專利名稱：業(yè)務(wù)內(nèi)有區(qū)分服務(wù)的方法與電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及如何照顧到媒體流的編碼特征，在因特網(wǎng)上為媒體流提供業(yè)務(wù)內(nèi)的有區(qū)分服務(wù)的機制。
目前因特網(wǎng)采用的是一個普遍公平和盡力而為(best effort)的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)機制，不對網(wǎng)絡(luò)用戶提供任何有關(guān)服務(wù)質(zhì)量的保證。雖然這樣的服務(wù)提供方式保證了網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)的普及性，但也同時阻礙了一些對網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量較高的新技術(shù)和新業(yè)務(wù)的開展，特別是多媒體業(yè)務(wù)，因此有必要為網(wǎng)絡(luò)用戶提供某種程度的服務(wù)質(zhì)量保證。綜合服務(wù)(IntServ)和有區(qū)分服務(wù)(DifServ)是目前公認的提供網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量的兩個基本框架，前者是基于連接的而后者是基于服務(wù)等級的。綜合服務(wù)能夠滿足用戶精細的服務(wù)質(zhì)量要求，但網(wǎng)絡(luò)必須記錄每個連接，還必須有一個功能強大的接納控制(ACAdmission Control)相配合，所涉及的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)控制功能使得它非常難以實現(xiàn)。有區(qū)分服務(wù)對網(wǎng)絡(luò)控制功能的要求較低，因此較容易保持網(wǎng)絡(luò)的可擴展性。但應(yīng)該注意到，目前IETF所規(guī)范的有區(qū)分服務(wù)是一個業(yè)務(wù)間的有區(qū)分服務(wù)方式，而實際媒體業(yè)務(wù)在編碼后會出現(xiàn)多個自然的子流，而不同編碼子流在媒體重建中的重要程度一般是不同的，如·圖像或視頻在分層后，底層(對應(yīng)信號變化頻率相對低的層)對于重構(gòu)畫面的影響相對于高層要重要的多；·MPEG編碼中的I幀對于最終恢復(fù)的圖像質(zhì)量來說顯然比B/P幀要重要的多；·SPIHT(Set Partitioning In Hierarchical Trees)編碼方案中，編出的碼序列對于圖像恢復(fù)的重要程度有一個線性順序的重要性；·Bolot的語聲編碼方案中，不丟棄低比特率的碼要比少丟棄高比特率的碼更為重要；基于上述對媒體流編碼性質(zhì)的考察，有必要在單個媒體流編碼的傳輸中照顧到編碼流內(nèi)部不同重要程度的結(jié)構(gòu)信息，為他們提供不同的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量。目前提出的適應(yīng)這類多媒體信原編碼特征的傳送技術(shù)是在用戶終端實施等保護和不等保護的糾分組刪除前向糾錯編碼(前向糾錯編碼以下簡計為FEC)方案，但所有這些方案均存在如下問題·必定涉及到信息的交織，從而增大了傳輸時延·編解碼需要大量的計算資源和計算時間·對等級的適配復(fù)雜，很難找到適應(yīng)于各種情況的一攬子方案因此有必要考慮通過網(wǎng)絡(luò)的控制機制，為單個媒體編碼流內(nèi)部不同重要程度的結(jié)構(gòu)信息提供不同網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量的可能性，從而導(dǎo)致了本發(fā)明的業(yè)務(wù)內(nèi)區(qū)分服務(wù)(Intra ServiceDifferentiation)的機制。
在業(yè)務(wù)內(nèi)有區(qū)分服務(wù)看來，用戶是以多個編碼子流傳送單個業(yè)務(wù)，所以在目前的網(wǎng)絡(luò)條件下，業(yè)務(wù)內(nèi)區(qū)分服務(wù)要求用戶的多個編碼子流占用單個TCP的公平帶寬是較為合理的網(wǎng)絡(luò)要求，但用戶可以在合理的范圍內(nèi)要求網(wǎng)絡(luò)提供給不同編碼流不同的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量，本發(fā)明稱通過TCP公平性來限制業(yè)務(wù)內(nèi)區(qū)分服務(wù)的媒體流速率的機制，為TCP友好業(yè)務(wù)內(nèi)區(qū)分服務(wù)，本發(fā)明將主要討論TCP友好業(yè)務(wù)內(nèi)區(qū)分服務(wù)。TCP友好業(yè)務(wù)內(nèi)區(qū)分服務(wù)有如下要求·保證單個業(yè)務(wù)的多重/層編碼子流輸出分組間的時間順序關(guān)系；·允許用戶調(diào)整不同編碼子流的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量(如分組丟棄率)；·戶占用的總體網(wǎng)絡(luò)資源與單個等價TCP連接相當(dāng)。
在目前IETF的業(yè)務(wù)間有區(qū)分服務(wù)的框架下，雖然用戶可以將不同的編碼輸出子流影射到不同的服務(wù)等級，但存在下面一些主要問題·網(wǎng)絡(luò)不能保證單個業(yè)務(wù)的多重/層編碼子流輸出分組間的時間順序關(guān)系；·影射只能是粗顆粒度的；·不能絕對保證使用高等級業(yè)務(wù)的子流的性能一定優(yōu)于低等級的，而這一點對于多子碼流的媒體編碼的恢復(fù)至關(guān)重要；·不能公平地約束用戶所使用的網(wǎng)絡(luò)資源。
從實際網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的銷售來說，很難要求用戶使用目前IETF的業(yè)務(wù)間有區(qū)分服務(wù)來支持多重/層編碼子流的多媒體應(yīng)用，盡管它可以在提供相同的業(yè)務(wù)質(zhì)量條件下使用較少的網(wǎng)絡(luò)資源，如此宣稱的理由是，目前IETF的業(yè)務(wù)間有區(qū)分服務(wù)不可能支持絕對的質(zhì)量，因此不可能以每服務(wù)單獨計費(pay-per-use)的方式進行推銷，只可能以包月等的批發(fā)方式銷售，很難想象一個訂購了高服務(wù)等級的用戶會因為節(jié)省網(wǎng)絡(luò)資源而用高低服務(wù)搭配的方法傳送單個媒體業(yè)務(wù)編碼的多個子碼流，最可能的辦法是全用高服務(wù)等級服務(wù)來傳送所有的編碼流，造成不必要的資源浪費和網(wǎng)絡(luò)高服務(wù)等級的擁塞。
本發(fā)明的目的是通過網(wǎng)絡(luò)的控制機制，為單個媒體流編碼內(nèi)部不同重要程度的信息分組提供不同的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量，并能保證媒體流所占用的網(wǎng)絡(luò)資源的TCP公平，提高網(wǎng)絡(luò)資源的利用和媒體傳輸有效性，從而促進網(wǎng)絡(luò)多媒體的發(fā)展和防止網(wǎng)絡(luò)擁塞崩潰。
本發(fā)明的解決方案是通過分組結(jié)構(gòu)中增加優(yōu)惠券字段和網(wǎng)絡(luò)處理單元對不同優(yōu)惠值的分組采用不同的處理方法(如采用優(yōu)惠券RED)，為媒體編碼流中不同重要性的分組提供不同的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量，實現(xiàn)對業(yè)務(wù)內(nèi)的不同結(jié)構(gòu)信息提供不同程度的保護，從而提高媒體流在網(wǎng)絡(luò)上的實際傳輸質(zhì)量和網(wǎng)絡(luò)的實際傳輸效率。關(guān)于優(yōu)惠券機制和優(yōu)惠券RED請參閱我們已經(jīng)申請的中國發(fā)明專利(“用于TCP友好速率控制的優(yōu)惠券機制的方法與電路，”申請?zhí)?01109846.5)。當(dāng)要求實現(xiàn)TCP公平的資源占用時，可通過實時的端到端網(wǎng)絡(luò)探測，對等價TCP連接的等價帶寬和/或等價分組丟棄率做出估計，在保證媒體流業(yè)務(wù)實際使用的網(wǎng)絡(luò)資源在給定的公平意義上不超過TCP的同時，使媒體流業(yè)務(wù)得到在使用帶寬和網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量方面的綜合優(yōu)化。本發(fā)明將根據(jù)目前多媒體流信源編碼中的兩類典型編碼特征，設(shè)計了分組級別的業(yè)務(wù)內(nèi)有區(qū)分服務(wù)和子碼流級別的業(yè)務(wù)內(nèi)有區(qū)分服務(wù)兩套業(yè)務(wù)內(nèi)有區(qū)分服務(wù)機制，及相應(yīng)的用戶終端協(xié)議。在分組級別的業(yè)務(wù)內(nèi)有區(qū)分服務(wù)中，發(fā)送端按照每個分組的不同重要程度設(shè)置貼在分組優(yōu)惠券字段內(nèi)的優(yōu)惠值，并設(shè)計了優(yōu)惠券加性增乘性減(CAIMD)的終端協(xié)議，該終端協(xié)議按照每個往返時間(RTT)內(nèi)送出的所有分組的優(yōu)惠值，計算窗口在下一RTT的線性增加值(如果不出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)擁塞信號)和乘性減小值(如果出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)擁塞信號)，通過按發(fā)送分組的實際優(yōu)惠值調(diào)節(jié)窗口增減量來達到TCP公平；在子碼流級別的業(yè)務(wù)內(nèi)有區(qū)分服務(wù)中，發(fā)送端按照每個子碼流的不同重要程度，設(shè)置不同的優(yōu)惠值，每個子碼流的分組優(yōu)惠券字段內(nèi)所承載的是設(shè)置給該子碼流的優(yōu)惠值，并通過平衡每個子碼流的發(fā)送速率和優(yōu)惠值達到TCP公平。對于TCP公平性而言，由于目前尚不存在一般意義上的、大家都接受的TCP公平性準(zhǔn)則，因此本發(fā)明并不限制可能使用的TCP公平性準(zhǔn)則，但本發(fā)明具體討論了兩類TCP公平準(zhǔn)則簡單公平準(zhǔn)則和等價等速率等丟棄率公平準(zhǔn)則。簡單公平準(zhǔn)則請參閱我們已經(jīng)申請的中國發(fā)明專利(“用于TCP友好速率控制的優(yōu)惠券機制的方法與電路，”申請?zhí)?01109846.5)；等價等速率等丟棄率公平準(zhǔn)則在考慮分組丟棄率時，假想媒體流也使用TCP等價速率傳送信息，而其實際使用的傳送速率不足TCP等價速率部分被假想為丟棄了，在這個意義上，等價等速率等丟棄率公平準(zhǔn)則要求TCP公平意義上的媒體流傳送協(xié)議導(dǎo)致的分組丟棄率不得小于等價TCP的分組丟棄率。本發(fā)明給出了子碼流優(yōu)惠值和速率設(shè)置的多種方法，主要包括固定優(yōu)惠比例方法(固定不同子碼流間優(yōu)惠值的比例關(guān)系)、固定優(yōu)惠值方法(固定部分不同子碼流的優(yōu)惠值)、固定分組丟棄率方法(固定部分子碼流分組丟棄率)和它們的混合方法等方法所確定的優(yōu)惠值設(shè)置方法；及上述方法中調(diào)整子碼流速率滿足選定公平性準(zhǔn)則的算法。本發(fā)明給出了固定有效子碼流數(shù)目和動態(tài)有效子碼流數(shù)目動態(tài)優(yōu)惠邊界兩種解決方案，它們的共同特征是通過有一定時間間隔的測量得到當(dāng)前各子碼流實際發(fā)送速率，等價TCP分組丟棄率和等價帶寬等參數(shù)，基于這些參數(shù)對下一時間間隔的發(fā)送速率進行估計，并通過各種測量和估計值得到在給定優(yōu)惠值設(shè)置和公平準(zhǔn)則下，下一時刻采用的新優(yōu)惠值和調(diào)度發(fā)送分組的指導(dǎo)速率，并按計算出的指導(dǎo)調(diào)度速率和優(yōu)惠值分別調(diào)度緩存發(fā)送分組和按分組所在子碼流插入相應(yīng)優(yōu)惠值，它們的不同點是后者根據(jù)當(dāng)前的TCP等價帶寬確定當(dāng)前關(guān)閉(即不發(fā)送)的不重要子碼流的數(shù)目，和TCP分組丟棄率下所使用的優(yōu)惠邊界(即優(yōu)惠值的某種下界)。
本發(fā)明具有下列積極效果與現(xiàn)行的有區(qū)分服務(wù)相比較，業(yè)務(wù)內(nèi)有區(qū)分服務(wù)更能適應(yīng)目前媒體流所采用的信源編碼方式，網(wǎng)絡(luò)結(jié)點控制機制簡單統(tǒng)一，不需要象現(xiàn)行的有區(qū)分服務(wù)那樣對整網(wǎng)路由器維護參數(shù)進行統(tǒng)一的配置和協(xié)調(diào)，因此易于實現(xiàn)，可擴展性好。對于用戶終端來說，可以根據(jù)所傳送媒體和媒體的信源編碼特性，靈活地選擇不同的業(yè)務(wù)內(nèi)有區(qū)分服務(wù)要求，以達到最佳的網(wǎng)絡(luò)資源利用和媒體重建質(zhì)量的匹配。因此業(yè)務(wù)內(nèi)有區(qū)分服務(wù)的解決方案更有利于推進多媒體業(yè)務(wù)在因特網(wǎng)上的開展。
下面對照附圖對本發(fā)明進行詳細說明。
編碼流目前占主導(dǎo)地位的多媒體業(yè)務(wù)可分為傳送不連續(xù)對象流(如連續(xù)傳送一張張圖片)和傳送連續(xù)對象流(如傳送語聲和視像等)兩類，對于當(dāng)前的網(wǎng)絡(luò)傳輸條件來說，無論傳送哪種類型的流，都要涉及對媒體流的有損壓縮編碼，本發(fā)明稱壓縮編碼后的流為編碼流。對于不同性質(zhì)的媒體流，壓縮編碼后的編碼流有著明顯不同的特性，由于不連續(xù)對象流中的各個對象間一般不存在相關(guān)性，壓縮編碼工作是針對一個個對象獨立進行的，壓縮編碼后的編碼流中，可能會出現(xiàn)很多不同的重要性級別，而且產(chǎn)生的同一重要性級別的信息量會在小時間尺度上表現(xiàn)出明顯的波動，因此只能在分組的級別上把握信息的重要性，本發(fā)明稱這樣的編碼流為分組級別重要性區(qū)分的流，簡稱為分組級別的流；相反的，連續(xù)對象流有本質(zhì)上的時間相關(guān)性，所以一般采用的壓縮編碼算法均利用了這種相關(guān)性，壓縮編碼后的編碼流中，一般只涉及有限的幾個結(jié)構(gòu)類型，每個結(jié)構(gòu)類型不但有較為固定的重要性，而且有較為明顯的流性質(zhì)，即在小時間尺度上有較為恒定的信息速率，本發(fā)明稱每個結(jié)構(gòu)類型為一個子碼流。連續(xù)對象流在編碼后，不同信息成分的不同重要性區(qū)別，可以在子碼流的級別上把握，本發(fā)明稱這樣的編碼流為子碼流級別重要性區(qū)分的流，簡稱為子碼流級別的流。
總體構(gòu)成本發(fā)明的總體構(gòu)成見

圖1，本發(fā)明在分組結(jié)構(gòu)中增加了優(yōu)惠券字段，并用分組結(jié)構(gòu)中的優(yōu)惠券字段來攜帶該分組的優(yōu)惠值。本發(fā)明的控制機制由三個主要部分組成發(fā)送和接收終端所采用的終端控制部分、發(fā)送端編碼器與發(fā)送控制的層間交互協(xié)議部分和網(wǎng)絡(luò)所采用的控制機制部分。分組優(yōu)惠券上所攜帶的優(yōu)惠值是連接這三部分工作的關(guān)鍵。分組所攜帶的優(yōu)惠值一方面反應(yīng)該分組在信息恢復(fù)中的重要性，另一方面又反應(yīng)該分組期望得到的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量。正是通過賦予不同重要性信息分組不同的優(yōu)惠值，再通過網(wǎng)絡(luò)提供給不同優(yōu)惠值的分組不同的服務(wù)質(zhì)量，達到了在網(wǎng)絡(luò)無流狀態(tài)下，提供業(yè)務(wù)內(nèi)有區(qū)分服務(wù)的目的。
網(wǎng)絡(luò)控制部分用于業(yè)務(wù)內(nèi)有區(qū)分服務(wù)的網(wǎng)絡(luò)控制部分的構(gòu)成參照圖2，它主要由優(yōu)惠值提取和優(yōu)先級隊列管理兩部分組成。優(yōu)惠值提取模塊從到達分組的優(yōu)惠券字段中抽取分組攜帶的優(yōu)惠值，并將優(yōu)惠值轉(zhuǎn)化為優(yōu)先級隊列管理模塊的控制參數(shù)，輸出給優(yōu)先級隊列管理模塊。優(yōu)先級隊列管理模塊的功能是根據(jù)輸入的分組優(yōu)先級參數(shù)確定對分組的處理行為，一般的處理是決定是否丟棄該到達分組，較為復(fù)雜的優(yōu)先級隊列管理機制可能還會有分組插隊，分組踢出(pushout)等一系列動作，本發(fā)明對優(yōu)先級隊列管理模塊所采用的管理機制不做硬性規(guī)定，但建議采用優(yōu)惠券RED(下面簡稱為CRED)的實現(xiàn)方案，CRED本身不是本發(fā)明的發(fā)明，但為了保證本說明書的可讀性，將其功能簡述如下CRED的實現(xiàn)參照圖3，它由優(yōu)惠值提取、RED算法、乘法器、緩存接納控制和緩存五部分組成。優(yōu)惠值提取模塊從到達分組P的優(yōu)惠券字段中抽取分組攜帶的優(yōu)惠值C(P)，并將優(yōu)惠值輸出給乘法器。RED算法模塊實施經(jīng)典的RED算法，它隨時統(tǒng)計平均緩存占用長度，并根據(jù)平均緩存占用長度，以及預(yù)先設(shè)置的最小緩存門限、最大緩存門限和控制斜率，計算出一個分組丟棄概率γ，RED算法模塊所計算出的分組丟棄概率γ也被輸出給乘法器。乘法器模塊根據(jù)輸入的到達分組優(yōu)惠值C(P)和RED算出的分組丟棄概率γ計算出緩存接納控制概率q＝γC(P)，作為控制參數(shù)輸出到緩存接納控制模塊。緩存接納控制模塊根據(jù)輸入的緩存接納控制概率q確定是將到達分組放入緩存還是丟棄該到達分組，判決的方法是產(chǎn)生一個0到1之間均勻分布的隨機數(shù)x，若x的值大于q則將該到達分組放入緩存，否則丟棄該到達分組。緩存模塊就是普通的FIFO，它順序接納分組和送出分組，當(dāng)緩存空間裝滿后，拒絕接受送入的任何分組，只有當(dāng)有分組輸出騰出空間后，才又開始接納進入的分組。
雖然本發(fā)明并沒有硬性規(guī)定優(yōu)先級隊列管理模塊所采用的管理機制，但仍建議首選CRED作為網(wǎng)絡(luò)控制機制，因為CRED實現(xiàn)簡單，控制連續(xù)，容易將終端控制協(xié)議提供的優(yōu)惠值轉(zhuǎn)化為網(wǎng)絡(luò)行為的控制參數(shù)。在下面的討論中，本說明書將假定網(wǎng)絡(luò)采用CRED作為網(wǎng)絡(luò)控制機制。終端部分我們將發(fā)送和接收終端所采用的終端控制部分，及發(fā)送端編碼器與發(fā)送控制的層間交互協(xié)議部分這兩部分合稱為終端部分，為了適配分組級別的流和子碼流級別的流的不同特征，本發(fā)明對于分組級別的流和子碼流級別的流分別設(shè)計了不同的終端協(xié)議，分述如下分組級別編碼流的終端部分優(yōu)惠值函數(shù)本發(fā)明不具體規(guī)定信源編碼器對其拼裝成的分組的重要性的規(guī)定方式和標(biāo)記方式，但為了敘述方便，本說明書假定信源編碼器用自然數(shù)對分組的重要性進行標(biāo)記，并假定重要性標(biāo)記小的分組較重要性標(biāo)記大的分組重要。本發(fā)明規(guī)定分組的優(yōu)惠值用0到1間的實數(shù)表示，網(wǎng)絡(luò)對于優(yōu)惠值較小的分組提供質(zhì)量較高的服務(wù)。本發(fā)明稱從分組重要性到分組優(yōu)惠值的映射為優(yōu)惠值函數(shù)，它的定義域是所有可能的重要性標(biāo)記，而值域是0到1的閉區(qū)間。任何定義在自然數(shù)上的取值在
區(qū)間的增函數(shù)都可以用做優(yōu)惠值函數(shù)。
優(yōu)惠券加性增乘性減(CAIMD)協(xié)議本發(fā)明為分組級別流的終端傳輸控制部分設(shè)計了優(yōu)惠券加性增乘性減(CAIMD)協(xié)議，與經(jīng)典的加性增乘性減(AIMD)協(xié)議的主要不同，是CAIMD按照每個往返時間(RTT)內(nèi)送出的所有分組的優(yōu)惠值，計算窗口在下一RTT的線性增加值(如果不出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)擁塞信號)和乘性減小值(如果出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)擁塞信號)，通過調(diào)節(jié)窗口增減量和優(yōu)惠值間的關(guān)系達到TCP公平，因此在CAIMD中，線性增加值和乘性減小值都是一個RTT內(nèi)送出分組的優(yōu)惠值的函數(shù)，分別稱為線性增加值函數(shù)和乘性減小值函數(shù)。
目前尚不存在一般意義上的、大家都接受的TCP公平性準(zhǔn)則，因此本發(fā)明并不限制可能使用的TCP公平性準(zhǔn)則，在不同的TCP公平性準(zhǔn)則下會設(shè)計出不同的線性增加值函數(shù)和乘性減小值函數(shù)，因此本發(fā)明也不限制可能使用的線性增加值函數(shù)和乘性減小值函數(shù)，只要這些函數(shù)的使用能夠保證給定的TCP公平。但作為例子和實際可用方案，本發(fā)明分別給出簡單公平準(zhǔn)則和等價等速率等丟棄率公平準(zhǔn)則下的一個可能的線性增加值函數(shù)和乘性減小值函數(shù)的設(shè)計，這兩個設(shè)計方案本身也被視為本發(fā)明的一個有機組成部分。
簡單公平準(zhǔn)則下的CAIMD設(shè)計為了實現(xiàn)簡單，簡單公平準(zhǔn)則下的CAIMD仍采用出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)擁塞信號時窗口值減半的乘性減小值函數(shù)；當(dāng)不出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)擁塞信號時，在簡單公平準(zhǔn)則下，窗口線性增加值等于該RTT內(nèi)送出的所有分組的優(yōu)惠值的平方和除以該RTT內(nèi)送出的所有分組數(shù)，如果記該RTT內(nèi)送出了N個分組，第j個組所攜帶的優(yōu)惠值為cj，則對應(yīng)的窗口線性增加值函數(shù)為a(c1,···,cN)=1NΣj=1Ncj2]]>當(dāng)只有一個重要性等級時，上述線性增加值函數(shù)所選取的優(yōu)惠值c恰好與我們在專利“用于TCP友好速率控制的優(yōu)惠券機制的方法與電路”中規(guī)定的簡單公平準(zhǔn)則下的優(yōu)惠值相同。等價等速率等丟棄率公平準(zhǔn)則下的CAIMD設(shè)計為了實現(xiàn)簡單，等價等速率等丟棄率公平準(zhǔn)則下的CAIMD仍采用出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)擁塞信號時窗口值減半的乘性減小值函數(shù)；當(dāng)不出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)擁塞信號時，等價等速率等丟棄率公平準(zhǔn)則下，窗口線性增加值等于該RTT內(nèi)送出的所有分組的優(yōu)惠值的和，乘以(1-估計出的等價網(wǎng)絡(luò)分組丟棄率)的平方，再除以該RTT內(nèi)送出的所有分組數(shù)。如果記估計出的等價網(wǎng)絡(luò)分組丟棄率為q，記該RTT內(nèi)送出了N個分組，第j個組所攜帶的優(yōu)惠值為cj，則對應(yīng)的窗口線性增加值函數(shù)為a(c1,···,cN)=(1-q)2Σj=1ncjN]]>等價網(wǎng)絡(luò)分組丟棄率 可用丟棄的總分組數(shù)除以收到的所有分組的優(yōu)惠值之和進行估計，即如果記丟棄的總分組數(shù)為Nd，則q^=NdΣjcj]]>分組級別流業(yè)務(wù)內(nèi)有區(qū)分服務(wù)終端部分的實現(xiàn)分組級別流有區(qū)分服務(wù)終端控制部分的一個可能實現(xiàn)示于圖4，由信源編碼器、發(fā)送緩存、發(fā)送門控制、窗口控制器、重要性標(biāo)記提取、優(yōu)惠值函數(shù)、優(yōu)惠值插入、分組計數(shù)、窗口線性增加值函數(shù)、RTT估計、網(wǎng)絡(luò)分組丟棄率估計、分組丟棄識別等12個單元構(gòu)成。本發(fā)明并不規(guī)范信源編碼器，但要求信源編碼器將每個分組對所攜帶信息的重要性進行標(biāo)記，標(biāo)記后的分組送到傳輸層協(xié)議的發(fā)送緩存單元進行排隊。發(fā)送緩存單元的分組在由窗口控制器控制的發(fā)送門控制單元的管理下，送往優(yōu)惠值插入單元；分組被送往優(yōu)惠值插入單元之前，其所攜帶的重要性標(biāo)記被重要性標(biāo)記提取單元提取出來，送到優(yōu)惠值函數(shù)單元；根據(jù)收到的來自重要性標(biāo)記提取單元的分組重要性標(biāo)記，優(yōu)惠值函數(shù)單元用設(shè)定的優(yōu)惠值函數(shù)計算該分組應(yīng)賦予的優(yōu)惠值，并將這個優(yōu)惠值送交優(yōu)惠值插入單元，優(yōu)惠值插入單元將收到的優(yōu)惠值寫入該分組發(fā)送結(jié)構(gòu)中的優(yōu)惠券字段后，將該分組發(fā)送給網(wǎng)絡(luò)，在分組進入網(wǎng)絡(luò)前，發(fā)送部分要通過分組計數(shù)單元對每個RTT內(nèi)送出的分組進行計數(shù)；分組計數(shù)單元得到的每RTT送出分組個數(shù)的估計和優(yōu)惠值函數(shù)單元計算出的優(yōu)惠值還同時送往窗口線性增加值函數(shù)單元，計算出下一個RTT窗口的線性增加值；這個線性增加值和網(wǎng)絡(luò)分組丟棄率估計單元與分組丟棄識別單元所估計的結(jié)果同時被送到窗口控制器，該單元根據(jù)設(shè)定的公平準(zhǔn)則來確定窗口的實際變化行為；當(dāng)采用等價等速率等丟棄率公平準(zhǔn)則時，網(wǎng)絡(luò)分組丟棄率估計單元對當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)的TCP丟棄率進行估計，并將估計的結(jié)果一并送往窗口線性增加值函數(shù)單元；當(dāng)分組丟棄識別單元在本RTT結(jié)束時仍未識別出任何分組丟失，則窗口控制器單元將在窗口的原有值上增加一個由窗口線性增加值函數(shù)單元計算出的窗口線性增加值；當(dāng)分組丟棄識別單元在本RTT結(jié)束前就發(fā)現(xiàn)分組丟失，則窗口控制器單元將窗口的原有值減半。RTT估計、分組丟棄識別、網(wǎng)絡(luò)分組丟棄率估計等三單元處理的是從接收端返回的ACK分組，它們通過接收端返回ACK分組的通報信息內(nèi)容和到達時間，分別計算當(dāng)前的RTT值、識別分組丟棄事件、及對當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)的TCP丟棄率進行估計。
當(dāng)采用CAIMD機制時，優(yōu)惠值選取的偏小會使分組的發(fā)送速率降低，因此可以系統(tǒng)的自適應(yīng)優(yōu)惠值選取來協(xié)調(diào)傳輸質(zhì)量和傳輸速率間的關(guān)系。自適應(yīng)可以在兩個方向上進行，一是設(shè)置一個系統(tǒng)的優(yōu)惠值系數(shù)，并使這個系統(tǒng)的優(yōu)惠值系數(shù)隨發(fā)送緩存的占用情況自適應(yīng)變化，當(dāng)緩存長度增加時減小系統(tǒng)的優(yōu)惠值系數(shù)，反之增加系統(tǒng)的優(yōu)惠值系數(shù)，而每個分組的優(yōu)惠券字段填充的優(yōu)惠值是系統(tǒng)的優(yōu)惠值系數(shù)與優(yōu)惠值函數(shù)計算出的優(yōu)惠值的乘積；另一個方向是按照分組重要性標(biāo)記的動態(tài)范圍改變優(yōu)惠值函數(shù)，從而避免當(dāng)重要性標(biāo)記的動態(tài)范圍有較大波動時，計算出的優(yōu)惠值系統(tǒng)地偏大或偏小。
子碼流級別編碼流的終端部分子碼流類型到優(yōu)惠值的映射子碼流級別編碼流的信源編碼器一般輸出有限類型的子碼流，為了敘述方便，本發(fā)明假定有{1，2，…，K}個子碼流類型，并假定編號小的子碼流重要性高。為了能兼容已有的信源編碼器，對子碼流級別編碼流的信源編碼器，本發(fā)明并不要求對分組的重要性進行標(biāo)記，而只要求每個分組攜帶分組信息所屬子碼流類型的某種形式的標(biāo)記(如在MPEG編碼器中，指明分組屬于I/P/B幀的哪類幀)。對于子碼流級別編碼流，本發(fā)明只要求規(guī)定一個從子碼流類型向優(yōu)惠值映射的優(yōu)惠值函數(shù)關(guān)系，一個子碼流類型被映射到較小的優(yōu)惠值說明該類型的子碼流在信息恢復(fù)重構(gòu)時較為重要。根據(jù)不同的媒體和媒體傳輸特定情況的特定要求，可以有多種子碼流類型到優(yōu)惠值的映射方法，如固定優(yōu)惠比例方法(固定不同子碼流間優(yōu)惠值的比例關(guān)系)、固定優(yōu)惠值方法(固定部分或所有子碼流的優(yōu)惠值)、固定分組丟棄率(固定部分重要子碼流的分組丟棄率)、及上述幾種方法的混合使用等方法。上述各種方法各有缺點，很難說一種方法就一定比另一種方法好，到底選擇哪一種方法取決于多種因素的考量。當(dāng)考慮到TCP公平時，固定優(yōu)惠比例方法的最大特點，是在網(wǎng)絡(luò)擁塞時可以通過放寬對總體分組丟棄率的要求，來保證適當(dāng)?shù)膫魉退俾?，因此?dāng)傳送速率對于媒體的恢復(fù)重構(gòu)較為重要時可考慮使用，這樣就能較平滑地隨網(wǎng)絡(luò)的擁塞情況動態(tài)地調(diào)整媒體的傳輸質(zhì)量；固定優(yōu)惠值和固定分組丟棄率方法，特別是固定重要子碼流優(yōu)惠值或丟棄率的方法的最大特點是在網(wǎng)絡(luò)嚴(yán)重擁塞的情況下，也能保障重要編碼部分較為固定的分組丟棄率，因此當(dāng)重要編碼部分對于媒體的恢復(fù)重構(gòu)較為重要時可考慮使用，這樣就能夠在較為惡劣的網(wǎng)絡(luò)條件下保持媒體傳輸?shù)淖畹唾|(zhì)量，但它們的前提是被固定優(yōu)惠值或分組丟棄率的那部分子碼流的產(chǎn)生速率不能高。
如果我們用cj表示子碼流類型j所對應(yīng)的優(yōu)惠值，并稱c＝∑jcj為總優(yōu)惠值，則固定優(yōu)惠比例方法要求wj＝cj/c保持不變，我們稱wj為子碼流類型j的權(quán)重，在編號小的子碼流重要性高的假定下，wj的值隨腳標(biāo)j的增加而加大；對于固定優(yōu)惠值方法，我們要求被固定優(yōu)惠值的子碼流類型j的優(yōu)惠值cj保持不變；對于固定丟棄率方法，記被固定丟棄率的子碼流類型j的目標(biāo)分組丟棄率為lj，我們要求相應(yīng)的優(yōu)惠值cj隨網(wǎng)絡(luò)分組丟棄率q做如下變化cj=liq]]>作為混合方法的例子，我們可以要求某幾個子碼流類型的優(yōu)惠值或丟棄率保持不變，而要求其它幾個子碼流類型的權(quán)重保持不變。
TCP公平下的發(fā)送速率/優(yōu)惠值關(guān)系本發(fā)明要求，當(dāng)采用簡單公平準(zhǔn)則時，應(yīng)保證(優(yōu)惠值加權(quán)的子碼流速率和/編碼流速率)≥(編碼流速率/等價TCP速率)的平方，稱為簡單公平準(zhǔn)則下的發(fā)送速率-優(yōu)惠值關(guān)系，其中編碼流速率是所有子碼流速率之和，如果記子碼流類型j所對應(yīng)的實際發(fā)送速率和優(yōu)惠值分別為rj和cj，記編碼流速率為r=Σj=1Krj,]]>并記TCP等價帶寬為rtcp，則上述要求可寫為如下數(shù)學(xué)表達式Σj=1Kcjrjr≥(rrtcp)2]]>當(dāng)只有一個子碼流類型時，上式退化成我們在專利“用于TCP友好速率控制的優(yōu)惠券機制的方法與電路”中規(guī)定的簡單公平準(zhǔn)則下的優(yōu)惠值公式。
當(dāng)采用等價等速率等丟棄率公平準(zhǔn)則時，應(yīng)保證(1-子碼流速率之和/等價TCP速率+優(yōu)惠值加權(quán)的各子碼流速率之和/等價TCP速率)≥等價TCP分組丟棄率，稱為等價等速率等丟棄率公平準(zhǔn)則下的發(fā)送速率-優(yōu)惠值關(guān)系，如果除上面的記號外，記TCP的分組丟棄率為qtcp，則上述要求可寫為如下數(shù)學(xué)表達式1-rrtcp+qtcpΣj=1Kcjrjrtcp≥qtcp]]>將上式寫成下面的等價形式可能更容易理解(rtcp-r)+qtcpΣj=1Kcjrj≥qtcprtcp]]>上式左邊第一個括號內(nèi)表示的是相對于TCP等價帶寬而言。媒體編碼流在單位時間內(nèi)少送出的分組數(shù)，左邊最后一項表示送出的媒體編碼流在單位時間內(nèi)丟失分組的期望數(shù)，它們的和是當(dāng)假定媒體編碼流的速率也為TCP等價帶寬時，在單位時間內(nèi)的等價分組丟棄數(shù)，而右式恰好是單位時間內(nèi)TCP分組丟棄數(shù)的期望，這樣等價等速率等丟棄率公平準(zhǔn)則的物理意義可簡述為媒體流不應(yīng)經(jīng)歷比等價TCP更小的分組丟棄率，換言之，盡管對部分分組要求了較小的丟棄率，但媒體流在單位時間內(nèi)所成功接收到的分組數(shù)不得超過等價TCP所成功接收到的分組數(shù)。業(yè)務(wù)內(nèi)有區(qū)分服務(wù)的目的，是保證媒體流成功接收到的是價值較高的分組。
TCP等價帶寬和TCP分組丟棄率的估計圖5給出了利用標(biāo)準(zhǔn)TFRC中的分組丟棄事件估計器和帶寬探測器在業(yè)務(wù)內(nèi)區(qū)分服務(wù)機制中，估計TCP分組丟棄率和TCP等價帶寬的方法。等價TCP分組丟棄率可通過標(biāo)準(zhǔn)的TFRC接收協(xié)議中規(guī)定的方法測量接收到的總的流的分組丟棄事件率qrep，發(fā)送端可通過接收方報告的qrep，根據(jù)各子碼流的實際發(fā)送速率{rj}和實際優(yōu)惠值{cj}，用下面公式算出等價TCP分組丟棄率qtcpqtcp=rΣj=1Kcjrjqrep]]>等價TCP速率rtcp可通過估計的等價TCP分組丟棄率和估計的RTT，從TCP吞吐量公式算出。目前認為較好的TCP吞吐量公式為rtcp=sRTT2qtcp3+tRTO(33qtcp8)qtcp(1+32qtcp2)]]>其中tRTO可估計為4RTT。上述TCP吞吐量公式可近似為rtcp≈s1.5RTTqtcp]]>稱為簡單TCP吞吐量公式，基于簡單TCP吞吐量公式，當(dāng)在發(fā)送端采用一個標(biāo)準(zhǔn)的TFRC帶寬估計器，根據(jù)從接收方報告的qrep中探測帶寬時，所探測到的帶寬rpb可近似為rpb≈s1.5RTTqrep=rtcprΣj=1Kcjrj]]>子碼流級別流業(yè)務(wù)內(nèi)有區(qū)分服務(wù)終端部分的實現(xiàn)在子碼流級別業(yè)務(wù)內(nèi)有區(qū)分服務(wù)的實現(xiàn)中，有下面三點要首先考慮，第一是如何根據(jù)網(wǎng)絡(luò)可提供資源限制編碼器輸出速率的問題；第二點是如何確定有效子碼流數(shù)目的問題；第三點是如何對終端協(xié)議實施所必須的參數(shù)進行實時測量的問題。對于第一點，本發(fā)明總假定信源編碼器能夠通過發(fā)送緩存提供的反壓(如緩存占用情況)自動地調(diào)整其輸出速率；在第二點中，所謂有效子碼流是指終端傳輸協(xié)議實際送入網(wǎng)絡(luò)的那些子碼流，這個問題的提出是當(dāng)要求TCP公平時，終端傳輸協(xié)議必須按照TCP公平所確定的速率發(fā)送子碼流的分組，而在輸出帶寬受限時，不同的媒體編碼可能會要求不同的處理方法，有的可能希望所有編出的子碼流都能夠被發(fā)送到網(wǎng)絡(luò)，而有的編碼方案可能會希望只將某些重要性等級高的子碼流送入網(wǎng)絡(luò)，而通過完全關(guān)閉重要性等級低的子碼流的發(fā)送來增加重要性等級高的子碼流的發(fā)送速率，本發(fā)明將分別給出固定有效子碼流數(shù)目和動態(tài)有效子碼流數(shù)目兩種解決方案，實際上，固定有效子碼流數(shù)目解決方案可以看成是動態(tài)有效子碼流數(shù)目解決方案的特例；對于第三點，本發(fā)明假定對終端協(xié)議實施所必須的參數(shù)的實時測量是按照某個大致固定的時間間隔周期地進行的，而這個大致固定的時間間隔可采用標(biāo)準(zhǔn)TFRC所確定的時間間隔。
固定有效子碼流數(shù)目終端控制的實現(xiàn)圖6是固定有效子碼流數(shù)目終端控制的一個實現(xiàn)框圖，該實現(xiàn)由信源編碼器、發(fā)送緩存、速率調(diào)度、速率統(tǒng)計、優(yōu)惠值插入、TCP丟棄率和帶寬估計器、定時器、優(yōu)惠值-速率控制等8個單元構(gòu)成。本發(fā)明假定信源編碼器輸出K個子碼流，且子碼流的編號越小重要性越高。本發(fā)明并不規(guī)范信源編碼器，但要求信源編碼器將每個分組所屬的子碼流編號進行標(biāo)記，并能通過緩存長度反壓調(diào)整編碼速率(也可以不調(diào)整，這時緩存溢出將限制信源編碼器實際送入傳輸協(xié)議層的速率)；信源編碼器或者其它高層控制還為傳輸協(xié)議層提供一個質(zhì)量控制策略，這個策略將規(guī)范優(yōu)惠值-速率控制單元的行為；標(biāo)記后的分組送到傳輸層協(xié)議的發(fā)送緩存單元進行排隊。定時器產(chǎn)生一個按時間長度{τt}間隔的定時脈沖，其中τt是指第t-1個脈沖和第t個脈沖間的時間間隔。在每個定時脈沖出現(xiàn)時，終端控制實現(xiàn)中的各個單元將記錄這個時間間隔內(nèi)所測量的結(jié)果，并在記錄后重置初始值，開始下一個時間間隔的測量。在第t個脈沖出現(xiàn)時，速率統(tǒng)計單元測量的各子碼流的速率記為{rj，t}，它們是剛剛結(jié)束的時間間隔內(nèi)各子碼流輸出到網(wǎng)絡(luò)的實際速率，又被看成是對下一時間間隔內(nèi)各子碼流輸出速率的一個估計。在第t個脈沖出現(xiàn)時，TCP丟棄率和帶寬估計器將根據(jù)在剛剛結(jié)束的時間間隔內(nèi)的測量，產(chǎn)生出TCP丟棄率qtcp，c和等價帶寬rtcp，t的估計，而優(yōu)惠值-速率控制單元根據(jù)TCP丟棄率和帶寬估計器和速率統(tǒng)計單元的結(jié)果，計算出下一時間間隔所采用的優(yōu)惠值{cj，t}和分組調(diào)度速率 其中ηt稱為速率控制因子，r^t=Σj=1Krj,t]]>是速率統(tǒng)計單元測量到的各子碼流速率總和。優(yōu)惠值-速率控制單元計算出的下一時間間隔所采用的優(yōu)惠值被送到優(yōu)惠值插入單元，優(yōu)惠值插入單元在下一時間間隔內(nèi)，將根據(jù)每個到達分組所屬的子碼流，將該子碼流對應(yīng)的優(yōu)惠值插入該分組。優(yōu)惠值-速率控制單元計算出的下一時間間隔所采用的分組調(diào)度速率被送到速率調(diào)度單元，速率調(diào)度單元將根據(jù)這個值在下一時間間隔從發(fā)送緩存調(diào)度分組輸出。
這里需要強調(diào)一點，當(dāng)采用圖5給出了利用標(biāo)準(zhǔn)TFRC中的分組丟棄事件估計器和帶寬探測器估計TCP分組丟棄率和TCP等價帶寬時，計算第t個脈沖時的等價TCP分組丟棄率qtcp，t和等價帶寬rtcp，t所依據(jù)的優(yōu)惠值應(yīng)為第t-1個脈沖時的值，即{cj，t-1}，但所依據(jù)的子碼流速率應(yīng)為第t個脈沖到達時實際統(tǒng)計出的值，即{rj，t}，這樣在第t個脈沖開始時我們對于下一時間間隔估計的發(fā)送速率 和 上一時間間隔的實際發(fā)送速率rt和{rj，t}，下一時間間隔估計的TCP分組丟棄率qtcp，t和等價帶寬rtcp，t可計算如下 基于這組估計，簡單公平準(zhǔn)則時應(yīng)有Σj=1Kcj,tr^j,tr^t≥(ηtr^trtcp,t)2]]>等價等速率等丟棄率公平準(zhǔn)則應(yīng)有時ηtΣj=1K(1-cj,tqtcp,t)r^j,t≤(1-qtcp,t)rtcp,t]]>優(yōu)惠值-速率控制單元的實現(xiàn)較為復(fù)雜，它與給定的公平性準(zhǔn)則和給定的優(yōu)惠值設(shè)置策略均有關(guān)聯(lián)，本發(fā)明假定公平性準(zhǔn)則和優(yōu)惠值設(shè)置策略是通過質(zhì)量控制策略進行設(shè)定的，下面給出在不同的設(shè)定下，優(yōu)惠值-速率控制單元的實現(xiàn)功能。
比例優(yōu)惠值策略目標(biāo)優(yōu)惠值設(shè)置為{cj=c(S)wjwK},]]>其中c(S)稱為優(yōu)惠邊界，它的設(shè)置是防止要求的所有優(yōu)惠值都太低，以至于無法測得正確的網(wǎng)絡(luò)帶寬和丟棄率。在這個設(shè)定下優(yōu)惠值實際上是固定的，因此優(yōu)惠值-速率控制單元的主要任務(wù)是計算速率調(diào)整因子ηt，計算公式為 固定重要部分優(yōu)惠值固定非重要部分比例優(yōu)惠值策略假定前M個子碼流為重要部分，目標(biāo)優(yōu)惠值為{c1，…，cM}固定，{cj=c(S)wjwK:j=M+1,···,K}.]]>在這個設(shè)定下優(yōu)惠值實際上也是固定的，優(yōu)惠值-速率控制單元的主要任務(wù)仍是計算速率調(diào)整因子ηt，計算公式為 固定重要部分丟棄率固定非重要部分比例優(yōu)惠值策略假定前M個子碼流為重要部分，目標(biāo)優(yōu)惠值為{c1,t-l1qtcp,t,···,cM,t=lMqtcp,t}]]>和{cj=c(S)wjwK:j=M+1,···,K}.]]>在這個設(shè)定下，子碼流M+1到子碼流K的優(yōu)惠值實際上是固定的，優(yōu)惠值-速率控制單元首先要根據(jù)測量得到的TCP分組丟棄率qtcp，t確定前M個子碼流的優(yōu)惠值cj,t=ljqtcp,t,1≤j≤M;]]>然后計算速率調(diào)整因子ηt，計算公式為 動態(tài)有效子碼流數(shù)目動態(tài)優(yōu)惠邊界終端控制的實現(xiàn)圖7是動態(tài)有效子碼流數(shù)目動態(tài)優(yōu)惠邊界終端控制的一個實現(xiàn)框圖，所謂動態(tài)有效子碼流數(shù)目是指終端發(fā)送協(xié)議按照實際測得的TCP等價帶寬，來動態(tài)關(guān)閉不重要子碼流的個數(shù)，為此要求在質(zhì)量控制策略中給出一個動態(tài)子碼流函數(shù)N(rtcp)，規(guī)定在不同等價TCP帶寬時傳送的子碼流個數(shù)，具體的說，當(dāng)t時刻探測到rtcp后，下一時間間隔內(nèi)只傳送編號為{1，2，…N(rtcp)}的子碼流。這時速率調(diào)度單元需要增加濾除編號大于N(rtcp)的子碼流的功能；所謂動態(tài)優(yōu)惠邊界是指終端發(fā)送協(xié)議按照實際測得的TCP分組丟棄率動態(tài)確定優(yōu)惠邊界值c(S)，這樣做的目的是在網(wǎng)絡(luò)實際分組丟棄率較大時，可以適當(dāng)減小優(yōu)惠邊界值c(S)，從而在不損傷測量正確性的同時得到較為明顯的質(zhì)量保證。為此要求在質(zhì)量控制策略中同時還給出了一個動態(tài)優(yōu)惠值邊界函數(shù)c(S)(qtcp)，規(guī)定在不同等價TCP丟棄率時所采用優(yōu)惠邊界值，一般來說它是qtcp的減函數(shù)。圖7所示的動態(tài)有效子碼流數(shù)目動態(tài)優(yōu)惠邊界終端控制的實現(xiàn)，與圖6所示的固定有效子碼流數(shù)目終端控制的實現(xiàn)基本相同，該實現(xiàn)仍由信源編碼器、發(fā)送緩存、速率調(diào)度、速率統(tǒng)計、優(yōu)惠值插入、TCP丟棄率和帶寬估計器、定時器、優(yōu)惠值-速率控制等8個單元構(gòu)成。除了前面敘述的在質(zhì)量控制策略內(nèi)容的不同以外，動態(tài)有效子碼流數(shù)目動態(tài)優(yōu)惠邊界終端控制實現(xiàn)的主要不同是優(yōu)惠值-速率控制單元和速率調(diào)度單元的行為。優(yōu)惠值-速率控制單元除了要將下一時間間隔的調(diào)度速率 送給速率調(diào)度單元外，還要把在下一時間間隔內(nèi)如何過濾子碼流的依據(jù)Kt＝N(rtcp，t)送往調(diào)度單元，在估計下一時間間隔的發(fā)送速率時，要考慮到因等價TCP丟棄率變化引起的關(guān)閉子碼流個數(shù)的不同，所以對下一時間間隔發(fā)送速率的估計r^t=Σj=1Ktrj,t]]>與在本時間間隔內(nèi)實際發(fā)送的速率rt=Σj=1Kt-1rj,t]]>不同。另一方面，調(diào)度單元除了用指導(dǎo)速率 對編號小于等于Kt＝N(rtcp，t)的子碼流進行速率調(diào)度外，還要濾除編號大于Kt＝N(rtcp，t)的子碼流，被濾除的子碼流必須輸出到速率統(tǒng)計單元進行速率統(tǒng)計，因為如果下一個時間間隔網(wǎng)絡(luò)可用帶寬增加時，優(yōu)惠值-速率控制單元對下下一個時間間隔的發(fā)送速率進行估計時，可能會要使用這些統(tǒng)計。總的來說，在優(yōu)惠值-速率控制單元的控制方面，將固定子碼流數(shù)目情況的公式中的K用Kt＝N(rtcp，t)，c(S)用ct(S)=c(S)(qtcp,t)]]>替代后，就是在動態(tài)子碼流數(shù)目和動態(tài)優(yōu)惠邊界時的相應(yīng)控制公式。下面給出動態(tài)有效子碼流數(shù)目和動態(tài)優(yōu)惠邊界終端控制在不同的設(shè)定下，優(yōu)惠值-速率控制單元的實現(xiàn)功能。首先將有關(guān)的參數(shù)估計總結(jié)如下 簡單公平準(zhǔn)則時Σj=1Ktcj,trj,tr^t≥(ηtr^trtcp,t)2]]>等價等速率等丟棄率公平準(zhǔn)則時ηtΣj=1Kt(1-cj,tqtcp,t)rj,t≤(1-qtcp,t)rtcp,t]]>比例優(yōu)惠值策略即目標(biāo)優(yōu)惠值為{cj,t=c(S)(qtcp,t)wjwN(rtcp,t)},]]>優(yōu)惠值-速率控制單元首先根據(jù)測量得到的TCP的根據(jù)測量得到的等價帶寬rtcp，t計算Kt＝N(rtcp，t)和根據(jù)測量得到的TCP丟棄率qtcp，t計算ct(S)=c(S)(qtcp,t),]]>然后根據(jù)ct(S)確定前Kt＝N(rtcp，t)個子碼流的優(yōu)惠值cj,t=ct(S)wjwKt,1≤j≤Kt;]]>然后計算速率調(diào)整因子 固定重要部分優(yōu)惠值固定非重要部分比例優(yōu)惠值策略假定前M個子碼流為重要部分，并假定總有N(rtcp)＞M。目標(biāo)優(yōu)惠值為{c1，…，cM}固定，{cj,t=c(S)(qtcp,t)wjwN(rtcp,t):j=M+1,···,Kt}.]]>優(yōu)惠值-速率控制單元首先根據(jù)測量得到的TCP的根據(jù)測量得到的等價帶寬rtcp，t計算Kt＝N(rtcp，t)和根據(jù)測量得到的TCP丟棄率qtcp，t計算ct(S)=c(S)(qtcp,t),]]>然后根據(jù)ct(S)確定非固定優(yōu)惠值部分的子碼流的優(yōu)惠值cj,t=ct(S)wjwKt,M+1≤j≤Ki;]]>然后計算速率調(diào)整因子 固定重要部分丟棄率固定非重要部分比例優(yōu)惠值策略假定前M個子碼流為重要部分，并假定總有N(rtcp)＞M。目標(biāo)優(yōu)惠值為{c1,t=l1qtcp,t,···,cM,t=lMqtcp,t}]]>和{cj,t=c(S)(qtcp,t)wjwN(rtcp,t):j=M+1,···,Kt}.]]>優(yōu)惠值-速率控制單元首先根據(jù)測量得到的TCP的根據(jù)測量得到的等價帶寬rtcp，t計算Kt＝N(rtcp，t)和根據(jù)測量得到的TCP丟棄率qtcp，t計算ct(S)=c(S)(qtcp,t),]]>然后根據(jù)ct(S)確定固定優(yōu)惠值部分和非固定優(yōu)惠值部分的子碼流的優(yōu)惠值 然后計算速率調(diào)整因子
權(quán)利要求
1.業(yè)務(wù)內(nèi)有區(qū)分服務(wù)的方法與電路，提出了和目前公認的IETF規(guī)范的業(yè)務(wù)類型間的有區(qū)分服務(wù)不同的一種服務(wù)質(zhì)量區(qū)分機制，它的主要特征是通過分組結(jié)構(gòu)中增加優(yōu)惠券字段和網(wǎng)絡(luò)處理單元對不同優(yōu)惠值的分組采用不同的處理方法(如采用優(yōu)惠券RED)，為媒體編碼流中不同重要性的分組提供不同的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量，實現(xiàn)對業(yè)務(wù)內(nèi)的不同結(jié)構(gòu)信息提供不同程度的保護，從而提高媒體流在網(wǎng)絡(luò)上的實際傳輸質(zhì)量和網(wǎng)絡(luò)的實際傳輸效率；
2.按照權(quán)利要求1所述的業(yè)務(wù)內(nèi)有區(qū)分服務(wù)的方法與電路中，實現(xiàn)TCP友好的方法和電路，其主要特征是通過實時的端到端網(wǎng)絡(luò)探測，對等價TCP連接的等價帶寬和/或等價分組丟棄率做出估計，在保證媒體流業(yè)務(wù)實際使用的網(wǎng)絡(luò)資源在給定的公平意義上不超過TCP的同時，使媒體流業(yè)務(wù)得到在使用帶寬和網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量方面的綜合優(yōu)化；
3.按照權(quán)利要求1所述的業(yè)務(wù)內(nèi)有區(qū)分服務(wù)的方法與電路中，分組級別的業(yè)務(wù)內(nèi)有區(qū)分服務(wù)的方法與電路，其主要特征是按照每個分組的不同重要程度設(shè)置貼在分組優(yōu)惠券字段內(nèi)的優(yōu)惠值
4.按照權(quán)利要求1所述的業(yè)務(wù)內(nèi)有區(qū)分服務(wù)的方法與電路中，子碼流級別的業(yè)務(wù)內(nèi)有區(qū)分服務(wù)的方法與電路，其主要特征是將媒體編碼流分成多個子碼流，按照每個子碼流的不同重要程度，設(shè)置不同的優(yōu)惠值，每個子碼流的分組優(yōu)惠券字段內(nèi)所承載的是設(shè)置給該子碼流的優(yōu)惠值
5.按照權(quán)利要求1所述的業(yè)務(wù)內(nèi)有區(qū)分服務(wù)的方法與電路和按照權(quán)利要求3所述的分組級別的業(yè)務(wù)內(nèi)有區(qū)分服務(wù)的方法與電路中，優(yōu)惠券加性增乘性減(CAIMD)終端協(xié)議的方法與電路，其主要特征是按照每個往返時間(RTT)內(nèi)送出的所有分組的優(yōu)惠值，計算窗口在下一RTT的線性增加值(如果不出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)擁塞信號)和乘性減小值(如果出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)擁塞信號)，通過按發(fā)送分組的實際優(yōu)惠值調(diào)節(jié)窗口增減量來達到TCP公平；
6.按照權(quán)利要求1所述的業(yè)務(wù)內(nèi)有區(qū)分服務(wù)的方法與電路和按照權(quán)利要求3所述的分組級別的業(yè)務(wù)內(nèi)有區(qū)分服務(wù)的方法與電路和按照權(quán)利要求5所述的優(yōu)惠券加性增乘性減(CAIMD)終端協(xié)議的方法與電路中，計算窗口線性增加值和乘性減小值的方法與電路，其主要特征是在出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)擁塞信號時窗口值減半，當(dāng)不出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)擁塞信號時，可分別按簡單公平準(zhǔn)則和等價等速率等丟棄率公平準(zhǔn)則計算窗口線性增加值；在簡單公平準(zhǔn)則下，窗口線性增加值等于該RTT內(nèi)送出的所有分組的優(yōu)惠值的平方和除以該RTT內(nèi)送出的所有分組數(shù)，而等價等速率等丟棄率公平準(zhǔn)則下，窗口線性增加值等于該RTT內(nèi)送出的所有分組的優(yōu)惠值之和，乘以(1-估計出的等價網(wǎng)絡(luò)分組丟棄率)的平方，再除以該RTT內(nèi)送出的所有分組數(shù)；等價網(wǎng)絡(luò)分組丟棄率可用丟棄的總分組數(shù)除以收到的所有分組的優(yōu)惠值之和進行估計；
7.按照權(quán)利要求1所述的業(yè)務(wù)內(nèi)有區(qū)分服務(wù)的方法與電路和按照權(quán)利要求4所述的子碼流級別的業(yè)務(wù)內(nèi)有區(qū)分服務(wù)的方法與電路中，實現(xiàn)公平性準(zhǔn)則的方法與電路，其主要特征是在保障TCP公平時可以采用上述5所述的簡單公平準(zhǔn)則和等價等速率等丟棄率公平準(zhǔn)則；當(dāng)采用公平準(zhǔn)則時，等價TCP分組丟棄率可通過測量碼流的總分組丟棄事件率和優(yōu)惠加權(quán)系數(shù)的乘積進行估計，計算優(yōu)惠加權(quán)系數(shù)的方法是用各子碼流速率之和除以優(yōu)惠值加權(quán)的各子碼流速率之和；等價TCP速率可通過估計的等價TCP分組丟棄率和估計的RTT，從TCP吞吐量公式算出；當(dāng)采用簡單公平準(zhǔn)則時，應(yīng)保證(優(yōu)惠值加權(quán)的子碼流速率和/編碼流速率)≥(編碼流速率/等價TCP速率)的平方，其中編碼流速率是所有子碼流速率之和；當(dāng)采用等價等速率等丟棄率公平準(zhǔn)則時，應(yīng)保證(1-子碼流速率之和/等價TCP速率+優(yōu)惠值加權(quán)的各子碼流速率之和/等價TCP速率)≥等價TCP分組丟棄率；
8.按照權(quán)利要求1所述的業(yè)務(wù)內(nèi)有區(qū)分服務(wù)的方法與電路和按照權(quán)利要求4所述的子碼流級別的業(yè)務(wù)內(nèi)有區(qū)分服務(wù)的方法與電路中，子碼流優(yōu)惠值和速率設(shè)置的方法與電路，其主要特征是可以采用固定優(yōu)惠比例方法(固定不同子碼流間優(yōu)惠值的比例關(guān)系)、固定優(yōu)惠值方法(固定部分不同子碼流的優(yōu)惠值)、固定分組丟棄率方法(固定部分子碼流分組丟棄率)和它們的混合方法等方法確定優(yōu)惠值設(shè)置；在上述每種方法中都可以通過適當(dāng)調(diào)整子碼流優(yōu)惠值設(shè)置和速率設(shè)置滿足選定的公平性準(zhǔn)則；
9.按照權(quán)利要求1所述的業(yè)務(wù)內(nèi)有區(qū)分服務(wù)的方法與電路和按照權(quán)利要求4所述的子碼流級別的業(yè)務(wù)內(nèi)有區(qū)分服務(wù)的方法與電路中，固定有效子碼流數(shù)目解決方案的方法與電路，其主要特征是在不同的優(yōu)惠值設(shè)置下，通過有一定時間間隔的測量得到當(dāng)前各子碼流實際發(fā)送速率，等價TCP分組丟棄率和等價帶寬等參數(shù)，基于這些參數(shù)對下一時間間隔的發(fā)送速率進行估計，并通過各種測量和估計值得到在給定優(yōu)惠值設(shè)置和公平準(zhǔn)則下，下一時刻采用的新優(yōu)惠值和調(diào)度發(fā)送分組的指導(dǎo)速率，并按計算出的指導(dǎo)調(diào)度速率和優(yōu)惠值分別調(diào)度緩存發(fā)送分組和按分組所在子碼流插入相應(yīng)優(yōu)惠值；
10.按照權(quán)利要求1所述的業(yè)務(wù)內(nèi)有區(qū)分服務(wù)的方法與電路和按照權(quán)利要求4所述的子碼流級別的業(yè)務(wù)內(nèi)有區(qū)分服務(wù)的方法與電路中，動態(tài)有效子碼流數(shù)目動態(tài)優(yōu)惠邊界解決方案的方法與電路，其主要特征是按照給定的關(guān)系，確定在不同TCP等價帶寬下關(guān)閉的不重要子碼流的數(shù)目，和確定在不同TCP分組丟棄率下所使用的優(yōu)惠邊界(即優(yōu)惠值的某種下界)，并和固定有效子碼流數(shù)目解決方案類似，通過有一定時間間隔的測量得到當(dāng)前各子碼流實際發(fā)送速率，等價TCP分組丟棄率和等價帶寬等參數(shù)，基于這些參數(shù)對下一時間間隔的發(fā)送速率進行估計，并通過各種測量和估計值，包括動態(tài)有效子碼流數(shù)目動態(tài)優(yōu)惠邊界，得到在給定優(yōu)惠值設(shè)置和公平準(zhǔn)則下，下一時刻采用的新優(yōu)惠值和調(diào)度發(fā)送分組的指導(dǎo)速率，并按計算出的指導(dǎo)調(diào)度速率和優(yōu)惠值分別調(diào)度緩存發(fā)送分組和按分組所在子碼流插入相應(yīng)優(yōu)惠值。
全文摘要
業(yè)務(wù)內(nèi)有區(qū)分服務(wù)是為適應(yīng)多媒體信源編碼趨勢所發(fā)明的一種不同于現(xiàn)行網(wǎng)絡(luò)區(qū)分服務(wù)框架的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)提供方式，媒體恢復(fù)中重要性不同的編碼信息分組將攜帶有不同的優(yōu)惠值，網(wǎng)絡(luò)根據(jù)所攜帶的優(yōu)惠值為分組提供不同質(zhì)量的傳輸服務(wù)，實現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)資源的有效利用和媒體信息的有效傳輸，該方式同時具有端到端擁塞控制的功能并保證媒體流占用網(wǎng)絡(luò)資源的TCP公平性，因此能有力促進網(wǎng)絡(luò)多媒體應(yīng)用的發(fā)展，并有效防止可能出現(xiàn)的網(wǎng)絡(luò)擁塞崩潰。
文檔編號H04L29/06GK1411222SQ0113606
公開日2003年4月16日 申請日期2001年10月8日 優(yōu)先權(quán)日2001年10月8日
發(fā)明者陳常嘉, 趙永祥, 宋光農(nóng) 申請人:陳常嘉