[发明专利]组播方法

说明书

相关申请的交叉参考

本申请基于于2007年11月1日提交的题为“METHOD OFMULTICASTING”的美国临时专利申请序号No.60/001,464的优先权，其全部内容通过引用合并于此。

技术领域

本发明涉及向多个用户组播的方法，其中，至少一个用户具有不同于另一用户的信道状态。

背景技术

随着无线网络基础设施的快速发展，通过这些网络的视频服务的需求逐步增长。在各种服务之中，视频流已经成为最重要的应用之一。然而，在无线环境下，有效率地将编码的视频比特流流传输给大量用户并同时保证特定服务质量(QoS)仍然是一个挑战。

视频组播是一种通过网络向许多用户同时传递一个视频的有效的方式。与单播相比，视频组播通过共享通过网络传递的视频分组来提高带宽效率。然而，视频组播面对由无线网络应用产生的一些具体问题。例如，组播无线网络的特征通常是具有高度易出错并随时间变化的物理信道。此外，这种网络中的用户通常具有不同的信道状态。

重传和前向纠错(FEC)是两种一般使用的机制，以提高无线网络的吞吐量。然而，在组播情况下直接应用这两种机制时存在缺陷。例如，当为了易出错的单一用户的利益重复组播原始分组时，除了一个用户以外重传对于其他用户均效率低。事实上，802.11无线局域网(WLAN)不支持针对组播应用的链路层重传。同时，FEC可以保持恒定吞吐量和有限延迟。然而，为了保证特定QoS，通常选择FEC码用于最差信道状态。因此，当信道处于良好状态下时，不必要地降低了吞吐量。

由Majumdar、D.Sachs、I.Kozintsev、K.Ramchandran和M.Yeung(在“Multicast and unicast real-time video streaming over wirelessLANs”中，IEEE Trans.Circuits&System for Video Technol.，Vol.12，No.16，Jun 2002，pp.524-534)提出的混合自动重复请求(ARQ)方案组合了重传和FEC的利益。利用混合ARQ，服务器首先向客户端发送用户数据，然后发送FEC数据。在处理期间，当客户端已经接收到所有用户数据或足够FEC数据以恢复丢失时，客户端向服务器发送回肯定应答(ACK)。一旦服务器接收到ACK，其停止发送更多数据。由于可以根据当前信道状态适当调整发送至客户端的FEC数据量，混合ARQ能够保持高带宽效率。然而，当信道经历严重丢失时，混合ARQ可以导致无限延迟和带宽扩展。对于诸如视频流等实时服务，必须在视频分组回放期限之前，通过潜在有限带宽网络来传递该视频分组。从而对于这种应用而言，使用混合ARQ仍会发生视频数据丢失，且降低QoS。

在通过具有反馈的无线网络向组播组进行视频流传输的环境下，在本发明中设想组中的用户具有不同的信道状态，这样，至整个组的相同视频流传递对于组中的每个成员不是平等有效的。因此，在这种设想的组播组中，相信存在开发操作点策略的需要，该操作点策略对于所有用户是“公平且合理”的。

本发明的假定在于，良好的工作点应当提供良好的总体系统性能，而同时保持组中每个用户的合理性能。然而，由于组播网络中可能的不同信道状态，以上两种需求通常是矛盾的。这使得很难直接量化操作点的性能。这样，简要讨论针对“理想”操作点选择策略的一组直观要素。

第一直观要素是多数规则。该要素基于以下假定：如果多数用户具有相同或类似信道状态，则这些用户应当比其他用户更可能获得他们期望的操作点。这保证了合理良好的总体系统性能。

第二直观要素是单独公平性。该要素提供，不应当完全拒绝为单独用户提供服务，也不应当过度惩罚一个用户。所有用户应当共享(优选地，平等地)由于所选操作点的QoS劣化。

第三直观要素是灵活性。该要素本质上是对以下事实的认识：前两个要素是矛盾的，并且一个要素相对于另一个要素是优选的。这里，策略对于实现这样偏好应当是灵活的。

根据直观要素之间的潜在矛盾，看起来一些定量系统性能度量在表征具体组播环境中的操作点方面是有帮助的。在下文中，现在将提供一系列方法，同时分析这些方法如何影响以上概述的直观要素。假定组播组具有N个用户，并且服务器可以选择M个不同的操作点，其中，每个操作点表示为S_m(其中，1≤m≤M)。对于每个用户j(1≤j≤N)，当选择操作点S_m时，其相应性能度量表示为U_j，m。