CN102067550B - 用于对终端组进行同步的方法和系统 - Google Patents
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Abstract
描述了一种用于对到终端组的流的传输进行同步的方法。该方法用于包括站的系统中，该站用于在网络上传送分组化流到至少第一和第二网络节点。每个网络节点包括可变延迟单元并且每个网络节点连接到一个或多个终端。在该方法中，同步单元在第一和第二网络节点处接收广播流中分组的到达时间信息。基于分组的到达时间信息为第一和第二网络节点计算延迟信息。此外，传送延迟信息至第一和第二网络节点，从而使第一和第二网络节点内的可变延迟单元能够以基本上同步的方式传送广播流至第一和第二终端。
Description
技术领域
本发明涉及用于对终端组进行同步的方法和系统。本发明进一步涉及同步单元以及涉及用于该系统中的网络节点。
背景技术
新多媒体技术，例如网络电话(VOIP)和网络电视(IPTV)，打开了新多媒体服务的整个范围。这样的一种服务能使一组用户分别观看相同的电视频道以及利用文本、音频和/或视频相互通信。这样的服务要求在同一时间将终端的输出信号传送到组内的所有用户。换句话说，组内显示设备的输出，例如电视、PDA、移动设备、PC或者其组合，应当是同步的。
在IPTV系统中，通常将电视频道信号作为一个或多个分组化(packetized)流在运营商的高带宽IP网络上经由诸如头端器、边缘路由器和接入节点这样的网络节点传送至该业务的订户的终端。在流的传输期间，分组易在网络中受到未知延迟，例如传输延迟，网络路由器的不同以及编解码的不同所导致的延迟。因此，一个终端接收到的音频和视频流分组与另一个终端处接收到的那些分组之间的时间关系会被打乱。
通常利用实时传输协议(RTP)将IPTV内容流式传输到终端。RTP提供序列编号以及时间戳。利用RTP，一个流内(流内同步)以及相关流之间(流间同步)的时间关系能得到恢复。
为了达到组同步或目的地间同步(如上文提及的服务所要求的那样)，需要进一步的测量。若干技术是已知的且它们全都在终端中采用时间戳以及可变延迟缓冲器。可变延迟缓冲器能够将流延迟达特定时间量。
在由Nunome等著的文献“An Application-Level QoS Comparison ofInter-Destination Synchronization Schemes for Continuous Media Multicasting”(IEICE trans.Cornmun.vol.87，2004，pp.3057-3067)中描述了两种目的地间同步方案。第一种利用中央同步主机，其收集来自组内所有终端的定时信息，并通过分发控制分组至终端以调整输出定时。第二种涉及分布式控制方案，其中每一个终端多播所有定时信息至组内的所有其他终端。但是，在典型的IPTV系统中执行所述方案会引入一些问题。
第一个问题涉及所提出方案的有限可缩放性。中央同步主机仅仅能够处理有限数量的终端。并且分布式方案需要大量多播信道，而多播信道是有限的资源。
第二个问题涉及在终端中使用可控制的可变延迟缓冲器。这些缓冲器以及接收和传送定时信息的其他功能意味着终端的成本增加以及无法使用不具有这些能力的传统终端。而且，如果终端用户加入同步组，则在用户与组内其他终端进行同步之前，终端的本地缓冲会花费大量适配时间。
发明内容
本发明的目的在于减小或消除现有技术中已知同步方案的至少一个缺陷，以及提供一种用于同步终端接收的流的传输的方法，终端连接到网络节点，该方法包括以下步骤：
—接收到达第一网络节点的流中的分组的第一到达时间信息以及到达第二网络节点的流中的分组的第二到达时间信息；
—基于第一和第二到达时间信息计算延迟信息；
—给第一和第二网络节点提供延迟信息，使第一和第二网络节点中的一个或多个可变延迟单元能够延迟流到连接到第一和第二网络节点的终端的传输，从而终端接收的流基本同步。
在一个实施例中，按照本发明的方法被用于包括站的系统，该站传送分组化流到连接到组中的终端的第一集合的至少第一网络节点，优选地是第一接入节点，以及传送分组化流到连接到组中的终端的第二集合的第二网络节点，优选地是第二接入节点。每个网络节点包括可变延迟单元，并且能够确定流中分组的到达时间。此外，每一个网络节点连接到至少一个用于计算延迟信息的同步单元。
所述方法包括以下步骤：(i)接收到达第一网络节点(优选地是第一接入节点)的分组的第一到达时间信息，以及接收到达第二网络节点(优选地是第二接入节点)的分组的第二到达时间信息；(ii)基于第一和第二到达时间信息为第一和第二网络节点计算延迟信息；以及(iii)给第一和第二网络节点提供延迟信息，使网络节点的可变延迟单元能够延迟流到终端的传输，从而终端组的输出基本上被同步。
该方法能够有效同步连接到网络节点的终端的输出。接入节点优选地被同步，因为网络延迟大部分产生在网络内，并且较少产生在连接接入节点到终端的接入线路中。通过同步运营商网络中所有或至少一大组接入节点，利用终端(例如机顶盒)连接到这些同步的接入节点的所有观众都能够同时观看广播节目，例如直播足球比赛。因此本发明允许大群观众以同步方式观看电视频道。
按照本发明的方法进一步地消除了终端中自适应延迟缓冲器以及相关电子设备的必要性。由网络节点在接入线路上传送到终端的每个流是同步的。此外，当改变到另一个电视频道时，终端的输出自动地与组内正在观看该特定电视频道的其他终端同步。
本发明的一个实施例中，基于中央时钟的时间确定第一和第二到达时间信息，中央时钟例如是NTP服务器或NTP同步时钟。在网络中使用中央时钟运行简单、准确计算延迟。此外，使用中央时钟的话，网络节点不需要意识到彼此的存在。
本发明的另一个实施例中，基于位于第一网络节点的第一时钟以及位于第二网络节点的第二时钟的时间确定第一和第二到达时间信息。使用本地时钟不需要在网络节点中执行外部时钟同步方法。此外，使用本地时钟就不需要注意时区，并因此不需要知晓网络节点位于哪个时区。
一个实施例中，该系统包括一个执行如上所述的方法中限定的步骤的同步单元。
一个实施例中，第一和第二网络节点连接到至少一个用于提供延迟信息给网络节点的同步单元。
在另一个实施例中，同步单元进一步执行以下步骤：根据延迟信息计算用于第一网络节点的可变延迟的第一延迟和用于第二网络节点的可变延迟的第二延迟，以及传送第一延迟到第一网络节点和/或第二延迟到第二网络节点。用这种方式，同步单元计算两种延迟并传送适当的延迟至每个网络节点。
一个实施例中，同步单元可位于服务器中，或者另一个实施例中，位于第一网络节点或第二网络节点中。
另一个实施例中，第一和第二网络节点分别包括第一和第二同步单元，其中每个网络节点也包括用于传递到达时间信息给其他网络节点的装置。所述方法包括以下步骤：
—第一同步单元接收由第二同步单元传送的第二到达时间信息；
—第二同步单元接收由第一同步单元传送的第一到达时间信息；
—第一和第二同步单元分别基于第一和第二到达时间信息计算第一和第二延迟，使第一和第二网络节点中的可变延迟单元能够延迟流到终端的传输，从而终端组的输出基本上被同步。
利用位于每个网络节点的同步单元，消除了在网络中使用中央同步单元。
一个实施例中，至少一个同步单元进一步执行以下步骤：
—获取流的传输速率；
—选择参考分组；
—计算每个网络节点处的参考分组到达时间；
—通过相对于最滞后(most lagged)网络节点为每个网络节点计算延迟，确定延迟信息。
收集每个网络节点处分组的到达时间信息以及流的传输速率，并且选择一个分组作为参考分组，这允许同步单元计算每个网络节点处的参考分组到达时间。这进一步允许同步单元确定哪一个网络节点是最滞后的网络节点(也就是，最后接收到参考分组的网络节点)。
在另一个实施例中，流中的分组包括时间戳和/或帧号。另一个实施例中，所述流是多播流。
在可选实施例中，网络节点可以是接入节点，例如数字用户线接入复用器(DSLAM)，电缆调制解调器终端系统(CMTS)，光接入节点或边缘路由器。
一个实施例中，所述方法进一步包括接收同步请求的步骤。
另一个实施例中，同步域(domain)包括一组可变延迟单元，并且同步单元能够基本上同步至少一个同步域。该方法进一步包括以下步骤：
—接收关于同步域的延迟信息；
—为同步域计算延迟；
—给同步域提供所述延迟，使相关的可变延迟单元能够延迟流到终端的传输，使得终端接收的流基本上被同步。
—
—
可替换地，定位可变延迟单元的网络节点可以是头端器，核心路由器或者作为网络传输功能的一部分并位于流的路径中的另一个功能元件。
可替换地，在流的路径中的多个网络节点中可具有可变延迟单元。例如，在头端器和接入节点中都可具有可变延迟单元。在头端器中的可变延迟单元可处理不同网络(例如网络电视，DVB-T，DVB-H，UMTS，每一个都具有各自的头端器)之间的大延迟变化，而在接入节点中的可变延迟单元可以对每个网络中不同的接入节点处的其他小延迟变化进行微调调整。这样，通过分割网络中各种水平上的整个延迟，可实现一种串联同步的形式。
本发明还涉及一种用于对终端组的输出进行同步的系统，该系统包括：传送分组化流的站；连接到组中的终端的第一集合的至少第一网络节点，优选地是第一接入节点，以及连接到组中的终端的第二集合的第二网络节点，优选地是第二接入节点，每个网络节点包括可变延迟单元并且能够确定流中分组的到达时间信息；以及，至少一个连接到网络节点的同步单元，该同步单元包括：用于接收到达第一网络节点的分组的第一到达时间信息的装置，用于接收到达第二网络节点的分组的第二到达时间信息的装置，基于第一和第二到达时间信息为第一和第二网络节点计算延迟信息的装置，以及用于提供延迟信息给第一网络节点和第二网络节点的装置。
本发明还涉及一种用于上述系统中的同步单元和网络节点。本发明的另一个方面涉及同步单元，优选地是用于对终端接收的流的传输进行同步的同步服务器，包括：
—接收到达第一网络节点的流中的分组的第一到达时间信息以及到达第二网络节点的流中的分组的第二到达时间信息的装置；
—基于第一和第二到达时间信息计算延迟信息的装置；
—给第一和第二网络节点提供延迟信息、使第一和第二网络节点中的一个或多个可变延迟单元能够延迟流到与第一和第二网络节点连接的终端的传输的装置，使得终端接收的流基本上被同步。
另一个方面中，本发明涉及一种同步单元，优选地是同步服务器，用于对终端组的输出进行同步，其中组中的终端的第一集合连接到第一网络节点，优选地是第一接入节点，以及组中的终端的第二集合连接到第二网络节点，优选地是第二接入节点，该同步单元包括：接收到达第一网络节点的分组化流中的分组的第一到达时间信息以及接收到达第二网络节点的分组的第二到达时间信息的装置，基于第一和第二到达时间信息为第一和第二网络节点计算延迟信息的装置，以及传送延迟信息到第一网络节点和第二网络节点的装置。
在另一个方面中，本发明涉及用于上述系统中的网络节点，包括：
—至少一个可变延迟单元；
—将流中分组的到达时间传送到同步单元的装置；
—接收用于至少一个可变延迟单元的延迟信息的装置，使网络节点能够在预定时间点传送流到终端。
在另一个方面中，本发明涉及一种计算机程序产品，包括软件代码部分，该软件代码部分配置为用于当在网络节点的存储器中运行时执行如上所述的方法步骤。
参照附图说明进一步举例说明了本发明，附图示意性地显示了按照本发明的实施例。可以理解的是，本发明无论如何不受限于这些特定的实施例。
附图说明
图1描述了本发明的示例性实施例，包括中央同步单元。
图2描述了按照本发明的系统中的信息流，包括中央时钟和中央同步单元。
图3描述了分布式同步系统的示例性实施例。
图4描述了网络拓扑的示例性实施例，具有多个站，从不同位置进行传送。
图5描述了同步会话的示例性实施例。
图6描述了配置为执行本发明的系统的示例性体系结构。
图7A描述了可缩放的同步体系结构的实例。
图7B描述了另一种可缩放的同步体系结构的实例。
图8描述了域间同步体系结构的示例性实施例。
具体实施方式
图1举例示出了按照本发明的第一系统。广播站(BS)1，优选地是网络电视系统，例如具有IMS型体系结构的网络电视系统，将分组化传输流2(通常是多播流)经由运营商的网络3(例如高带宽IP网络)传送到多个接入节点(AN1，AN2，AN3，...；4a，4b，4c，...)。
可使用例如MPEG-2或MPEG-4压缩流中的视频内容。此外，可利用实时传输协议(RTP)在网络上流式传输网络电视内容。RTP提供的服务包括序列编号，时间戳以及递送监控，这允许一个流中的分组以及相关流之间的分组同步，从而在正确的时间播放流中的连续帧。
接入节点可以是数字用户线接入复用器(DSLAM)，电缆调制解调器终端系统(CMTS)，光接入节点或边缘路由器。接入节点通常可被定义为运营商的传输网络中的最后或最后之一的活动(active)组件，经接入线路5(如DSL)将高带宽网络3连接到一组终端(6a，6b；7a，7b；8a，8b)。可替换地，连接终端到接入节点的接入线路可以是任何类型的无线网络(例如WI-FI，UMTS等)。由于接入节点位于网络的边缘(或边界)，从接入节点到终端的接入线路因此基本上不存在网络中的延迟(例如，传输延迟，网络路由的不同以及编解码的不同所导致的延迟)。因此接入节点的同步有效地同步与接入节点连接的终端组的输出。
每个网络节点可连接到一组终端(即一个或多个终端)，并且每个终端可连接到一个或多个显示单元。多组终端(6a，6b；7a，7b；8a，8b)形成终端组(G)8，将一个或多个网络电视服务递送至所述终端组。一个实施例中，终端可以是连接到显示单元的机顶盒(STB)。另一个实施例中，终端可以是显示单元中的硬件单元。显示单元可以是电视，个人电脑，个人数字助理(PDA)，移动终端或任何其他能够将音频/视频流呈现给用户的设备。终端可使用因特网组管理协议(IGMP)请求接入节点传送选择的电视频道至终端。
终端输出同步由同步单元9实现。同步单元可作为功能单元位于网络3或接入节点之一中的服务器中，例如专用同步服务器。这允许接入节点补偿网络3中的网络延迟(例如网络中的处理，排队，路由，传输以及传播延迟)。为此，每个接入节点包括至少一个可变延迟缓冲器10a，10b，10c，其能够延迟流至终端的传输。
按照本发明的同步方法可作为例如在整个网络或其部分上操作的连续过程来执行，或者作为在流经网络的所有流上或仅某些流上操作的连续过程来执行。此外，连续的操作可影响全部终端或仅仅是某些终端。通过将系统配置成以这种连续方式运行，该方法得以执行。
可替换地，利用例如客户端-服务器型模型，该方法可作为会话型同步过程来执行。例如，通过网络内的某些触发器，可启动或终止同步会话。举例来说，用于启动或终止同步会话的触发器可以由终端提供(参见图6的详细说明)或由网络内的其他元件或系统本身提供。
一个实施例中，可在客户端-服务器型模型内实现可变延迟单元和同步单元，其中网络节点内的每个可变延迟单元作为同步客户端(SC)，而同步单元作为同步服务器(SYNCHS，也被称为媒体同步应用服务器，MSAS)。同步客户端(可变延迟单元)可具有协议套接字，使得能够利用合适的协议将同步状态信息发送到同步服务器(同步单元)，以及从同步服务器接收同步设置指令。同步状态信息可包括与流接收有关的定时信息(也就是在哪个时间点接收给定的流)，以及当前的延迟设置。同步设置指令可包括与设置可变延迟单元有关的指令。
同步服务器(同步单元)和同步客户端(可变延迟单元)可配置为启动或终止同步会话。当同步客户端传送邀请消息到同步服务器时启动同步会话，反之亦然。同步会话期间，同步服务器和同步客户端可交换同步状态信息和同步设置指令。当同步客户端发送终止消息到同步服务器时终止同步会话，反之亦然。同步服务器和同步客户端可发送返回消息以接受邀请，或者确认终止同步会话。
图1示出了中央同步方案，其中同步单元9收集来自接入节点的到达时间信息，以及为接入节点中可变延迟缓冲器计算延迟信息。同步单元使用的算法假设帧速率(也就是每秒流式传输内容(例如视频)的帧数)是已知的。
图2中更详细地示出了同步单元和接入节点之间的信息传递。第一步骤11中，同步单元请求接入节点发送流中特定视频帧的到达时间信息。第二步骤12中，接入节点将发送该信息到同步单元，通常该信息是帧的RTP信息，包括帧数和该接入节点处的帧到达时间(T1，T2，T3)。此后，同步单元在第三步骤13中计算延迟信息。为此，同步单元能够：(i)选择其中一个帧号(优选地是接入节点报告的最低或最高的帧号)作为参考帧，(ii)利用已知的帧速率为每个接入节点计算与该参考帧有关的时间，(iii)确定最“滞后”的接入节点以及(iv)为其他一个或多个接入节点计算延迟。计算之后，在第四步骤中将该延迟传送至接入节点。
图2中同步单元从接入节点AN1，AN2和AN3接收下述到达时间信息：
AN1于14:46:59:2645(T1)接收到帧6389
AN2于14:47:05:4112(T2)接收到帧6395
AN3于14:46:59.7600(T3)接收到帧6375
给定25帧每秒的帧速率，则可计算出每个接入节点的最低帧号，也就是帧6375的时钟时间。第一接入节点于T1-(6389-6375)/25＝14:46:58.7045(T1’)接收帧6375，第二接入节点于T2-(6395-6375)/25＝14:47:04.6112(T2’)接收帧6375以及第三接入节点于T3＝14:46:59.7600(T3’＝T3)接收帧6375。
AN1于14:46:58.7045(T1’)接收到帧6375
AN2于14:47:04.6112(T2’)接收到帧6375
AN3于14:46:59.7600(T3’＝T3)接收到帧6375
最“滞后”的接入节点，也就是最后接收到参考帧6375的接入节点，是接入节点AN2，因此同步单元为每个接入节点确定延迟如下：
AN1的延迟D1＝T2’-T1’＝5.9067
AN2的延迟D2＝0
AN3的延迟D3＝T2’-T3’＝4.8512
随后将这些延迟发送到接入节点，并供可变延迟缓冲器用于延迟流到终端的传输。这样，如图1中示意性所示，原始传送流中的特定帧的内容在同一时间TOUT被传送至组内所有用户。
在如上所述的中央方案中，接入节点从中央时钟获得它们的时间。另一个实施例中，也可以利用本地时钟，例如位于接入节点处的时钟，来同步接入节点的输出。在该方案中，在计算延迟之前，可利用网络时间协议(NTP)同步接入节点中的本地时钟。
可替换地，如果可以利用接入节点之间的极小延迟连接，则接入节点可相互共享它们的时钟时间。报告帧号给中央同步单元时，接入节点不仅报告它们自己的时钟时间，还报告其他接入节点的时钟时间。以这种方式，同步单元首先可同步不同接入节点的时钟，这是通过(i)选取一个时钟作为参考时钟，(ii)计算每个时钟与参考时钟之间的差，(iii)调整所有时钟时间，使得其等于参考时钟时间。因此，如上所述在中央时钟/中央同步单元方案中可计算延迟。
应该注意到本发明并不局限于如上所述涉及图1和图2的接入节点的同步。根据类似于同步水平、网络经济学和网络体系结构等因素，传输网3中的其他类型的网络元件(网络节点)也可被用作同步节点，也就是可变延迟缓冲器所在的节点。
例如，一个实施例中，网络3可包括两个或多个不同类型的网络，例如需要相对于例如实况事件的广播而相互同步的移动网和固定网。这种情况下，可变延迟单元可位于每个网络的头端器中。
应该注意到网络之间的同步可以不仅有利于使用不同网络并希望同时体验相同广播的不同用户，而且还可以有益于在网络间切换的单个用户。例如当用户使用覆盖很差的网络信号时，可能发生这种切换。如果用户松开其到该网络的连接，则他希望切换到另一个网络，例如另一个具有改善的覆盖的移动网。作为这样的网络的举例，切换可以是DVB-H(手持数字视频广播)网络和UMS网络之间的切换。
移动网和固定网之间也可发生这种切换，例如当通过移动网观看视频流的用户回家且希望在他的连接到固定网的大屏幕电视上继续观看时。因此，消除不同网络之间对于特定流的延迟，可提供无缝网络转换，并改善用户的体验。
在另一个实施例中，可以在网络上使用多个分布式同步单元，例如用分布式服务器方案。图3描述了这种分布式方案的一个例子，其中每个接入节点15a，15b，15c包括同步单元SU1，SU2，SU3。每个同步单元能够将到达接入节点的帧的到达时间信息T1，T2，T3传送到所有其他同步单元，其中同步单元位于接入节点中。因此每个同步单元能够以如上所述的相似方法为可变延迟单元计算适当的延迟时间。
又一个实施例中，网络节点包括多个可变延迟单元。当不同传送站传送不同的流(广播信道)导致网络节点间的不同延迟时，这可能是有利的。图4显示了具有两个广播源BS1(17)和BS2(18)的示例性网络体系结构，广播源从两个不同的位置将广播流19，20传送到网络节点AN1(22)，AN2(23)和AN3(24)。例如，BS2是卫星地面站，地理上位于全国网的北方，并从北方的接入节点传送广播流到网络中，且BS1(地理上位于全国网的中央)经由地面连接接收广播流并从中心接入节点传送到网络中。由于这些不同的接入节点，广播流19和20将导致AN1(22)，AN2(23)和AN3(24)之间的不同延迟。因此，如果从不同的源传送并导致不同延迟模式的两个不同的流要求进行目的地间同步时，就需要每个所涉及网络节点的至少两个可变延迟单元，来正确地同步流。
图4进一步示出了该原理。终端ET 1，4，6，7是接收基本上同步的流20A的组G1，G1的一部分。为了同步G1的输出(通过由网络节点AN1，AN2和AN3输出同步流20A)，需要可变延迟单元25a，26a和27a。
另一方面，终端ET2，3，5是接收基本上同步的流19A的组G2，G2的一部分。为了同步G2的输出(通过由网络节点AN1，AN2和AN3输出同步流19A)，需要可变延迟单元25b，和26b。
对于每个可变延迟单元(25a，b；26a，b和27a)，网络节点必须将分组到达时间信息传送给同步单元21，以及同步单元必须为网络节点内每个可变延迟单元计算并传送延迟信息。
如图4所示，不是所有的终端必须需要是组的一部分。例如ET8可直接接收未同步的流19/20之一，而不涉及可变延迟单元。
另一实施例中，在网络节点中，每个传送广播站仅需要一个可变延迟单元。不再是为每个单独的流应用目的地间同步，而是将目的地间同步应用到从一个传送站传送的一束流，由此该束流内的流每个都在网络中产生基本上相似的延迟模式。
图5按照本发明的一个实施例描述了同步客户端(SC)和同步服务器(SYNCHS，也称作媒体同步应用服务器，MSAS)之间的同步会话的示例性消息传递流。在IMS型体系结构中可实现SC和SYNCHS，其中同步客户端例如可以是基本传输功能(BTF)中的基本功能，而同步服务器可以是ETSI技术规范TS182027所定义的媒体分布功能(Media Distribution Function，MDF)，媒体控制功能(MCF)或服务控制功能(SCF)中的基本功能，通过引用将该技术规范结合于本文中。可替换地，同步服务器可以是网络中的专用功能元件，例如应用服务器(AS).
同步会话可以包括以下步骤：
第一步骤(1)中，SC将同步启动请求传送到SYNCHS，表示希望参与目的地间同步过程。该请求可以包括同步会话所需的信息，例如请求同步的广播信道的信道识别信息(BCServiceId)。第二步骤(2)中，SYNCHS确认SC参与目的地间同步过程。第三步骤(3)中，SC发送其同步状态信息到SYNCHS。第四步骤(4)中，SYNCHS聚集来自多个SC的同步状态信息，并为每个SC计算适当的同步设置。利用相关于图2所描述的算法根据收集的同步状态信息计算出同步设置指令。第五步骤(5)中，SYNCHS发送同步设置指令到SC。按照有规律的时间间隔重复步骤3-5。当需要终止同步会话时，第六步骤(6)中SC发送同步终止请求到SYNCHS，表示其在目的地间同步过程中不再为活动的。第七步骤(7)中，SYNCHS确认SC终止参与目的地间同步过程。
在基于IMS的网络电视体系结构中可实现按照本发明的同步方法，如在图6中得以更详细描述以及在ETSI技术规范TS182027中得以更详细描述的。在这个体系结构中，媒体分布功能MDF34代表传送站，网络电视广播会话33代表从MDF传送到用户设备UE27的分组化流。
在基于IMS的网络电视服务的两个订户希望以同步方式观看相同电视节目(例如足球比赛)且同时通过(视频)电话进行通信或聊天的情况下，可接受的用户体验要求同步两个电视上的网络电视流(例如，用以避免用户在电视上实际看到进球几秒之前就听到某个用户的反映)。通过使用以下过程实现在这种基于IMS的网络电视系统中的同步。
第一步中，通过请求会话修正，用户能够使得能实现目前未同步的网络电视广播会话的同步(其中媒体分布功能MDF34是传送站并且网络电视广播会话是分组化流)。会话修正包括UE27(终端)发生SIP INVITE消息(也就是“触发器”)到包含更新的会话描述(利用会话描述协议，SDP)的SCF 26。会话描述可以包括与应该同步哪一个网络电视流有关的信息(例如由BCServiceId指示)，与同步会话中包括的UE 27有关的信息，以及其他可能的信息。该SIPINVITE消息经由位于核心IMS 37中的代理呼叫会话控制功能(P-CSCF)38路由至SCF 26。
第二步中，SCF 26接收请求并指示MSAS(也就是同步单元)开始用于目的地间同步的同步会话。
取决于MSAS在IMS IPTV系统中的位置，可利用不同的协议建立同步会话。如果MSAS位于SCF 26中，则可利用内部协议，如果MSAS位于媒体控制功能(MCF)35中(MCF是IPTV媒体功能(MF)36的一部分)中，则可利用SIP协议，以及如果MSAS位于SCF 26之外，则可利用远程过程调用协议例如SOAP或RPC。
如果MSAS位于资源接纳控制子系统(Resource Admission ControlSubsystem，RACS)39中，SCF 26不一定必须指示MSAS开始同步会话，这是因为P-CSCF 38具有与RACS的直接接口，P-CSCF 38接收SIP INVITE，其角色就像核心IMS 29中的SIP路由器。因此P-CSCF 38能够基于Diameter协议利用该接口命令位于RACS 39中的MSAS。然后MSAS基于同步活动的Diameter协议针对基本传输功能(BTF)32重新使用RACS 39的接口，其中BTF具有同步客户端功能。
第三步骤中，在命令MSAS开始同步会话之后，MSAS必须确定传输处理功能23内的相关基本传输功能BTF 33(也就是具有一个或多个可变延迟单元的相关网络节点)。通过运营商配置，通过终端网络附件(通过利用Diameter协议询问/预订网络附件子系统(NASS)20)，或经由IMS注册(通过利用SIP预订服务呼叫会话控制功能(S-CSCF)38的注册事件)，MSAS可获得该信息。
然后MSAS利用例如SIP协议建立与每个BTF 33的同步会话。该请求可包括同步会话所需的信息，例如请求同步的广播信道的信道识别信息(BCServiceId)。该信息可包括在SIP请求的会话描述中。
第四步骤中，接受同步会话之后，利用SIP INFO请求(例如在XML中被编码的状态)或作为已建立的同步会话的一部分的其他协议，相关的BTF32(也就是相关的网络节点)发送它们的同步状态信息(包括到达相关BTF的、将要进行同步的流的分组的分组到达时间信息)至MSAS。。
然后MSAS计算延迟信息，用于每个BTF的可变延迟单元中，并传送该延迟信息至相关的BTF，因此能够使每个BTF延迟流的传输。MSAS和BTF之间所使用的协议可基于Diameter或MEGACO，而不是SIP。
如图6描述的系统可支持未同步和同步信道两者。例如，包括可变延迟单元的网络节点可分配两种版本的单信道：1)可变延迟单元之前的信道的直接(未同步)版本以及2)可变延迟单元之后的同一信道的同步版本。
利用控制协议，例如IGMP或RTSP，终端可选择信道(未同步或同步的)，和/或改变选择。终端选择同步信道的动作可触发网络节点启动同步会话，典型地是如果这是请求同步信道的第一个终端的话。相似地，终端离开同步信道的动作可触发网络节点终止相关的同步会话，典型地是如果这是离开同步信道的最后一个终端的话。
如之前规定的，现存的同步方案的缺陷是它们有限的可缩放性，因为单个(同步)的服务器仅仅能够处理有限数量的客户端。通过提供按照本发明的方案，由此网络节点基本上被同步，每个网络节点能够服务于大量的终端。然而，对于非常大的网络和/或管理域来说，可能是有利的是通过引进同步服务器的层级进一步地增强可缩放性。
图7A和7B描述了这种层级的两个示例性体系结构。在最低层，同步服务器(SU)对其所分配的位于网络节点内的同步客户端进行同步，其中每一组同步客户端形成一个同步域。在下一层，依靠服务器间同步来对同步服务器进行同步。服务器间同步可以以“水平”方式进行，其中所有服务器是互相的对等，如图7A所示。可替换地，还可有一个或多个顶级(super)同步服务器，其同步一组同步服务器。图7B中说明了该实施例。
在(顶级)同步服务器间使用的服务器间同步协议可以按照与同步服务器和同步客户端间所使用的上述协议相似的方式来运作。服务器间协议可用于交换不同同步域间的延迟信息。也可用于发送信息以设置和改变播出延迟。
由于网络节点包括多个可变延迟单元，每个都能够作为同步客户端，因此对于不同流的大规模同步来说也可以是这样的，在逻辑上网络节点可同时是不同同步域的一部分。这同样适用于同步服务器(也就是同步单元)。取决于需要同步的流或流组，同步服务器可同时是不同同步域的一部分以及(在更高级别上)可与不同同步服务器同步。因此大规模同步可以要求不同运营商所运营的网络域之间的相互交互。为此，可在这些网络域间安置同步网关。同步网关功能可以是同步服务器的一部分，由图8进一步举例说明。
关于任一个实施例所描述的任何特征可单独使用，或与所描述的其他特征结合使用，也可与任何其他实施例中的一个或多个特征结合使用，或任何其他实施例的任何结合而使用。此外，在不背离本发明的范围的情况下，也可应用上文未描述的等同物或修改，这在附随的权利要求中限定。
Claims (20)
1.一种用于对终端接收的流的传输进行同步的方法，该终端连接到网络节点，该方法包括以下步骤：
-接收到达第一网络节点的流中的分组的第一到达时间信息以及到达第二网络节点的流中的分组的第二到达时间信息；
-基于第一和第二到达时间信息计算延迟信息；
-将延迟信息提供给第一网络节点和第二网络节点，使第一和第二网络节点中的一个或多个可变延迟单元能够延迟流到连接到第一和第二网络节点的终端的传输，使得终端接收的流基本上被同步。
2.如权利要求1所述的方法，其中基于中央时钟的时间确定第一和第二到达时间信息。
3.如权利要求1所述的方法，其中基于位于第一网络节点的第一时钟和位于第二网络节点的第二时钟的时间确定第一和第二到达时间信息。
4.如权利要求1-3任一项所述的方法，其中第一和第二网络节点连接到至少一个用于给网络节点提供延迟信息的同步单元。
5.如权利要求4所述的方法，其中同步单元进一步执行以下步骤：
-根据延迟信息计算用于第一网络节点的可变延迟的第一延迟和用于第二网络节点的可变延迟的第二延迟；
-传送第一延迟至第一网络节点和传送第二延迟至第二网络节点。
6.如权利要求4所述的方法，其中同步单元位于服务器、第一网络节点或第二网络节点中。
7.如权利要求1-3任一项所述的方法，其中第一和第二网络节点分别包括第一和第二同步单元，其中每个网络节点包括用于将到达时间信息传递给其他网络节点的装置，该方法进一步包括以下步骤：
-第一同步单元接收由第二同步单元传送的第二到达时间信息；
-第二同步单元接收由第一同步单元传送的第一到达时间信息；
-第一和第二同步单元分别基于第一和第二到达时间信息计算第一和第二延迟，使第一和第二网络节点中的可变延迟单元能够延迟流到终端的传输，从而终端组的输出基本上被同步。
8.如权利要求4所述的方法，其中至少一个同步单元进一步执行以下步骤：
-获取流的传输速率；
-选择参考分组；
-计算在每个网络节点处的参考分组的到达时间；
-通过相对于最滞后网络节点为每个网络节点计算延迟，确定延迟信息。
9.如权利要求1-3任一项所述的方法，其中流中的分组包括时间戳和／或帧号。
10.如权利要求1-3任一项所述的方法，其中网络节点是接入节点、头端器、核心路由器或者作为网络的传输功能的一部分并位于流的路径中的另一个功能元件。
11.如权利要求10所述的方法，其中接入节点是数字用户线接入复用器(DSLAM)、电缆调制解调器终端系统(CMTS)、光接入节点或边缘路由器。
12.如权利要求1-3任一项所述的方法，由此所述方法进一步包括接收同步请求的步骤。
13.如权利要求12所述的方法，由此从终端发起该同步请求。
14.如权利要求1-3任一项所述的方法，其中
同步域包括一组可变延迟单元，该方法进一步包括以下步骤：
-接收关于同步域的延迟信息；
-为同步域计算延迟；
-将所述延迟提供给同步域，使相关的可变延迟单元能够延迟流到终端的传输，使得终端接收的流基本上被同步。
15.一种用于对终端组的输出进行同步的系统，包括：
-传送分组化流的广播站；
-连接到组中的终端的第一集合的至少第一网络节点，以及连接到组中的终端的第二集合的第二网络节点，每个网络节点包括至少一个可变延迟单元并且能够确定流中分组的到达时间信息；
-至少一个连接到网络节点的同步单元，该同步单元包括：用于接收到达第一网络节点的分组的第一到达时间信息的装置，用于接收到达第二网络节点的分组的第二到达时间信息的装置，基于第一和第二到达时间信息为第一和第二网络节点计算延迟信息的装置，以及将延迟信息提供给第一网络节点和第二网络节点的装置。
16.如权利要求15所述的系统，其中所述第一网络节点是第一接入节点，且所述第二网络节点是第二接入节点。
17.一种用于如权利要求15所述的系统中的网络节点，包括：
-至少一个可变延迟单元；
-将流中分组的到达时间传送至同步单元的装置；以及
用于接收用于至少一个可变延迟单元的延迟信息的装置，使网络节点能够在预定时间点传送流至终端。
18.一种用于对终端接收的流的传输进行同步的同步单元，包括：
-用于接收到达第一网络节点的流中的分组的第一到达时间信息以及到达第二网络节点的流中的分组的第二到达时间信息的装置；
-基于第一和第二到达时间信息计算延迟信息的装置；
-将延迟信息提供给第一网络节点和第二网络节点的装置，使第一和第二网络节点中的一个或多个可变延迟单元能够延迟流到连接到第一和第二网络节点的终端的传输，使得终端接收的流基本上被同步。
19.如权利要求18所述的同步单元，所述同步单元是同步服务器。
20.一种用于对终端接收的流的传输进行同步的设备，该终端连接到网络节点，该设备包括：
-用于接收到达第一网络节点的流中的分组的第一到达时间信息以及到达第二网络节点的流中的分组的第二到达时间信息的装置；
-用于基于第一和第二到达时间信息计算延迟信息的装置；
-用于将延迟信息提供给第一网络节点和第二网络节点，使第一和第二网络节点中的一个或多个可变延迟单元能够延迟流到连接到第一和第二网络节点的终端的传输，使得终端接收的流基本上被同步的装置。
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