專利名稱：在基于分組的網(wǎng)絡(luò)上選擇性分發(fā)基于信元的視頻流的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般地涉及數(shù)據(jù)分發(fā)。更具體而言，本發(fā)明提供了用于有效且高效地將信道化的視頻流從基于信元的網(wǎng)絡(luò)分發(fā)到基于分組的網(wǎng)絡(luò)上的技術(shù)和機(jī)制。
背景技術(shù)：
諸如同步光網(wǎng)絡(luò)(SONET)這樣的專用網(wǎng)絡(luò)提供了用于將視頻遞送到多個(gè)偏遠(yuǎn)位置的機(jī)制。諸如鄉(xiāng)村城鎮(zhèn)這樣的偏遠(yuǎn)位置可以通過專用網(wǎng)絡(luò)連接到內(nèi)容提供商。針對(duì)各種信道的視頻流被分配以固定的時(shí)隙以便傳送。
可以主要使用基于信元的體系結(jié)構(gòu)將視頻從內(nèi)容提供商遞送到顧客。但是，專用網(wǎng)絡(luò)通常是不靈活的。一旦分配了時(shí)隙，就不能基于帶寬要求的動(dòng)態(tài)變化來重新分配時(shí)隙。此外，專用網(wǎng)絡(luò)維護(hù)起來通常較為昂貴，并且與更普遍的基于分組的網(wǎng)絡(luò)是不兼容的。但是，將專用視頻遞送網(wǎng)絡(luò)更新到基于分組的網(wǎng)絡(luò)可能是非常昂貴的。
因此，需要提供改進(jìn)用于集成基于分組的網(wǎng)絡(luò)和基于信元的網(wǎng)絡(luò)以遞送視頻流的機(jī)制和技術(shù)的技術(shù)。還需要在提供基于分組的體系結(jié)構(gòu)的許多益處的同時(shí)允許專用網(wǎng)絡(luò)的分層更新。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明，提供了允許在基于分組的網(wǎng)絡(luò)上選擇性地分發(fā)視頻信息的方法和設(shè)備。在邊緣路由器處從基于信元的網(wǎng)絡(luò)接收與特定信道相關(guān)聯(lián)的視頻信息。邊緣路由器使用標(biāo)簽交換來將視頻信息選擇性地分發(fā)到基于分組的網(wǎng)絡(luò)中的指定節(jié)點(diǎn)。
在一個(gè)實(shí)施例中，提供了一種用于在分組交換網(wǎng)絡(luò)上傳送視頻數(shù)據(jù)的方法。接收在基于信元的網(wǎng)絡(luò)上傳送的視頻數(shù)據(jù)。該視頻數(shù)據(jù)與虛電路相關(guān)聯(lián)。將虛電路映射到與基于分組的網(wǎng)絡(luò)相關(guān)聯(lián)的虛擬局域網(wǎng)。虛擬局域網(wǎng)與基于分組的網(wǎng)絡(luò)中的一組節(jié)點(diǎn)相關(guān)聯(lián)。將虛擬局域網(wǎng)與標(biāo)簽信息相關(guān)聯(lián)。標(biāo)簽信息被基于分組的網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)用于分發(fā)視頻數(shù)據(jù)。
在另一個(gè)實(shí)施例中，提供了一種邊緣路由器。該邊緣路由器包括接口和處理器。接口被配置為接收在基于信元的網(wǎng)絡(luò)上傳送的視頻數(shù)據(jù)。視頻數(shù)據(jù)與虛電路相關(guān)聯(lián)。處理器被配置為將虛電路映射到與基于分組的網(wǎng)絡(luò)相關(guān)聯(lián)的虛擬局域網(wǎng)并且將虛擬局域網(wǎng)與標(biāo)簽信息相關(guān)聯(lián)。虛擬局域網(wǎng)與基于分組的網(wǎng)絡(luò)中的一組節(jié)點(diǎn)相關(guān)聯(lián)。標(biāo)簽信息被基于分組的網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)用于分發(fā)視頻數(shù)據(jù)。
對(duì)本發(fā)明的性質(zhì)和優(yōu)點(diǎn)的進(jìn)一步理解將通過參考說明書和附圖的剩余部分來實(shí)現(xiàn)。


通過結(jié)合附圖參考以下描述可以最透徹地理解本發(fā)明，附圖示出了本發(fā)明的特定實(shí)施例。
圖1是使用基于信元的體系結(jié)構(gòu)的遞送視頻的系統(tǒng)的圖示。
圖2是核心分組交換網(wǎng)絡(luò)的圖示。
圖3是充當(dāng)使用遺留分發(fā)和頭端(headend)節(jié)點(diǎn)的視頻遞送系統(tǒng)的核心分組交換網(wǎng)絡(luò)的圖示。
圖4A是示出傳送到邊緣路由器的協(xié)議數(shù)據(jù)單元的圖示。
圖4B是示出邊緣路由器處生成的標(biāo)簽交換分組的圖示。
圖5是用于將虛電路關(guān)聯(lián)到虛擬局域網(wǎng)的表的圖示。
圖6是示出用于在核心分組網(wǎng)絡(luò)上傳送協(xié)議數(shù)據(jù)單元的技術(shù)的流程圖。
圖7是示出用于將核心分組網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)提供到目的地節(jié)點(diǎn)的技術(shù)的流程圖。
圖8是示出路由器的圖示。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)將詳細(xì)參考本發(fā)明的某些特定實(shí)施例，其中包括發(fā)明人所構(gòu)想的實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的最佳模式。這些特定實(shí)施例的示例在附圖中示出。雖然是結(jié)合這些特定實(shí)施例來描述本發(fā)明的，但是應(yīng)當(dāng)理解，并不想要將本發(fā)明限制到所描述的實(shí)施例。相反，想要覆蓋所附權(quán)利要求所限定的本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)所包括的替換、修改和等同物。
例如，將在視頻流遞送的上下文中描述本發(fā)明的技術(shù)和機(jī)制。但是，應(yīng)當(dāng)注意，本發(fā)明的技術(shù)和機(jī)制雖然尤其適用于視頻流，但是也可應(yīng)用到其他類型的數(shù)據(jù)和信號(hào)。在下面的描述中，闡述了許多具體細(xì)節(jié)在提供對(duì)本發(fā)明的透徹理解。沒有這些具體細(xì)節(jié)中的某些或全部也可以實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。沒有詳細(xì)描述公知的過程操作以避免不必要地模糊本發(fā)明的主題。此外，本申請(qǐng)中提到特定的單數(shù)實(shí)體包括這樣的可能除非上下文明確指出，否則本發(fā)明的方法和設(shè)備可以用多于一個(gè)實(shí)體來實(shí)現(xiàn)。
多種協(xié)議被用于在網(wǎng)絡(luò)上分發(fā)視頻流。視頻或任何其他類似的帶寬密集型數(shù)據(jù)一般是在利用專用的基礎(chǔ)設(shè)施的網(wǎng)絡(luò)上分發(fā)的。在一個(gè)示例中，視頻流是利用異步傳輸模式(ATM)連接和同步光網(wǎng)絡(luò)(SONET)連接的組合來分發(fā)的。雖然專用網(wǎng)絡(luò)在遞送視頻流方面是有效的，但是它們通常是昂貴且不靈活的。此外，這些專用網(wǎng)絡(luò)一般未與更常見的分組化網(wǎng)絡(luò)良好地集成。
諸如因特網(wǎng)協(xié)議(IP)網(wǎng)絡(luò)這樣的分組化網(wǎng)絡(luò)的越來越大的能力允許了在不使用專用基礎(chǔ)設(shè)施的情況下遞送視頻流。傳統(tǒng)上，基礎(chǔ)設(shè)施常被構(gòu)建來專用于遞送視頻這一單一目的。在一個(gè)示例中，鄉(xiāng)村地區(qū)的一組城市將會(huì)接收在該專用網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施上分發(fā)的衛(wèi)星饋送的視頻數(shù)據(jù)。該基礎(chǔ)設(shè)施中的許多是不靈活的，并且正在逐漸被淘汰。但是，該專用基礎(chǔ)設(shè)施中的許多仍在工作中。此外，用更靈活的IP網(wǎng)絡(luò)來完全替換該專用基礎(chǔ)設(shè)施的成本將會(huì)是很高昂的。在許多情況下，需要繼續(xù)以允許分層更新到分組化體系結(jié)構(gòu)的方式來使用該專用基礎(chǔ)設(shè)施。
在某些情況下，服務(wù)提供商可能希望在使用分組化網(wǎng)絡(luò)的同時(shí)繼續(xù)使用專用基礎(chǔ)設(shè)施。可以更新節(jié)點(diǎn)群組，同時(shí)保持網(wǎng)絡(luò)中的其他節(jié)點(diǎn)的功能。因此，本發(fā)明的技術(shù)允許了將分組化網(wǎng)絡(luò)與專用于遞送諸如視頻流這樣的數(shù)據(jù)流的遺留網(wǎng)絡(luò)高效地集成。
圖1是示出一般用于遞送視頻流的專用網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)示例的圖示。專用網(wǎng)絡(luò)包括內(nèi)容服務(wù)器101。在一個(gè)示例中，內(nèi)容服務(wù)器101是提供視頻流到相對(duì)偏遠(yuǎn)的位置(例如人煙稀少地區(qū))的衛(wèi)星饋送。在另一個(gè)示例中，內(nèi)容服務(wù)器101包括視頻信息的數(shù)據(jù)庫。在另一個(gè)示例中，內(nèi)容服務(wù)器101與提供視頻內(nèi)容的廣播臺(tái)集成。內(nèi)容服務(wù)器101一般通過將視頻信息布置成固定大小的信元來將視頻信息遞送到服務(wù)提供商103。
根據(jù)各種實(shí)施例，視頻信息被施以運(yùn)動(dòng)圖片專家組(MPEG2)編碼，并被用異步傳輸模式(ATM)信元提供到服務(wù)提供商103。標(biāo)識(shí)符一般與每個(gè)信元一起提供，以指示與視頻信息相關(guān)聯(lián)的信道。針對(duì)數(shù)百個(gè)不同信道的視頻信息可以用數(shù)百個(gè)不同的虛電路標(biāo)識(shí)符來提供。服務(wù)提供商103組織視頻信息，以通過諸如SONET環(huán)131這樣的專用基礎(chǔ)設(shè)施傳送到各種分發(fā)節(jié)點(diǎn)121-127。
在某些示例中，幾個(gè)分發(fā)節(jié)點(diǎn)位于多個(gè)較小的城鎮(zhèn)中的每一個(gè)中。服務(wù)提供商103對(duì)視頻流信元進(jìn)行格式編排以便傳送到SONET環(huán)131上。可以使用多種信元適配技術(shù)。使用ATM信元傳送的視頻流可以用ATM適配層5(AAL5)來傳送到SONET環(huán)131上。利用AAL5，服務(wù)提供商103將視頻流信元轉(zhuǎn)換成連接到尾部(trailer)的兩個(gè)視頻幀的塊。在一個(gè)示例中，2個(gè)MPEG幀被附接到一個(gè)尾部，以便傳送到專用SONET網(wǎng)絡(luò)上。
任何使用固定長度信元或固定長度時(shí)隙和經(jīng)適配的固定長度信元的網(wǎng)絡(luò)在這里都被稱為基于信元的網(wǎng)絡(luò)。在一個(gè)示例中，基于信元的網(wǎng)絡(luò)使用時(shí)分復(fù)用來傳送攜帶視頻幀的經(jīng)適配的ATM信元。時(shí)分復(fù)用網(wǎng)絡(luò)分配用于傳送不同數(shù)據(jù)流的時(shí)隙。在一個(gè)示例中，分配了許多重復(fù)的時(shí)隙以用于許多不同信道的傳送。在另一個(gè)示例中，基于信元的網(wǎng)絡(luò)包括利用ATM信元傳送數(shù)據(jù)的多個(gè)節(jié)點(diǎn)。雖然時(shí)分復(fù)用網(wǎng)絡(luò)在傳輸視頻數(shù)據(jù)方面是有效的，但這種網(wǎng)絡(luò)是不靈活的。在許多情況下，在時(shí)隙被分配之后，一直到信道被重新分配為止，新的數(shù)據(jù)或額外的數(shù)據(jù)都不能被傳送。
基于時(shí)隙的SONET環(huán)131基礎(chǔ)設(shè)施被用作廣播網(wǎng)絡(luò)。在典型情況下，包括兩個(gè)視頻幀和一個(gè)尾部的視頻塊被從節(jié)點(diǎn)111傳送到節(jié)點(diǎn)119。節(jié)點(diǎn)119基于信道或虛電路信息來識(shí)別分發(fā)節(jié)點(diǎn)121是否應(yīng)當(dāng)接收視頻信息。如果分發(fā)節(jié)點(diǎn)121被配置為接收視頻流，則視頻信息被轉(zhuǎn)發(fā)到分發(fā)節(jié)點(diǎn)121和下一個(gè)SONET環(huán)節(jié)點(diǎn)117。在許多情況下，傳送到分發(fā)節(jié)點(diǎn)和下一SONET環(huán)節(jié)點(diǎn)是利用傳統(tǒng)的添加丟棄復(fù)用(ADM)來完成的。視頻信息可以按順時(shí)針或逆時(shí)針方向在SONET環(huán)中發(fā)送，但一般只使用一個(gè)方向，直到檢測(cè)到連接故障為止。當(dāng)信息被從SONET環(huán)節(jié)點(diǎn)119傳送到分發(fā)節(jié)點(diǎn)121時(shí)，視頻塊一般被重新封裝以形成ATM信元。
專用SONET環(huán)網(wǎng)絡(luò)一般具有為了互用性而緊密集成的節(jié)點(diǎn)，其中包括內(nèi)容服務(wù)器101、服務(wù)提供商103、SONET環(huán)節(jié)點(diǎn)111-119以及分發(fā)節(jié)點(diǎn)121-127。雖然專用的基于信元的體系結(jié)構(gòu)是不靈活的，但是這種不靈活多是源于SONET環(huán)中時(shí)分復(fù)用的使用。一旦分配了時(shí)隙，就不能再傳送額外的信道或額外的數(shù)據(jù)。對(duì)網(wǎng)絡(luò)的SONET環(huán)部分進(jìn)行有限更新同時(shí)維持體系結(jié)構(gòu)的其他部分可以增大靈活性同時(shí)還控制成本。
圖2是示出諸如IP網(wǎng)絡(luò)這樣的傳統(tǒng)分組化網(wǎng)絡(luò)的圖示。任何使用可變長度數(shù)據(jù)塊傳送數(shù)據(jù)的節(jié)點(diǎn)群組在這里都被稱為基于分組的網(wǎng)絡(luò)或分組化網(wǎng)絡(luò)。分組化網(wǎng)絡(luò)包括高度互連的核心路由器201-207和較松散連接的邊緣路由器211-217。任何耦合到三個(gè)或更多個(gè)其他路由器的路由器可以被稱為核心路由器。更多地位于服務(wù)提供商網(wǎng)絡(luò)的外圍并且一般連接到不同類型的網(wǎng)絡(luò)或不同服務(wù)提供商的網(wǎng)絡(luò)的任何路由器被稱為邊緣路由器。在某些情況下，基于變化的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?，核心路由器可以變成邊緣路由器，反之亦然。術(shù)語核心路由器和邊緣路由器在這里只是出于方便而使用的。在許多情況下，核心和邊緣路由器是可互換的。比起諸如SONET環(huán)這樣的時(shí)分復(fù)用網(wǎng)絡(luò)來，分組化網(wǎng)絡(luò)更為普遍，并且還更為靈活。利用諸如目的地地址和標(biāo)簽這樣的機(jī)制，個(gè)體分組被從源路由到目的地。
分組基于每個(gè)路由器處的轉(zhuǎn)發(fā)判決從一個(gè)網(wǎng)絡(luò)實(shí)體行進(jìn)到下一個(gè)網(wǎng)絡(luò)實(shí)體。在一個(gè)示例中，分組基于核心路由器207處的獨(dú)立轉(zhuǎn)發(fā)判決從核心路由器207行進(jìn)到核心路由器205。分組的下一跳是基于諸如分組頭部中的目的地地址這樣的信息來確定的。也可用標(biāo)簽交換來確定下一跳。標(biāo)簽交換允許了路由器不是基于分組頭部中的目的地地址而是基于與分組相關(guān)聯(lián)的標(biāo)簽信息來作出轉(zhuǎn)發(fā)判決。在每一跳處不需要對(duì)分組頭部進(jìn)行分析。
分組中的標(biāo)簽被用于索引轉(zhuǎn)發(fā)表或路由選擇表中的條目，所述轉(zhuǎn)發(fā)表或路由選擇表包括在分組被轉(zhuǎn)發(fā)時(shí)將使用的下一跳信息和一個(gè)或多個(gè)新標(biāo)簽的集合。下一跳隨后可以使用新標(biāo)簽來轉(zhuǎn)發(fā)幀。像IP網(wǎng)絡(luò)的多協(xié)議標(biāo)簽交換(MPLS)這樣的標(biāo)簽交換在RFC 3031中描述。
本發(fā)明的技術(shù)和機(jī)制認(rèn)識(shí)到使用標(biāo)簽交換允許了分組交換網(wǎng)絡(luò)與傳統(tǒng)的專用視頻遞送網(wǎng)絡(luò)的高效集成。
圖3是示出基于分組的網(wǎng)絡(luò)與基于信元的網(wǎng)絡(luò)的集成的一個(gè)示例的圖示。基于分組的網(wǎng)絡(luò)包括與邊緣路由器311-317相關(guān)聯(lián)的網(wǎng)絡(luò)301。邊緣路由器311、313和315不連接到其他基于分組的網(wǎng)絡(luò)，而是連接到與遺留視頻傳送網(wǎng)絡(luò)相關(guān)聯(lián)的分發(fā)節(jié)點(diǎn)。在一個(gè)示例中，遺留分發(fā)節(jié)點(diǎn)321、323和325是配置為使用從AAL5視頻塊轉(zhuǎn)換成的ATM信元傳送視頻流的基于信元的節(jié)點(diǎn)。在另一個(gè)示例中，遺留分發(fā)節(jié)點(diǎn)321、323和325被配置為以基于信元的格式傳送MPEG2幀。邊緣路由器317不僅連接到核心路由器307，還連接到服務(wù)提供商節(jié)點(diǎn)331。遺留服務(wù)提供商節(jié)點(diǎn)331被配置為取得以固定大小信元方式從內(nèi)容提供商341接收的視頻流，并在特定信道上傳送視頻塊。
如上所述，視頻流信元通常與特定虛電路或信道相關(guān)聯(lián)。虛電路或信道允許將數(shù)據(jù)選擇性地分發(fā)到指定分發(fā)節(jié)點(diǎn)。典型IP網(wǎng)絡(luò)不具有基于虛電路或信道廣播視頻數(shù)據(jù)和選擇性地分發(fā)視頻信息的機(jī)制。雖然可以使用IP廣播機(jī)制，但卻必須改變額外的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施。在某些示例中，服務(wù)提供商節(jié)點(diǎn)331和遺留分發(fā)節(jié)點(diǎn)321、323和325將必須被改變。內(nèi)容提供商341也必須修改傳送格式以支持IP廣播。
但是，本發(fā)明的技術(shù)使用標(biāo)簽交換來提供一種用于廣播視頻數(shù)據(jù)同時(shí)將視頻數(shù)據(jù)選擇性地分發(fā)到指定節(jié)點(diǎn)的機(jī)制。視頻數(shù)據(jù)的選擇性廣播可以通過只在邊緣路由器處實(shí)現(xiàn)改變來完成，雖然其他節(jié)點(diǎn)也可以被改變。任何用于將視頻數(shù)據(jù)分發(fā)到多個(gè)指定節(jié)點(diǎn)的機(jī)制在這里都被稱為選擇性廣播。
本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)想了使用標(biāo)簽來將諸如視頻數(shù)據(jù)這樣的數(shù)據(jù)分發(fā)到多個(gè)指定節(jié)點(diǎn)。在一個(gè)實(shí)施例中，邊緣路由器接收與特定信道相關(guān)聯(lián)的視頻信息。邊緣路由器隨后訪問數(shù)據(jù)庫以確定哪些其他邊緣路由器被配置為接收該信道。在一個(gè)示例中，在視頻數(shù)據(jù)被傳送到核心網(wǎng)絡(luò)上之前，與每個(gè)指定的邊緣路由器相關(guān)聯(lián)的標(biāo)簽隨后被附加到包含視頻數(shù)據(jù)的分組。在另一個(gè)示例中，從存儲(chǔ)設(shè)備訪問單個(gè)標(biāo)簽以允許將視頻數(shù)據(jù)傳送到特定的指定節(jié)點(diǎn)。在另一個(gè)示例中，分組網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)被配置為多個(gè)虛擬局域網(wǎng)(VLAN)。
每個(gè)虛電路可以對(duì)應(yīng)于一個(gè)特定VLAN。在一個(gè)示例中，特定虛電路中的視頻數(shù)據(jù)應(yīng)當(dāng)被傳送到兩個(gè)遺留分發(fā)節(jié)點(diǎn)323和325。與特定虛電路相對(duì)應(yīng)的虛擬LAN被配置為包括邊緣路由器313、315和317。在另一個(gè)示例中，遺留分發(fā)節(jié)點(diǎn)321被配置為接收與特定信道相關(guān)聯(lián)的視頻數(shù)據(jù)。與特定信道相對(duì)應(yīng)的虛擬LAN被邊緣路由器311和317用虛擬專用LAN服務(wù)(VPLS)虛擬地支持。邊緣路由器317接收來自服務(wù)提供商331的視頻信息。邊緣路由器317在將視頻數(shù)據(jù)傳送到對(duì)應(yīng)于與視頻數(shù)據(jù)相關(guān)聯(lián)的虛電路的虛擬LAN上之前對(duì)視頻數(shù)據(jù)進(jìn)行格式編排。VPLS在M.Lasserre等人的Virtual Private LAN Services Over MPLS中描述，該文獻(xiàn)可從Internet Engineering Task Force作為draft-lasserre-vkompella-ppvpn-vpls-04.txt獲得。MPLS上的虛擬專用LAN服務(wù)(VPLS)解決方案，也稱為透明LAN服務(wù)(TLS)，為給定用戶集合創(chuàng)建了仿真LAN網(wǎng)段。它在接近給定用戶集合的以太網(wǎng)MAC地址上給出了完全能夠進(jìn)行學(xué)習(xí)和轉(zhuǎn)發(fā)的第2層廣播域。許多VPLS服務(wù)可以從提供商邊緣節(jié)點(diǎn)支持。
在一個(gè)示例中，應(yīng)當(dāng)基于與視頻數(shù)據(jù)相關(guān)聯(lián)的虛電路信息將視頻數(shù)據(jù)分發(fā)到遺留節(jié)點(diǎn)323和325。邊緣路由器317添加與和遺留節(jié)點(diǎn)325相關(guān)聯(lián)的邊緣路由器315相關(guān)聯(lián)的標(biāo)簽信息。當(dāng)邊緣路由器315接收到視頻信息時(shí)，邊緣路由器將視頻信息轉(zhuǎn)發(fā)到遺留節(jié)點(diǎn)325，還調(diào)整標(biāo)簽以允許將視頻信息傳送到邊緣路由器313。在典型情況下，邊緣路由器將會(huì)接收數(shù)據(jù)并且只將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)到單個(gè)節(jié)點(diǎn)。但是，本發(fā)明的技術(shù)通過使邊緣路由器將視頻數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)到多個(gè)節(jié)點(diǎn)來允許廣播視頻數(shù)據(jù)。在一個(gè)示例中，邊緣路由器將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)到遺留分發(fā)節(jié)點(diǎn)325以及另一個(gè)邊緣路由器313。
用于分發(fā)視頻數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)發(fā)和路由選擇表可以在每個(gè)虛擬LAN的基礎(chǔ)上提供。即，對(duì)于邊緣或核心路由器作為其一部分的每個(gè)VLAN，有一個(gè)路由選擇表可用。在包括數(shù)百個(gè)信道的示例中，每個(gè)路由器可以具有數(shù)百個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)或路由選擇表。信道特有路由選擇表允許了將視頻信息廣播到指定節(jié)點(diǎn)。
圖4A是示出用于傳送視頻信息的傳統(tǒng)ATM信元的圖示。根據(jù)各種實(shí)施例，多個(gè)ATM信元411各自包括視頻信息和虛電路標(biāo)識(shí)符(VCI)。在許多情況下，還包括了虛擬路徑標(biāo)識(shí)符(VPI)。多個(gè)ATM信元被組織為幀401和403，并且與尾部435相結(jié)合，以形成協(xié)議數(shù)據(jù)單元(PDU)421，以便傳送到諸如SONET環(huán)這樣的網(wǎng)絡(luò)上。用多個(gè)信元形成的并且被傳送到時(shí)分復(fù)用網(wǎng)絡(luò)的任何視頻塊在這里被稱為PDU。在一個(gè)實(shí)施例中，每個(gè)幀401和403是一個(gè)MPEG幀。ATM信元411在邊緣路由器處被從服務(wù)提供商節(jié)點(diǎn)接收，并被重新編排格式成為PDU。
圖4B是示出用于在基于分組的網(wǎng)絡(luò)上傳送視頻信息的分組格式的圖示。根據(jù)各種實(shí)施例，邊緣路由器接收PDU并去除尾部405。幀被重新封裝上以太網(wǎng)頭部451。在一個(gè)實(shí)施例中，以太網(wǎng)頭部包括目的地地址和未使用的源地址。在另一個(gè)實(shí)施例中，目的地地址是廣播地址。包括利用信道信息從視頻信元識(shí)別出的一個(gè)或多個(gè)標(biāo)簽的MPLS頭部461被添加到分組。
圖5是示出邊緣路由器可用來基于虛電路信息確定標(biāo)簽的一個(gè)機(jī)制的圖示。任何用于識(shí)別與特定虛電路相關(guān)聯(lián)的特定目的地節(jié)點(diǎn)的機(jī)制在這里被稱為VLAN映射表。在一個(gè)實(shí)施例中，VLAN映射表是在網(wǎng)絡(luò)設(shè)置過程期間編寫的。VLAN映射表可由網(wǎng)絡(luò)管理員更新。根據(jù)各種實(shí)施例，VLAN映射表包括標(biāo)識(shí)信道501、虛電路503、VLAN 505和標(biāo)簽507的列。在一個(gè)示例中，信道53對(duì)應(yīng)于虛電路32和VLAN 81。與虛電路32相關(guān)聯(lián)的視頻數(shù)據(jù)將被添加有標(biāo)簽101。
圖6是示出用于選擇性地將視頻數(shù)據(jù)從基于信元的網(wǎng)絡(luò)廣播到基于分組的網(wǎng)絡(luò)上的一種技術(shù)的流程圖。根據(jù)各種實(shí)施例，在601處，視頻數(shù)據(jù)在邊緣路由器中被接收。在一個(gè)示例中，視頻數(shù)據(jù)是以AAL5格式接收的，該格式具有兩個(gè)視頻幀和一個(gè)相關(guān)聯(lián)的尾部。根據(jù)各種實(shí)施例，兩個(gè)視頻幀是MPEG2編碼的視頻幀。在603處，針對(duì)視頻信息，虛電路、信道和虛擬LAN被識(shí)別。在一個(gè)示例中，虛電路、信道和虛擬LAN是從網(wǎng)絡(luò)或系統(tǒng)管理員所設(shè)置的表中識(shí)別的。在605處，視頻信息尾部被去除。在607處，以太網(wǎng)頭部被添加到視頻信息。雖然以太網(wǎng)頭部一般將不用于路由視頻信息，但是源和目的地信息仍可被提供。
在一個(gè)示例中，源標(biāo)識(shí)符是任何隨機(jī)值，標(biāo)識(shí)符目的地是廣播值0xFFFFFF。在609處，一個(gè)或多個(gè)標(biāo)簽被添加到視頻信息，以允許視頻數(shù)據(jù)的路由。一個(gè)或多個(gè)標(biāo)簽也可從VLAN映射表獲取。一個(gè)或多個(gè)標(biāo)簽可用于將視頻信息廣播到指定的鄰居節(jié)點(diǎn)。通過使用標(biāo)簽路由選擇，基于分組的網(wǎng)絡(luò)中的其他節(jié)點(diǎn)可被繞過。在一個(gè)實(shí)施例中，指定特定傳送路由的整個(gè)標(biāo)簽序列被添加到該視頻信息分組。在另一個(gè)示例中，提供了單個(gè)標(biāo)簽。在另一個(gè)示例中，提供了與每個(gè)指定的目的地邊緣路由器相關(guān)聯(lián)的多個(gè)標(biāo)簽。可以基于信道信息確定一組指定的目的地節(jié)點(diǎn)。利用標(biāo)簽信息，分組被轉(zhuǎn)發(fā)到基于分組的網(wǎng)絡(luò)上并被路由。
圖7是示出當(dāng)從基于分組的網(wǎng)絡(luò)接收到視頻信息時(shí)對(duì)視頻信息的處理的流程圖。在701處，在邊緣路由器處從基于分組的網(wǎng)絡(luò)接收到視頻數(shù)據(jù)。在典型情況下，邊緣路由器將會(huì)只訪問轉(zhuǎn)發(fā)表并將視頻數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)到另一個(gè)節(jié)點(diǎn)。但是，本發(fā)明的技術(shù)和機(jī)制允許了將視頻數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)到多個(gè)節(jié)點(diǎn)。在703處，視頻分組被處理以去除標(biāo)簽交換和以太網(wǎng)頭部?；蛘?，視頻幀被從視頻分組中提取出來。在705處，幀尾部被添加到視頻信息，以允許轉(zhuǎn)發(fā)到基于信元的遺留分發(fā)節(jié)點(diǎn)。在707處，視頻信息被轉(zhuǎn)發(fā)到遺留分發(fā)節(jié)點(diǎn)。在一個(gè)實(shí)施例中，在709處，標(biāo)簽被從標(biāo)簽交換頭部中去除并被用于訪問轉(zhuǎn)發(fā)表中的條目。在711處，新標(biāo)簽被獲取。應(yīng)當(dāng)注意，在某些實(shí)施例中，在視頻分組中已經(jīng)提供了標(biāo)簽序列，不獲取新的替換標(biāo)簽。在另一個(gè)實(shí)施例中，標(biāo)簽被去除并被用于轉(zhuǎn)發(fā)視頻信息。后續(xù)的標(biāo)簽已經(jīng)被包括在標(biāo)簽交換頭部中。但是，在許多實(shí)施例中，在713處，現(xiàn)有的標(biāo)簽被用新標(biāo)簽替換，以允許視頻信息的轉(zhuǎn)發(fā)。
本發(fā)明的技術(shù)和機(jī)制可在多種設(shè)備上實(shí)現(xiàn)。在一個(gè)示例中，技術(shù)和機(jī)制可以實(shí)現(xiàn)在邊緣路由器上的軟件、固件或硬件中。在一個(gè)示例中，邊緣路由器可以位于計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的單個(gè)芯片上。
本發(fā)明的技術(shù)的軟件或軟件/硬件混合實(shí)現(xiàn)方式可以實(shí)現(xiàn)在由存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中的計(jì)算機(jī)程序選擇性地激活或重配置的通用可編程機(jī)器上。這種可編程機(jī)器可以是設(shè)計(jì)為處理網(wǎng)絡(luò)流量的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，例如路由器或交換機(jī)。例如，本發(fā)明的映射機(jī)制可以是特別配置的路由器或服務(wù)器，例如可從San Jose，California的Cisco Systems，Inc獲得的特別配置的1600、6500、7600和12000型路由器。這些機(jī)器的一般體系結(jié)構(gòu)將從下面的描述中顯現(xiàn)出來。在替換實(shí)施例中，技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)在通用網(wǎng)絡(luò)主機(jī)上，例如個(gè)人計(jì)算機(jī)或工作站上。此外，本發(fā)明可以至少部分實(shí)現(xiàn)在用于網(wǎng)絡(luò)設(shè)備或通用計(jì)算設(shè)備的卡(例如接口卡)上。
現(xiàn)參考圖8，適合于實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備860包括主中央處理單元(CPU)862、接口868和總線867(例如PCI總線)或互連。當(dāng)在適當(dāng)?shù)能浖蚬碳目刂葡聞?dòng)作時(shí)，CPU 862可以負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn)與所需網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的功能相關(guān)聯(lián)的特定功能。例如，當(dāng)被配置為網(wǎng)關(guān)設(shè)備時(shí)，CPU 862可以負(fù)責(zé)去除標(biāo)記、確定與標(biāo)記相關(guān)聯(lián)的服務(wù)并且用其他形式的頭部信息來替換標(biāo)記。CPU 862優(yōu)選在包括操作系統(tǒng)和任何適當(dāng)?shù)膽?yīng)用軟件在內(nèi)的軟件的控制下實(shí)現(xiàn)所有這些功能。
CPU 862可以包括一個(gè)或多個(gè)處理器863，例如來自Motorola微處理器家族或MIPS微處理器家族的處理器。在替換實(shí)施例中，處理器863是特別設(shè)計(jì)的用于控制網(wǎng)絡(luò)設(shè)備860的操作的硬件。在特定實(shí)施例中，存儲(chǔ)器861(例如非易失性RAM和/或ROM)也形成CPU 862的一部分。但是，存在許多不同的存儲(chǔ)器耦合到系統(tǒng)的方式。存儲(chǔ)器塊861可以用于多種目的，例如，緩存和/或存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，編程指令等等。
接口868一般是作為接口卡提供的(有時(shí)稱為“線路卡”)。一般來說，它們控制網(wǎng)絡(luò)上數(shù)據(jù)分組的發(fā)送和接收，并且有時(shí)支持與網(wǎng)絡(luò)設(shè)備860一起使用的其他外圍設(shè)備?？梢蕴峁┑慕涌谟幸蕴W(wǎng)接口、幀中繼接口、線纜接口、DSL接口、令牌環(huán)接口等等。此外，可以提供各種甚高速接口，例如快速以太網(wǎng)接口、千兆比特以太網(wǎng)接口、ATM接口、HSSI接口、POS接口、FDDI接口等等。一般來說，這些接口可以包括適于與適當(dāng)?shù)慕橘|(zhì)通信的端口。在某些情況下，它們還可以包括獨(dú)立的處理器，并且在某些情況下，可以包括非易失性RAM。獨(dú)立處理器可以控制諸如分組交換、媒體控制和管理之類的通信密集型任務(wù)。通過為通信密集型任務(wù)提供單獨(dú)的處理器，這些接口允許了主微處理器862高效地執(zhí)行路由選擇計(jì)算、網(wǎng)絡(luò)診斷、安全性功能等等。
雖然圖8所示的系統(tǒng)示出了本發(fā)明的一個(gè)特定的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，但是它絕不是可以實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的唯一網(wǎng)絡(luò)設(shè)備體系結(jié)構(gòu)。例如，常使用具有處理通信以及路由計(jì)算等的單個(gè)處理器的體系結(jié)構(gòu)。此外，其他類型的接口和介質(zhì)也可以與網(wǎng)絡(luò)設(shè)備一起使用。
不論網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的配置如何，它都可以采用被配置為存儲(chǔ)數(shù)據(jù)、用于通用通用網(wǎng)絡(luò)操作的程序指令和/或與這里描述的技術(shù)的功能相關(guān)的其他信息的一個(gè)或多個(gè)存儲(chǔ)器或存儲(chǔ)器模塊(例如存儲(chǔ)器塊865)。程序指令例如可以控制操作系統(tǒng)和/或一個(gè)或多個(gè)應(yīng)用的操作。一個(gè)或多個(gè)存儲(chǔ)器還可以被配置為存儲(chǔ)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、映射表和/或這里描述的其他特定的非程序信息。
由于這種信息和程序指令可以用來實(shí)現(xiàn)這里描述的系統(tǒng)/方法，因此本發(fā)明涉及包括用于執(zhí)行這里描述的各種操作的程序指令、狀態(tài)信息等的機(jī)器可讀介質(zhì)。機(jī)器可讀介質(zhì)的示例包括但不限于磁介質(zhì)，例如硬盤、軟盤和磁帶；光介質(zhì)，例如CD-ROM盤；磁光介質(zhì)，例如光盤；以及特別配置為存儲(chǔ)和執(zhí)行程序指令的硬件，例如只讀存儲(chǔ)器器件(ROM)和隨機(jī)訪問存儲(chǔ)器(RAM)。本發(fā)明也可以實(shí)現(xiàn)在在諸如頻道、光線路、電線路之類的適當(dāng)介質(zhì)上傳播的載波中。程序指令的示例既包括機(jī)器代碼，例如由編譯器產(chǎn)生的機(jī)器代碼，也包括包含可以由計(jì)算機(jī)利用解釋器執(zhí)行的更高級(jí)別代碼的文件。
雖然已經(jīng)參考特定實(shí)施例詳細(xì)地示出和描述了本發(fā)明，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員將會(huì)理解，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，可以對(duì)所公開的實(shí)施例作出形式和細(xì)節(jié)上的改變。因此，本發(fā)明的范圍應(yīng)當(dāng)參考所附權(quán)利要求書來確定。
權(quán)利要求
1.一種用于在分組交換網(wǎng)絡(luò)上傳送視頻數(shù)據(jù)的方法，該方法包括接收與虛電路相關(guān)聯(lián)的視頻數(shù)據(jù)，所述視頻數(shù)據(jù)是在基于信元的網(wǎng)絡(luò)上傳送的；將所述虛電路映射到與基于分組的網(wǎng)絡(luò)相關(guān)聯(lián)的虛擬局域網(wǎng)，所述虛擬局域網(wǎng)與所述基于分組的網(wǎng)絡(luò)中的一組節(jié)點(diǎn)相關(guān)聯(lián)；將所述虛擬局域網(wǎng)與標(biāo)簽信息相關(guān)聯(lián)，其中所述標(biāo)簽信息被所述基于分組的網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)用于分發(fā)所述視頻數(shù)據(jù)。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，還包括在帶有以太網(wǎng)廣播頭部的情況下傳輸所述視頻數(shù)據(jù)。
3.如權(quán)利要求1-2中任何一項(xiàng)所述的方法，其中所述分組交換網(wǎng)絡(luò)包括邊緣路由器。
4.如權(quán)利要求1-3中任何一項(xiàng)所述的方法，其中將所述虛電路映射到所述虛擬局域網(wǎng)的步驟是在第一邊緣路由器處執(zhí)行的。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，其中所述第一邊緣路由器被耦合到服務(wù)提供商頭端。
6.如權(quán)利要求5所述的方法，其中所述服務(wù)提供商頭端被耦合到內(nèi)容提供商視頻頭端。
7.如權(quán)利要求4所述的方法，其中第二邊緣路由器被耦合到第一邊緣路由器。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，其中所述視頻數(shù)據(jù)被分發(fā)到耦合到第二邊緣路由器的分發(fā)節(jié)點(diǎn)。
9.如權(quán)利要求8所述的方法，其中所述第二邊緣路由器將所述視頻數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)到第三邊緣路由器和所述分發(fā)節(jié)點(diǎn)。
10.如權(quán)利要求9所述的方法，其中所述標(biāo)簽信息是標(biāo)簽棧。
11.如權(quán)利要求10所述的方法，其中所述第二邊緣路由器去除所述標(biāo)簽棧并將所述廣播以太網(wǎng)分組交換到所述相關(guān)聯(lián)的虛擬局域網(wǎng)。
12.如權(quán)利要求11所述的方法，其中所述相關(guān)聯(lián)的虛電路接收所述廣播以太網(wǎng)分組，去除所述以太網(wǎng)頭部，并且在進(jìn)行了AAL5封裝的情況下將其發(fā)送到ATM鏈路。
13.如權(quán)利要求12所述的方法，其中所述廣播以太網(wǎng)分組在帶有新標(biāo)簽棧的情況下被轉(zhuǎn)發(fā)到第三邊緣路由器。
14.如權(quán)利要求9所述的方法，其中，在將所述視頻數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)到所述分發(fā)節(jié)點(diǎn)之前，所述標(biāo)簽信息被去除。
15.如權(quán)利要求14所述的方法，其中視頻數(shù)據(jù)被轉(zhuǎn)發(fā)到所述分發(fā)節(jié)點(diǎn)。
16.如權(quán)利要求9所述的方法，其中，在將所述視頻數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)到所述第三邊緣路由器之前，標(biāo)簽信息被更新。
17.如權(quán)利要求1-16中任何一項(xiàng)所述的方法，其中所述視頻數(shù)據(jù)被分發(fā)到耦合到所述分組交換網(wǎng)絡(luò)的多個(gè)基于信元的分發(fā)節(jié)點(diǎn)。
18.如權(quán)利要求1-17中任何一項(xiàng)所述的方法，其中所述視頻數(shù)據(jù)是由視頻頭端提供的MPEG壓縮的視頻數(shù)據(jù)。
19.一種邊緣路由器，包括被配置為接收與虛電路相關(guān)聯(lián)的視頻數(shù)據(jù)的接口，所述視頻數(shù)據(jù)是在基于信元的網(wǎng)絡(luò)上傳送的；被配置為將所述虛電路映射到與基于分組的網(wǎng)絡(luò)相關(guān)聯(lián)的虛擬局域網(wǎng)并且將所述虛擬局域網(wǎng)與標(biāo)簽信息相關(guān)聯(lián)的處理器，所述虛擬局域網(wǎng)與所述基于分組的網(wǎng)絡(luò)中的一組節(jié)點(diǎn)相關(guān)聯(lián)，其中所述標(biāo)簽信息被所述基于分組的網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)用于分發(fā)所述視頻數(shù)據(jù)。
20.如權(quán)利要求19所述的邊緣路由器，其中所述處理器還被配置為將所述視頻數(shù)據(jù)與以太網(wǎng)廣播頭部相關(guān)聯(lián)。
21.如權(quán)利要求19所述的邊緣路由器，其中所述分組交換網(wǎng)絡(luò)包括邊緣路由器。
22.如權(quán)利要求21所述的邊緣路由器，其中所述標(biāo)簽信息是標(biāo)簽棧。
23.如權(quán)利要求22所述的邊緣路由器，其中廣播以太網(wǎng)分組在帶有標(biāo)簽棧的情況下被轉(zhuǎn)發(fā)。
24.如權(quán)利要求23所述的邊緣路由器，其中，在將所述視頻數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)到所述分發(fā)節(jié)點(diǎn)之前，所述標(biāo)簽信息被去除。
25.如權(quán)利要求24所述的邊緣路由器，其中視頻數(shù)據(jù)被轉(zhuǎn)發(fā)到所述分發(fā)節(jié)點(diǎn)。
26.如權(quán)利要求19-25中任何一項(xiàng)所述的邊緣路由器，其中，在轉(zhuǎn)發(fā)所述視頻數(shù)據(jù)之前，標(biāo)簽信息被更新。
27.如權(quán)利要求19所述的邊緣路由器，其中所述視頻數(shù)據(jù)被分發(fā)到耦合到所述分組交換網(wǎng)絡(luò)的多個(gè)基于信元的分發(fā)節(jié)點(diǎn)。
28.如權(quán)利要求19所述的邊緣路由器，其中所述視頻數(shù)據(jù)是由視頻頭端提供的MPEG壓縮的視頻數(shù)據(jù)。
29.一種用于傳送視頻數(shù)據(jù)的設(shè)備，該設(shè)備包括用于接收與虛電路相關(guān)聯(lián)的視頻數(shù)據(jù)的裝置，所述視頻數(shù)據(jù)是在基于信元的網(wǎng)絡(luò)上傳送的；用于將所述虛電路映射到與基于分組的網(wǎng)絡(luò)相關(guān)聯(lián)的虛擬局域網(wǎng)的裝置，所述虛擬局域網(wǎng)與所述基于分組的網(wǎng)絡(luò)中的一組節(jié)點(diǎn)相關(guān)聯(lián)；用于將所述虛擬局域網(wǎng)與標(biāo)簽信息相關(guān)聯(lián)的裝置，其中所述標(biāo)簽信息被所述基于分組的網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)用于分發(fā)所述視頻數(shù)據(jù)。
30.如權(quán)利要求29所述的設(shè)備，還包括用于在帶有以太網(wǎng)廣播頭部的情況下傳輸所述視頻數(shù)據(jù)的裝置。
全文摘要
根據(jù)本發(fā)明，提供了允許在基于分組的網(wǎng)絡(luò)上選擇性地分發(fā)視頻信息的方法和設(shè)備。在邊緣路由器處從基于信元的網(wǎng)絡(luò)接收與特定信道相關(guān)聯(lián)的視頻信息。邊緣路由器使用標(biāo)簽交換來將視頻信息選擇性地分發(fā)到基于分組的網(wǎng)絡(luò)中的指定節(jié)點(diǎn)。
文檔編號(hào)H04N7/173GK101053207SQ200580006647
公開日2007年10月10日 申請(qǐng)日期2005年3月2日 優(yōu)先權(quán)日2004年3月3日
發(fā)明者邁克爾·吳, 理查德·納弗, 拉耶施·R·A 申請(qǐng)人:思科技術(shù)公司