内容递送系统及方法
【专利说明】内容递送系统及方法
[0001 ] 本发明涉及多播路由的领域。
[0002] 诸如音频和/或视频的数字媒体可以以单播或多播传输模式在数据通信网络上 从源到主机（终端用户）进行流式传输。示例应用包括电视和视频服务（包括所谓的"点 播"服务）以及视频会议。在单播传输中，媒体从源到由唯一的地址确定的单个网络目的地 被流传输。在多播传输中，媒体在单个传输中同时从源到一组主机被流传输。
[0003] 多播网络分为以下两部分操作：一个是使用诸如因特网组成员协议（IGMP)的协 议管理对组的主机的成员，并且第二个是管理对在网络中预订内容源的组的路由器的成 员。本领域的技术人员将理解，存在许多使用不同技术以建立组成员树的多播路由协议。本 工作是可适用的，但绝不限于，独立多播协议-稀疏模式（PM-SM)路由，RFC 4601。
[0004] 在单播模式中，当主机（终端用户）需要一段媒体内容时，它使用带有它想接收的 所述内容或播放列表的统一资源标识符（URI)的媒体流协议发送请求。典型的协议的示例 包括无状态HTTP流或者有状态的实时流协议（RTSP)。RTSP通常使用实时传输协议（RTP) 来传送内容本身，然而HTTP在它的对GET消息的响应中使用HTML主体传送内容。这使用 IP来封装并且被路由到媒体服务器。然后，使用单播将内容发送到主机。如果高速缓存就 位，则继对该段内容的进一步请求被指向高速缓存而不是数据源之后，对短时间段内的同 一内容的多个请求触发对内容的缓存过程。然而，每个源从高速缓存或者源接收数据的单 播流。这通过网络导致数据复制，期望该数据复制最小化以便对网络容量进行更有效的使 用。触发多播是解决该问题的一种方法。
[0005] 按照惯例，这样的触发响应于被交叉的上和/或下使用阈值被反应性地发起。如 果上阈值被超过，那么传输从单播切换到多播。当使用低于下阈值时，那么传输返回到单 播。
[0006] 根据本发明的第一方面，提供了一种在内容递送网络中从源分发内容的方法，该 方法包括：监视对内容项的传送的请求；获得针对所述内容的未来需求的预测；应用单播 至多播切换决定算法，切换决定算法考虑未来需求的预测并且被设置为确定至少一个触发 条件是否被满足；并且根据单播至多播切换决定算法的结果，开始针对内容项的多个单播 数据流到一多播数据流的转换，其中，针对所述内容的未来需求的预测是基于与针对所述 内容的实际需求无关的数据。与对所述内容的实际需求无关的数据包括从社会数据源获得 的数据和/或从搜索引擎获得的数据。
[0007] 通过以这种方式使用未来需求的预测，多播流可以主动地和自主地被发起，从而 改善网络资源的分配。
[0008] 可选地，该方法还可以包括保持针对所述内容项的针对指向所述源的所述请求的 统计记录，并且使用所述记录中的至少某些所述数据来获得所述未来需求的预测。
[0009] 通过例举的方式，未来需求的预测可以是基于先前时间段上的激活的会话的数 量。另选地，它可以是基于先前时间段上的激活的会话的平均数量，通过在所述时间段内的 时刻确定激活的会话的数量以及确定其平均来评价激活的会话的平均数量。
[0010] 未来需求的预测可能被限定于一天的时间（例如，关于每小时的新闻广播）、和/ 或一周的天。
[0011] 可选地，切换决定算法可以考虑统计记录中的数据。
[0012] 可选地，切换算法可以考虑统计记录中的一个或多个参数，所述参数选自包括以 下项的组：激活的会话的当前数量；在给定的时间段期间对所述内容的请求的总数；平均 会话持续时间；会话过早地结束的概率；所述内容的数据大小。
[0013] 该方法还可以包括保持选自包括以下项的组的一个或多个背景动作：周期性地选 择引导路由器不考虑在网络中正进行多播；候选引导路由器将他们的候选状态告知给所选 择的引导路由器；多播路由器向彼此发送"hello"消息，而不考虑在网络中正进行多播。
[0014] 可选地，将多个单播流转换为多播流的过程可以包括：生成组地址系统；创建针 对将被切换到多播的内容的会话描述信息；并且将主机加入多播数据流。
[0015] 转换过程还可以包括生成关于所述内容的多播特定的统一资源指示符。
[0016] 生成组地址系统可以包括分配针对每个统一资源标识符的一组地址，或者为主机 组和源的每个地理位置组合分配组地址。
[0017] 此外，生成组地址系统可以包括使用一组现有的组地址，或使用动态的地址池。另 选地，可以从地址分配服务器接收一组地址。
[0018] 转换过程还可以包括在被发送到各自的会合点的登记消息中封装来自源的分组。
[0019] 如果主机已经请求单播数据流并且还没有开始接收该流，则转换过程还可以包括 响应于发送到主机处的浏览器的代码嵌入新的多播统一资源标识符，或者向主机发送包括 组地址或者统一资源标识符的消息以获得该组地址。
[0020] 如果主机已经开始接收单播流，则转换过程还可以包括使用反向信道来向主机发 送组地址或者统一资源标识符以获得组地址。如果RTSP正被用于单播中，则该过程还可以 包括使用宣告（Announce)、重定向或者设置参数（Set_Parameter)请求向主机宣布变化。
[0021] 此外，转换过程可以包括响应于来自主机的请求使得多播内容在给定的时间开 始。
[0022] 另选地，如果HTTP正在被用于单播中，转换过程还可以包括响应于来自主机的针 对流方法的当前状态的请求，提供新的统一资源标识符或者主机可以建立成员关系的组地 址。
[0023] 转换过程还可以包括触发支持多播的扩展的IP模块的上层协议以发出成员加入 请求。
[0024] 可选地，转换过程还可以包括响应于主机检测到正经由单播和经由多播接收到基 本上相同的内容，终止单播会话，从而对网络容量进行更有效的使用。
[0025] 可以在诸如路由器（具体地，源的指定路由器）或服务器的网络设备上或者通过 诸如路由器（具体地，源的指定路由器）或服务器的网络设备执行上述方法。
[0026] 根据接收关于内容项的请求，该方法还可以包括服务器确定是否任何其它服务器 具有关于所述内容的任何激活的会话并且，如果有，合并对不同的服务器进行的多个会话 请求，使得单个服务器处理多个会话请求。该合并的多个会话请求可以足够触发多播，然 而，在合并之前，由单独的服务器处理的会话请求的数量可能还没有完成。因此，该合并过 程可以进一步改善网络资源的分配。
[0027] 可选地，触发条件可以包括针对内容的预测的未来需求的阈值。
[0028] 根据本发明的第二方面，提供了一种具有配置成根据本发明的第一方面执行方法 的逻辑的网络设备（例如，路由器或服务器）。
[0029] 根据本发明的第三方面，提供了一种计算机可实现指令产品，该计算机可实现指 令产品包括用于使得可编程计算设备实现本发明的第一方面的方法或者被配置为本发明 的第二方面的网络设备的计算机可实现指令。
[0030] 在此描述了系统的许多实施方式。对本领域的技术人员清楚的是，这些实施方式 中的每一个可以被独立地实现。然而，实施方式彼此结合更好地实现以提供多个优点作为 大型系统的一部分。一个实施方式的优选特征可以被直接应用于系统的其它实施方式。此 外，方法特征可以被直接应用于装置的方面。
[0031 ] 具体地，在上述所有方面中，在多播网络中，目的地可以是主机或者主机指定路由 器（H-DR)。主机可以是与末端用户或者内容的消费者有关的末端用户终端，或者可以是向 用户的设备供应内容的中间设备。例如，目的地可以是接收用于流传输到诸如互联网连接 的电视机、计算机、平板或电话的用户的终端的内容的家庭网络内的集线器。
[0032] 类似地，在上述所有方面中，源可以是在网络中供应内容的设备，或者可以是处理 到目的地的内容的路由的网络中的情报路由部件。内容可以穿过情报路由部件，或者部件 可以控制网络中的其它部件（诸如，源）以实现在此描述的方法。
[0033] 此外，在上述的所有实施方式中，内容优选地是视频内容和/或者音频内容，具体 地响应于来自用户的请求传送的点播内容。然而，技术人员将理解，本文描述的系统和方法 同样可以被应用于网络针对诸如文本或图像数据的数据或软件的分发。
[0034] 下面将仅通过示例的方式并且参照附图描述本发明的实施方式，其中：
[0035] 图1是具有多个单播流的网络的示意图；
[0036] 图2是其中多个单播流已经被转换为自主多播的图1的网络的示意图；
[0037] 图3示出了在源的指定路由器上操作的"多播使能器"；
[0038] 图4示出了与多播使能器相关的切换算法的操作；
[0039] 图5示出了与多播使能器相关的预测算法的操作；以及
[0040] 图6是根据一个实施方式的实现多播路由的网络的示意图。
[0041] 本实施方式代表对于将本发明付诸实践的申请人所已知的最佳方式。然而，它们 并不是实现该目的唯一方式。
[0042] 定义
[0043] 如在此使用的下面术语具有下面的定义：
[0044] 主机：从可以通过单播或者多播传送的源请求一些内容的末端用户设备。
[0045] 源：经由单播发送到主机或者经由多播推入网络的一些内容的提供者。
[0046] 内容：电子媒介，包括但不限于视频文件/流、线性TV、音频文件/流（会议、广播、 播客）、大文件下载等。
[0047] 播放器：在可以从源下载内容并且将其显示在主机处的主机上运行的软件程序。 可以经由浏览器插件（例如，Adobe Flash播放器）将播放器嵌入到网页中。
[0048] 固定流：以顺序的方式经由一些下载或者流机制进行一段内容的传输。主机将从 向前与由源的请求的接收一致的特定的起始位置接收内容。主机不能从该起始位置之前请 求内容。
[0049] 灵活流：以顺序的方式经由一些下载或者流机制进行一段内容的传输。主机自由 地从任意起始位置请求内容并且可以在内容中的位置之间自由切换，导致当前内容传送到 主机以在所请求的位置停止和恢复。
[0050] DR:指定路由器。
[0051] 网络体系结构
[0052] 在图6中示意性地示出了本系统的方面可以被实现于其中的网络800。多播网络 可以被用于从多个内容服务器或者源810、812、814中的一个向多个目的地或者主机816、 818、820中的每个传送诸如视频点播内容的内容。多播网络概念上可以被分为两个部分，其 中一个826包括主机和相邻的路由器822、824,该部分使用诸如因特网组管理协议（IGMP) 的协议进行通信以建立并且管理主机的多播组成员。在IPv6网络中，网络的该部分可以使 用多播监听发现（MLD)和ICMPv6(互联网控制消息协议）消息传送操作，并且在此对IGMP 和其它IPv4协议的参考旨在包括和涵盖等同的IPv6协议。
[0053] 多播网络828的其它概念上的部分通常使用诸如独立多播协议的协议通常在稀 疏模式（P頂-SM)下在网络的其余部分中从源810、812、814到与主机822、824相邻的路由 器路由和实现多播。具体地，本领域的技术人员将知道的PM-SM或者类似协议被用于对于 多播组管理路由器的成员