專利名稱：動態(tài)帶寬再分配的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體上涉及動態(tài)帶寬再分配。
背景技術(shù)：
在線視頻交付涉及視頻文件以視頻流形式從存儲視頻文件的服務(wù)器到請求在線交付視頻文件的客戶端的傳輸。通常，客戶端確定與服務(wù)器連接的比特率，并請求在可由連 接持續(xù)的比特率的視頻流。然而，可產(chǎn)生使第一客戶端接收比第二客戶端更低的比特率的網(wǎng)絡(luò)條件，即使兩個客戶端與它們的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)具有相同的服務(wù)水平協(xié)議以提供用于帶寬分配。響應(yīng)較低比特率條件，第一客戶端將請求服務(wù)器切換到較低比特率視頻流。這導致對于相同服務(wù)水平，第一客戶端和第二客戶端之間帶寬分配不公平。

發(fā)明內(nèi)容
需要克服上述缺陷的方法和系統(tǒng)。因此，本發(fā)明提供了一種電纜調(diào)制解調(diào)器終端系統(tǒng)，包括視頻流監(jiān)視和標記系統(tǒng)以及下游物理層調(diào)制器。該視頻流監(jiān)視和標記系統(tǒng)被配置為監(jiān)視由服務(wù)器交付給第一客戶端和第二客戶端的視頻流，其中第一客戶端和第二客戶端具有相同服務(wù)水平協(xié)議；判定第一客戶端是否正在接收相比于第二客戶端較低比特率的視頻流；以及調(diào)節(jié)參數(shù)從而使第一客戶端接收較高比特率的視頻流。該下游物理層調(diào)制器耦合到視頻流監(jiān)視和標記系統(tǒng)并被配置為將從服務(wù)器接收的視頻流傳送到第一客戶端和第二客戶端。優(yōu)選地，視頻流監(jiān)視和標記系統(tǒng)被配置為調(diào)節(jié)參數(shù)從而減小對第二客戶端的帶寬分配，從而均衡第一客戶端和第二客戶端之間的帶寬分配。優(yōu)選地，視頻流監(jiān)視和標記系統(tǒng)被配置為確定交付給第一客戶端和第二客戶端的視頻流的比特率。優(yōu)選地，視頻流監(jiān)視和標記系統(tǒng)被配置為監(jiān)視第一客戶端和服務(wù)器之間的控制信道上控制消息，從而檢測第一客戶端對于服務(wù)器的、對相比于第二客戶端較低比特率的視頻流的請求。優(yōu)選地，視頻流監(jiān)視和標記系統(tǒng)被配置為為第一客戶端和第二客戶端確定服務(wù)水平協(xié)議。優(yōu)選地，服務(wù)水平協(xié)議指定分配給客戶端的下游帶寬。優(yōu)選地，視頻流監(jiān)視和標記系統(tǒng)被配置為調(diào)節(jié)下游服務(wù)流擴展報頭中的參數(shù)，從而為交付給第一客戶端的視頻流賦予較高優(yōu)先級。
優(yōu)選地，視頻流監(jiān)視和標記系統(tǒng)被配置為調(diào)節(jié)令牌桶中的持續(xù)的信元速率參數(shù)，從而為交付給第一客戶端的視頻流賦予較高優(yōu)先級。優(yōu)選地，視頻流監(jiān)視和標記系統(tǒng)被配置為調(diào)節(jié)等待時間水平參數(shù)，從而為交付給第一客戶端的視頻流賦予較高優(yōu)先級。本發(fā)明還提供了ー種方法，包括監(jiān)視由服務(wù)器交付給第一客戶端和第二客戶端的視頻流，其中，第一客戶端和第二客戶端具有相同的服務(wù)水平協(xié)議；判定第一客戶端是否正在接收相比于第二客戶端較低比特率的視頻流；以及調(diào)節(jié)參數(shù)從而使第一客戶端接收較高比特率的視頻流。優(yōu)選地，調(diào)節(jié)步驟還包括調(diào)節(jié)參數(shù)從而減小對第二客戶端的帶寬分配，以均衡第一客戶端和第二客戶端之間的帶寬分配。優(yōu)選地，判定步驟還包括監(jiān)視第一客戶端和服務(wù)器之間的控制信道上的控制消 息，從而檢測第一客戶端對于服務(wù)器的、對相比于第二客戶端較低比特率的視頻流的請求。優(yōu)選地，調(diào)節(jié)步驟還包括調(diào)節(jié)下游服務(wù)流擴展報頭中的參數(shù)，從而為交付給第一客戶端的視頻流賦予較高優(yōu)先級。優(yōu)選地，調(diào)節(jié)步驟包括調(diào)節(jié)令牌桶中的持續(xù)的信元速率參數(shù)，從而為交付給第一客戶端的視頻流賦予較高優(yōu)先級。優(yōu)選地，調(diào)節(jié)步驟包括調(diào)節(jié)等待時間水平參數(shù)，從而為交付給第一客戶端的視頻流賦予較高優(yōu)先級。 優(yōu)選地，其中，這些步驟通過光線路終端執(zhí)行。優(yōu)選地，調(diào)節(jié)步驟還包括改變數(shù)據(jù)包的顔色從而為交付給第一客戶端的視頻流賦予較高優(yōu)先級。優(yōu)選地，調(diào)節(jié)步驟還包括改變數(shù)據(jù)包的丟棄閾值從而為交付給第一客戶端的視頻流賦予較高優(yōu)先級。本發(fā)明還提供了ー種光線路終端，包括視頻流監(jiān)視和標記系統(tǒng)以及下游物理層調(diào)制器。其中，該視頻流監(jiān)視和標記系統(tǒng)被配置為監(jiān)視由服務(wù)器交付給具有相同服務(wù)水平協(xié)議的第一客戶端和第二客戶端的視頻流；判定第一客戶端是否正在接收相比于第二客戶端較低比特率的視頻流；以及調(diào)節(jié)參數(shù)從而使第一客戶端接收較高比特率的視頻流。該下游物理層調(diào)制器耦合到視頻流監(jiān)視和標記系統(tǒng)并被配置為將從服務(wù)器接收的視頻流傳送到第一客戶端和第二客戶端。優(yōu)選地，其中，視頻流監(jiān)視和標記系統(tǒng)被配置為改變數(shù)據(jù)包的顔色，從而為交付給第一客戶端的視頻流賦予較高優(yōu)先級。


包括附圖以用來提供對本發(fā)明進ー步的理解，其包括在本說明書中并且構(gòu)成本說明書的一部分，示出了本發(fā)明的實施方式，并且與說明書一起解釋本發(fā)明的原理。在附圖中圖1示出了根據(jù)本發(fā)明實施方式的示例性系統(tǒng)。圖2示出了服務(wù)器和客戶端之間的示例性視頻流會話。圖3A示出了根據(jù)本發(fā)明實施方式的示例性令牌桶。
圖3B示出了根據(jù)本發(fā)明實施方式的示例性下游服務(wù)流擴展報頭。圖4示出了根據(jù)本發(fā)明實施方式的動態(tài)帶寬再分配的示例性步驟的示例性流程圖。圖5是可實現(xiàn)本發(fā)明的示例性計算機系統(tǒng)的框圖。下面將參考附圖描述本發(fā)明。在附圖中，相似的參考標號可表示相同或功能類似的要素。
具體實施例方式雖然本公開是參考所示特定應(yīng)用的實施方式描述的，但應(yīng)該理解，本公開不限于此。接受本文所提供的教導的本領(lǐng)域技術(shù)人員將認識到本發(fā)明范圍內(nèi)的其他修改、應(yīng)用和實施方式，以及本公開具有顯著實用性的其他領(lǐng)域?！DI示出了根據(jù)本發(fā)明實施方式的示例性系統(tǒng)100。系統(tǒng)100包括經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)110耦合到一個以上電纜調(diào)制解調(diào)器(CM)104a至104η的電纜調(diào)制解調(diào)器終端系統(tǒng)(CMTS)102。每個電纜調(diào)制解調(diào)器104可耦合到一個以上客戶端112a至112η。網(wǎng)絡(luò)108可以是任何類型的網(wǎng)絡(luò)，包括但不限于因特網(wǎng)、局域網(wǎng)(LAN)或廣域網(wǎng)(WAN)。應(yīng)該理解，網(wǎng)絡(luò)108的類型是設(shè)計選擇，且可以是任意的。本文給出的實施方式中，“η”是任意的正整數(shù)。CMTS102可包括介質(zhì)存取控制器(MAC) 114、下游物理層調(diào)制器(DS PHY) 116和上游物理層解調(diào)器(US PHY)118。CMTS102也可包括主時鐘120、視頻流監(jiān)視和標記單元122、一個以上下游隊列124和調(diào)度器130。在實施方式中，CMTS 102可包括耦合到存儲器128的處理器126。這里所述的由CMTS 102或由視頻流監(jiān)視和標記單元122執(zhí)行的功能可由處理器126基于存儲在存儲器128中的指令執(zhí)行。CMTS 102也耦合到提供CMTS 102和電纜調(diào)制解調(diào)器104之間的互連的網(wǎng)絡(luò)110。網(wǎng)絡(luò)110支持有線、無線或這兩種傳送介質(zhì)，包括衛(wèi)星、地面(例如，光纖、銅線、雙絞線、同軸等)、無線電、微波、自由空間光學和/或任何其他傳送形式或方法。在實施方式中，DOCSIS網(wǎng)絡(luò)是網(wǎng)絡(luò)110的一部分。US PHY 118形成CMTS 102和網(wǎng)絡(luò)110的上游信道之間的物理層接口。CMTS 102可包括用于每個上游信道的獨立的US PHY 118。US PHYl 18接收并解調(diào)所有來自電纜調(diào)制解調(diào)器104的突發(fā)(burst)。DS PHY 116形成CMTS 102和網(wǎng)絡(luò)110的下游信道之間的物理層接口。因此，目標為一個以上電纜調(diào)制解調(diào)器104的視頻、語音、數(shù)據(jù)和/或控制消息都匯集在DS PHY 116并傳送到各電纜調(diào)制解調(diào)器104。DSPHY 116調(diào)制和/或格式化下游傳送的信息。適當?shù)?，MAC 114接收來自US PHY 118的上游信號，并提供下游信號到DS PHY116。MAC 114操作為CMTS 102的數(shù)據(jù)鏈路層的下子層。在實施方式中，MAC 114支持物理層上傳輸?shù)男盘柕姆侄未鎯?、級?lián)(concatenation)、有效載荷報頭抑制/擴展和/或錯誤檢測。存儲器128可與MACl 14相互作用，從而在信號由MACl 14處理時存儲這些信號。存儲器128也可存儲用于支持處理活動的各種輔助數(shù)據(jù)。這樣的輔助數(shù)據(jù)包括安全協(xié)議、標識符、規(guī)則、策略等。在實例中，客戶端112可以是任何有線或無線計算設(shè)備，包括但不限于個人計算機、膝上型計算機、移動電話、個人數(shù)字助理(PDA)或媒體播放器，如iPod 或iPad 。在另ー實例中，客戶端112可與電纜調(diào)制解調(diào)器104集成在單個設(shè)備(未示出)中。客戶端112可請求交付來自服務(wù)器106的視頻流。該請求由CMTS102接收并被中繼給服務(wù)器106。響應(yīng)于來自客戶端112對視頻流的請求，服務(wù)器106發(fā)送所請求的媒體流到客戶端112。圖2示出了服務(wù)器106和客戶端112之間示例性視頻流會話。服務(wù)器106以多種大小存儲視頻文件200以便以不同比特率傳輸。不同比特率是不同水平的壓縮的結(jié)果。壓縮涉及視頻圖像中某些冗余數(shù)據(jù)的抽取(decimation)。比特率減小系統(tǒng)是通過在解碼器傳送和再插入冗余信息之前，在視頻編碼器從視頻中除去冗余信息而操作的。在其最基本水平，壓縮是在分析輸入視頻流且丟棄觀看者不可見的信息時執(zhí)行的。然后每個事件都被賦予代碼，其中常發(fā)事件被賦予較少比特，且偶發(fā)事件被賦予較多比持。例如，視頻的具體持續(xù)時間(通常幾秒長)由服務(wù)器106存儲為不同壓縮水平且因此具有不同大小的片段。在實例中，服務(wù)器106以不同壓縮水平存儲500千比特每秒(kbps)的片段202、1兆比特每秒(Mbps)的片段204以及2mbps的片段206。每個片段202、204和206對應(yīng)于視頻的相同持續(xù)時間，但具有不同壓縮水平且因此具有不同大小和不同的質(zhì)量水平。因此，服務(wù)器106以不同大小的片段存儲相同的視頻文件200，從而允許視頻流以 不同比特率和不同質(zhì)量水平來交付。視頻流的質(zhì)量取決于由服務(wù)器106交付給客戶端112的視頻流的比特率。進而，視頻流的比特率取決于所交付的視頻文件片段的大小。例如，片段206導致比片段204更高的比特率且因此更高質(zhì)量的視頻流，片段204導致比片段202更高質(zhì)量的視頻流。因此，以不同大小存儲相同視頻文件200允許服務(wù)器106支持客戶端112請求的不同比特率。要使用的視頻流的質(zhì)量(且因此比特率)是由客戶端112基于其對網(wǎng)絡(luò)條件的了解所選擇的。然而，客戶端112實際上沒有關(guān)于網(wǎng)絡(luò)的總體信息。客戶端112不知道其他客戶端112正在做什么，也不知道總網(wǎng)絡(luò)容量或該容量將如何被理想分配。單個客戶端112基于其從服務(wù)器106接收的視頻片段的等待時間和速率估計網(wǎng)絡(luò)條件。如果對客戶端112來說，等待時間長(即，在從服務(wù)器106請求片段和片段開始到達之間的時間長)，或速率低(即，一旦片段開始到達，數(shù)據(jù)包到達慢)，則客戶端112可確定網(wǎng)絡(luò)條件差，并從服務(wù)器106要求較低的比特率流。響應(yīng)于較低的比特率流，服務(wù)器106切換到較低比特率的片段。相反，如果對客戶端112來說，接收片段較快(S卩，低等待時間和/或高速率)，則其從服務(wù)器106要求更較高的比特率流。服務(wù)器106響應(yīng)于較高比特率流，切換客戶端112到較高比特率的片段。然而，因為客戶端沒有關(guān)于網(wǎng)絡(luò)的總體信息，其可能做出不正確的網(wǎng)絡(luò)條件的估計。在實例中，假定在兩個不同的電纜調(diào)制解調(diào)器后面有兩個客戶端——客戶端112a在電纜調(diào)制解調(diào)器104a后面而客戶端112b在電纜調(diào)制解調(diào)器104b后面——它們都具有相同的服務(wù)水平協(xié)議(SLA)。在另ー實例中，客戶端112a和112b可在同一個電纜調(diào)制解調(diào)器104后面。這里所指的服務(wù)水平協(xié)議指的是網(wǎng)絡(luò)供應(yīng)商和客戶端之間的服務(wù)合同，其為客戶端保證一定的服務(wù)水平，例如特定量的上游和/或下游帶寬。在當前實例中，客戶端112a和112b在基本相同的時間請求視頻。在可用的高速率、中速率和低速率流中，都選擇中速率流，并被提供以中速率片段，如片段204。現(xiàn)在假定某些臨時網(wǎng)絡(luò)堵塞事件發(fā)生。巧合地，該事件引起客戶端112a，而非客戶端112b有延遲的或丟失的數(shù)據(jù)包。發(fā)生該巧合例如是因為客戶端112a和112b與不同的視頻服務(wù)器106通信，以及臨時網(wǎng)絡(luò)堵塞事件在發(fā)生在作為服務(wù)器106提供內(nèi)容到客戶端112a的路徑中的鏈路上，而非服務(wù)器106提供內(nèi)容到客戶端112b的路徑中的鏈路上?；蛘撸l(fā)生該巧合是因為客戶端112a請求片段的時刻，發(fā)生堵塞，但在客戶端112b從相同或不同的服務(wù)器106請求片段的不同時刻(可能一兩秒鐘之前或之后)，沒有發(fā)生堵塞。臨時網(wǎng)絡(luò)堵塞事件可引起客戶端112a確定網(wǎng)絡(luò)條件差，并請求低速率(較低質(zhì)量)流。其間，客戶端112b不受臨時事件影響，因此其不要求較低比特率流。實際上，當客戶端112a切換到較低比特率時，客戶端112b可察覺網(wǎng)絡(luò)條件得到改善(因為客戶端112a消耗較低的帶寬，潛在導致目標為客戶端112b的數(shù)據(jù)包較少延遲)，且客戶端112b可嘗試切換到高速率流。如果發(fā)生該情況，則一旦客戶端112b正在消耗高速率流，即使臨時網(wǎng)絡(luò)堵塞事件結(jié)束，客戶端112a可能仍然無法估計網(wǎng)絡(luò)條件得到足夠改善從而切換回中速率流。這是因為交付給客戶端的額外數(shù)據(jù)包可稍微延遲對應(yīng)于客戶端112a的數(shù)據(jù)包?？商鎿Q地，客戶端112a可能僅在長時間段之后估計網(wǎng)絡(luò)條件得到改善。因為先前中速率流失敗，客戶端112a可能不會立即嘗試切換回中速率流，因為如果該嘗試失敗，則其可引起用戶使用客戶端112a看到的畫面質(zhì)量破壞?？蛻舳?12a將在試圖切換回中速率流之前等待以確定網(wǎng)絡(luò)條件得到改善。 因此，臨時網(wǎng)絡(luò)堵塞事件的結(jié)果是即使兩個用戶具有相同服務(wù)水平協(xié)議且因此應(yīng)當接收相同質(zhì)量的視頻，然而客戶端112a以比開始的比特率低的比特率(且因此質(zhì)量較低)的流結(jié)束，而客戶端112b以比開始的比特率高的比特率(且因此質(zhì)量較高)流結(jié)束。該條件可持續(xù)長時間，因為客戶端112a不會立即嘗試再獲取較高比特率流，且如果其嘗試，則由于客戶端112b消耗的帶寬而仍然有問題。CMTS 102和CM 104通常不是在客戶端112和服務(wù)器106之間交涉的成員。因此，CMTS 102無法簡單命令客戶端112a和112b切換回中速率流。為了克服這些問題，根據(jù)本公開實施方式，CMTS 102 (或PON系統(tǒng)情況下的0LT)試圖通過如下所述調(diào)節(jié)各種參數(shù)而間接影響客戶端112的決定，以如上面實例那樣引起客戶端112b察覺到稍低的網(wǎng)絡(luò)性能，和/或引起客戶端112a察覺到稍高的網(wǎng)絡(luò)性能。這會加速客戶端112a察覺到網(wǎng)絡(luò)條件改善從而使其切換回中速率流，和/或引起客戶端112b看到稍微降低的網(wǎng)絡(luò)條件，從而使其切換回中速率流。例如，參數(shù)可調(diào)節(jié)為使得客戶端112a具有更大帶寬，并可從低質(zhì)量片段202促進到中等質(zhì)量片段204，且參數(shù)可調(diào)節(jié)為使得客戶端112b具有更小帶寬，并且不得不從最高質(zhì)量片段206降低到中等質(zhì)量片段204。在另一實例中，參數(shù)可調(diào)節(jié)為使得客戶端112a能夠從服務(wù)器106接收較高比特率的視頻流，同時維持客戶端112b接收的比特率。例如，參數(shù)可調(diào)節(jié)為使得客戶端112a和客戶端112b都可以接收高質(zhì)量片段206。再次參考圖1，視頻流監(jiān)視和標記系統(tǒng)122監(jiān)視由服務(wù)器106交付給客戶端112的視頻流，以確定視頻流的比特率。視頻流監(jiān)視和標記系統(tǒng)122判定客戶端112a是否正在接收相比于具有相同服務(wù)水平協(xié)議的其他客戶端112較低的比特率。在另一實例中，視頻流監(jiān)視和標記系統(tǒng)122在具有相同服務(wù)水平協(xié)議的其他客戶端112正在接收較高比特率的視頻流的同時檢測客戶端112a的減小視頻流的比特率的請求。例如,視頻流監(jiān)視和標記系統(tǒng)122檢測客戶端112a的對于比客戶端112b低的比特率的視頻流的請求。在另一實例中，視頻流監(jiān)視和標記系統(tǒng)122在另一個客戶端112b對于同一服務(wù)水平協(xié)議持續(xù)請求較高比特率的視頻流的同時，檢測客戶端112a的對于比客戶端112a在視頻會話開始時原始請求的視頻流更低比特率的視頻流的請求。在又ー實例中，不監(jiān)視比特率，視頻流監(jiān)視和標記系統(tǒng)122可監(jiān)視客戶端112和服務(wù)器106之間的控制信道(未示出)上的控制消息，從而檢測客戶端112a對于服務(wù)器106的、對相比于客戶端112b較低比特率的視頻流的請求。在另ー實例中，視頻流監(jiān)視和標記系統(tǒng)122可監(jiān)視視頻流的比特率和客戶端112a與服務(wù)器106之間的控制消息，從而確定客戶端112a是否正在接收比客戶端112b低的比特率流。一旦檢測到客戶端112a和客戶端112b之間不等的帶寬分布，CMTS102調(diào)節(jié)參數(shù)從而使客戶端112a接收較高比特率的視頻流。在實施方式中，由視頻流監(jiān)視和標記系統(tǒng)122調(diào)節(jié)的參數(shù)是令牌桶(token bucket)參數(shù)。圖3A示出了根據(jù)本公開實施方式的示例性令牌桶。令牌桶300表示控制數(shù)據(jù)包交付給客戶端112速率的監(jiān)管功能(policingfunction)。流入數(shù)據(jù)包流302表示進入令牌桶300以傳送給客戶端112的數(shù)據(jù)包。流出流304表示由令牌桶300傳送給客戶端112的數(shù)據(jù)包。丟棄數(shù)據(jù)包流306表示由令牌桶300丟棄的不符合(non-conformant)的數(shù)據(jù)包。令牌桶300可以是調(diào)度器130的一部分。在·另ー實例中，令牌桶300可以是基于存儲器128中存儲的指令在處理器126上運行的軟件構(gòu)造。令牌桶300是由參數(shù)“r”和“b”定義。參數(shù)r表示令牌301加入至令牌桶300的速率。令牌301每Ι/r秒加入至令牌桶。令牌桶300最多可保持“b”個令牌。當令牌桶300滿時，如果令牌301到達，則令牌301被丟棄。當η個字節(jié)的流入數(shù)據(jù)包由令牌桶300接收時，η個令牌從桶中移除，且數(shù)據(jù)包在流出數(shù)據(jù)包流304中被發(fā)送到網(wǎng)絡(luò)。如果少于η個令牌可用，則沒有令牌從令牌桶300中移除，且數(shù)據(jù)包被當作是不符合的。不符合的數(shù)據(jù)包可緩存以用于隨后傳送或經(jīng)丟棄數(shù)據(jù)包流306丟棄。在DOCSIS網(wǎng)絡(luò)中，最大持續(xù)速率等于r，且最大流量突發(fā)等于b。根據(jù)本公開的實施方式，視頻流監(jiān)視和標記系統(tǒng)122可通過增加與要接收較高比特率的視頻流的客戶端112a相對應(yīng)的視頻數(shù)據(jù)包的最大保持速率而添加令牌r，從而防止其數(shù)據(jù)包丟失。視頻流監(jiān)視和標記系統(tǒng)122可通過減小與客戶端112b相對應(yīng)的視頻數(shù)據(jù)包的最大持續(xù)速率，而為正在接收較高比特率的客戶端112b同時移除令牌r，從而均衡客戶端112a和112b之間的帶寬分布。在實例中，最大流量突發(fā)參數(shù)也可被調(diào)節(jié)為均衡客戶端112a和112b之間的帶寬分配。在另ー實施方式中，視頻流監(jiān)視和標記系統(tǒng)122可調(diào)節(jié)下游隊列124的丟棄水平閾值，以使得要接收較高比特率的視頻流的客戶端112a的視頻數(shù)據(jù)包不被丟棄或以相比于客戶端112b較低的頻率被丟棄。在另ー實施方式中，由視頻流監(jiān)視和標記系統(tǒng)122調(diào)節(jié)的參數(shù)是如圖3B中所示的下游服務(wù)擴展報頭(DS EHDR) 308中的比持。下游服務(wù)擴展報頭308包括3比特流量優(yōu)先級字段310。相對于到達在各流量優(yōu)先級字段310具有與第一值不同的第二值的同一 CM104的第二數(shù)據(jù)包，改變流量優(yōu)先級字段310的值使CM 104為具有流量優(yōu)先級字段310中的第一值的第一數(shù)據(jù)包賦予不同水平的優(yōu)先級。通過在下游方向上調(diào)節(jié)這些比特，視頻流監(jiān)視和標記系統(tǒng)122使客戶端112a從服務(wù)器106接收相比于客戶端112b較高比特率的視頻流。在又ー實例中，視頻流監(jiān)視和標記系統(tǒng)122發(fā)送信號131以調(diào)節(jié)與調(diào)度器130相關(guān)聯(lián)的最大下游等待時間參數(shù)，從而為交付給客戶端112a的視頻流賦予較高優(yōu)先級。當做調(diào)度決定時，調(diào)度器130考慮最大下游等待時間。例如，視頻流監(jiān)視和標記系統(tǒng)122調(diào)節(jié)最大下游等待時間參數(shù)，以使得目標為特定客戶端112a的下游隊列126a至126η中的數(shù)據(jù)包被調(diào)度器130賦予相比于其他客戶端(如客戶端112b)的數(shù)據(jù)包較高的優(yōu)先權(quán)。具有較低的最大下游等待時間的數(shù)據(jù)流將傾向于使數(shù)據(jù)包在下游隊列124中等待的時間少于具有較高最大下游等待時間的數(shù)據(jù)流。在其他實例中，視頻流監(jiān)視和標記系統(tǒng)122可調(diào)節(jié)其他服務(wù)質(zhì)量(QoS)參數(shù)，如流量優(yōu)先級參數(shù)，從而使客戶端112a接收相比于客戶端112b較高比特率的視頻流。流量優(yōu)先級參數(shù)類似于流量優(yōu)先級字段310，但其影響在調(diào)度器130的 優(yōu)先級，然而下游服務(wù)擴展報頭308中的流量優(yōu)先級字段影響處理下游服務(wù)擴展報頭310的電纜調(diào)制解調(diào)器104內(nèi)的優(yōu)先級。在實例中，視頻流監(jiān)視和標記系統(tǒng)122發(fā)送信號131到調(diào)度器130從而調(diào)節(jié)流量優(yōu)先級參數(shù)，以使得與客戶端112a相關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)包被賦予較高優(yōu)先級，且較低優(yōu)先級被賦予與客戶群112b相關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)包。在又ー實施方式中，視頻流監(jiān)視和標記系統(tǒng)122可調(diào)節(jié)調(diào)度器130中的參數(shù)131，從而在與客戶端112b相對應(yīng)的數(shù)據(jù)包之前為要接收較高比特率的視頻流的客戶端112a調(diào)度視頻數(shù)據(jù)包。在實施方式中，視頻流監(jiān)視和標記系統(tǒng)122可多于ー個的參數(shù)，從而使客戶端112a接收較高比特率的視頻流。例如，視頻流監(jiān)視和標記系統(tǒng)122可調(diào)節(jié)DOCSIS擴展流報頭、令牌桶參數(shù)、等待時間水平參數(shù)、QoS參數(shù)、以及丟棄水平閾值從而允許客戶端112a從服務(wù)器106接收較高比特率的視頻流。最小保留速率(minimum reserved rate)、下游峰值速率或廠商專用QoS參數(shù)也可用于實現(xiàn)其他算法。應(yīng)該理解，調(diào)節(jié)的參數(shù)類型或用于提供較高優(yōu)先級給屬于某客戶端112的數(shù)據(jù)包的方法可在不偏離本公開的范圍的前提下有所不同。在實施方式中，視頻流監(jiān)視和標記系統(tǒng)122可處于位于服務(wù)器106和客戶端112之間的光線路終端(0LT)中。在該實施方式中，視頻流監(jiān)視和標記系統(tǒng)122執(zhí)行與上述類似的步驟，從而使客戶端112獲得較高比特率的視頻流。例如，視頻流監(jiān)視和標記系統(tǒng)122調(diào)節(jié)賦予交付給要接收較高比特率的視頻流的客戶端112a的視頻流的數(shù)據(jù)包的“顔色”。顏色可由比特字段的特定數(shù)目指示。例如，紅色可由數(shù)字5指示并相應(yīng)于未被丟棄的高優(yōu)先級數(shù)據(jù)包，而綠色可由數(shù)字3指示并指示如果有堵塞則可丟棄的中優(yōu)先級數(shù)據(jù)包。根據(jù)本公開實施方式，顔色可調(diào)節(jié)為使得賦予比特率正被調(diào)節(jié)的客戶端112a的數(shù)據(jù)包獲得相比于具有同一服務(wù)水平協(xié)議的其他客戶端112更高的優(yōu)先級。應(yīng)該理解，用于指示顔色的顏色類型或數(shù)字或比特是設(shè)計選擇并可以是任意的。在另ー實例中，視頻流監(jiān)視和標記系統(tǒng)122可調(diào)節(jié)令牌桶的r、等待時間水平參數(shù)或丟棄水平閾值，從而給交付到客戶端112a的視頻流賦予較高優(yōu)先級。在實例中，視頻流監(jiān)視和標記系統(tǒng)122可以在CMTS 102或0LT外部。應(yīng)該理解，視頻流監(jiān)視和標記功能122可僅以硬件實現(xiàn)，諸如邏輯門和/或電路。在另ー實施方式中，視頻流監(jiān)視和標記功能122可僅以處理器126上運行的軟件實現(xiàn)。在又ー實施方式中，視頻流監(jiān)視和標記功能122可實施為硬件和軟件的結(jié)合。圖4示出根據(jù)本公開實施方式的動態(tài)帶寬再分配的示例性流程圖400。下面繼續(xù)參考圖1至圖3中所示的示例性操作環(huán)境來描述流程圖400。然而，流程圖不限于該實施方式。應(yīng)注意，流程圖400中示出的某些步驟不必以所示順序發(fā)生。在實例中，該步驟是由視頻流監(jiān)視和標記系統(tǒng)122執(zhí)行的。在步驟402中，監(jiān)視客戶端和服務(wù)器之間的視頻流和/或控制信道。例如，視頻流監(jiān)視和標記系統(tǒng)122監(jiān)視客戶端112和服務(wù)器106之間的視頻和/或控制信道。在步驟404中，檢測帶寬不均等分布。例如，視頻流監(jiān)視和標記系統(tǒng)122檢測客戶端112a正在接收或正在請求相比于具有相同服務(wù)水平協(xié)議的客戶端112b較低比特率的視頻流。在步驟406中，判定是否調(diào)節(jié)參數(shù)以允許較高比特率的視頻流。例如，視頻流監(jiān)視和標記系統(tǒng)122判定客戶端112a和客戶端112b是否具有相同服務(wù)水平協(xié)議。如果判定它們具有相同服務(wù)水平協(xié)議，則調(diào)節(jié)客戶端112a的參數(shù)，且處理進入步驟408。如果判定客戶端112b具有比客戶端112b高的服務(wù)水平協(xié)議，則不調(diào)整參數(shù)且處理進入步驟410 。在步驟408中，調(diào)節(jié)參數(shù)從而允許較高比特率的視頻流。例如，視頻流監(jiān)視系統(tǒng)122可調(diào)節(jié)參數(shù)，如等待時間控制、DOCSIS擴展報頭中的比特、QOS參數(shù)、丟棄水平閾值或令牌桶參數(shù)，從而允許客戶端112a接收較高比特率的視頻流。在步驟410中，保持客戶端112a的當前比特率。本文給出的實施方式或其中的部分可以硬件、固件、軟件和/或它們的組合實現(xiàn)。本文給出的實施方式應(yīng)用于兩個以上設(shè)備之間或一個設(shè)備的子組件內(nèi)的任何通信系統(tǒng)。本文所述的代表性功能(如圖4中步驟)可以硬件、軟件或它們的某些組合實現(xiàn)。例如，如本領(lǐng)域技術(shù)人員理解的那樣，基于本文給出的上面的討論，圖4中步驟可用計算機處理器實現(xiàn)，諸如處理器126、計算機邏輯、專用電路(ASIC)、數(shù)字信號處理器等。因此，執(zhí)行上述功能的任何處理器在本文給出的實施方式的范圍和精神內(nèi)。下面描述通用計算機系統(tǒng)，其可用于實現(xiàn)本文給出的本公開的實施方式。本公開可以硬件、或軟件和硬件的結(jié)合實現(xiàn)。因此，本公開可以在計算機系統(tǒng)或其他處理系統(tǒng)的環(huán)境中實現(xiàn)。這樣的計算機系統(tǒng)500的實例在圖5中示出。計算機系統(tǒng)500包括一個以上處理器，如處理器504。處理器504可以是特殊用途或通用數(shù)字信號處理器。處理器504連接到通信設(shè)施506 (例如，總線或網(wǎng)絡(luò))。不同軟件實現(xiàn)是根據(jù)該示例性計算機系統(tǒng)描述的。在閱讀了本說明書后，本領(lǐng)域技術(shù)人員顯然可了解如何用其他計算機系統(tǒng)和/或計算機架構(gòu)實現(xiàn)本公開。計算機系統(tǒng)500還包括主存儲器505、優(yōu)選為隨機存取存儲器(RAM)，并還可包括副存儲器510。副存儲器510例如可包括硬盤驅(qū)動器512、和/或RAID陣列516、和/或可移除存儲驅(qū)動器514，其表示軟盤驅(qū)動器、磁帶驅(qū)動器、光盤驅(qū)動器等?？梢瞥鎯︱?qū)動器514可以已知方式從可移除存儲單元518讀取和/或向其中寫入。可移除存儲單元518表示軟盤、磁帶、光盤等。如可以理解的那樣，可移除存儲單元518包括計算機可用存儲介質(zhì)，其中存儲有計算機軟件和/或數(shù)據(jù)。在可選實施方式中，副存儲器510可包括其他類似裝置，以允許計算機程序或其他指令加載到計算機系統(tǒng)500中。這樣的裝置可包括可移除存儲單元522和接口 520。這類裝置的實例可包括程序盒式存儲器和存儲盒接口(如視頻游戲設(shè)備中發(fā)現(xiàn)的接口)、可移除存儲器芯片(如EPR0M、或PR0M)以及相關(guān)聯(lián)的插座、以及允許軟件和數(shù)據(jù)從可移除存儲單元522轉(zhuǎn)移到計算機系統(tǒng)500的其他可移除存儲單元522和接口 520。
計算機系統(tǒng)500也可包括通信接口 524。通信接口 524允許軟件和數(shù)據(jù)在計算機系統(tǒng)500和外部設(shè)備之間轉(zhuǎn)移。通信接口 524的實例可包括調(diào)制解調(diào)器、網(wǎng)絡(luò)接口(如以太網(wǎng)卡)、通信端口、PCMCIA插槽和插卡等。經(jīng)由通信接口 524轉(zhuǎn)移的軟件和數(shù)據(jù)形式為信號528，其可以是電子的、電磁的、光學的或能夠由通信接口 524接收的其他信號。這些信號528經(jīng)由通信路徑526提供給通信接口 524。通信路徑526攜帶信號528并可用有線或電纜、光纖、電話線、移動電話鏈路、RF鏈路以及其他通信信道實現(xiàn)。這里使用的術(shù)語“計算機程序介質(zhì)”和“計算機可用介質(zhì)”通常指諸如可移除存儲驅(qū)動器514、安裝在硬盤驅(qū)動器512中的硬盤和信號518的介質(zhì)。這些計算機程序產(chǎn)品是提供軟件給計算機系統(tǒng)500的裝置。計算機程序(也稱為計算機控制邏輯)存儲在主存儲器505和/或副存儲器510中。計算機程序也可經(jīng)由通信接口 524接收。這類計算機程序在被執(zhí)行時能夠使計算機系統(tǒng)500實現(xiàn)本文討論的本公開。具體地，計算機程序在被執(zhí)行時，使得處理器504能夠?qū)崿F(xiàn)本公開的處理。例如，當被執(zhí)行時，計算機程序使得處理器504能夠?qū)崿F(xiàn)部分或上面參考圖 4所述的所有這些步驟。本公開是用軟件來實現(xiàn)的，該軟件可存儲在計算機程序產(chǎn)品中并用冗余磁盤陣列(raid array) 516、可移除存儲驅(qū)動器514、硬盤驅(qū)動器512或通信接口 524加載到計算機系統(tǒng)500中。在其他實施方式中，本公開的特征主要以例如使用諸如專用集成電路(ASIC)和可編程或靜態(tài)門陣列的硬件組件的硬件來實現(xiàn)。硬件狀態(tài)標準化以執(zhí)行本文所述功能，這對本領(lǐng)域技術(shù)人員來說是顯而易見的。結(jié)論雖然上面描述了不同實施方式，但應(yīng)該理解這些都是以示例的形式提供的，而非限制性的。對本領(lǐng)域技術(shù)人員來說顯然的是，可在不偏離本文給出的實施方式的精神和范圍的前提下對形式和細節(jié)做出不同變化。上面借助示出特定功能和關(guān)系的功能構(gòu)筑塊和方法步驟描述了本文給出的實施方式。這些功能構(gòu)筑塊和方法步驟的邊界在本文中已經(jīng)任意定義以便描述。也可定義其他邊界，只要適當執(zhí)行其特定功能和關(guān)系即可。任何這類其他邊界都在所要求的實施方式的范圍和精神內(nèi)。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)認識到這些功能構(gòu)筑塊可通過獨立部件、專用集成電路、執(zhí)行適當軟件的處理器等或它們的組合實現(xiàn)。因此本實施方式的幅度和范圍不局限于任何上述示例性實施方式，而是應(yīng)僅根據(jù)以下權(quán)利要求及它們的等價物來限定。
權(quán)利要求
1.一種電纜調(diào)制解調(diào)器終端系統(tǒng)，包括 視頻流監(jiān)視和標記系統(tǒng)，被配置為 監(jiān)視由服務(wù)器交付給第一客戶端和第二客戶端的視頻流，其中所述第一客戶端和所述第二客戶端具有相同服務(wù)水平協(xié)議； 判定所述第一客戶端是否正在接收相比于所述第二客戶端較低比特率的視頻流；以及調(diào)節(jié)參數(shù)從而使所述第一客戶端接收較高比特率的視頻流；以及下游物理層調(diào)制器，耦合到所述視頻流監(jiān)視和標記系統(tǒng)并被配置為將從所述服務(wù)器接收的視頻流傳送到所述第一客戶端和所述第二客戶端。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電纜調(diào)制解調(diào)器終端 系統(tǒng)，其中，所述視頻流監(jiān)視和標記系統(tǒng)被配置為 調(diào)節(jié)所述參數(shù)從而減小對所述第二客戶端的帶寬分配，從而均衡所述第一客戶端和所述第二客戶端之間的帶寬分配，或者 確定交付給所述第一客戶端和所述第二客戶端的視頻流的比特率，或者監(jiān)視所述第一客戶端和所述服務(wù)器之間的控制信道上控制消息，從而檢測所述第一客戶端對于所述服務(wù)器的、對相比于所述第二客戶端較低比特率的視頻流的請求，或者為所述第一客戶端和所述第二客戶端確定服務(wù)水平協(xié)議。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電纜調(diào)制解調(diào)器終端系統(tǒng)，其中，所述視頻流監(jiān)視和標記系統(tǒng)被配置為調(diào)節(jié)下游服務(wù)流擴展報頭中的參數(shù)、或調(diào)節(jié)令牌桶中的持續(xù)的信元速率參數(shù)、或調(diào)節(jié)等待時間水平參數(shù)，從而為交付給所述第一客戶端的視頻流賦予較高優(yōu)先級。
4.一種方法，包括 監(jiān)視由服務(wù)器交付給第一客戶端和第二客戶端的視頻流，其中，所述第一客戶端和所述第二客戶端具有相同的服務(wù)水平協(xié)議； 判定所述第一客戶端是否正在接收相比于所述第二客戶端較低比特率的視頻流；以及 調(diào)節(jié)參數(shù)從而使所述第一客戶端接收較高比特率的視頻流。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，調(diào)節(jié)步驟還包括調(diào)節(jié)所述參數(shù)從而減小對所述第二客戶端的帶寬分配，以均衡所述第一客戶端和所述第二客戶端之間的帶寬分配。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，判定步驟還包括監(jiān)視所述第一客戶端和所述服務(wù)器之間的控制信道上的控制消息，從而檢測所述第一客戶端對于所述服務(wù)器的、對相比于所述第二客戶端較低比特率的視頻流的請求。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，調(diào)節(jié)步驟還包括調(diào)節(jié)下游服務(wù)流擴展報頭中的參數(shù)、或調(diào)節(jié)令牌桶中的持續(xù)的信元速率參數(shù)、或調(diào)節(jié)等待時間水平參數(shù)，從而為交付給所述第一客戶端的視頻流賦予較高優(yōu)先級。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中，這些步驟通過光線路終端執(zhí)行。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，調(diào)節(jié)步驟還包括改變數(shù)據(jù)包的顏色、或改變數(shù)據(jù)包的丟棄閾值，從而為交付給所述第一客戶端的視頻流賦予較高優(yōu)先級。
10.一種光線路終端，包括 視頻流監(jiān)視和標記系統(tǒng)，其中，所述視頻流監(jiān)視和標記系統(tǒng)被配置為 監(jiān)視由服務(wù)器交付給具有相同服務(wù)水平協(xié)議的第一客戶端和第二客戶端的視頻流； 判定所述第一客戶端是否正在接收相比于所述第二客戶端較低比特率的視頻流；以及調(diào)節(jié)參數(shù)從而使所述第一客戶端接收較高比特率的視頻流；以及下游物理層調(diào)制器，耦合到所述視頻流監(jiān)視和標記系統(tǒng)并被配置為將從所述服務(wù)器接收的視頻流傳送到所述第一客戶端和所述第二客戶端?！?br> 全文摘要
本發(fā)明提供了動態(tài)帶寬再分配的方法和系統(tǒng)。該方法包括如下步驟監(jiān)視由服務(wù)器交付給具有相同服務(wù)水平協(xié)議的第一客戶端和第二客戶端的視頻流，并判定第一客戶端是否正在接收相比于第二客戶端較低比特率的視頻流。該方法還包括如下步驟調(diào)節(jié)參數(shù)從而使所述第一客戶端接收較高比特率的視頻流。在一個實例中，監(jiān)視、確定和調(diào)節(jié)步驟通過電纜調(diào)制解調(diào)器終端系統(tǒng)執(zhí)行。在另一實例中，監(jiān)視、確定和調(diào)節(jié)步驟通過光線路終端執(zhí)行。
文檔編號H04N21/2662GK102957946SQ20121030390
公開日2013年3月6日 申請日期2012年8月23日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月23日
發(fā)明者尼基·潘泰利阿斯 申請人:美國博通公司