用于在具有移动HTTP自适应流的无线网络中的拥塞管理的方法与装置.pdf

在一种用于控制提供移动HTTP自适应流(HAS)的无线网络的小区内的拥塞的方法中，所述小区中的移动HAS客户端响应于所述小区内拥塞的通知，将对HAS媒体流的下一HAS段的请求延迟一延迟时间间隔。所述移动HAS客户端计算用于所述下一HAS段的降低的比特率，并且在所述延迟时间间隔期满之后，以所述降低的比特率请求所述下一HAS段。所述降低的比特率相对于用于所述HAS媒体流的前一HAS段的比特率是降低的。

1.  一种用于控制在提供移动HTTP自适应流(HAS)的无线网络的小区内的拥塞的方法，所述方法包括：
在所述小区中的移动HAS客户端处，响应于所述小区内拥塞的通知，将对HAS媒体流的下一HAS段的请求延迟一延迟时间间隔；
在所述移动HAS客户端处，计算用于所述下一HAS段的降低的比特率，所述降低的比特率相对于用于所述HAS媒体流的前一HAS段的比特率是降低的；以及
在所述延迟时间间隔期满之后，由所述移动HAS客户端以所述降低的比特率请求所述下一HAS段。

2.  如权利要求1所述的方法，进一步包括：
基于所述移动HAS客户端处的HAS缓冲区的内容水平，设置所述延迟时间间隔的持续时间。

3.  如权利要求2所述的方法，其中当所述HAS缓冲区的内容水平大于缓冲区内容阈值时，所述设置步骤将所述延迟时间间隔的持续时间设置为等于下述之一：(i)大约2个HAS段的播放持续时间和(ii)大约4秒钟。

4.  如权利要求1所述的方法，进一步包括：
接收在携带所述前一HAS段的至少一部分的数据包中的所述小区内拥塞的通知。

5.  如权利要求4所述的方法，其中所述小区内拥塞的通知是显式的拥塞通知指示符。

6.  如权利要求1所述的方法，进一步包括：
接收包括所述小区内拥塞的通知的拥塞通知消息，所述拥塞通知消息进一步包括用于所述移动HAS客户端的拥塞控制参数；以及其中
所述计算步骤基于所述接收的拥塞控制参数来计算用于所述下一HAS段的降低的比特率。

7.  如权利要求6所述的方法，其中所述拥塞控制参数包括表明用于下一HAS段的降低的比特率的比特率降低参数，并且其中
所述计算步骤基于所述比特率降低参数来计算用于所述下一HAS段的降低的比特率。

8.  如权利要求1所述的方法，进一步包括：
接收包括所述小区内拥塞的通知的拥塞通知消息，所述拥塞通知消息进一步包括用于所述移动HAS客户端的拥塞控制参数；以及
基于所述拥塞控制参数，设置所述延迟时间间隔的持续时间。

9.  如权利要求8所述的方法，其中所述拥塞控制参数包括表明用于所述延迟时间间隔的推荐的持续时间的延迟间隔参数，并且其中
所述设置步骤基于所述延迟间隔参数来设置所述延迟时间间隔的持续时间。

10.  一种用于无线通信网络中的移动HTTP自适应流(HAS)的移动设备，所述设备包括：
包括HAS客户端的处理器，所述HAS客户端被配置以，
响应于所述无线通信网络的小区内拥塞的通知，将对HAS媒体流的下一HAS段的请求延迟一延迟时间间隔，
计算用于所述下一HAS段的降低的比特率，所述降低的比特率相对于用于所述HAS媒体流的前一HAS段的比特率是降低的，以及
在所述延迟时间间隔期满之后，以所述降低的比特率请求所述下一HAS段。

11.  如权利要求10所述的移动设备，进一步包括：
播放缓冲区；并且其中
所述HAS客户端被进一步配置以基于播放缓冲区的内容水平来设置所述延迟时间间隔的持续时间。

12.  如权利要求11所述的移动设备，其中当所述播放缓冲区的内容水平大于缓冲区内容阈值时，所述HAS客户端被配置以将所述延迟时间间隔的持续时间设置为下述之一：(i)大约2个HAS段的播放持续时间 和(ii)大约4秒钟。

13.  如权利要求10所述的移动设备，其中所述HAS客户端被进一步配置以接收在携带所述前一HAS段的至少一部分的数据包中的所述小区内拥塞的通知。

14.  如权利要求13所述的移动设备，其中所述小区内拥塞的通知为显式的拥塞通知指示符。

15.  如权利要求10所述的移动设备，其中所述HAS客户端被进一步配置以，
接收包括所述小区内拥塞的通知的拥塞通知消息，所述拥塞通知消息进一步包括用于所述HAS客户端的拥塞控制参数；以及
基于所述拥塞控制参数，计算用于所述下一HAS段的降低的比特率。

16.  如权利要求15所述的移动设备，其中所述拥塞控制参数包括表明用于所述下一HAS段的降低的比特率的比特率降低参数，并且其中所述HAS客户端被进一步配置以基于所述比特率降低参数计算用于所述下一HAS段的降低的比特率。

17.  如权利要求10所述的移动设备，其中所述HAS客户端被进一步配置以，
接收包括所述小区内拥塞的通知的拥塞通知消息，所述拥塞通知消息进一步包括用于所述移动HAS客户端的拥塞控制参数；以及
基于所述拥塞控制参数，设置所述延迟时间间隔的持续时间。

18.  如权利要求17所述的移动设备，其中拥塞控制参数包括表明用于所述延迟时间间隔的推荐的持续时间的延迟间隔参数，并且其中所述HAS客户端被进一步配置以基于所述延迟间隔参数来设置所述延迟时间间隔的持续时间。

19.  一种用于在活动的HTTP自适应流(HAS)会话期间控制无线网络的小区中的拥塞的方法，所述方法包括：
检测所述小区内的拥塞；
由接入网络单元响应于检测到的拥塞，生成用于与移动HAS客户端 的活动的HAS会话的拥塞控制参数；以及
通过发送拥塞控制消息至所述移动HAS客户端来通知所述移动HAS客户端所述检测到的拥塞，所述拥塞控制消息包括生成的拥塞控制参数。

20.  如权利要求19所述的方法，其中
所述拥塞控制参数包括延迟间隔参数和比特率降低参数中的至少一个，
所述延迟间隔参数表明在所述活动的HAS会话期间用于所述移动HAS客户端延迟随后的HAS段请求的推荐的持续时间，以及
所述比特率降低参数表明在所述活动的HAS会话期间用于提供给所述移动HAS客户端的随后的HAS段的降低的比特率。

用于在具有移动HTTP自适应流的无线网络中的拥塞管理的方法与装置
对相关申请的交叉引用
本非临时性专利申请根据35U.S.C.§119(e)要求于2012年10月29日提交给美国专利商标局的编号为No.61/719,519的美国临时申请的优先权，该申请以全文引用并入本文。
背景技术
超文本传输协议(HTTP)自适应流(HAS)正成为流送视频点播和实时内容的流行方式。例如，对于视频点播，HAS在某种意义上是自适应的，其可基于HAS服务器和个别HAS客户端之间的带宽或可用的数据速率来调整视频质量。然而，每个HAS客户端单独地调节自己的视频质量，不依赖共享相同资源的其他HAS客户端。
移动HAS正迅速地成为在移动设备上观看视频点播和实时多媒体内容的优选的技术。随着移动HAS使用的增加，处理与移动HAS相关的流量的拥塞对于无线业务提供商来说已变得愈发重要。与有线HAS类似，移动HAS在某种意义上同样是自适应的，其可基于HAS服务器和个别移动HAS客户端之间的带宽或可用的数据速率来调整视频质量。
大多数情况下，移动HAS通常利用无线尽力而为(BE)数据连接。然而，当无线接入网络成为拥堵状态时这成为问题，因为HAS自适应不能及时地识别接入网络拥塞状况，因此，由移动HAS流量所引起的无线网络上的过高的数据负载持续，这导致延迟、数据包丢失、拥塞情况的升级等等。这对于允许个人客户端接收大约2-4Mb/秒的数据流的第三代合作伙伴项目长期演进技术(3GPP LTE)网络尤为如此，在这种情况下，大约8-10个移动HAS客户端可以很容易地过载服务的e节点B或小区。贪 婪的非合作客户端行为——其中每个移动HAS客户端均试图获取最大可用的小区吞吐量——进一步促成了拥塞问题，同时增加了视频质量分发中的不公平。
从终端用户角度来看，拥塞问题表现为具有视频冻结的震荡的视频质量。从无线业务提供商的角度来看，过度的HAS流量被视为网络拥塞问题的主要原因之一。
发明内容
至少一个示例性实施例提供了用于控制在提供移动HTTP自适应流(HAS)的无线网络的小区内的拥塞的方法。至少依据该示例性实施例，所述方法包括：在所述小区中的移动HAS客户端处，响应于所述小区内拥塞的通知，将对HAS媒体流的下一HAS段的请求延迟一延迟时间间隔；在所述移动HAS客户端处，计算用于所述下一HAS段的降低的比特率，所述降低的比特率相对于用于所述HAS媒体流的前一HAS段的比特率是降低的；以及在所述延迟时间间隔期满之后由所述移动HAS客户端以所述降低的比特率请求下一HAS段。
至少另一示例性实施例提供了用于无线通信网络中的移动HTTP自适应流(HAS)的移动设备。至少依据该示例性实施例，所述移动设备包括：包括HAS客户端的处理器。所述HAS客户端被配置以：响应于所述无线通信网络的小区内拥塞的通知，将对HAS媒体流的下一HAS段的请求延迟一延迟时间间隔；计算用于所述下一HAS段的降低的比特率，所述降低的比特率相较于所述HAS媒体流的前一HAS段的比特率是降低的；以及在所述延迟时间间隔期满之后以所述降低的比特率请求下一HAS段。
至少另一示例性实施例提供了用于在活动的HTTP自适应流(HAS)会话期间控制无线网络的小区中的拥塞的方法。至少依照该示例性实施例，所述方法包括：检测所述小区内的拥塞；响应于所述检测到的拥塞，由接入网络单元生成用于具有移动HAS客户端的活动的HAS会话的拥塞控制参数；以及通过发送拥塞通知消息至所述移动HAS客户端，通知所述移 动HAS客户端所述检测到的拥塞，所述拥塞通知消息包括所述生成的拥塞控制参数。
至少另一示例性实施例提供了存储计算机可执行指令的永久的计算机可读存储介质，当在一个或多个计算机设备上执行所述指令时，使得所述一个或多个计算机设备执行用于控制在提供移动HTTP自适应流(HAS)的无线网络的小区内拥塞的方法。至少依照该示例性实施例，所述方法包括：在所述小区中的移动HAS客户端处，响应于所述小区内拥塞的通知，将对HAS媒体流的下一HAS段的请求延迟一延迟时间间隔；在所述移动HAS客户端处，计算用于所述下一HAS段的降低的比特率，所述降低的比特率相对于用于所述HAS媒体流的前一HAS段的比特率是降低的；以及在所述延迟时间间隔期满之后由所述移动HAS客户端以所述降低的比特率请求下一HAS段。
至少另一示例性实施例提供了存储计算机可执行指令的永久的计算机可读存储介质，当在一个或多个计算机设备上执行所述指令时，使得所述一个或多个计算机设备执行用于在活动的HTTP自适应流(HAS)会话期间控制无线网络的小区中的拥塞的方法。至少依照该示例性实施例，所述方法包括：检测所述小区内的拥塞；响应于检测到的拥塞，由接入网络单元生成用于与移动HAS客户端的活动的HAS会话的拥塞控制参数；以及通过发送拥塞通知消息至所述移动HAS客户端，通知所述移动HAS客户端所述检测到的拥塞，所述拥塞通知消息包括所述生成的拥塞控制参数。
附图说明
从在下文中给出的详细描述和附图，本发明将被更充分地理解，其中相似的单元由相似的参考数字代表，其仅作为说明并因此不是对本发明的限制。
图1示出了通信网络的一部分；
图2A和2B为流程图，示出了用于在具有移动超文本传输协议(HTTP)自适应流的无线网络中进行拥塞管理的方法的示例性实施例；以及
图3A和3B为流程图，示出了用于在提供移动HAS自适应流的无线网络中进行拥塞管理的方法的另一示例性实施例。
需指出这些图表旨在示出特定示例性实施例中被利用的方法、结构和/或材料的一般特性，以及对下面提供的书面描述进行补充。然而，这些图示并非等比例并且可能没有精确地反应任何给出的实施例的精确的结构或性能特性，并且不应该被解释为对示例性实施例所包含的值或特性的范围进行限定或限制。在多种图示中相似的或相同的参考数字的使用旨在指示存在相似的或相同的单元或特性。
具体实施方式
参考示出了一些示例性实施例的附图，多种示例性实施例将被更充分的描述。
本文公开了详细的示意性实施例。然而，本文公开的特定的结构和功能细节仅出于描述示例性实施例的目的为代表性的。然而，本发明可以许多备选形式来具现化并且不应被解释为仅限于此处阐述的实施例。
相应地，虽然示例性实施例能够有多种改型和备选形式，附图中以示例的方式示出实施例并将在本文进行详细的描述。然而，应指出此处并非旨在将示例性实施例限制为已公开的特定形式。相反，示例性实施例将包含落入本公开的范围内的所有改型、等同物以及替代品。类似的数字指的是图表的说明中的类似的单元。
虽然本文使用的术语第一、第二等等可用来描述多种单元，这些单元不应该被这些术语所限制。这些术语仅用来将一个单元与另一单元相区分。例如，在不背离本公开的范围的情况下，第一单元可被称为第二单元，同样地，第二单元可被称为第一单元。此处所使用的术语“和/或”，包括与相关的被列出的一个或多个项目的任任何组合。
当一个单元被称为被“连接”或“耦合”至另一单元时，该单元可被直接连接至或耦合至另一单元，或者可能存在中间单元。相反，当一个单元被称为被“直接连接”或“直接耦合”至另一单元时，不存在中间单元。 用于描述单元之间的关系的其他词汇可以相似的方式解释(例如，“之间”相对于“直接地之间”，“邻近的”相对于“直接邻近的”，等等)。
此处使用的术语仅为了描述特定的实施例而并非为了限制。除非上下文中清晰地表明其他意思，如本文所使用的单数形式的“个”、“一个”和“这个”还旨在包括复数的形式。需进一步指出，术语“包括”、“包含”、“涵盖于”和/或“由……组成”，当在本文中使用时指出了存在所阐述的特性、事物(integers)、步骤、操作、单元，和/或组件，但不排除存在或增加的一个或多个其他特性、事物、步骤、操作、单元、组件，和/或它们的组合。
还需注意，在一些备选的实现中，标注的功能/操作的发生可能不同于图表中标注的顺序。例如，连续显示的两个图表实际上可能同时被执行或有时可能按倒序被执行，这取决于所涉及的功能/操作。
在下列描述中提供了具体细节以提供对示例性实施例的深入理解。然而，本领域一般技术人员将理解示例性实施例可在没有这些具体细节下被实践。例如，系统可在方框图中被示出从而避免在不必要的细节上使所述示例性实施例含糊。在其他情况下，已知的过程、结构和技术可在没有不必要的细节下展示以便避免使示例性实施例含糊。
在下面的描述中，示意性实施例将参考代表操作的行为和符号(例如，以流程图、流程图表、数据流程图、结构图、方框图等形式)进行描述，所述操作可被实现为程序模块或功能过程，包括例程(routine)、程序、对象、组件、数据结构等等，它们执行特定的任务或实现特定的抽象数据类型并且可使用现有的硬件在现有的网络单元(例如，无线网络控制器基站、基站控制器、节点B、e节点B、用户设备(UE)、服务网关(SGW)、分组数据网(PDN)网关(PGW)、移动管理实体(MME)等等)实现。这样的现有的硬件可包括一个或多个中央处理单元(CPU)、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路、现场可编程门阵列(FPGA)计算机等等。
虽然流程图可按顺序过程描述操作，但是许多操作可被并行地、同时地或同步地执行。此外，操作的顺序可被重新排列。当完成一个过程的操 作时可以终止该过程，但也可进行图表中没有包括的附加的步骤。过程可对应于方法、函数、流程、子例程、子程序等等。当过程对应于函数时，该过程的终止可对应于该函数向调用函数或主函数的返回。
如此处公开的，术语“存储介质”、“计算机可读存储介质”或“永久性计算机可读存储介质”可表示用于存储数据的一个或多个设备，包括用于存储信息的只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、磁性RAM、核心存储器、磁盘存储介质、光存储介质、快闪存储设备和/或其它有形的机器可读存储介质。术语“计算机可读介质”可包括但不限于便携式或固定式存储设备、光学存储设备和多种其他的能够存储、包含或携带指令和/或数据的介质。
此外，示例性实施例可通过硬件、软件、固件、中间件、微代码、硬件描述语言或这些的任意组合来实现。当以软件、硬件、中间件或微代码实现时，执行必要任务的程序代码或代码段可被存储在机器或计算机可读介质——例如计算机可读存储介质中。当在软件中实现时，处理器或多个处理器将执行所述必要的任务。
代码段可表示流程、函数、子程序、程序、例程、子例程、模块、软件包、类或指令的任意组合、数据结构或程序语句。通过传递和/或接收信息、数据、参数、参量或存储内容，代码段可被耦合至另一代码段或硬件电路。信息、参数、参量、数据等等可经由任何合适的方法被传递、转发或传输，所述方法包括存储器共享、消息传递、令牌传递、网络传输等等。
本文使用的术语“e节点B”或“eNB”可被认为是同义词，并且此后偶尔被称为节点B、演进的节点B、基站、基站收发信台(BTS)等等，并且该术语描述了在跨越多个技术世代的无线通信网络中与用户设备(UE)通信并向其提供无线资源的收发器。如本文所讨论的，除了执行本文所讨论的方法的能力和功能之外，基站可具有与传统、已知的基站相关的所有功能。此外，如本文所讨论的，术语“小区”可指的是由所述e节点B提供的扇形覆盖。
如本文所讨论的，术语“用户设备”可被认为是同义于并且此后偶尔 被称之为客户端、移动单元、移动台、移动用户、手机、订户、用户、远程台、接入终端、接收器等等，并且描述了无线通信网络中无线资源的远程用户。
移动HAS客户端是已知的客户端，例如如在第三代合作伙伴项目(3GPP)TS 26.247版本11.3.0Release 11中，于2013年7月标题为“Universal Mobile Telecommunications System(UMTS)；LTE；Transparent end-to-end Packet-switched Streaming Service(PSS)；Progressive Download and Dynamic Adaptive Streaming over HTTP(3GP-DASH)”中所描述的。由于如这些客户端的移动HAS客户端是已知的，详细的讨论被省略。
为了举例的目的，本文将参考3GPP长期演进(3GPP LTE)通用地面无线接入网络(UTRAN)来描述示例性实施例。然而，可结合无线接入网(RAN)——例如：通用移动通信系统(UMTS)；全球移动通信系统(GSM)；高级移动电话服务(AMPS)系统；窄带AMPS系统(NAMPS)；全接入通信系统(TACS)；个人数字蜂窝(PDC)系统；美国数字蜂窝(USDC)系统；EIA/TIA IS-95中描述的码分多址(CDMA)系统；高速分组数据(HRPD)系统，微波存取全球互通(WiMAX)；超移动宽带(UMB)；第四代(4G)LTE，以及LTE升级版(LTE advanced)——来利用示例性实施例。
虽然一个或多个示例性实施例可被描述成关于视频内容的，需指出示例性实施例适用于其他类型的多媒体内容，例如音频。
图1示出了通信网络的一部分。所述网络包括无线通信网络100和回程网络1001。
参考图1，无线通信网络100包括服务网关(SGW)101、分组数据网(PDN)网关(PGW)103、移动管理实体(MME)108，和e节点B(eNB)105。回程网络1001可以是互联网协议网络，例如因特网，并且包括超文本传输协议(HTTP)自适应流(HAS)服务器110。
eNB105为包括UE1的UE提供无线了资源和无线覆盖。所述UE1包 括移动HAS客户端10，所述客户端进一步包括播放缓冲区B。稍后将参考图2B和3B对移动HAS客户端10和播放缓冲区B的示例性功能进行更详细的讨论。为了清楚的目的，在图1中仅示出了一个UE。然而，可连接任意数量的UE至eNB105。在图1所示的示例中，UE1被附着至eNB105，并因此eNB105可被称为服务eNB(或小区)105。
依然参考图1，eNB105包括拥塞控制功能块22。虽然所述拥塞控制功能块22在图1中示为位于eNB105中，示例性实施例并不受限于该示例。而是所述拥塞控制功能块22可以位于更高层，例如SGW101、PGW103、专用服务器(未示出)、MME108等等。稍后将参考图2A和3A对所述拥塞控制功能块22的示例性功能进行更详细的讨论。
eNB105操作地连接至SGW101。多个eNB可与SGW101通信，然而为了清楚起见仅示出一个。
SGW101路由并转发来自连接至eNB105的UE的用户数据包。进一步地，SGW101为eNB105提供至PGW103的接入。
PGW103提供UE1与HAS以及外部分组数据网络——例如因特网——之间的连接性。如已知的，PGW103执行策略实施(policy enforcement)、用于UE的数据包过滤、计费支撑、合法监听以及数据包审查(packet screening)。由于SGW和PGW的常规功能是已知的，更加详细的讨论被省略。
依然参考图1，HAS服务器110是群集(host)在不同的比特率分辨率上的(bitrate resolutions)(还被称之为比特率)相同的视频内容的多种编码的网络服务器。随着视频内容的比特率分辨率的增加，画面质量提高并且需要更多的带宽来提供所述内容至移动HAS客户端10。
每个比特率分辨率的视频内容均被分成更小的视频段(例如，大约2-5秒的长度)以使得HAS客户端10能够通过从HAS服务器110以与前一视频片段(或多个片段)不同的比特率请求下一或后续视频片段(或多个片段)来在比特率分辨率之间切换(例如，无缝地切换)。在移动HAS系统的环境中，较低的比特率对于相同的播放持续时间导致较低的视频质 量和更小的段尺寸，降低了在网络上所导致的负载(resulting load)。
在图1所示出的示例中，所述无线通信网络100被示为包括SGW和eNB。然而，依据示例性实施例，所述无线通信网络100可包括能够通过调度跨越多个用户支持共享的资源分配的任何类型的无线接入技术。示例包括但不仅限于，LTE和增强的仅语音数据(EVDO)无线接入技术、高速下行分组接入(HSPDA)、HSPDA+、宽带码分多址(WCDMA)、微波存取全球互通(WiMAX)等等。
依然参考图1，所述eNB105还操作地连接至MME108。所述MME108为用于无线接入网络的控制节点，并且负责与订户和会话管理相关的所有控制平面功能。从该角度看，所述MME108支持安全流程、终端至网络会话处理，和空闲终端位置管理。由于MME的常规功能为已知的，更详细的讨论被省略。
为了在活动的移动HAS会话期间流化视频内容，移动HAS客户端10以从HAS服务器110取得特殊的清单文件开始(例如在3GPP TS 26.247版本11.3.0Release 11中所描述的)。所述清单文件包括与下述的有关的信息：视频内容的可用比特率、编码、段(例如，身份、持续时间等等)以及关于如何请求内容的细节。由于如这些的清单文件通常为已知的，更详细的讨论被省略。
如上所述，所述移动HAS客户端10包括播放缓存区B。在该示例中，所述播放缓存区B是固定的播放缓存区。所述移动客户端10维护所述固定的播放缓存区B(例如，从大约30秒到大约5分钟的范围变动)以试图平滑终端用户的体验。所述移动HAS客户端10使用速率确定算法(RDA)以为每个视频段(或段组)选择从所述HAS服务器110请求的比特率。众所周知，所述移动HAS客户端10可利用一些预先设定的逻辑、启发和/或阈值连同用于缓冲区占用的历史数据以及估计的用于接收段的有效吞吐量带宽来执行所述RDA。在应用层，移动HAS客户端提供商在逐移动设备类型的基础上定制RDA(例如，不同的视频缓冲尺寸、不同的阈值、不同的速率挑选取舍等等)。因此，不同产品(例如，智能手机、平板电 脑、便携计算机等等)上的移动HAS客户端可在相同的网络条件下展现出不同的行为。这些RDA变体/定制利用了多种启发法以试图在移动HAS客户端通过应用斜率和移动基于均值的阈值至带宽吞吐率以及播放缓冲区占用的历史估计来识别潜在的网络拥塞。
响应于来自所述移动HAS客户端10的分别的请求，所述HAS服务器110以被请求的比特率向所述移动HAS客户端10提供被请求的视频内容。所述移动HAS客户端10随后将接收的视频内容向终端用户播放。
如上所述，传统网络中的移动HAS在所述移动HAS客户端10和所述HAS服务器110之间主要利用无线尽力而为(BE)数据连接和应用层信令以试图将被请求的视频比特率与估计的至所述移动HAS客户端10的可用带宽相匹配。
为了提供更稳定的视频质量并避免比特率选择中的乒乓效应，每个移动HAS客户端维护RDA阈值(例如与缓冲区占用水平相关)以使得用于下一段的选择的比特率的下降仅在特定的阈值被达到时发生，而不会由间歇的数据包丢失或延迟所导致。
该必要的阈值机制在移动HAS客户端的比特率选择中引入了大量的惯性(inertia)，其可以在拥塞开始之后使得由HAS流量导致的无线网络的过载持续一段时间(例如，大约数十秒到数分钟)。作为此类过载的结果，服务小区可能开始丢包，使得TCP重传，进一步促成了过载状况的加剧。
众所周知，伴随着延长的拥塞/过载状况，网络有效吞吐量可降低至明显地低于其能力，并且一些移动HAS客户端可达到导致视频冻结的缓冲区空状态。对于其它移动HAS客户端，速率下降可超过限度使得RDA调整引起后续的视频质量振荡直至该过程收敛，其可能需要大约数十秒到数分钟的时间。同时，改变网络状况可能延长收敛周期，其可加重这些问题。
如上所述，在移动HAS客户端的RDA变体/定制利用多种启发法以试图识别移动HAS客户端潜在的网络拥塞。然而，这些启发法不能精确地识别拥塞，因为它们缺乏完整的网络视角并且独立的应用于每一个个体的 移动HAS客户端。此外，移动HAS客户端不能从接入网接收任何拥塞的指示，因此HAS客户端无法靠自己来识别拥塞。
示例性实施例提供了用于在小区层对HAS流量的更快的拥塞解决方案和/或用于个人HAS客户端的速率选择更快的收敛至更稳定的水平(例如，在一些仿真结果中大约数秒)的方法、设备和计算机可读存储介质。
依照至少一个示例性实施例，在网络单元(例如，eNB、PGW、SGW、MME等等)的拥塞控制功能模块通知移动HAS客户端服务小区内检测到拥塞。响应于所述检测到拥塞的通知，所述HAS客户端进入特殊的拥塞模式。在所述特殊的拥塞模式操作中，所述移动HAS客户端将对内容的下一段的请求的发送延迟一延迟时间间隔，计算在所述延迟时间间隔之后用于将被请求的下一段的降低的比特率，并且在所述延迟时间间隔期满之后，以所述降低的比特率请求下一段。该方法有助于所有移动HAS客户端更快的收敛至更稳定的速率。
设置所述延迟时间间隔的持续时间以使得有足够的时间用于有待解决的小区拥塞，但仍然留下足够满的视频播放缓冲区以便不在终端用户处导致视频中断。在一个示例中，所述延迟时间间隔的持续时间可等于或大体等于几个视频内容的段的播放持续时间。所述延迟时间间隔的长度也可考虑对移动HAS客户端的当前被请求段的剩余处理/转发。即，例如，所述延迟时间间隔的持续时间可被如此设置以致在完成用于每个移动HAS客户端的当前被请求段的处理/转发之后，有足够的时间用于待解决的小区拥塞。
图2A和2B为流程图，示出了根据示例性实施例用于拥塞解决方案的方法。图2A和2B中展示的所述方法经由携带HAS段的数据包的互联网协议(IP)报头中的显式拥塞通知(ECN)来利用基于标准的信令。
众所周知，所述ECN为对IP和TCP的扩展，并且在互联网工程任务组(IETF)征求评议文件(RFC)3168(2001)中被定义。ECN允许网络拥塞的端对端通知而不丢弃数据包。
至少根据该示例性实施例，所述ECN可由eNB105处的拥塞控制功能 块22在发送具有HAS段的IP数据包至所述移动HAS客户端10之前添加至该携带HAS段的数据包的IP报头中。图2A中的流程图示出了拥塞控制功能块22的示例性操作/功能，而图2B中的流程图示出了移动HAS客户端10的示例性操作/功能。
为了例示的目的以及在讨论示例性实施例中的简单，假定拥塞是由选择了太高的比特率分辨率(又被称为“比特率”)的移动HAS客户端所引起的，这样，在服务eNB处调节用于后续HAS段的被请求的比特率至更合适的较低值对于解决该拥塞状况是足够的。然而，示例性实施例还可适用于由HAS流量和非HAS流量(例如，网页浏览、FTP、电子邮件检查等等)的组合引起的拥塞的状况。此外，为简单起见，图2A和2B中所示示例性实施例将参考单个的HAS客户端进行描述。然而，应注意相同的或实质上相同的方法适用于同时或并行地多个移动HAS客户端。
参考图2A，在利用由服务eNB105提供的无线资源的移动HAS客户端10和HAS服务器110之间的活动移动HAS会话持续期间，在步骤S402拥塞控制功能块22在服务eNB105处检测拥塞(例如，持续的拥塞)。所述拥塞控制功能块22和/或所述eNB105可在所述服务eNB105处以任何已知的方式检测拥塞。因为用于检测小区拥塞的方法为已知的，详细的讨论被省略。在一个示例中，通过将朝向eNB105的流量与小区能力相比较、基于UE报告的被选择速率超过小区能力等等，当小区缓冲区的内容超过阈值时，服务eNB105可以检测拥塞。然而，示例性实施例不应受限于这些示例。
在步骤S404中，拥塞控制功能块22通知移动HAS客户端10检测到的拥塞。在一个示例中，拥塞控制功能块22通过依照IETF RFC 3168在来自HAS服务器110的携带HAS段的数据包IP报头中设置CE(拥塞经历)代码点标志来经由显式的拥塞通知(ECN)向移动HAS客户端10发送检测到拥塞的信号。如稍后参考图2B更详细的讨论的，来自拥塞控制功能块22的拥塞通知导致移动HAS客户端10进入特殊的拥塞模式，其有利于在服务eNB105处检测到的拥塞的解决方案。
在通知移动HAS客户端10检测到拥塞并且在等待周期之后，拥塞控制功能块22在步骤S414确定检测到的拥塞是否已经被解决。在一个示例中，所述等待周期可能是大约2到4秒。备选地，所述等待周期可被省略并且拥塞控制功能块22可立即和/或连续地在步骤S414确定检测到的拥塞是否已经被解决。所述拥塞控制功能块22和/或eNB105可以以任何已知的方式确定小区拥塞是否已经被解决。因为用于检测拥塞已经被解决的方法为已知的，详细的讨论被省略。在一个示例中，通过将朝向eNB105的流量与小区能力相比较、基于UE报告的被选择的速率超过小区能力等等，当小区缓冲区的内容降到阈值以下时，eNB105可检测到拥塞已经被解决。然而，示例性实施例不应仅限于这些示例。
如果拥塞控制功能块22检测到服务eNB105处的检测到的拥塞已经被解决，那么在步骤S416，拥塞控制功能块22通知移动HAS客户端10所述拥塞已经被解决。在至少一个示例性实施例中，通过在检测到所述拥塞已经被解决之后重置(或清除)将被发送至移动HAS客户端10的(来自)携带下一HAS段的数据包IP报头中的CE代码点标志位，拥塞控制功能块22经由ECN通知移动HAS客户端10所述检测到的拥塞已经被解决。
返回步骤S414，如果拥塞控制功能块22在等待周期后仍检测拥塞，那么过程返回至步骤S404，其中拥塞控制功能块22继续在发送至移动HAS客户端10的携带HAS段信息的数据包IP报头中列入被设置的CE代码点标志。然后所述过程继续上述所讨论的步骤，直到服务eNB105处的拥塞被解决。在图2A中展示的示例中，拥塞控制功能块22继续在携带HAS段的数据包中列入被设置的ECN标志，直到服务eNB105处的拥塞被解决。
现在转向图2B，在步骤S403，移动HAS客户端10接收由图2A中拥塞控制功能块22在步骤S402发送的检测到拥塞的通知。在该示例性实施例中，移动HAS客户端周期性地检查接收到的(携带HAS段的)IP数据包中被设置的CE代码点标志位(还被称为拥塞指示符或拥塞指示符比特)。在一个示例中，移动HAS客户端10可以大约2至6秒的间隔周期性地检 查接收到的IP数据包。备选地，移动HAS客户端10可检查每个接收到的IP数据包中的被设置的CE代码点标志位。
在步骤S405，响应于从拥塞控制功能块22接收拥塞通知(例如，被设置的CE代码点标志)，移动HAS客户端10进入上述的特殊的拥塞模式。
在特殊的拥塞模式中，在步骤S406移动HAS客户端10确定在移动HAS客户端10处的播放缓冲区B是否为低的、耗尽的或接近空的。在一个示例中，移动HAS客户端10通过将播放缓冲区B当前内容水平与阈值相比较来确定播放缓冲区B是否是耗尽的。所述阈值可以是大约4秒的播放持续时间。
在步骤S406，如果移动HAS客户端10确定播放缓冲区B不是耗尽的，那么在步骤S408移动HAS客户端10确定延迟时间间隔的持续时间，在所述延迟时间间隔期间延迟或停止从HAS服务器110请求后续的视频段。
在至少该示例性实施例中，延迟时间间隔的长度可基于移动HAS客户端10处的视频段的平均播放持续时间来确定。例如，延迟时间间隔的长度可等于或大体上等于至少两个视频段的平均播放持续时间。在另一示例中，当移动HAS客户端10处接收到拥塞通知时，延迟时间间隔的长度可基于移动HAS客户端10处的播放缓冲区B的内容水平。例如，移动HAS客户端10可设置延迟时间间隔的持续时间为播放缓冲区B到达特定的缓冲区内容(或占用)阈值所需要的长度以使得RDA自然地降低比特率。在更详细的示例中，延迟时间间隔的持续时间可能是大约4秒。但是在另一示例中，延迟时间间隔的长度可以是至少两个视频段的持续时间与大约4秒中的较小者。
还是在步骤S408，移动HAS客户端10在延迟时间间隔期满之后计算用于后续的视频段的降低的比特率。依照示例性实施例，用于后续的视频段的比特率可被减少1个或多个级别(例如，2个级别)和/或以指数方式减少(例如，大约50％)。
在步骤S410，移动HAS客户端10以在步骤S408确定的延迟时间间隔的持续时间延迟对来自HAS服务器110的后续视频段的请求。
在步骤S412，在延迟时间间隔期满之后，移动HAS客户端10以在步骤S408计算出的降低的速率来请求下一视频段。依照至少一个示例性实施例，移动HAS客户端10以降低的比特率请求后续的视频段，无需等待到达传统的RDA阈值。
在步骤S417，移动HAS客户端10确定小区拥塞是否已经被解决。依照至少该示例性实施例，移动HAS客户端10基于来自拥塞控制功能块22的拥塞指示符确定小区拥塞是否已经被解决。在至少一个示例中，如果移动HAS客户端10确定从拥塞控制功能块22最新接收到的数据包的IP报头不包括被设置的代码点标志位，那么移动HAS客户端10确定小区拥塞已经被解决。另一方面，如果从拥塞控制功能块22最新接收到的数据包的IP报头仍然包括被设置的代码点标志位，那么移动HAS客户端10确定小区拥塞还没有被解决。
如果移动HAS客户端10在步骤S417确定拥塞已经被解决，那么移动HAS客户端退出上述特殊的拥塞模式并且在步骤S418以收敛的稳定的比特率继续活动的移动HAS会话。在一个示例中，移动HAS客户端10为后续的视频段恢复正常的RDA驱动的速率计算。
返回步骤S417，如果移动HAS客户端10确定小区拥塞还没有被解决，那么过程返回步骤S406并且继续进行上面所讨论的步骤。通过返回至步骤S406，移动HAS客户端10能够重新评估是否有必要进行进一步的比特率降低和/或后续段请求的延迟以促进小区拥塞的解决。
返回至步骤S406，如果移动HAS客户端10确定播放缓存区B是低的或耗尽的，那么在步骤S402移动HAS客户端10为下一视频段计算降低的速率并且以计算出的降低的速率请求下一段而不需要延迟或仅需要名义上的延迟。在这种情况下，延迟时间间隔的持续时间可以是名义上的(例如，小于或等于大约100ms)。在一个示例中，移动HAS客户端10以最小的可用比特率为活动的移动HAS会话请求下一视频段。在步骤S420， 移动HAS客户端10可以以与上面就步骤S408讨论的同样的方式计算上述降低的速率。上述进程随后进入步骤S412并且继续如上述讨论的操作。
上述就图2A和2B讨论的示例性实施例有助于相对快地(例如，在仿真模型中大约为数秒)解决由HAS流量而导致的拥塞，因为当HAS客户端不请求后续的视频段时来自HAS服务器110的流量被终止。拥塞解决时间可由传送已经被请求的段所花费的时间来确定。注意接收被设置的CE代码点标志也可以引起TCP窗口减少(如在IETF RFC 3168中讨论的)，这样也可以有助于拥塞的解决。
为进一步帮助拥塞解决，在拥塞模式中移动HAS客户端10可关闭被用来下载移动HAS视频段的TCP套接字，从而导致TCP栈取消当前被请求的段的下载。
依照至少一些示例性实施例，移动HAS客户端10需要多个速率调整以达到收敛的稳定的速率。因此，在图2A和/或2B中展示的操作的多次迭代可被执行。
图3A和3B为示出了依据另一示例性实施例用于拥塞解决的方法的流程图。不同于所述图2A和3B所示的利用IP报头中的ECN字段的方法，图3A和3B利用服务小区内的拥塞的不同类型的信令。如图2A和2B一样，图3A中的流程图示出了拥塞控制功能块22的示例性操作/功能，而图3B中的流程图示出了移动HAS客户端10的示例性操作/功能。
拥塞控制功能块22以拥塞通知消息的形式利用基于消息的信令与移动HAS10通信。该基于消息的信令允许拥塞控制功能块22传达拥塞控制参数至移动HAS客户端10以促进检测到的小区拥塞的解决。在一个示例中，上述拥塞控制通知消息包括拥塞控制参数。所述拥塞控制参数可包括延迟间隔参数和/或比特率降低参数。所述延迟间隔参数可为被推荐的长度或用于延迟时间间隔的持续时间。所述比特率降低参数可为在上述延迟时间间隔期满之后用于后续的视频段请求的比特率降低的程度。比特率降低参数的示例可包括但不仅限于用于请求后续HAS段的最大允许的比特率、最大允许的消耗的带宽(吞吐量)、从当前水平下降的可用的比特率水平 的数目。
推荐的用于延迟时间间隔的长度和比特率降低的程度可被显式地计算(在逐移动HAS客户端或集群的基础上)。在一个示例中，拥塞控制功能块22可计算推荐的延迟时间间隔的持续时间以使得检测到的拥塞在所述方法的单个迭代中被解决。拥塞控制功能块22可计算推荐的最大比特率以允许被请求的比特率更快的收敛至稳定值。在一个示例中，可基于拥塞状态的严重程度来计算延迟和速率降低，例如，基于在无线电上被推送的流量超出小区能力多少。
参考图3A，在利用由服务eNB105提供的无线资源的移动HAS客户端10和HAS服务器110之间的活动的移动HAS会话的持续期间，拥塞控制功能块22在步骤S402以如上就图2A讨论的相同的方式检测服务eNB105处的拥塞。
在检测到服务eNB105处的拥塞之后，在步骤S503拥塞控制功能块22生成用于移动HAS客户端的拥塞控制参数。如上所述，所述拥塞控制参数可包括延迟间隔参数和/或比特率降低参数。
在步骤S505，拥塞控制功能块22通过发送拥塞通知消息至移动HAS客户端10来通知移动HAS客户端10检测到拥塞以及生成的拥塞控制参数。在一个示例中，拥塞通知消息还可以是除现有的IP、媒体访问控制(MAC)或HAS应用层消息之外的专用的消息或对应的字段。如下面就图3B进行的更详细的讨论，来自拥塞控制功能块22的拥塞通知使得移动HAS客户端10进入特殊的拥塞模式，其有助于服务eNB105处的检测到的拥塞的解决。
在通知移动HAS客户端10检测到的拥塞并且在等待周期之后，拥塞控制功能块22在步骤S414以与上述就图2A所讨论的相同的方式确定所述检测到的拥塞是否已经被解决。
如果拥塞控制功能块22确定服务小区中的拥塞已经被解决，那么在步骤S416拥塞控制功能块22通知移动HAS客户端10拥塞已经被解决。在至少一个示例性实施例中，除上述现有的IP、媒体访问控制(MAC)或 HAS应用层消息之外，拥塞控制功能块22还使用专用的消息或对应的字段来通知移动HAS客户端10。
返回至步骤S414，如果在所述等待周期之后，拥塞控制功能块22仍然检测拥塞，那么过程返回至步骤S503并且继续如上所讨论的操作直至小区拥塞被解决。
现在返回至图3B，在步骤S504，移动HAS客户端10接收来自图3A中步骤S505的拥塞控制功能块22的初始拥塞通知消息中的检测到的拥塞的通知和拥塞控制参数。
在步骤S506，响应于从拥塞控制功能块22接收拥塞通知消息，移动HAS客户端10进入特殊的拥塞模式。
在特殊的拥塞模式中，在步骤S406移动HAS客户端10以如上就图2B所述的相同的方式来确定播放缓冲区B是否是低的、耗尽的或接近空的。
如果在步骤S406移动HAS客户端10确定播放缓冲区B不是低的，那么在步骤S508，移动HAS客户端10基于包括在拥塞通知消息中的延迟间隔参数确定延迟时间间隔的持续时间，在所述延迟时间间隔期间延迟对来自HAS服务器110的后续HAS段的请求。在一个示例中，延迟间隔参数可表明延迟时间间隔的推荐的持续时间。在该示例中，移动HAS客户端10设置延迟时间间隔的持续时间为从拥塞控制功能块22接收到的延迟时间间隔的推荐的持续时间。
还是在步骤S508，移动HAS客户端10基于来自拥塞控制功能块22的比特率降低参数计算用于后续HAS段的降低的比特率。在一个示例中，比特率降低参数可表明用于请求后续HAS段的最大被允许的比特率。在该示例中，移动HAS客户端10可设置降低的比特率为小于或等于所述最大被允许的比特率。
在步骤S410，如上边就图2B所讨论的，移动HAS客户端10将发送至HAS服务器110的后续视频段请求延迟一延迟时间间隔的持续时间。
在步骤S412，以如上就图2B所讨论的相同的方式，在延迟时间间隔 期满之后，移动HAS客户端10以在步骤S508计算出的降低的比特率来请求下一HAS段。同图2A和2B中展示的示例性实施例一样，移动HAS客户端10以降低的比特率请求后续的HAS段而不需等待到达传统的RDA阈值。
在至少该示例性实施例中，移动HAS客户端10保持在特殊的拥塞模式中并且继续以降低的速率请求后续的HAS段，直至从拥塞控制功能块22接收表明检测到的拥塞已经被解决的拥塞通知消息。
返回至图3B，在特定的拥塞模式期间，通知的缺失指示了拥塞(和解决方案参数)尚存。除非拥塞状态或参数改变，否则缺少拥塞被清除的通知对指示移动HAS客户端10应保持在特殊的拥塞状态来说是足够的。因此，当拥塞状态改变或由网络计算出的拥塞解决方案参数改变时，移动HAS客户端10接收拥塞通知消息。然而，在备选示例性实施例中，拥塞通知消息可以是周期性的。
如果移动HAS客户端10接收拥塞被清除的通知，那么在步骤S517移动HAS客户端10确定检测到的拥塞已经被解决。然后，在步骤S418，移动HAS客户端10退出特殊的拥塞模式并且继续以上述就图2B所讨论的同样的方式以收敛的稳定的速率继续进行所述活动的移动HAS会话。
返回至步骤S517，如果移动HAS客户端10确定检测到的拥塞未被解决，那么过程返回至步骤S406并且继续如上边所讨论的操作。在该情况下，如上所述，通知的缺失指示了拥塞(和解决方案参数)尚存，其触发了图3B所展示的所述方法的后续迭代(例如，步骤S406、S412、S517以及如果必要的话，S520、S508和S410)，以试图进一步促进小区拥塞的解决。
返回至步骤S406，如果移动HAS客户端10确定播放缓存区B是低的或耗尽的，那么在步骤S502移动HAS客户端10为下一视频段计算降低的速率并且以计算出的降低的速率请求下一段而无需或仅需名义上的延迟。在该情况下，延迟时间间隔的持续时间可以使名义上的(例如，小于或等于大约100ms)。在一个示例中，移动HAS客户端10以对于活动的 移动HAS会话来说可用的最小比特率请求下一视频段。在步骤S520，移动HAS客户端10可以以上述就S508讨论的相同的方式来计算降低的速率。所述过程随后进入步骤S412并且如上边所讨论的那样继续。
依照至少一些示例性实施例，拥塞控制功能块22可请求移动HAS客户端10关闭TCP套接字并且立即终止当前视频段的下载(例如，当被请求的下载尚未完成时)。
依据本文所讨论的一个或多个示例实施例的方法可被具现化为存储于计算机可读介质上的计算机可执行指令。当被在一个或多个计算机设备上执行时，所述一个或多个计算机设备可执行本文讨论的一个或多个方法。
为了说明和描述的目的提供了示例性实施例的上述描述。其并非旨在穷尽或限制本公开。详细的示例性实施例的个体单元或特性通常并非仅限于该特定的实施例，而是，在适用情况下是可互换的并且可在被选择的实施例中使用——即使没有明确地示出或描述。相同的单元或特性也可以多种方式来修改。这样的修改不应被视为对本公开的背离，并且所有的此类修正旨在被包括在本公开的范围之内。