zellübergreifende Gesamtqualitätsmetrik (CQM) für jede Zelle zu berechnen, zu bestimmen, ob eine Abhilfeaktion für Datenströme in einer der Zellen notwendig ist, und die Abhilfeaktion entweder lokal oder durch Senden einer Anweisung an den oder die betreffenden Endknoten einzuleiten. Das QoE-Verwaltungsmodul kann in einem eigenen dedizierten Netzknoten implementiert sein, wie etwa das QoE-Verwaltungsmodul 1020 aus 10, oder seine Funktionsweise kann in einem oder mehreren Netzknoten implementiert sein, die auch dazu konfiguriert sind, andere Netzfunktionen auszuführen, wie beispielsweise P-Gateway 1030, S-Gateway 1040, MME 1060 und Zugangsknoten 1050 aus 10. Das QoE-Verwaltungsmodul kann an einem Punkt in der Netzumgebung angeordnet sein, den alle Datenströme durchlaufen, die eine bestimmte Zelle bedienen. In einer LTE-Netzumgebung beispielsweise kann das QoE-Verwaltungsmodul zwischen einem P-Gateway und dem Internet angeordnet sein, wenn der LTE-Netzbetreiber eine einzelne PDN benutzt. In einem anderen Beispiel in einer LTE-Netzumgebung kann das QoE-Verwaltungsmodul zwischen einem P-Gateway und einem S-Gateway angeordnet sein.
  • In einem alternativen Aspekt kann das QoE-Verwaltungsmodul an einem Punkt angeordnet sein, den eine gewünschte Untergruppe von Datenströme durchläuft. In einer LTE-Netzumgebung beispielsweise kann das QoE-Verwaltungsmodul zwischen dem Internet und einem P-Gateway angeordnet sein, der Best-Effort-Datenverkehr (nicht trägergesponsert) in einem Multi-PDN-Netz liefert. In einem solchen Beispiel ist das System auf die Verwaltung solcher Datenströme beschränkt, die den einen P-Gateway durchlaufen, wobei es sich beispielsweise um Best-Effort-Datenstromverkehr mit QCI = 9 handelt. Wie oben erwähnt, können die QoE-Verwaltungsmodulfunktionen in einer cloudbasierten Weise überall im Internet verteilt sein, mit Ausnahme des Abhilfemoduls und des Verkehrsschnittstellenmoduls 1280, die an einer der Netzpunkte angeordnet sein müssen, die oben beschrieben wurden. In einem alternativen Aspekt kann ein cloudbasierter QoE-Manager Richtlinienänderungen an existierende Netzinfrastrukturknoten übermitteln, die zur Datenstromverkehrspflege und/oder -richtlinienfestlegung fähig sind, wie etwa ein P-Gateway, ein PCEF oder ein eNB, der eine MBR auf jeden Datenstrom anwendet.
  • 13 ist ein Blockdiagramm eines Qualitätserfahrungsverwaltungsmoduls gemäß Aspekten der Erfindung. In einem beispielhaften Aspekt weist das Qualitätserfahrungs(QoE)-Verwaltungsmodul 1300 aus 13 mehrere Module auf, darunter, ohne darauf beschränkt zu sein, Verkehrsschnittstellenmodul 1370, Zuordnermodul 1310, Metrikbestimmungsmodul 1320, weiteres Logikmodul 1330, Aktualisierungsempfangsmodul 1340, Abhilfemodul 1350 und Kommunikationsmodul 1360.
  • In einem beispielhaften Aspekt ist das Verkehrsschnittstellenmodul 1370 bandinterne Benutzerebenenverkehrsschnittstelle, die Datenstromverkehr in der Netzumgebung, wie beispielsweise Datenverkehr zwischen einem oder mehreren der Inhalte-Server 1010 und UE1 1071 und UE2 1071 überwachen, kopieren, verzögern und/oder verwerfen kann. In einem Aspekt kann das Verkehrsschnittstellenmodul 1370 Datenverkehr überwachen, um Endknotenaktualisierungsnachrichten zu identifizieren und zu empfangen, die zur Verwendung durch das Aktualisierungsempfangsmodul 1340 von Endknoten in der Netzumgebung an es gesendet werden. Das Verkehrsschnittstellenmodul 1370 kann auch Abhilfeaktionen an einem oder mehreren Datenströme gemäß der Anweisung durch das Metrikbestimmungsmodul 1320 und das Abhilfemodul 1350 unterstützen, wie etwa die Verzögerung oder das Verwerfen von Datenpaketen eines Datenstroms. Das Verkehrsschnittstellenmodul 1370 kann eine Abhilfeaktion unterstützen, indem es eine Nachricht in den Netzverkehrsfluss einfügt, der von dem Kommunikationsmodul 1360 gesendet wird, wie etwa eine Abhilfeanweisungsnachricht, die den jeweiligen Endknotenanweist, eine lokale Abhilfeaktion an einem oder mehreren Datenströmen auszuführen. Das Verkehrsschnittstellenmodul 1370 kann auch Kommunikation an und von Endknoten ermöglichen und unterstützen, wie beispielsweise durch Anwendungszusammenwirkungskommunikationstechniken, die oben erörtert wurden, oder andere bekannte Kommunikationsverfahren.
  • In einem beispielhaften Aspekt kann das Aktualisierungsempfangsmodul 1340 Endknotenaktualisierungsnachrichten empfangen, die vom Verkehrsschnittstellenmodul 1370 an es gesendet werden, und dann jede Endknotenaktualisierungsnachricht parsen, derart, dass die Informationen, die in den einzelnen Endknotenaktualisierungsnachrichten enthalten sind, von anderen Modulen im QoE-Verwaltungsmodul 1300 verwendet werden können.
  • In einem beispielhaften Aspekt kann das Zuordnermodul 1310 eine relationale Zuordnung jedes Datenstrom zu seiner entsprechenden Zelle oder seinem entsprechenden Zugangsknoten auf Grundlage der Informationen, die in der Endknotenaktualisierungsnachricht enthalten sind, die vom Aktualisierungsempfangsmodul 1340 an das Zuordnermodul 1310 gesendet wird, aktualisieren und pflegen. In einem Aspekt kann der Zugangsknoten ein anderer Knotentyp im Netz sein, durch den Datenstromverkehr an die Endknoten/von den Endknoten geleitet wird, wie beispielsweise ein Router. In einem Aspekt kann das Zuordnermodul 1310 das Datenfeld Zelle_ID für jeden Datenstrom in der Endknotenaktualisierungsnachricht dazu verwenden, eine Beziehungszuordnung jedes Datenstroms zu seiner zugeordneten Zelle oder seinem zugeordneten Zugangsknoten zu erzeugen, zu aktualisieren und zu pflegen. Das Zuordnermodul 1310 kann auch eine Beziehungszuordnung Datenstrom jedes Datenstroms zu seinem zugeordneten Endknoten und jedes Datenstrom zu seiner zugeordneten spezifischen Anwendung, die im Endknoten betrieben wird, erzeugen, aktualisieren und pflegen. Diese Beziehungen können anhand von Informationen, die in der Endknotenaktualisierungsnachricht enthalten sind, bestimmt und abgeleitet werden. Das Zuordnermodul 1310 kann die Speicherung von Zuordnungsinformationen in einer Datendatei wie etwa einer Tabelle, einer Kalkulationstabelle, einer Datenbank wie etwa einer SQL-Datenbank, oder eine logische Zuordnung wie etwa Zeiger, eine verknüpfte Liste, Datenbankabfrage oder ein anderes bekanntes Zuordnungsverfahren steuern und ermöglichen. In einem Aspekt aktualisiert das Zuordnermodul 1310 die Zuordnungsinformationen, wenn neue Endknotenaktualisierungsnachrichten vom Aktualisierungsempfangsmodul 1340 empfangen werden, und aktualisiert dadurch den Datenstrom zur Zellenzuordnung, wenn eine Endknotenweiterreichung in einer oder mehreren der neu empfangen Endknotenaktualisierungsnachrichten angegeben ist, wie beispielsweise durch das Weiterreichungsmetrik-Datenfeld in der Endknotenaktualisierungsnachricht. In einem Aspekt prüft das Zuordnermodul 1310 das Datenfeld Zelle_ID von jeder empfangenen Endknotenaktualisierungsnachricht, um zu bestimmen, ob sich für eine Endgerät_ID die Zelle_ID geändert hat, und so angibt, dass der Endknoten eine Weiterreichung an eine andere Zelle durchlaufen hat.
  • In einem beispielhaften Aspekt bestimmt das Metrikbestimmungsmodul 1320 einen Gesamtqualitätsmetrikwert auf Grundlage von einigen oder allen gemeldeten Datenströmen von den Endknotenaktualisierungsnachrichten, die einem Zugangsknoten zugeordnet sind. In einem Aspekt kann ein Gesamtqualitätsmetrikwert auf allen gemeldeten Datenströmen im Zusammenhang mit einer Zelle eines Zugangsknotens basieren. In einem Aspekt empfängt das Metrikbestimmungsmodul 1320 die Zuordnungsinformationen und die Endknotenaktualisierungsnachrichtinformationen „Datenstrom an Zugangsknoten”, die vom Aktualisierungsempfangsmodul 1340 bereitgestellt werden, oder greift auf sie zu, wie etwa die Datenstromqualitätsmetrik für jeden Datenstrom, zur Verwendung bei der Bestimmung des Gesamtqualitätsmetrikwerts für jede Zelle. Der Gesamtqualitätsmetrikwert kann als ein Durchschnitt oder Mittelwert der Datenstromqualitätsmetrik für einige oder alle Datenströme bestimmt werden, die einem bestimmten Zugangsknoten zugeordnet sind. In einem Aspekt kann der Gesamtqualitätsmetrikwert nur für eine Untergruppe aller Datenströme bestimmt werden, die einer bestimmten Zelle eines Zugangsknotens zugeordnet sind, wie beispielsweise nur die Datenströme, die den Best-Effort-Verbindungen zugeordnet sind, etwa solchen mit QCI = 9.
  • In einem Aspekt kann der Gesamtqualitätsmetrikwert aufgrund eines Dienstgütevereinbarungs(SLA)-Werts, eines Dienstqualitäts(QoS)-Werts oder einer Datenstromwichtigkeitsmetrik modifiziert oder angepasst werden, der bzw. die den einzelnen Datenströmen zugeordnet ist, die bei der Bestimmung des Gesamtqualitätsmetrikwerts benutzt werden. Beispielsweise kann ein SLA-Wert, QoS-Wert oder eine Datenstromwichtigkeitsmetrik als Datenfelder bereitgestellt werden, die den einzelnen Datenströmen in der Endknotenaktualisierungsnachricht zugeordnet sind, woraufhin bei der Gesamtqualitätsmetrikwertbestimmung eine Gewichtung an die Datenstromqualitätsmetrik der einzelnen Datenströme angewandt werden kann, wobei die Gewichtung auf dem SLA-Wert, QoS-Wert oder der Datenstromwichtigkeitsmetrik für den Datenstrom beruht. Auf diese Weise führt die Wichtigkeit eines Benutzers mit hoher SLA, wie etwa einer Gold-SLA, zu einer stärkeren Gewichtung des Gesamtqualitätsmetrikwerts, und wenn der bestimmte Benutzer mit hoher SLA eine niedrige Datenstromqualitätsmetrik erfährt, wirkt sich dies stärker auf das Ergebnis eines niedrigeren Gesamtqualitätsmetrikwert aus, was eine Abhilfeaktion bewirken kann. In einem Aspekt kann die Gesamtqualitätsmetrikwertbestimmung für jeden Zugangsknoten über eine bestimmte Zeitspanne bestimmt werden, etwa durch Mitteln der Datenstromqualitätsmetrik für jeden Datenstrom über ein gleitendes Zeitfenster. In einem Aspekt kann der Gesamtqualitätsmetrikwert regelmäßig bestimmt werden oder kann beim Empfangen einer jeweiligen Endknotenaktualisierungsnachricht bestimmt werden. In einem Aspekt kann der Gesamtqualitätsmetrikwert nach dem Empfang einer Mindestanzahl von Endknotenaktualisierungsnachrichten bestimmt werden, wie beispielsweise drei Endknotenaktualisierungsnachrichten, und/oder nach dem Verstreichen einer Mindestzeitspanne seit der letzten Bestimmung, wie beispielsweise 5 Sekunden. In einem Aspekt kann die Gesamtqualitätsmetrikwertbestimmung die Datenstromqualitätsmetrik für Datenströme ausschließen, die absichtlich mittels Implementierung einer Abhilfeoption durch das QoE-Verwaltungsmodul oder den zugeordneten Endknoten herabgestuft wurden.
  • In einem Aspekt kann das Metrikbestimmungsmodul 1320 auch die einzelnen bestimmten Gesamtqualitätsmetrikwerte mit einem Schwellenwert vergleichen, um zu bestimmen, ob eine Gesamtqualität unter einem gewünschten Niveau ist. Der Schwellenwert für jede Gruppe von Datenströmen, Zelle oder Zugangsknoten kann beispielsweise je nach Typ der zugeordneten Datenströme gleich oder unterschiedlich sein. In einem Aspekt wird ein Schwellenwert QMV_thresh festgelegt, und wenn der Gesamtqualitätsmetrikwert unter QMV_thresh fällt, wird ein Timer T gestartet und die Abhilfe für diese Zelle wird eingeleitet. Wenn der Gesamtqualitätsmetrikwert dann über QMV_thresh ansteigt, wird der Timer T zurückgesetzt, und die Abhilfe für die Zelle wird beendet. Die Schwellenwertprüfung kann ferner eine Mindestdauer To (unter Verwendung von T) einschließen, über die der Gesamtqualitätsmetrikwert unter dem Schwellenwert sein muss, bevor eine Abhilfeaktion ausgeführt wird, und kann auch eine Hysterese des Gesamtqualitätsmetrikwerts einschließen. Ein Fachmann weiß, wie andere bekannte Verfahren und Techniken zu verwenden sind, um zu bestimmen, dass eine Abhilfeaktion gewünscht wird, wie etwa der Vergleich einer Gesamtqualitätsmetrikwertverschlechterungswerts mit einem Schwellenwert, oder die Verwendung einer Zuordnung zwischen dem Gesamtqualitätsmetrikwert und einer oder mehreren Abhilfeaktionen.
  • In einem Aspekt kann das Abhilfemodul 1350 dazu betrieben werden, auf Grundlage einer Angabe vom Metrikbestimmungsmodul 1320, dass ein Gesamtqualitätsmetrikwert im Zusammenhang mit den Datenströmen unter einem gewünschten Niveau liegt, eine Abhilfeoption aus einer Mehrzahl von Abhilfeoptionen zum Anwenden auf einen oder mehrere Datenströme zu bestimmen. Zusätzlich zum Auswählen unter einer Mehrzahl von Abhilfeoptionen kann das Abhilfemodul 1350 auch eine Abhilfestufe angeben, auf der die Abhilfeoption angewandt werden soll. Für eine Abhilfeoption des Verwerfens von Datenpaketen beispielsweise kann die zugeordnete Abhilfestufe eine oder mehrere von einer Zeitspanne zum Anwenden der Datenpaketverwerfungsoption, einer Anzahl von Datenströme zum Anwenden der Datenpaketverwerfungsoption und einer Datenpaketverwerfungsrate sein. In einem Aspekt kann die Auswahl einer Abhilfeoption eine Funktion der Dauer sein, für die der Gesamtqualitätsmetrikwert unter dem Schwellenwert ist, und/oder eine Funktion des Werts des Gesamtqualitätsmetrikwerts.
  • Die Mehrzahl von Abhilfeoptionen kann die lokale Implementierung von Techniken und/oder Vorgängen am QoE-Verwaltungsmodul 1300 einschließen, wie etwa Datenpaketverzögerung und/oder -verwerfung durch das Verkehrsschnittstellenmodul 1370, oder kann die Implementierung von Techniken und/oder Vorgängen am Endknoten, der dem oder den Datenströmen zugeordnet ist, wie etwa die Beendigung einer spezifischen Anwendung einschließen, die dem oder den Datenströmen zugeordnet ist. In dieser Hinsicht kann das Abhilfemodul 1350 eine Abhilfeanweisungsnachricht an einen oder mehrere geeignete Endknoten senden, die eine Abhilfeoption und wahlweise ein Abhilfeniveau einschließt, die auf einen oder mehrere Datenströme am Endknoten angewendet werden sollen. In einem Aspekt besteht eine der Abhilfeoptionen darin, keine Abhilfeaktion in der Zelle auszuführen und den Gesamtqualitätsmetrikwert für die Zelle weiter zu überwachen.
  • In einem Aspekt kann die Mehrzahl von Abhilfeoptionen zur Auswahl durch das Abhilfemodul 1350 mehrere Stufen von Abhilfeaktionen umfassen. Beispielsweise können die Abhilfeoptionen auf Grundlage der Dauer, für die der Gesamtqualitätsmetrikwert unter dem Schwellenwert liegt, in verschiedenen Stufen von Abhilfeaktionen angeordnet sein, indem etwa jede Stufe eine stärkere Abhilfeaktion aufweist, je mehr die Dauer, für die der Gesamtqualitätsmetrikwert unter dem Schwellenwert liegt, zunimmt. In ähnlicher Weise können die Abhilfeoptionen auf Grundlage des Werts des Gesamtqualitätsmetrikwerts in verschiedenen Stufen von Abhilfeaktionen angeordnet sein, indem etwa jede Stufe eine stärkere Abhilfeaktion aufweist, je weiter der Gesamtqualitätsmetrikwert unter dem Schwellenwert liegt. Ein beispielhafter Aspekt, der drei Stufen von Abhilfeoptionen auf Grundlage der Dauer (T) zeigt, für die der Gesamtqualitätsmetrikwert unter dem Schwellenwert liegt, ist unten beschrieben; allerdings, und es ist zu beachten, dass die Stufen der Abhilfeoptionen stattdessen auf dem aktuellen Gesamtqualitätsmetrikwert oder einer Kombination von sowohl T als auch dem Gesamtqualitätsmetrikwert (QMV) beruhen können.
    • – Abhilfestufe: Leicht ∘ Dauer von QMV unter Schwellenwert: unter 5 Sekunden ∘ Abhilfeoptionen am QoE-Verwaltungsmodul: (1) Implementieren von Datenpaketverzögerung und/oder -verwerfung an einer Untergruppe von Datenströmen, beginnend mit den Datenströmen mit der niedrigsten Datenstromwichtigkeitsmetrik; (2) Implementieren von Uplink-Bestätigungs(ACK)-Verzögerung und/oder Verwerfung einer Untergruppe von Datenströmen, beginnend mit den Datenströmen mit der niedrigsten Datenstromwichtigkeitsmetrik. ∘ Abhilfeoptionen am Endknoten: (1) Datenpaketverzögerung und/oder -verwerfung an einer Untergruppe von Datenströmen, beginnend mit den Datenströmen mit der niedrigsten Datenstromwichtigkeitsmetrik; (2) Implementieren von Uplink-Bestätigungs(ACK)-Verzögerung und/oder Verwerfung einer Untergruppe von Datenströmen, beginnend mit den Datenströmen mit der niedrigsten Datenstromwichtigkeitsmetrik.
    • – Abhilfestufe: Mittel ∘ Dauer von QMV unter Schwellenwert: zwischen 5 Sekunden und 20 Sekunden ∘ Abhilfeoptionen am QoE-Verwaltungsmodul: Wie bei Abhilfestufe „Leicht”, plus (3) Implementieren der Verzögerung und/oder Verwerfung von Anforderungen der Einleitung neuer Datenströme im Zusammenhang mit einer spezifischen Anwendung, wie etwa einer neu gestarteten spezifischen Anwendung im Endknoten, auf Grundlage zusätzlicher Datenstrominformationen, die in Endknotenaktualisierungsnachrichten enthalten sind. ∘ Abhilfeoptionen am Endknoten: Wie bei Abhilfestufe „Leicht”, plus (3) Implementieren der Verzögerung und/oder Verwerfung von Anforderungen der Einleitung neuer Datenströme im Zusammenhang mit einer spezifischen Anwendung, wie etwa einer neu gestarteten spezifischen Anwendung im Endknoten. In einem Aspekt kann eine zusammenwirkende spezifische Anwendung angewiesen werden, dass ihre Anforderung eines neuen Datenstroms verweigert wird, und kann angewiesen werden, keine Anforderungen neuer Datenströme einzuleiten.
    • – Abhilfestufe: Schwer ∘ Dauer von QMV unter Schwellenwert: über 20 Sekunden ∘ Abhilfeoptionen am QoE-Verwaltungsmodul: Wie bei Abhilfestufe „Mittel”, plus (4) Implementieren der Beendigung einer Untergruppe spezifischer Anwendungen im Zusammenhang mit Datenströmen in der Zelle, beginnend mit der spezifischen Anwendungen, der die niedrigste Datenstromwichtigkeitsmetrik zugeordnet ist, wie beispielsweise durch Verwerfen aller Datenpakete für alle Ströme, die der bestimmten spezifischen Anwendung zugeordnet sind. In einem Aspekt bewirkt das Implementieren einer unendlichen Verzögerung aller Datenpakete für alle Ströme, die der bestimmten spezifischen Anwendung zugeordnet sind, praktisch eine Beendigung der spezifischen Anwendung. ∘ Abhilfeoptionen am Endknoten: Wie bei Abhilfestufe „Mittel”, plus (4) Implementieren der Beendigung einer Untergruppe spezifischer Anwendungen im Zusammenhang mit Datenströmen in der Zelle, beginnend mit der spezifischen Anwendungen, der die niedrigste Datenstromwichtigkeitsmetrik zugeordnet ist. In einem Aspekt ist die bestimmte spezifische Anwendung, die beendet werden soll, eine zusammenwirkende spezifische Anwendung, und das QoE-Verwaltungsmodul sendet eine Abhilfeanweisungsnachricht an den zugeordneten Endknoten, die von der zusammenwirkenden spezifischen Anwendung empfangen wird, woraufhin die zusammenwirkende spezifische Anwendung sich selbst beendet und wahlweise auch eine Benutzermeldung anzeigen kann, die ihn über die bevorstehende Beendigung unterrichtet. In einem Aspekt kann das QoE-Verwaltungsmodul eine Abhilfeanweisungsnachricht an das Hauptanwendungsmodul im zugeordneten Endknoten senden, um alle Datenpakete für alle Ströme, die der bestimmten spezifischen Anwendung zugeordnet sind, abzufangen und zu verwerfen. In einem Aspekt kann die Abhilfeanweisungsnachricht an das Hauptanwendungsmodul im zugeordneten Endknoten anweisen, eine unbegrenzte Verzögerung aller Datenpakete für alle Ströme, die der bestimmten spezifischen Anwendung zugeordnet sind, zu implementieren, was praktisch bewirkt, dass die spezifische Anwendung beendet wird.
  • Wie oben erwähnt, kann das Abhilfemodul 1350 zusätzlich zur Auswahl einer Abhilfeoption auch ein Niveau bestimmen, mit dem die Abhilfeoption angewandt werden soll, wie zum Beispiel eine Abhilfestärke und oder eine Abhilfedauer. In einem Aspekt können die Dauer, für die die Abhilfeoption implementiert wird, und die Stärke, mit der die Abhilfeoption implementiert wird, eine Funktion von (1) der Dauer (T), für die der Gesamtqualitätsmetrikwert (QMV) unter dem Schwellenwert liegt, und/oder (2) dem Gesamtqualitätsmetrikwert selbst sein. Eine Stärke der Abhilfeoption kann beispielsweise eine Anzahl oder ein Anteil von Datenströmen sein, auf die die Abhilfeoption angewandt wird, ein Anteil von Datenpaketen, die verworfen werden, und/oder Verzögerungszeit, mit der Datenpakete verzögert werden. In einem Aspekt beispielsweise kann die Bestimmung eines Anteils von Strömen mit Abhilfe mittels Datenpaketverzögerung und/oder -verwerfung auf einer Tabelle A unten beruhen.
    T Betroffene Ströme (basierend auf Datenstromwichtigkeitsmetrik-Rangordnung)
    0–5 Sekunden Unterste 10%
    5–10 Sekunden Unterste 15%
    10–30 Sekunden Unterste 20%
    > 30 Sekunden Unterste 25%
    Tabelle A
  • In einem Aspekt kann die Bestimmung eines Anteils von Datenpaketen, die für die Datenströme mit Abhilfe verworfen werden, auf Tabelle B unten beruhen.
    QMV (als ein Bruchteil von QMV_thresh) Datenpaketverwerfungsrate
    0,8–1,0 5%
    0,6–0,8 10%
    < 0,6 20%
    Tabelle B
  • In einem beispielhaften Aspekt kann das Kommunikationsmodul 1360 betriebsfähig sein, um über das Verkehrsschnittstellenmodul 1370 eine Abhilfeanweisungsnachricht an den oder die geeignete Endknoten zu erzeugen und zu senden, die eine Abhilfeoption, welche vom Abhilfemodul 1350 ausgewählt wurde, und wahlweise ein Abhilfeniveau zur Anwendung auf einen oder mehrere Datenströme am Endknoten enthält. Auf diese Weise unterstützt das Kommunikationsmodul 1360 Abhilfeoptionen, die vollständig oder teilweise auf Endknotenebene implementiert werden. Beispielsweise kann eine bestimmte Abhilfeoption zu einer lokalen Abhilfe am QoE-Verwaltungsmodul 1300 durch Verwerfen von Datenpaketen von einem oder mehrere Datenströmen aufgefordert werden, und kann auch zu einer Abhilfeaktion am Endknoten aufgefordert werden, um Datenpakete von einem oder mehrere Datenströmen zu verzögern. In einem solchen Beispiel erzeugt und sendet das Kommunikationsmodul 1360 über das Verkehrsschnittstellenmodul 1370 eine Abhilfeanweisungsnachricht an den geeigneten Endknoten, die die Abhilfeoption enthält, die den Endknoten zum Verzögern von einem oder mehreren Datenströmen anweist. In einem alternativen Aspekt kann das Kommunikationsmodul 1360 über das Verkehrsschnittstellenmodul 1370 eine Abhilfeanweisungsnachricht erzeugen und an den geeigneten Endknoten senden, die Rohdaten enthält, wie etwa einen Gesamtqualitätsmetrikwert und/oder eine Dauer, für die ein Gesamtqualitätsmetrikwert unter einem Schwellenwert liegt, woraufhin das Hauptanwendungsmodul im Endknoten die Rohdaten verwenden kann, um zu bestimmen, welche Abhilfeoption ergriffen wird, und zwar in ähnlicher Weise, wie oben in Bezug auf das QoE-Verwaltungsmodul 1300 beschrieben.
  • In einem beispielhaften Aspekt kann das weitere Logikmodul 1330 Logik und Funktionsweise aufweisen, die notwendig sind, um andere Module im QoE-Verwaltungsmodul 1300 bei der Ausführung ihrer Funktionen und Kommunikation zu unterstützen, wie hier beschrieben.
  • 14 ist ein Ablaufdiagramm, das die Abhilfefunktionsweise eines Hauptanwendungsmoduls in einem Endknoten darstellt, das die Qualitätserfahrungsverwaltung unterstützt, gemäß Aspekten der Erfindung. In Schritt 1401 aktualisiert der Endknoten Anwendungsdatenstrominformationen für jeden Datenstrom, den er erkennt und der eine spezifische Anwendung bedient, die im Endknoten betrieben wird. Wie oben unter Bezugnahme auf 12 beschrieben, führt das Hauptanwendungsmodul 1200 diese Aufgabe beispielsweise mithilfe des Verkehrsschnittstellenmoduls 1280 und des Stromerkennungs- und Klassifizierungsmoduls 1250 aus. Als nächstes aktualisiert der Endknoten in Schritt 1403 einen aktuellen Anwendungscharakteristikdatensatz und einen Endknotencharakteristikdatensatz. Wie oben unter Bezugnahme auf 12 beschrieben, führt das Hauptanwendungsmodul 1200 diese Aufgabe beispielsweise mithilfe des Charakteristikbeurteilungsmoduls 1220 aus. In Schritt 1405 bestimmt der Endknoten eine Datenstromwichtigkeitsmetrik für jeden Datenstrom, und in Schritt 1407 bestimmt der Endknoten eine Datenstromqualitätsmetrik für jeden Datenstrom. Wie oben unter Bezugnahme auf 12 beschrieben, führt das Hauptanwendungsmodul 1200 diese Aufgabe beispielsweise mithilfe des Strommetrikbestimmungsmoduls 1230 aus.
  • Als nächstes erzeugt und sendet der Endknoten eine Endknotenaktualisierungsnachricht an das QoE-Verwaltungsmodul, das in einem oder mehreren anderen Knoten im Netz implementiert ist.
  • Wie oben unter Bezugnahme auf 12 beschrieben, führt das Hauptanwendungsmodul 1200 diese Aufgabe beispielsweise mithilfe des QoE-Manager-Kommunikationsmoduls 1260 und des Verkehrsschnittstellenmoduls 1280 aus. Der Endknoten wartet in Schritt 1411 entweder für eine regelmäßige Zeit, oder auf das Auftreten eines Auslöseereignis, wie etwa den Empfang einer Nachricht vom OS oder einer zusammenwirkenden spezifischen Anwendung, bevor er zum Start des Prozesses bei Schritt 1401 zurückkehrt. Es ist zu beachten, dass einer oder mehrere der oben beschriebenen Schritte aus 14 optional sein können, und dass die Entscheidung, ob einer oder mehrere der Schritts aus 14 ausgeführt werden, auf einem Typ von Ereignis oder Zustand abhängen kann, der den Start des Vorgangs aus 14 ausgelöst hat.
  • 15 ist ein Ablaufdiagramm, das die Funktionsweise eines Qualitätserfahrungsverwaltungsmoduls gemäß Aspekten der Erfindung darstellt. In Schritt 1501 empfängt das QoE-Verwaltungsmodul Endknotenaktualisierungsnachrichten von den verschiedenen Endknoten im Netz. Wie oben unter Bezugnahme auf 13 beschrieben, führt das QoE-Verwaltungsmodul 1300 diese Aufgabe beispielsweise mithilfe des Aktualisierungsempfangsmoduls 1340 und des Verkehrsschnittstellenmoduls 1370 aus. Als nächstes aktualisiert das QoE-Verwaltungsmodul in Schritt 1503 eine Beziehungszuordnung, die jeden Datenstrom mit seiner zugeordneten Zelle und jeden Datenstrom mit seinem zugeordneten Endknoten in Beziehung setzt. Wie oben unter Bezugnahme auf 13 beschrieben, führt das QoE-Verwaltungsmodul 1300 diese Aufgabe beispielsweise mithilfe des Aktualisierungsempfangsmoduls 1340 und des Verkehrsschnittstellenmoduls 1370 aus. In Schritt 1505 bestimmt das QoE-Verwaltungsmodul einen Gesamtqualitätsmetrikwert für jede Zelle auf Grundlage der Datenstromqualitätsmetrik für jeden Datenstrom, die aus den empfangenen Endknotenaktualisierungsnachrichten extrahiert wird. Wie oben unter Bezugnahme auf 13 beschrieben, führt das QoE-Verwaltungsmodul 1300 diese Aufgabe beispielsweise mithilfe des Metrikbestimmungsmoduls 1320 aus. In Schritt 1507 bestimmt das QoE-Verwaltungsmodul dann eine Abhilfeoption für den einen oder die mehreren der Datenströme in der Zelle auf Grundlage des Gesamtqualitätsmetrikwerts, wobei die Abhilfeoption auch darin bestehen kann, keine Aktion auszuführen. Wie oben unter Bezugnahme auf 13 beschrieben, führt das QoE-Verwaltungsmodul 1300 diese Aufgabe beispielsweise mithilfe des Abhilfemoduls 1350 aus. In Schritt 1509 führt das QoE-Verwaltungsmodul dann die Abhilfeoption für einen oder mehrere der Datenströme in der Zelle aus, die lokal vom QoE-Verwaltungsmodul oder am zugeordneten Endknoten implementiert werden kann. Wie oben unter Bezugnahme auf 13 beschrieben, führt das QoE-Verwaltungsmodul 1300 diese Aufgabe beispielsweise mithilfe des Abhilfemoduls 1350, des Verkehrsschnittstellenmoduls 1370 und des wahlweise Kommunikationsmoduls 1360 aus. Es ist zu beachten, dass einer oder mehrere der oben beschriebenen Schritte aus 15 optional sein können, und dass die Entscheidung, ob einer oder mehrere der Schritts aus 15 ausgeführt werden, auf einem Typ von Ereignis oder Zustand am Start des Vorgangs aus 15 abhängen kann.
  • 16 ist ein Ablaufdiagramm, das die Abhilfefunktionsweise des höchsten Niveaus eines Hauptanwendungsmoduls in einem Endknoten darstellt, das die Qualitätserfahrungsverwaltung unterstützt, gemäß Aspekten der Erfindung. In Schritt 1601 empfängt der Endknoten eine Abhilfeanweisungsnachricht vom QoE-Verwaltungsmodul, die eine Anweisung zum Implementieren einer Abhilfeoption ganz oder teilweise an einem oder mehreren Datenströmen einschließt, die dem Endknoten zugeordnet sind. Wie oben unter Bezugnahme auf 12 beschrieben, führt das Hauptanwendungsmodul 1200 diese Aufgabe beispielsweise mithilfe des QoE-Manager-Kommunikationsmoduls 1260 und des Verkehrsschnittstellenmoduls 1280 aus. Als nächstes führt der Endknoten in Schritt 1603 die Abhilfeoption, die er in der Abhilfeanweisungsnachricht empfangen hat, an einem oder mehreren Datenströmen im Zusammenhang mit dem Endknoten aus. Wie oben unter Bezugnahme auf 12 beschrieben, führt das Hauptanwendungsmodul 1200 diese Aufgabe beispielsweise mithilfe des QoE-Reaktionsmoduls 1270, des Verkehrsschnittstellenmoduls 1280 und wahlweise des Endknotenschnittstellenmoduls 1210 aus. Auf diese Weise kann der Endknoten zusammenwirkend mit dem QoE-Verwaltungsmodul arbeiten, um die Qualität von Datenströmen zu überwachen und bei Bedarf Abhilfeaktion an einem oder mehrere Datenströmen durchzuführen, um eine Qualitätserfahrung für Endknotenbenutzer aufrechtzuerhalten oder zu verbessern. Es ist zu beachten, dass zwar oben beschriebene Aspekte und Ausführungsformen die Überwachung und Verwaltung von Downlink-Datenströmen im Zusammenhang mit bestimmten Anwendungen, die in den Endknoten arbeiten, betreffen, das QoE-Verwaltungsmodul und Hauptanwendungsmodul(e) jedoch in ähnlicher Weise zusammenwirken können, um Uplink-Datenströme im Zusammenhang mit diesen bestimmten Anwendungen, die in den Endknoten arbeiten, zu überwachen und zu verwalten. In einem solchen Szenarien kann der Inhalte-Server im Endknoten angeordnet sein und die Client-Anwendung kann in einem anderen Knoten im Netz angeordnet sein.
  • In einem alternativen Aspekt können die Endknoten in einer Netzumgebung jeweils allein agieren, um die Qualität von Datenströmen im Zusammenhang mit spezifischen Anwendungen im Endknoten zu überwachen und bei Bedarf Abhilfeaktion an einem oder mehreren Datenströmen ausführen, um eine Qualitätserfahrung im Zusammenhang mit einer oder mehreren dieser spezifischen Anwendungen im Endknoten aufrechtzuerhalten oder zu verbessern. In diesem Aspekt arbeitet der Endknoten allein oder mit Unterstützung durch ein QoE-Verwaltungsmodul und implementiert stattdessen die Merkmale und Funktionen, die oben in Bezug auf das QoE-Verwaltungsmodul beschrieben wurden, direkt im Endknoten. Auf diese Weise arbeitet jeder Endknoten lokal, um die Qualität von Datenströmen im Zusammenhang mit spezifischen Anwendungen zu überwachen und anzupassen, die in dem jeweiligen Endknoten betrieben werden.
  • 17 ist ein Blockdiagramm eines Hauptanwendungsmoduls in einem Endknoten, das eine Qualitätserfahrungsverwaltung durchführt, gemäß Aspekten der Erfindung. Das Hauptanwendungsmodul 1700 aus 17 ist dazu konfiguriert, gemäß dem oben erwähnten alternativen Aspekt betrieben zu werden, in dem der Endknoten allein ohne Unterstützung durch ein QoE-Verwaltungsmodul arbeitet, um die Qualität von Datenströmen im Zusammenhang mit spezifischen Anwendungen zu überwachen und anzupassen, die in dem jeweiligen Endknoten betrieben werden. In 17 ist zu sehen, dass das Hauptanwendungsmodul 1700 viele der gleichen Module enthält, die zuvor in Bezug auf das Hauptanwendungsmodul 1200 aus 12 beschrieben wurden. Die Funktionsweise der einzelnen Module wird hier aus Gründen der Knappheit nicht wiederholt, soweit keine Unterschiede in diesem alternativen Aspekt vorliegen. Einer der Hauptunterschiede in diesem alternativen Aspekt ist der, dass das QoE-Manager-Kommunikationsmodul 1260 und das QoE-Reaktionsmodul 1270 im Hauptanwendungsmodul 1200 aus 12 nicht im Hauptanwendungsmodul 1700 aus 17 enthalten sind. Stattdessen ist das Abhilfemodul 1760 im Hauptanwendungsmodul 1700 vorgesehen, um gegebenenfalls eine Abhilfeoption auf Grundlage einer Gesamtqualitätsmetrik für die Datenströme im Zusammenhang mit dem Endknoten zu bestimmen und auszuführen, wie im Folgenden ausführlicher beschrieben wird.
  • Ohne die detaillierte Funktionsweise der bereits in 12 gezeigten Module zu wiederholen, besteht ein Kurzüberblick über den Prozessablauf für das Hauptanwendungsmodul 1700 darin, dass das Stromerkennungs- und Klassifizierungsmodul 1750 und das Verkehrsschnittstellenmodul 1780 betrieben werden, um Datenströme zu erkennen, zu identifizieren und zu klassifizieren, die spezifische Anwendungen, die im Endknoten betrieben werden, unterstützen, woraufhin das Charakteristikbeurteilungsmodul 1720 unter möglicher Unterstützung durch das Endknotenschnittstellenmodul 1710 einen aktuellen Anwendungscharakteristikdatensatz und einen aktuellen Endknotencharakteristikdatensatz für jeden Datenstrom zusammen mit anderen zugehörigen Informationen identifiziert. Das Strommetrikbestimmungsmodul 1730 bestimmt eine Datenstromqualitätsmetrik und eine Datenstromwichtigkeitsmetrik für jeden Datenstrom auf Grundlage des aktuellen Anwendungscharakteristikdatensatzes und des aktuellen Endknotencharakteristikdatensatzes zusammen mit anderen zugehörigen Informationen, und bestimmt dann ferner eine Gesamt-(endknotenübergreifende)Qualitätsmetrik für einige oder alle Datenströme im Zusammenhang mit dem Endknoten. In dieser Hinsicht kann das Strommetrikbestimmungsmodul 1730 die Datenstromqualitätsmetrik, die Datenstromwichtigkeitsmetrik und die Gesamt-(endknotenübergreifende)Qualitätsmetrik gemäß den Techniken und Verfahren bestimmen, die oben in Bezug auf das Metrikbestimmungsmodul 1320 des QoE-Verwaltungsmoduls 1300 aus 13 beschrieben wurden. Der Unterschied liegt darin, dass in diesem alternativen Aspekt aus 17 die Gesamt-(endknotenübergreifende)Qualitätsmetrik auf der Datenstromqualitätsmetrik nur für diejenigen Datenströme beruht, die dem spezifischen Endknoten zugeordnet sind, und nicht auf einem Gesamtqualitätsmetrikwert, der vom Metrikbestimmungsmodul 1320 aus 13 bestimmt wird und auf Datenstromqualitätsmetrik für einige oder alle Datenströme beruht, die allen Endknoten zugeordnet sind, die einem Zugangsknoten im Netz entsprechen. Das Strommetrikbestimmungsmodul 1730 kann dann Techniken und Verfahren verwenden, die oben in Bezug auf das Metrikbestimmungsmodul 1320 aus 13 beschrieben wurden, um die Gesamt-(endknotenübergreifende)Qualitätsmetrik mit einem Schwellenwert zu vergleichen.
  • Das Abhilfemodul 1760 verwendet die Ergebnisse des Vergleichs der Gesamt-(endknotenübergreifenden)Qualitätsmetrik mit einem Schwellenwert zum Bestimmen einer Abhilfeoption zur Anwendung auf einen oder mehrere der Datenströme im Zusammenhang mit dem Endknoten. Wie oben erwähnt, kann eine der Abhilfeoptionen die sein, keine aktuelle Aktion auszuführen und die Gesamtqualitätsmetrik weiter zu überwachen. Die Techniken und Verfahren zum Bestimmen einer Abhilfeoption und der Typen von Abhilfeoptionen, die oben in Bezug auf das Abhilfemodul 1350 beschrieben wurden, können von dem Abhilfemodul 1760 verwendet werden und werden hier aus Gründen der Knappheit nicht wiederholt. Es können die oben beschriebenen Abhilfeoptionen benutzt werden, die vom Endknoten angewandt und/oder implementiert werden können. In dieser Hinsicht kann das Abhilfemodul 1760 in Koordination mit einem oder mehreren von dem Verkehrsschnittstellenmodul 1780 und dem Endknotenschnittstellenmodul 1710 sodann die bestimmte Abhilfeoption an einem oder mehreren Datenströme im Zusammenhang mit dem Endknoten ausführen. Die Art und Weise der Ausführung einer Abhilfeoption einschließlich der Dauer und des Niveaus (der Stärke) der Implementierung, wie oben in Bezug auf das Abhilfemodul 1350 aus 13 beschrieben, kann vom Abhilfemodul 1760 aus 17 zum Ausführen der Abhilfeoption verwendet werden.
  • 18 ist ein Ablaufdiagramm, das die Abhilfefunktionsweise eines Hauptanwendungsmoduls in einem Endknoten darstellt, der Qualitätserfahrungsverwaltung durchführt, gemäß Aspekten der Erfindung. Insbesondere entspricht das Ablaufdiagramm aus 18 dem Hauptanwendungsmodul 1700 aus 17. In Schritt 1801 aktualisiert der Endknoten Anwendungsdatenstrominformationen für jeden Datenstrom, den er erkennt und der eine spezifische Anwendung bedient, die im Endknoten betrieben wird. Wie oben beschrieben, führt das Hauptanwendungsmodul 1700 diese Aufgabe beispielsweise mithilfe des Verkehrsschnittstellenmoduls 1780 und des Stromerkennungs- und Klassifizierungsmoduls 1750 aus. Als nächstes aktualisiert der Endknoten in Schritt 1803 einen aktuellen Anwendungscharakteristikdatensatz und einen aktuellen Endknotencharakteristikdatensatz. Wie oben beschrieben, führt das Hauptanwendungsmodul 1700 diese Aufgabe beispielsweise mithilfe des Charakteristikbeurteilungsmoduls 1720 aus. In Schritt 1805 bestimmt der Endknoten eine Datenstromwichtigkeitsmetrik für jeden Datenstrom, und in Schritt 1807 bestimmt der Endknoten eine Datenstromqualitätsmetrik für jeden Datenstrom. Wie oben beschrieben, führt das Hauptanwendungsmodul 1700 diese Aufgaben beispielsweise mithilfe des Charakteristikbeurteilungsmoduls 1730 aus. In Schritt 1809 bestimmt der Endknoten dann eine Gesamt-(endgerätübergreifende)Qualitätsmetrik auf Grundlage der Datenstromqualitätsmetrik, der Datenstromwichtigkeitsmetrik und anderer Informationen im Zusammenhang mit einem oder mehreren der Datenströme im Zusammenhang mit spezifischen Anwendungen, die im Endknoten betrieben werden. Wie oben beschrieben, führt das Hauptanwendungsmodul 1700 diese Aufgaben beispielsweise zusätzlich zum Vergleichen der Gesamt-(endgerätübergreifenden)Qualitätsmetrik mit einem Schwellenwert, mithilfe des Strommetrikbestimmungsmoduls 1730 aus.
  • In Schritt 1811 bestimmt der Endknoten dann eine Abhilfeoption für einen oder die mehreren der Datenströme im Zusammenhang mit dem Endknoten auf Grundlage des Gesamtqualitätsmetrikwerts, wobei die Abhilfeoption auch darin bestehen kann, keine Aktion auszuführen. Wie oben beschrieben, führt das Hauptanwendungsmodul 1700 diese Aufgabe beispielsweise mithilfe des Abhilfemoduls 1760 aus. In Schritt 1813 führt der Endknoten die Abhilfeoption für den einen oder die mehreren Datenströme im Zusammenhang mit der Zelle aus. Wie oben beschrieben, führt das Hauptanwendungsmodul 1700 diese Aufgabe beispielsweise mithilfe des Abhilfemoduls 1760, des Verkehrsschnittstellenmoduls 1780 und wahlweise des Endknotenschnittstellenmoduls 1710 aus. Auf diese Weise kann jeder Endknoten unabhängig lokal arbeiten, um die Qualität von Datenströmen im Zusammenhang mit spezifischen Anwendungen zu überwachen und anzupassen, die in dem jeweiligen Endknoten betrieben werden.
  • Es ist zu beachten, dass zwar oben in Bezug auf 17 und 18 beschriebene Aspekte und Ausführungsformen die Überwachung und Verwaltung von Downlink-Datenströmen im Zusammenhang mit bestimmten Anwendungen, die im Endknoten arbeiten, betreffen, die Hauptanwendungsmodul(e) jedoch in ähnlicher Weise betrieben werden können, um Uplink-Datenströme im Zusammenhang mit diesen bestimmten Anwendungen, die im Endknoten arbeiten, zu überwachen und zu verwalten. In einem solchen Szenarien kann der Inhalte-Server im Endknoten angeordnet sein und die Client-Anwendung kann in einem anderen Knoten im Netz angeordnet sein.
  • Die vorstehenden Systeme und Verfahren und zugeordneten Vorrichtungen und Module eignen sich für zahlreiche Abwandlungen. Außerdem wurden zur Klarheit und Kürze viele Beschreibungen der Systeme und Verfahren vereinfacht. Beispielsweise stellen die Figuren allgemein nur einen von jedem Typ von Vorrichtung (z. B. einen Zugangsknoten, einen Endknoten) dar, doch kann ein Kommunikationssystem viele von jedem Typ von Vorrichtung aufweisen. In ähnlicher Weise verwenden viele Beschreibungen Terminologie und Strukturen eines spezifischen Drahtlos-Standards wie etwa LTE. Die offenbarten Systeme und Verfahren lassen sich jedoch breit anwenden, beispielsweise in Hybrid-Faser-Coax-Kabelmodemsystemen.
  • Fachleute werden verstehen, dass die verschiedenen darstellenden logischen Blöcke, Module, Einheiten und Algorithmusschritte, die in Verbindung mit den hier offenbarten Ausführungsformen beschrieben werden, häufig in elektronischer Hardware, Computersoftware oder Kombinationen von beiden implementiert sein können. Um diese Austauschbarkeit von Hardware und Software zu verdeutlichen, wurden verschiedene darstellende Komponenten, Blöcke, Module und Schritte oben allgemein hinsichtlich ihrer Funktionsweise beschrieben. Ob eine solche Funktionsweise ist als Hardware oder Software implementiert wird, hängt von den jeweiligen Einschränkungen ab, die für das Gesamtsystem gelten. Fachleute können die beschriebenen Funktionsweisen auf unterschiedliche Weise für jedes bestimmte System implementieren, doch sind diese Implementierungsentscheidungen nicht als eine Abweichung vom Umfang der Erfindung auszulegen. Außerdem erfolgt die Gruppierung von Funktionen in einer Einheit, einem Modul, einem Block oder Schritt zu Zwecken einer vereinfachten Beschreibung. Spezifischen Funktionen oder Schritte können aus einer Einheit, einem Modul oder einem Block verschoben werden, ohne von der Erfindung abzuweichen.
  • Die verschiedenen veranschaulichenden logischen Blöcke, Einheiten, Schritte und Module, die in Verbindung mit den hier offenbarten Ausführungsformen beschrieben werden können mit einem Prozessor, etwa einem Universalprozessor, einem Digitalsignalprozessor (DSP), einer anwendungsspezifischen integrierten Schaltung (application specific integrated circuit, ASIC), einem feldprogrammierbaren Gate-Array (FPGA) oder anderen programmierbaren logischen Vorrichtung, diskreter Gate- oder Transistorlogik, diskreten Hardwarekomponenten oder beliebigen Kombinationen derselben implementiert oder ausgeführt werden, die dazu ausgelegt sind, die hier beschriebenen Funktionen auszuführen. Ein Universalprozessor kann ein Mikroprozessor sein, doch alternativ kann der Prozessor auch ein beliebiger Prozessor, Controller, Mikrocontroller oder eine Zustandsmaschine sein. Ein Prozessor kann auch als eine Kombination von Rechenvorrichtungen, beispielsweise eine Kombination eines DSP und eines Mikroprozessors, eine Mehrzahl von Mikroprozessoren, ein oder mehrere Mikroprozessoren in Verbindung mit einem DSP-Kern oder beliebige derartige Konfigurationen implementiert sein.
  • Die Schritte eines Verfahrens oder Algorithmus und die Prozesse eines Blocks oder Moduls, die in Verbindung mit den hier offenbarten Ausführungsformen beschrieben werden, können in Hardware, in einem Softwaremodul, das von einem Prozessor ausgeführt wird, oder in einer Kombination der beiden ausgeführt werden. Ein Softwaremodul kann in RAM-Speicher, Flash-Speicher, ROM-Speicher, EPROM-Speicher, EEPROM-Speicher, Registern, einer Festplatte, einem auswerfbaren Datenträger, einer CD-ROM oder einer beliebigen anderen Form von Speichermedium angeordnet sein. Ein beispielhaftes Speichermedium kann an den Prozessor gekoppelt sein, derart, dass der Prozessor Informationen aus dem Speichermedium ablesen und Informationen auf das Speichermedium schreiben kann. Alternativ kann das Speichermedium in den Prozessor integriert sein. Der Prozessor und das Speichermedium können in einem ASIC angeordnet sein. Außerdem können Vorrichtung, Blöcke oder Module, die als gekoppelt beschrieben werden, über zwischengeschaltete Vorrichtung, Blöcke oder Module gekoppelt sein. In ähnlicher Weise kann eine erste Vorrichtung als Daten an eine zweite Vorrichtung übertragend (oder von dieser empfangend) beschrieben werden, wenn zwischengeschaltete Vorrichtungen, die die erste und zweite Vorrichtung koppeln, vorliegen, und auch wenn die erste Vorrichtung sich des ultimativen Ziels der Daten nicht bewusst ist.
  • Die vorstehende Beschreibung der offenbarten Ausführungsformen soll es Fachleuten ermöglichen, die Erfindung auszuführen oder zu nutzen. Verschiedene Modifikationen an diesen Ausführungsformen liegen für Fachleute auf der Hand, und die hier beschriebenen Grundprinzipien können auf andere Ausführungsformen angewandt werden, ohne vom Geist oder Umfang der Erfindung abzuweichen. Somit versteht es sich, dass die Beschreibung und die Zeichnungen, die hier präsentiert werden, eine derzeit bevorzugte Ausführungsform der Erfindung darstellen und daher für den Gegenstand repräsentativ sind, der von der vorliegenden Erfindung im weiteren Sinne vorgesehen ist. Ferner versteht es sich, dass der Umfang der vorliegenden Erfindung andere Ausführungsformen, die für Fachleute ersichtlich sein können, vollständig einschließt, und dass der Umfang der vorliegenden Erfindung daher durch nichts als die beiliegenden Ansprüche eingeschränkt wird.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Nicht-Patentliteratur
    • E. Miluzzo, T. Wang und A. Campbell, „Eyephone: Activating Mobile Phones with Your Eyes”, Proc. 2nd ACM SIGCOMM Workshop an Networking, Systems, and Applications an Mobile Handhelds (MobiHeld 10), ACM Press, 2010, S. 15–20 [0168]
    • http://stackoverflow.com/questions/7590996/detecting-the-device-upside-down [0168]
    • http://www.cs.dartmouth.edu/~campbell/papers/miluzzo-phonesense.pdf [0168]
    • http://www.cs.dartmouth.edu/~campbell/papers/miluzzophonesense.pdf [0168]
    • „OTT vs OTT: Comparing Video Chat Experience”, Spirent Communications, 2013 [0171]
    • „Objective perceptual multimedia video quality measurement in the presence of a full reference” ITU Standard J.247 [0172]

Claims (32)

  1. Endknoten in einem Kommunikationsnetz mit einem Zugangsknoten, umfassend: ein Sendeempfängermodul, das konfiguriert ist, um über das Kommunikationsnetz Datenpakete an den Zugangsknoten zu senden und Datenpakete von dem Zugangsknoten zu empfangen; und einen Prozessor, der an den Sendeempfänger gekoppelt ist und konfiguriert ist zum: Erkennen von wenigstens einem Anwendungsdatenstrom durch Überwachen der Datenpakete, die über das Kommunikationsnetz an den Zugangsknoten gesendet und von diesem empfangen werden, Bestimmen einer Datenstromqualitätsmetrik für jeden des wenigstens einen Anwendungsdatenstroms, Bestimmen eines Gesamtqualitätsmetrikwerts auf Grundlage der Datenstromqualitätsmetrik für einen oder mehrere des wenigstens einen Anwendungsdatenstroms, Auswählen wenigstens einer Abhilfeoption im Zusammenhang mit einem oder mehreren des wenigstens einen Anwendungsdatenstroms auf Grundlage des Gesamtqualitätsmetrikwerts, und Implementieren der wenigstens einen Abhilfeoption an dem zugehörigen einen oder mehreren des wenigstens einen Anwendungsdatenstroms.
  2. Endknoten nach Anspruch 1, wobei das Kommunikationsnetz eins von einem drahtlosen Kommunikationsnetz und einem drahtgebundenen Kommunikationsnetz ist.
  3. Endknoten nach Anspruch 1, wobei der Prozessor ferner konfiguriert ist, um jeden erkannten wenigstens einen Anwendungsdatenstrom durch Untersuchen von einen oder mehreren Datenpaketen zu klassifizieren, die zu dem jeweiligen Anwendungsdatenstrom zugehörig sind.
  4. Endknoten nach Anspruch 1, wobei der Prozessor ferner konfiguriert ist, eine Datenstromwichtigkeitsmetrik für jeden wenigstens einen Anwendungsdatenstrom zu bestimmen.
  5. Endknoten nach Anspruch 4, wobei der Gesamtqualitätsmetrikwert ferner auf der Datenstromwichtigkeitsangabemetrik für jeden wenigstens einen Anwendungsdatenstrom basiert.
  6. Endknoten nach Anspruch 1, wobei der Prozessor ferner dazu konfiguriert ist, wenigstens einen von einem aktuellen Anwendungscharakteristikdatensatz für jeden wenigstens einen Anwendungsdatenstrom auf Grundlage der aktuellen Charakteristik einer Anwendung, die dem jeweiligen Anwendungsdatenstrom zugehörig ist, und einem aktuellen Endknotencharakteristikdatensatz auf Grundlage einer aktuellen Charakteristik des Endknotens zu erzeugen.
  7. Endknoten nach Anspruch 6, wobei eine Datenstromwichtigkeitsangabe für jeden Datenstrom wenigstens teilweise auf dem aktuellen Anwendungscharakteristikdatensatz und dem aktuellen Endknotencharakteristikdatensatz beruht.
  8. Endknoten nach Anspruch 6, wobei der aktuelle Endknotencharakteristikdatensatz wenigstens einen oder mehrere von einem Benutzeraufmerksamkeitswert, einem Dienstgütevereinbarungs(SLA)-Wert und einem Endknotentyp einschließt.
  9. Endknoten nach Anspruch 1, wobei die Datenstromqualitätsmetrik wenigstens teilweise auf einer Angabe fehlender oder verzögerter Datenpakete im Zusammenhang mit dem Anwendungsdatenstrom beruht.
  10. Endknoten nach Anspruch 1, wobei die Datenstromqualitätsmetrik wenigstens teilweise auf einem Anwendungsqualitätsmetrikwert beruht, der von der Anwendung, die im Endknoten betrieben wird, empfangen wird, und der dem entsprechenden Anwendungsdatenstrom zugeordnet ist.
  11. Endknoten nach Anspruch 1, wobei die wenigstens eine Abhilfeoption eine oder mehrere einer Datenpaketverzögerungsanweisung, einer Datenpaketverwerfungsanweisung, einer Bestätigungsverzögerungsanweisung, einer Bestätigungsverwerfungsanweisung, einer neuen Datenstromabfrageverzögerungsanweisung, einer neuen Datenstromabfrageverwerfungsanweisung und einer Anwendungsbeendigungsanweisung einschließt.
  12. Endknoten nach Anspruch 1, wobei die Implementierung der wenigstens einen Abhilfeoption wenigstens teilweise auf einer Datenstromwichtigkeitsmetrik für einen oder mehrere des wenigstens einen Anwendungsdatenstroms beruht.
  13. Endknoten nach Anspruch 12, wobei die jeweilige eine der wenigstens einen Abhilfeoption an dem wenigstens einen Anwendungsdatenstrom in einer Reihenfolge vom niedrigsten Wert der Datenstromwichtigkeitsmetrik für jeden jeweiligen Anwendungsdatenstrom implementiert wird.
  14. Endknoten nach Anspruch 1, wobei die wenigstens eine Abhilfeoption mit zunehmender Dauer der Implementierung an einer steigenden Anzahl des wenigstens einen Anwendungsdatenstroms implementiert wird.
  15. Endknoten nach Anspruch 1, wobei die wenigstens eine Abhilfeoption auf Grundlage der Dauer implementiert wird, für die der Gesamtqualitätsmetrikwert unter einem Schwellenwert ist.
  16. Endknoten nach Anspruch 1, wobei eine Implementierungsstufe der wenigstens einen Abhilfeoption auf dem Gesamtqualitätsmetrikwert beruht.
  17. Verfahren zum Verwalten von Anwendungsqualität in einem Endknoten, wobei der Endknoten in einem Kommunikationsnetz mit einem Zugangsknoten ist, wobei das Verfahren Folgendes umfasst: Erkennen von wenigstens einem Anwendungsdatenstrom durch Überwachen der Datenpakete, die in dem Kommunikationsnetz an den Zugangsknoten gesendet und von diesem empfangen werden, Bestimmen einer Datenstromqualitätsmetrik für jeden des wenigstens einen Anwendungsdatenstroms; Bestimmen eines Gesamtqualitätsmetrikwerts auf Grundlage der Datenstromqualitätsmetrik für einen oder mehrere des wenigstens einen Anwendungsdatenstroms; Auswählen wenigstens einer Abhilfeoption im Zusammenhang mit einem oder mehreren des wenigstens einen Anwendungsdatenstroms auf Grundlage des Gesamtqualitätsmetrikwerts; und Implementieren der wenigstens einen Abhilfeoption an dem zugehörigen einen oder mehreren des wenigstens einen Anwendungsdatenstroms.
  18. Verfahren nach Anspruch 17, wobei das Kommunikationsnetz eins von einem drahtlosen Kommunikationsnetz und einem drahtgebundenen Kommunikationsnetz ist.
  19. Verfahren nach Anspruch 17, ferner folgenden Schritt umfassend: Klassifizieren eines jeden des erkannten wenigstens einen Anwendungsdatenstroms durch Untersuchen von einem oder mehreren Datenpaketen im Zusammenhang mit dem jeweiligen Anwendungsdatenstrom.
  20. Verfahren nach Anspruch 17, ferner folgenden Schritt umfassend: Bestimmen einer Datenstromwichtigkeitsmetrik für jeden von dem wenigstens einen Anwendungsdatenstrom.
  21. Verfahren nach Anspruch 20, wobei der Gesamtqualitätsmetrikwert ferner auf der Datenstromwichtigkeitsangabemetrik für jeden wenigstens einen Anwendungsdatenstrom basiert.
  22. Verfahren nach Anspruch 17, ferner folgenden Schritt umfassend: Erzeugen von wenigstens einem von einem aktuellen Anwendungscharakteristikdatensatz für jeden von dem wenigstens einen Anwendungsdatenstrom auf Grundlage aktueller Charakteristiken einer Anwendung im Zusammenhang mit dem jeweiligen Anwendungsdatenstrom, und einem aktuellen Endknotencharakteristikdatensatz auf Grundlage aktueller Charakteristiken des Endknotens.
  23. Verfahren nach Anspruch 22, wobei eine Datenstromwichtigkeitsangabe für jeden Datenstrom wenigstens teilweise auf dem aktuellen Anwendungscharakteristikdatensatz und dem aktuellen Endknotencharakteristikdatensatz beruht.
  24. Verfahren nach Anspruch 22, wobei der aktuelle Endknotencharakteristikdatensatz wenigstens einen oder mehrere von einem Benutzeraufmerksamkeitswert, einem Dienstgütevereinbarungs(SLA)-Wert und einem Endknotentyp einschließt.
  25. Verfahren nach Anspruch 17, wobei die Datenstromqualitätsmetrik wenigstens teilweise auf einer Angabe fehlender oder verzögerter Datenpakete im Zusammenhang mit dem Anwendungsdatenstrom beruht.
  26. Verfahren nach Anspruch 17, wobei die Datenstromqualitätsmetrik wenigstens teilweise auf einem Anwendungsqualitätsmetrikwert beruht, der von der Anwendung, die im Endknoten betrieben wird, empfangen wird, und der dem entsprechenden Anwendungsdatenstrom zugeordnet ist.
  27. Verfahren nach Anspruch 17, wobei die wenigstens eine Abhilfeoption eine oder mehrere einer Datenpaketverzögerungsanweisung, einer Datenpaketverwerfungsanweisung, einer Bestätigungsverzögerungsanweisung, einer Bestätigungsverwerfungsanweisung, einer neuen Datenstromabfrageverzögerungsanweisung, einer neuen Datenstromabfrageverwerfungsanweisung und einer Anwendungsbeendigungsanweisung einschließt.
  28. Verfahren nach Anspruch 17, wobei die Implementierung der wenigstens einen Abhilfeoption wenigstens teilweise auf einer Datenstromwichtigkeitsmetrik für einen oder mehrere des wenigstens einen Anwendungsdatenstroms beruht.
  29. Verfahren nach Anspruch 28, wobei die jeweilige eine der wenigstens einen Abhilfeoption an dem wenigstens einen Anwendungsdatenstrom in einer Reihenfolge vom niedrigsten Wert der Datenstromwichtigkeitsmetrik für jeden jeweiligen Anwendungsdatenstrom implementiert wird.
  30. Verfahren nach Anspruch 17, wobei die wenigstens eine Abhilfeoption mit zunehmender Dauer der Implementierung an einer steigenden Anzahl des wenigstens einen Anwendungsdatenstroms implementiert wird.
  31. Verfahren nach Anspruch 17, wobei die wenigstens eine Abhilfeoption auf Grundlage der Dauer implementiert wird, für die der Gesamtqualitätsmetrikwert unter einem Schwellenwert ist.
  32. Verfahren nach Anspruch 17, wobei eine Implementierungsstufe der wenigstens einen Abhilfeoption auf dem Gesamtqualitätsmetrikwert beruht.
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