專利名稱：通過分組交換網絡傳遞錯誤關鍵型業(yè)務的方法和設備的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種通過分組交換網絡傳遞諸如IPTV業(yè)務之類的錯誤關鍵型業(yè)務 (error-critical traffic)白勺方法0
背景技術：
分組交換網絡本質上是不可靠的，這意味著它們沒有提供它們將不會延遲、損壞或丟失分組或者亂序傳遞分組的保證。轉發(fā)錯誤控制(FEC)和重傳是用于在分組交換網絡上提供可靠通信的基本錯誤控制范例。重傳是重新發(fā)送丟失或損壞的數據分組，其依賴于-校驗和(或類似手段)來檢查所接收信息的完整性，-確認，即通過某種返回信道從接收方向發(fā)送方提供的顯式收據，及-重傳丟失或損壞的分組(由發(fā)送方或接收方發(fā)起)。重傳意味著每個未完成分組(S卩，尚未確認)的副本(如果有)保存在發(fā)送方側以供進一步重傳。存在若干種形式的重傳策略，最重要的是-選擇性確認(SACK)接收方顯式通知發(fā)送方正確地接收了哪些分組、消息或段， 并附帶通知未正確接收哪些分組。-累積確認接收方確認正確接收了分組、消息或段，該確認暗示也正確接收了所有先前的分組。傳輸控制協(xié)議(TCP)使用累積確認。-否認(NACK)接收方顯式通知發(fā)送方未正確接收哪些分組、消息或段并因此要重傳這些分組、消息或段。重傳對諸如IP服務之類的多播傳輸是不利的，因為需要在服務器側或在中間網絡節(jié)點處保存大量數據分組，以便為最終用戶實現可接受的體驗質量OioE)。重傳高速緩存的大小取決于從接收方到重傳單元的往返時間(RTT)，以及取決于使請求的分組最終到達接收方所可能必需的重傳數(即，取決于訂戶可能經歷的噪聲和/或網絡環(huán)境)。通常，對于每個廣播信道，需要緩存最近的100-200毫秒的視頻信息(即，約50-100個數據分組)。 類似地，為了向許多訂戶提供服務，需要為分組重傳提供大量專用單播通信資源。顯然，隨著訂戶和信道數的增加，此類解決方案是不可擴展的。FEC是將冗余數據添加到信息數據。這允許接收方自身檢測和糾正錯誤(在某些限度內)，但是代價是某些數據開銷。FEC因此應用于重傳成本相對高昂或不可能重傳的情況。FEC的兩種主要類別是塊編碼(例如里德-所羅門(RS)、戈萊、博斯和喬赫里 (BCH)以及漢明碼)和卷積編碼。糾錯中的最近發(fā)展是turbo編碼，其是一種將兩個或更多相對簡單的卷積碼和交織器相組合以產生在香農極限的一部分內執(zhí)行的塊碼的方案。FEC同樣是不利的，因為需要大量數據開銷來實現可接受的QoE。
對于IPTV服務，用戶除IPTV流之外還可訂閱FEC流。通常向兩個流指派相同的高調度優(yōu)先級以便共同地和及時地傳遞流，從而需要在最后一英里上提供對應的信道帶寬并防止并發(fā)的低優(yōu)先級服務(如互聯網瀏覽)使用該信道帶寬。組合了重傳和FEC錯誤保護兩者的混合解決方案有時是優(yōu)選的。當FEC代碼被破壞時，重傳服務器將接管并重傳錯誤的分組。這種組合的解決方案限制了所需的帶寬量和/或重傳服務器的數量。但是，對于當前這種混合解決方案，FEC仍在最后一英里上消耗大量帶寬，并且通常未在考慮最后一英里線路速率、由于其他并發(fā)服務導致的最后一英里上的真實可用帶寬、以及端到端分組損失狀況的情況下針對用戶進行優(yōu)化。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是在實現可接受的QoE的同時改進IPTV的服務到達。借助一種通過分組交換網絡傳遞錯誤關鍵型業(yè)務的方法實現了本發(fā)明的目標并克服了現有技術的上述缺點，所述方法包括以下步驟-標識傳送特定錯誤關鍵型業(yè)務有效載荷的第一數據分組、傳送用于自恢復所述特定業(yè)務有效載荷的轉發(fā)錯誤控制FEC信息的第二數據分組、以及傳送所述特定業(yè)務有效載荷的重傳部分的第三數據分組；-將第一業(yè)務優(yōu)先級級別指派給所述第一數據分組、將第二業(yè)務優(yōu)先級級別指派給所述第二數據分組、以及將第三業(yè)務優(yōu)先級級別指派給所述第三數據分組；以及-根據所述第一數據分組、所述第二數據分組以及所述第三數據分組的相應業(yè)務優(yōu)先級級別通過所述分組交換網絡傳遞所述第一數據分組、所述第二數據分組以及所述第三數據分組，其特征在于，所述第一業(yè)務優(yōu)先級級別和所述第三業(yè)務優(yōu)先級級別具有高于盡力型(best effort)業(yè)務優(yōu)先級級別的調度優(yōu)先權，而所述第二業(yè)務優(yōu)先級級別具有低于或等于所述盡力型業(yè)務優(yōu)先級級別的調度優(yōu)先權。業(yè)務有效載荷、用于自恢復該業(yè)務有效載荷的FEC代碼以及重傳的有效載荷被封裝到不同的分組流中，并相對于也稱為高速互聯網業(yè)務類別的盡力型業(yè)務類別(被指派不同的調度優(yōu)先權。FEC分組被調度為具有與盡力型業(yè)務分類相比較低或相等的優(yōu)先權，這意味著只有在最后一英里上存在足夠的可用帶寬的情況下才會傳遞FEC分組。如果在未傳遞或僅部分傳遞FEC分組期間丟失有效載荷分組，則重傳服務器將接管并重傳丟失的有效載荷。重傳的分組將推開(push away)某些FEC和盡力型分組，但這只是暫時的(最多幾百毫秒)并且僅在發(fā)生FEC不可恢復的分組丟失時才執(zhí)行此操作。在IPTV服務之后，當特定線路上的服務消耗較低時，FEC分組將通過，并且重傳服務器上來自該特定最終用戶的載荷可被忽略不計。當服務消耗較高時，重傳服務器將提供 (幾乎)所有分組丟失保護服務。因此，重傳服務器的負擔將減輕并且無需針對FEC開銷提供某些最后一英里帶寬，由此改進了 IPTV的服務到達。根據本發(fā)明的方法的進一步實施例的特征在于，所述方法還包括以下步驟如果預期保護所述特定業(yè)務有效載荷的特定部分的特定數據分組被調度為不早于調度所述特定部分之后的預定時間進行傳輸，則將所述特定數據分組從所述第二數據分組中丟棄。因為FEC分組被調度為具有比有效載荷分組低的優(yōu)先權，所以如果在考慮網絡擁塞的情況下，它們到達太遲(由于已播放完對應的部分或由于已請求重傳)，則傳送它們可能是無用的。此實施例的進一步有利之處在于，對于屬于與FEC分組相同的業(yè)務分類的其他并發(fā)服務，釋放了對應的外出隊列。本發(fā)明還涉及一種通過分組交換網絡傳遞錯誤關鍵型業(yè)務的網絡單元，所述網絡單元包括-業(yè)務分類裝置，適于標識傳送特定錯誤關鍵型業(yè)務有效載荷的第一數據分組、傳送用于自恢復所述特定業(yè)務有效載荷的轉發(fā)錯誤控制FEC信息的第二數據分組、以及傳送所述特定業(yè)務有效載荷的重傳部分的第三數據分組；-業(yè)務優(yōu)先級指派裝置，適于將第一業(yè)務優(yōu)先級級別指派給所述第一數據分組、將第二業(yè)務優(yōu)先級級別指派給所述第二數據分組、以及將第三業(yè)務優(yōu)先級級別指派給所述第三數據分組；以及-調度器，適于根據所述第一數據分組、所述第二數據分組以及所述第三數據分組的相應業(yè)務優(yōu)先級級別通過所述分組交換網絡傳遞所述第一數據分組、所述第二數據分組以及所述第三數據分組，其特征在于，所述第一業(yè)務優(yōu)先級級別和所述第三業(yè)務優(yōu)先級級別具有高于盡力型業(yè)務優(yōu)先級級別的調度優(yōu)先權，而所述第二業(yè)務優(yōu)先級級別具有低于或等于所述盡力型業(yè)務優(yōu)先級級別的調度優(yōu)先權。所述網絡單元可以是接入節(jié)點(例如位于中央局或遠程部署的機柜處的數字訂戶線路接入多路復用器(DSLAM))或可以分布在至少一個服務器(例如視頻前端和重傳服務器)上。根據本發(fā)明的網絡單元的實施例對應于根據本發(fā)明的方法的實施例。


通過結合附圖參考以下對實施例的說明，本發(fā)明的上述和其他目標和特性將變得顯而易見并且可以最佳地理解發(fā)明本身，這些附圖是圖1表示分組交換網絡；圖2表示最后一英里上的第一和第二業(yè)務再分配。
具體實施例方式圖1中示出的基于IP的分組交換網絡包括以下元素-以太網城域網(EMAN)IO,-接入點20(如DSLAM)，特定訂戶usr 1耦合到該接入點，-視頻前端30，適于將音頻/視頻廣播信道編碼到傳送音頻/視頻信息(或有效載荷)的第一多播流Sl和傳送用于自恢復多播流Sl內的丟失數據分組的FEC信息的第二多播流S2中，并且還適于通過EMAN 10向做出訂閱的接收方(包括usrl)傳遞第一和第二多播流Sl和S2。
-重傳服務器40，用于向發(fā)出請求的客戶端(當前為usrl)重新傳送丟失的有效載荷分組，由此產生第三單播流S3，-邊緣路由器50，充當與接入點10相連的訂戶(包括usrl)的IP網關，以及-互聯網60。EMAN 10耦合到接入點20、視頻前端30、重傳服務器40以及邊緣服務器50。邊緣服務器50還耦合到互聯網60。視頻前端30和重傳服務器40可以位于網絡中的更深處并可以耦合到互聯網服務提供商(ISP)網絡(未示出)或耦合到互聯網60。接入點20充當L2交換機并包括以下重要的功能塊(未示出)-線路端接卡，用于連接到訂戶回路，-網絡端接卡，用于連接到EMAN10，-以太網交換機光纖結構或其仿真，-業(yè)務分類裝置，形成例如網絡或線路端接卡的一部分并適于從入站下游業(yè)務區(qū)分承載音頻/視頻有效載荷(IPTV)的第一數據分組Si、承載用于自恢復音頻/視頻有效載荷(FEC)的FEC信息的第二數據分組S2、承載重傳的音頻/視頻有效載荷(RET)的第三數據分組S3，以及諸如承載盡力型服務(BE)的數據分組之類的其他數據分組S0，-幀標記裝置(必須被視為要求保護的業(yè)務優(yōu)先級指派裝置)，形成例如線路端接卡的一部分并適于分別使用相應的優(yōu)先級碼點(PCP) P0、P1、P2和P3標記(或重新標記) 數據分組S0、S1、S2和S3，所述PCP是形成虛擬局域網(VLAN)標記(如電氣和電子工程師協(xié)會((IEEE)的802. IQ標準所定義)的一部分的3位字段并指示從0 (最低)到7 (最高) 的幀調度優(yōu)先級級別，-調度器，形成線路端接卡的一部分并適于根據幀的PCP調度幀以便通過訂戶回路向下游傳遞。在PCP容許集合0-7中選擇P0、P1、P2和P3并且滿足以下等式-Pl > P0,意味著音頻/視頻分組Sl被調度為具有高于盡力型分組SO的優(yōu)先權，-P2 < PO (或備選地，P2 = P0)，意味著FEC分組S2被調度為具有低于(或備選地，等于)盡力型分組SO的優(yōu)先權，-P3 > PO (例如，Pl > P3 > P0，或 P3 = Pl > P0，或 P3 > Pl > P0)，意味著重傳分組S3被調度為具有高于盡力型分組SO的優(yōu)先權。圖2A和2B示出了在連接訂戶usrl的訂戶回路上的第一和第二業(yè)務再分配并且所述再分配分別對應于低和高服務消耗。圖示了不同的業(yè)務類別，最高優(yōu)先級業(yè)務類別在頂部，而最低優(yōu)先級業(yè)務類別在底部。每個業(yè)務類別矩形下的面積表示該業(yè)務類別的業(yè)務量，總面積表示訂戶回路上的總體可用帶寬(參見圖2A中的110)，而陰影面積表示剩余帶寬(參見圖2A中的120)。假設對于訂戶usrl，第一和第二業(yè)務再分配對應于相同的噪聲環(huán)境，即，對應于相同的分組損失率。還假設此比率保持在FEC糾正能力的極限之內。如圖2A中顯而易見的，可以以良好的順序傳遞所有FEC分組并且如果由于例如串音而丟失了幾個有效載荷分組，則它們是可以恢復的。在此服務消耗級別，無需重傳服務器 40并且FEC提供(幾乎)所有分組丟失保護服務。
但是，如可從圖2B中看到的，當盡力型服務消耗增加到超出特定閾值時，越來越多的FEC分組被丟棄(參見圖2B中的130)，并且訂戶usrl必須越來越依賴于分組重傳來恢復丟失的有效載荷分組，如果有的話。重傳的分組在圖2B中示為非常窄的區(qū)域(參見圖 2B中的RET)，因為與FEC開銷相比，重傳的分組占用很少量的可用帶寬110。在此服務消耗級別，重傳服務器40接管分組丟失保護服務。在本發(fā)明的進一步的實施例中，接入點20還包括幀丟棄裝置，用于丟棄在傳送 FEC分組的對應有效載荷后在太長時間內未決的FEC分組。然后可以定義具體的等待時間閾值，超出該閾值就將丟棄FEC分組。在本發(fā)明的一個備選實施例中，根據本發(fā)明的業(yè)務分類裝置和幀標記裝置形成視頻前端30和重傳服務器40的一部分，在此情況下，數據分組S1、S2和S3在它們進入EMAN 10之前被標記有相應的PCP，接入點根據它們相應的優(yōu)先級調度數據分組Si、S2和S3。在本發(fā)明的再一個備選實施例中，借助IP標頭中的差分服務碼點(DSCP)字段或服務類型(ToQ字段在L3處執(zhí)行標記，并且接入點20充當根據IP數據報的相應L3優(yōu)先級標記來調度IP數據報的L3設備。在本發(fā)明的再一個備選實施例中，不執(zhí)行幀標記，但是根據分類結果將幀推入它們的相應外出隊列，每個外出隊列對應于特定的調度優(yōu)先級。此實施例尤其有助于在網絡的一部分上(例如，在僅在該處才更可能發(fā)生網絡擁塞的最后一英里上)按優(yōu)先順序排列業(yè)務。有利地，在接入點中實現此實施例。應注意的是，同樣用在權利要求書中的術語“包括”不應被解釋為限于之后列出的部件。因此，表達“一種包括部件A和B的設備”的范圍不應被限于僅由組件A和B構成的設備。這意味著就本發(fā)明而言，所述設備的相關組件是A和B。還應注意的是，同樣用在權利要求書中的術語“連接”不應被解釋為僅限于直接連接。因此，表達“與設備B相連的設備A”的范圍不應被限于其中設備A的輸出與設備B的輸入直接相連(并且/或者反之亦然)的設備或系統(tǒng)。這意味著在A的輸出與B的輸入之間存在路徑(并且/或者反之亦然)，該路徑可以是包括其他設備或部件的路徑。以上根據功能塊描述了本發(fā)明。從以上給出的對這些塊的功能描述，對于電子設備設計領域內的技術人員而言，如何使用公知的電子組件實施這些塊的實施例將是顯而易見的。因此，未給出所述功能塊的內容的詳細架構。雖然以上結合具體設備描述了本發(fā)明的原理，但是將清楚理解的是，僅通過實例方式做出此描述并且其并非限制如所附權利要求書中限定的本發(fā)明的范圍。
權利要求
1.一種通過分組交換網絡傳遞錯誤關鍵型業(yè)務的方法，所述方法包括以下步驟-標識傳送特定錯誤關鍵型業(yè)務有效載荷(IPTV)的第一數據分組(Si)、傳送用于自恢復所述特定業(yè)務有效載荷的轉發(fā)錯誤控制FEC信息(FEC)的第二數據分組(S2)、以及傳送所述特定業(yè)務有效載荷的重傳部分(RET)的第三數據分組(S3)；-將第一業(yè)務優(yōu)先級級別(Pl)指派給所述第一數據分組、將第二業(yè)務優(yōu)先級級別(P2) 指派給所述第二數據分組、以及將第三業(yè)務優(yōu)先級級別(P； )指派給所述第三數據分組；以及-根據所述第一數據分組、所述第二數據分組以及所述第三數據分組的相應業(yè)務優(yōu)先級級別通過所述分組交換網絡傳遞所述第一數據分組、所述第二數據分組以及所述第三數據分組，其特征在于，所述第一業(yè)務優(yōu)先級級別和所述第三業(yè)務優(yōu)先級級別具有高于盡力型業(yè)務優(yōu)先級級別(PO)的調度優(yōu)先權，而所述第二業(yè)務優(yōu)先級級別具有低于或等于所述盡力型業(yè)務優(yōu)先級級別的調度優(yōu)先權。
2.根據權利要求1的方法，其特征在于，所述方法還包括以下步驟如果預期保護所述特定業(yè)務有效載荷的特定部分的特定數據分組被調度為不早于調度所述特定部分之后的預定時間進行傳輸，則將所述特定數據分組從所述第二數據分組中丟棄。
3.一種通過分組交換網絡傳遞錯誤關鍵型業(yè)務的網絡單元(20、30、40)，所述網絡單元(20、30、40)包括-業(yè)務分類裝置，適于標識傳送特定錯誤關鍵型業(yè)務有效載荷(IPTV)的第一數據分組 (Si)、傳送用于自恢復所述特定業(yè)務有效載荷的轉發(fā)錯誤控制FEC信息(FEC)的第二數據分組(S2)、以及傳送所述特定業(yè)務有效載荷的重傳部分(RET)的第三數據分組(S3)；-業(yè)務優(yōu)先級指派裝置，適于將第一業(yè)務優(yōu)先級級別(Pl)指派給所述第一數據分組、 將第二業(yè)務優(yōu)先級級別(P》指派給所述第二數據分組、以及將第三業(yè)務優(yōu)先級級別(P3) 指派給所述第三數據分組；以及-調度器，適于根據所述第一數據分組、所述第二數據分組以及所述第三數據分組的相應業(yè)務優(yōu)先級級別通過所述分組交換網絡傳遞所述第一數據分組、所述第二數據分組以及所述第三數據分組，其特征在于，所述第一業(yè)務優(yōu)先級級別和所述第三業(yè)務優(yōu)先級級別具有高于盡力型業(yè)務優(yōu)先級級別(PO)的調度優(yōu)先權，而所述第二業(yè)務優(yōu)先級級別具有低于或等于所述盡力型業(yè)務優(yōu)先級級別的調度優(yōu)先權。
4.根據權利要求1的網絡單元，其特征在于，所述網絡單元是接入節(jié)點00)。
5.根據權利要求1的網絡單元，其特征在于，所述網絡單元分布在至少一個服務器 (30,40)上。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種經分組交換網絡傳遞錯誤關鍵型業(yè)務的方法，該方法包括以下步驟標識傳送特定錯誤關鍵型業(yè)務有效載荷(IPTV)的第一數據分組(S1)、傳送用于自恢復特定業(yè)務有效載荷的FEC信息(FEC)的第二數據分組(S2)、以及傳送特定業(yè)務有效載荷的重傳部分(RET)的第三數據分組(S3)；將第一業(yè)務優(yōu)先級級別(P1)指派給第一數據分組、將第二業(yè)務優(yōu)先級級別(P2)指派給第二數據分組、以及將第三業(yè)務優(yōu)先級級別(P3)指派給第三數據分組；以及根據第一數據分組、第二數據分組以及第三數據分組的相應業(yè)務優(yōu)先級級別通過分組交換網絡傳遞第一數據分組、第二數據分組以及第三數據分組。根據本發(fā)明的方法的特征在于，第一和第三業(yè)務優(yōu)先級級別具有高于盡力型業(yè)務優(yōu)先級級別(p0)的調度優(yōu)先權，而第二業(yè)務優(yōu)先級級別具有低于或等于盡力型業(yè)務優(yōu)先級級別的調度優(yōu)先權。本發(fā)明還涉及一種通過分組交換網絡傳遞錯誤關鍵型業(yè)務的網絡單元，如接入節(jié)點(20)或服務器(30、40)。
文檔編號H04L12/54GK102257774SQ200980150792
公開日2011年11月23日 申請日期2009年12月1日 優(yōu)先權日2008年12月18日
發(fā)明者T·范凱恩杰姆 申請人:阿爾卡特朗訊公司