[发明专利]控制带宽共享

说明书

技术领域

本发明涉及一种在接收器处理数据流的方法，尤其涉及管理和响应于接收到的数据分组以对流中的数据分组的传输速率给出特定级别的控制的方法。

背景技术

对于诸如IPTV的一些IP应用，经常认为引入对可用带宽的一定保证是有益的，通常通过使用一些形式的带宽预留来保证可用带宽。这些方案提供了一些优点，但是它们经常实施起来很昂贵，并且要求内容和网络提供商之间特定的技术和商业关系。通常，这意味着IPTV的提供商还必须是ISP。另外，所要求的接入控制对同时的流数量施加有强的限制，这能够导致会话拒绝。

理想的是，视频编码要求带宽变化的比特流。这使得视频的复杂部分(例如高空间细节、高运动)能够比简单部分(例如正在谈话的头部)用更多的比特进行编码。由此方式编码的视频被感知为质量恒定，但是该视频需要可变比特率(VBR，variable bit rate)传输。当今已经就位的大多数IPTV系统(例如BT Vision)依靠网络带宽的固定部分的预留并且使用恒定比特率CBR视频来匹配带宽的预留部分。尽管容易理解并构想这种系统，但是它不提供质量恒定的感受并且重要的是不能最有效地使用全部可用带宽。

已经表明，使用恒定质量视频编码(利用VBR)，与使用具有相同感知质量的CBR编码相比，可以使相同网络上的同时流的数量加倍。然而，在探索什么机制可以实际用于分配信道中的带宽以允许信道中的每个流具有恒定质量的视频编码方面，几乎没有做工作。

实际上，在运行在因特网上的应用中，IP协议中适当的机制(更具体而言TCP/IP)趋向于导致接收相同带宽分配的流。如上所述，这不是所希望的，并且作为代替，优选的是每个流可以适用于接收相对于其他流与需求成正比的带宽共享，以维持恒定质量的视频流。

在TCP/IP中，已有的拥塞避免技术(诸如基于拥塞窗口管理的那些技术)通过降低传输速率，来对网络拥塞做出响应。经过拥塞网络的相同部分的全部TCP流将以类似方式做出响应，导致每个流得到大致均等共享的可用带宽。

显式拥塞通知(ECN，Explicit Congestion Notification)是IP网络中用于通过对分组进行标记而不是丢弃分组，来用信号通知即将发生的拥塞的协议。利用TCP，TCP使得发送器能够被通知拥塞，从而发送器在试图避免迫近的拥塞时能够降低其传输速率。由于不丢弃分组，所以不需要分组重传并且网络利用率提高。ECN使用IP报头中的2个比特，并且在支持ECN的TCP的情况下，ECN使用要传输的数据分组的TCP报头中的另外2个比特。

配备了诸如随机早期检测(RED，Random Early Detection)的主动队列管理的路由器，在路由器的缓冲器溢出由此随之发生分组丢失之前，用适当的标志(flag)对IP报头进行标记，以用信号向端点通知拥塞。在理想条件下，几乎不需要重传，这使得整体吞吐量提高。

在接收器检测IP报头标记并且在栈中向上传播到传输协议层。在TCP的情况下，TCP报头中的另外分组标记使得接收器能够用信号向发送器通知网络正在变得拥塞，并且发送器应抢先降低拥塞窗口，就如同已经发生了分组丢失。

图1示出IPv4服务类型(ToS，Type of Service)八比特组100，其中比特6和7被指定为ECN字段104。具体地，前6个比特代表差分服务代码点(DSCP，Differentiated Services Code point)字段102，并且随后2个比特是ECN字段104，可以按照以下设置ECN字段104：

●00＝不是ECN

●01＝支持ECN的传输，ECT(1)

●10＝支持ECN的传输，ECT(0)

●11＝CE经历拥塞

图2示出了TCP报头200的字节13和14。字段206用于拥塞窗口减小(CWR，congestion window reduced)标志，而字段208用于ECN回波标志(ECE，ECN echo flag)。接收器设置ECE标志，以用信号向发送器通知接收器已经观察到拥塞(即已经在接收到的分组中看到CE标志)，而CWR标志允许发送器用信号向接收器通知发送器已经通过降低发送器的拥塞窗口来对拥塞进行了响应。通常，对于标志有效，这些标志被设置为“1”，以及对于标志无效，这些标志被设置为“0”。