DE60110002T2 - System zur Übertragung von Streaming-Daten und Zwischenverstärker dafür - Google Patents

System zur Übertragung von Streaming-Daten und Zwischenverstärker dafür Download PDF

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    • H04N21/658—Transmission by the client directed to the server

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft Techniken zur Übertragung von Daten zwischen zwei Computern über ein Netzwerk und insbesondere ein System und ein Verfahren zum Übertragen von Streaming-Daten von einem Computer zu einem anderen und einen Zwischenverstärker zur Verwendung in einem solchen Datenübertragungssystem.
  • Es gab eine Streaming-Technik, bei der Echtzeitinhalt, wie Audio- oder Videoinformationen, verteilt wurde, wobei es einem Clientcomputer ermöglicht wurde, den Inhalt fast gleichzeitig mit dem Empfang des Inhalts von einem Servercomputer abzuspielen. Weil der Clientcomputer den Inhalt abspielen kann, ohne die gesamten Inhaltsdaten herunterzuladen, kann ein Benutzer eine schnelle Antwort erhalten, und dies ist bei einer kleinen Speicherkapazität auf der Clientseite besonders wirksam.
  • Bei einer Echtzeit-Inhaltsübertragung im Internet können die Protokolle RTSP (Echtzeit-Streaming-Protokoll, RFC 2326) und RTP (Echtzeit-Transportprotokoll RFC 1889) eingesetzt werden. RTSP ist ein Streaming-Steuerprotokoll, welches das Abspielen, Unterbrechen und Einrichten ermöglicht. RTP ist ein Übertragungsprotokoll für die Echtzeit-Paketübertragung. Als Anwendungssoftware für die Streaming-Übertragung sind RealSystemTM von RealNetworks und Windows Media PlayerTM von Microsoft Corporation verfügbar.
  • Im Fall eines Netzwerks in der Art des Internets, das das Zuordnen von Bandbreite oder die Stabilität der Verzögerung nicht ausreichend gewährleistet, wird die Qualität der Streaming-Datenübertragung durch Schwankungen der Paket verzögerungszeit erheblich beeinträchtigt. Weil die Verzögerungen bei der Paketübermittlung während der Übertragung schwanken, ist es erforderlich, die Inhaltsabspielzeit auf der Clientseite selbst dann anzupassen, wenn der Server Pakete des Inhalts zur gleichen Zeit sendet, zu der auf der Clientseite abgespielt wird.
  • Zum Kompensieren momentaner Verzögerungen bei der Paketübermittlung, die durch Verzögerungsschwankungen hervorgerufen werden, um dadurch einen ununterbrochenen Ton oder eine ununterbrochene Bewegung zu erreichen, puffert die Clientseite empfangene Streaming-Pakete, bevor sie mit der Wiedergabe beginnt. Ein solches Pufferverfahren wird im allgemeinen eingesetzt (siehe die ungeprüfte japanische Patentanmeldung 4-188929).
  • Im Fall des Internetzugangs über eine mobile Umgebung bewirkt eine Funkverbindung jedoch einen größeren Bereich von Verzögerungsschwankungen bei der Paketübermittlung als in einer festen Umgebung, weil die Funkverbindung selbst eine verhältnismäßig lange Verzögerung sowie einen Paketverlust aufweist. Es gibt dementsprechend Fälle, in denen die vorstehend erwähnte herkömmliche Verzögerungsschwankungssteuerung auf der Clientseite die Verzögerungsschwankungen bei der Paketübermittlung nicht kompensieren kann. Weil das Ausmaß der Verzögerungsschwankung, das kompensiert werden kann, von der Kapazität eines Puffers abhängt, kann ein größerer Bereich von Verzögerungsschwankungen nicht ohne eine höhere Pufferkapazität kompensiert werden. Bei einer mobilen Umgebung, von der nicht eine so hohe Leistungsfähigkeit wie bei einer festen Umgebung erwartet werden kann, ist es schwierig, eine ausreichende Pufferkapazität in einer mobilen Vorrichtung bereitzustellen.
  • Es wird auch erwogen, die Verzögerungsschwankung bei der Paketübermittlung an irgendeinem Zwischenpunkt eines Wegs vom Server zum Client zu steuern, um die Qualität von Streaming-Daten zu verbessern. Weil der Internetverkehr nicht nur Streaming-Daten, sondern auch gewöhnliche Daten, die keine Echtzeitübertragung erfordern, enthält, ist es erforderlich, zwischen Streaming-Daten und gewöhnlichen Daten zu unterscheiden, was zu einer komplizierten Paketsteuerung führt.
  • Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Datenübertragungssystem und einen Zwischenverstärker zur Verwendung darin bereitzustellen, wodurch die Übertragung von Streaming-Daten über ein Netzwerk ermöglicht wird, ohne daß die Qualität des abgespielten Inhalts auf einer Empfangsseite mit einer verhältnismäßig kleinen Kapazität eines Puffers verringert wird, selbst wenn das Netzwerk eine verhältnismäßig große Verzögerungsschwankung bei der Datenübermittlung aufweist.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung beinhaltet ein System nach Anspruch 1 zum Übertragen von Streaming-Daten in Paketen von einem ersten Computer zu einem zweiten Computer über ein Netzwerk einen im Netzwerk bereitgestellten Zwischenverstärker nach Anspruch 10, welcher eine Puffersteuereinrichtung zum Puffern eines empfangenen Pakets für einen festgelegten Zeitraum aufweist, bevor es weitergeleitet wird, so daß ein Empfangszeitintervall von Paketen am zweiten Computer im wesentlichen gleich einem Sendezeitintervall von Paketen am ersten Computer ist.
  • Der festgelegte Zeitraum wird vorzugsweise abhängig von einer Empfangsbedingung des zweiten Computers bestimmt, wobei der zweite Computer dem Zwischenverstärker die Empfangsbedingung mitteilt.
  • Der zweite Computer hat vorzugsweise eine Pufferfunktion zum Puffern empfangener Pakete, um Verzögerungsschwankungen der empfangenen Pakete zu absorbieren.
  • Die Empfangsbedingung kann Informationen über eine verfügbare Pufferkapazität im zweiten Computer einschließen. Gemäß der Erfindung weist ein Zwischenverstärker, durch den Streaming-Daten in Paketen von einem ersten zu einem zweiten Computer übertragen werden, folgendes auf: eine Flußregistrierungstabelle, in der Zeitinformationen von Paketen für jeden Streaming-Fluß gespeichert sind; einen Paketspeicher, in dem Streaming-Pakete für jeden Streaming-Fluß gespeichert sind; einen Paketanalysator zum Analysieren eines empfangenen Pakets, um ein Paket, das sich auf einen Streaming-Fluß bezieht, zu unterscheiden, indem die Flußregistrierungstabelle nach Adressen- und Portnummerinformationen des empfangenen Pakets durchsucht wird und Flußinformationen, welche den Streaming-Fluß angeben, in der Flußregistrierungstabelle gespeichert werden; einen Kopfteilanalysator zum Analysieren eines Kopfteils des sich auf den Streaming-Fluß beziehenden Pakets, um Zeitinformationen eines Streaming-Pakets des Streaming-Flusses zu erzeugen und das Streaming-Paket im Paketspeicher zu speichern; eine Paketverwaltungseinrichtung zum Speichern der Zeitinformationen des Streaming-Pakets in der Flußregistrierungstabelle und zum Bestimmen des festgelegten Zeitraums anhand der Zeitinformationen, um die Sendezeit des Streaming-Pakets zu erzeugen; und eine Paketsende-Steuereinrichtung zum Senden des Streaming-Pakets zum zweiten Computer, wenn die Sendezeit unter die Kontrolle der Paketverwaltungseinrichtung gelangt ist.
  • Der Paketanalysator leitet vorzugsweise andere Pakete als ein sich auf einen Streaming-Fluß beziehendes Paket zum zweiten Computer weiter.
  • Gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist ein Verfahren zum Übertragen von Streaming-Daten in Paketen von einem ersten zu einem zweiten Computer über ein Netzwerk die folgenden Schritte auf: Senden eines Streaming-Pakets zu einem Zwischenverstärker durch den ersten Computer; Puffern des Streaming-Pakets für einen festgelegten Zeitraum durch den Zwischenverstärker, bevor es zum zweiten Computer weitergeleitet wird, so daß ein Empfangszeitintervall von Paketen am zweiten Computer im wesentlichen gleich einem Sendezeitintervall von Paketen am ersten Computer ist; und Puffern des vom Zwischenverstärker empfangenen Streaming-Pakets durch den zweiten Computer, bevor es wiedergegeben wird.
  • Wie vorstehend beschrieben wurde, puffert der Zwischenverstärker gemäß der vorliegenden Erfindung selbst dann, wenn eine Verzögerungsschwankung von Streaming-Paketen auf einer Empfangsseite unannehmbar erhöht ist, ein Streaming-Paket für einen festgelegten Zeitraum, bevor er es wieder aussendet, um eine solche große Verzögerungsschwankung zu unterdrücken, was zu einer verbesserten Qualität der Anwendung auf der Empfangsseite führt. Weil die Verzögerungsschwankung bei der Paketübermittlung unterdrückt wird, kann selbst dann ein qualitativ hochwertiges Abspielen des übermittelten Inhalts auf der Empfangsseite erhalten werden, wenn die Empfangsseite eine verhältnismäßig kleine Kapazität eines darin bereitgestellten Puffers hat.
  • Wenn die Empfangsseite eine Empfangsbedingung zur Sendeseite zurücksendet, kann der Zwischenverstärker die Paketpufferzeit abhängig von der Empfangsbedingung der Empfangsseite anpassen. Dementsprechend kann die absolute Verzögerung über das Netzwerk minimiert werden, woraus sich eine verringerte Kapazität eines Puffers auf der Empfangsseite ergibt.
  • Wenn der Zwischenverstärker weiterhin ein Paket unterscheidet, das sich auf einen Streaming-Fluß bezieht, werden nur sich auf den Streaming-Fluß beziehende Pakete am Zwischenverstärker gepuffert, und andere Pakete werden direkt übertragen. Dementsprechend können das Datenübertragungssystem und der Zwischenverstärker in einer Umgebung verwendet. werden, in der verschiedene Arten von Paketen übertragen werden, wie es beispielsweise beim Internet der Fall ist.
  • Es zeigen:
  • 1 ein Diagramm, in dem eine Skizze eines Datenübertragungssystems gemäß der vorliegenden Erfindung dargestellt ist,
  • 2 ein Blockdiagramm, in dem eine innere Schaltung eines Zwischenverstärkers gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt ist,
  • 3A ein Blockdiagramm, in dem eine innere Schaltung eines Servercomputers im Datenübertragungssystem aus 1 dargestellt ist,
  • 3B ein Blockdiagramm, in dem eine innere Schaltung eines Clientcomputers im Datenübertragungssystem aus 1 dargestellt ist,
  • 4 ein Diagramm, in dem ein Kopfteilformat eines gemäß der vorliegenden Erfindung verwendeten RTP-Pakets dargestellt ist, und
  • 5 ein Diagramm, in dem ein Beispiel einer Flußregistrierungstabelle im Zwischenverstärker dargestellt ist.
  • Wie in 1 dargestellt ist, wird zur Vereinfachung angenommen, daß ein Netzwerk mit einem Zwischenverstärker 1 eine Servervorrichtung 2 und eine Clientvorrichtung 3 verbindet.
  • Auf Anforderung der Clientvorrichtung 3 sendet die Servervorrichtung 2 Streaming-Pakete mit einem angeforderten Inhalt über den Zwischenverstärker 1 im Netzwerk zur Clientvorrichtung 3. Das Netzwerk ist typischerweise das Internet. Ein Streaming-Paket, das von der Servervorrichtung 2 zur Clientvorrichtung 3 heruntergeladen wird, wird im Zwischenverstärker 1 gepuffert, um die Sendezeit des empfangenen Streaming-Pakets anzupassen. Wenngleich in 1 zur Vereinfachung nur ein Fluß von Streaming-Paketen für den Inhalt dargestellt ist, darf der Zwischenverstärker 1 gemäß der vorliegenden Erfindung eine Anzahl von Flüssen individuell puffern. Die Einzelheiten des Zwischenverstärkers 1 werden später beschrieben.
  • Die im Zwischenverstärker 1 gepufferten Streaming-Pakete werden mit einer angepaßten Zeit zur Clientvorrichtung 3 gesendet. Die Clientvorrichtung 3 puffert ein Streaming- Paket, bevor sie beginnt, es zu reproduzieren, um eine Verzögerungsschwankung bei der Paketübertragung zu absorbieren.
  • Auf diese Weise wird der angeforderte Echtzeitinhalt von einer vorgegebenen Anwendung in der Clientvorrichtung 3 abgespielt, ohne daß der Ton oder die Bewegung unterbrochen wird. Weil der Zwischenverstärker 1 von der Servervorrichtung 2 empfangene Streaming-Pakete vorübergehend puffert, kann selbst dann ein qualitativ hochwertiges Abspielen des zur Clientvorrichtung 3 übertragenen Inhalts erhalten werden, wenn die Clientvorrichtung 3 eine verhältnismäßig kleine Kapazität eines darin bereitgestellten Puffers aufweist.
  • Zusätzlich kann die Clientvorrichtung 3 ein Empfangsbedingungs-Mitteilungspaket zur Serverseite zurücksenden. Wenn das Mitteilungspaket empfangen wird, paßt der Zwischenverstärker 1 die Paketpufferzeit abhängig von der Empfangsbedingung der Clientvorrichtung 3 an.
  • Zwischenverstärker
  • Wie in 2 dargestellt ist, ist der Zwischenverstärker 1 mit einem Paketanalysator 101, einem Kopfteilanalysator 102, einem Paketspeicher 103, einer Flußregistrierungstabelle 104, einer Paketverwaltungseinrichtung, einer Paketsende-Steuereinrichtung, einem Server-Client(Herunterlade)-Signalempfangsanschluß 107, einem Client-Server-(Hochlade)-Signalempfangsanschluß 108, einem Server-Client-Signalsendeanschluß 109 und einem Client-Server-Signalsendeanschluß 110 versehen.
  • Wenn der Paketanalysator 101 ein Paket vom Empfangsanschluß 107 oder 108 empfängt, bestimmt er, ob das empfangene Paket ein Streaming-Paket oder ein Rückmeldungsinformationspaket ist, das sich auf einen in der Flußregistrierungstabelle 104 registrierten Fluß bezieht. Wenn es ein Streaming-Paket oder ein Rückmeldungsinformationspaket ist, überträgt es der Paketanalysator 101 zum Kopfteilanalysator 102. Wenn es weder ein Streaming-Paket noch ein Rückmeldungsinformationspaket ist, leitet es der Paket analysator 101, abhängig von der Zieladresse, zu einem ausgewählten von dem Server-Client-Sendeanschluß 109 und dem Client-Server-Sendeanschluß 110 weiter. Weiterhin registriert der Paketanalysator 101, wie später detailliert beschrieben wird, die Adresse und die Portnummer eines Streaming-Flusses in der Flußregistrierungstabelle 104 abhängig davon, ob das empfangene Paket eine Portnummer verwendet, die vom Streaming-Übertragungssteuerprotokoll verwendet wird, oder ob es in herkömmlicher Weise von einer Streaming-Übertragungsanwendung verwendet wird.
  • Der Kopfteilanalysator 102 analysiert den Kopfteil des empfangenen Streaming-Pakets und teilt der Paketverwaltungseinrichtung 105 Informationen über das empfangene Paket mit, wie eine sequentielle Nummer und einen Zeitstempel, der einen Zeitpunkt angibt, zu dem die Servervorrichtung 2 es sendet.
  • Der Paketspeicher 103 puffert vom Kopfteilanalysator 102 eingegebene Streaming-Pakete und reiht Streaming-Pakete für jeden Fluß in eine Warteschlange ein, bis eine Sendeanweisung für einen Fluß von der Paketsende-Steuereinrichtung 106 empfangen worden ist. Ein Fluß ist als ein Satz von Paketen definiert, der sich auf die Übertragung eines bestimmten Inhalts zwischen einer Servervorrichtung 2 und einer Clientvorrichtung 3 bezieht.
  • Die Flußregistrierungstabelle 104 enthält Informationen in bezug auf jeden Streaming-Fluß in der in 4 dargestellten Tabellenform, welche nachstehend detailliert beschrieben wird.
  • Die Paketverwaltungseinrichtung 105 nimmt die Informationen des empfangenen Streaming-Pakets vom Kopfteilanalysator 102 entgegen und registriert sie für jeden Fluß in der Flußregistrierungstabelle 104. Die Paketverwaltungseinrichtung 105 gibt auch eine Paketsendeanweisung für jeden Fluß an die Paketsende-Steuereinrichtung 106 aus, wenn die Zeit zum Senden gekommen ist.
  • Wenn die Paketsende-Steuereinrichtung 106 ein Paket empfängt, das eine Anweisung für einen bestimmten Fluß von der Paketverwaltungseinrichtung 105 sendet, liest sie ein Kopfpaket einer Warteschlange für den Fluß aus dem Paketspeicher 103 und leitet es zum Server-Client-Signalsendeanschluß 109 weiter.
  • Ein von der Servervorrichtung 2 zur Clientvorrichtung 3 gesendetes Paket wird am Server-Client-Signalempfangsanschluß 107 empfangen und zum Paketanalysator 101 weitergeleitet. Ein von der Clientvorrichtung 3 zur Servervorrichtung 2 gesendetes Paket wird am Client-Server-Signalempfangsanschluß 108 empfangen und zum Paketanalysator 101 weitergeleitet. Ein von einem von dem Paketanalysator 101 und der Paketsende-Steuereinrichtung 106 ausgegebenes Paket wird vom Server-Client-Signalsendeanschluß 109 zur Clientvorrichtung 3 gesendet. Ein vom Paketanalysator 101 ausgegebenes Paket wird vom Client-Server-Signalsendeanschluß 110 zur Servervorrichtung 2 gesendet.
  • Server
  • Mit Bezug auf 3A sei bemerkt, daß die Servervorrichtung 2 mit einer Anwendung 21 und einem Kommunikationsanschluß 22 versehen ist, durch die Pakete zur Clientvorrichtung 3 gesendet und von dieser empfangen werden. Die Anwendung 21, die das Senden von Streaming-Paketen zu einer Clientvorrichtung ermöglicht, entspricht einer Anwendung zum Verarbeiten von Streaming-Paketen zum Abspielen, welche in der Clientvorrichtung 3 installiert ist.
  • Client
  • Mit Bezug auf 3B sei bemerkt, daß die Clientvorrichtung 3 mit einem Empfangsbedingungs-Mitteilungsabschnitt 31, einer Anwendung 32 und einem Kommunikationsanschluß 33 versehen ist. Die Anwendung 32 entspricht der Anwendung 21 der Servervorrichtung 2 und ist dafür ausgelegt, Streaming-Pakete zum Abspielen von Ton und Video des angeforderten Inhalts zu verarbeiten. Wie vorstehend beschrieben wurde, ist die Anwendung 32 mit einem Puffer zum Absorbieren von Verzögerungsschwankungen bei der Paketübertragung versehen.
  • Der Empfangsbedingungs-Mitteilungsabschnitt 31 berechnet eine Differenz zwischen einer Paketankunftszeit und einer Abspielzeit von der Anwendung 32 verarbeiteter Streaming-Pakete. Auf der Grundlage der berechneten Zeitdifferenz erzeugt der Empfangsbedingungs-Mitteilungsabschnitt 31 eine Empfangsbedingung, welche die Kapazität des in der Anwendung 32 bereitgestellten Puffers und den Umfang der verfügbaren Kapazität angibt, und sendet ein Empfangsbedingungs-Mitteilungspaket, welches die Empfangsbedingung als Rückmeldungsinformationen aufweist, über den Kommunikationsanschluß 33 zum Zwischenverstärker 1.
  • Arbeitsweise
  • Unter der Annahme, daß die Servervorrichtung 2 Streaming-Pakete über den Zwischenverstärker 1 im Netzwerk zur Clientvorrichtung 3 sendet, wird die Arbeitsweise des Zwischenverstärkers 1 nachstehend beschrieben.
  • Wenn in dem vorstehend beschriebenen Zwischenverstärker 1 ein Paket am Server-Client-Signalempfangsanschluß 107 empfangen wird, wird das empfangene Paket zum Paketanalysator 101 weitergeleitet.
  • Wenn das Paket empfangen wird, sucht der Paketanalysator 101 in der Flußregistrierungstabelle 104 nach der Zieladresse und der Portnummer (Flußidentifikationsinformationen) des empfangenen Pakets, um festzustellen, ob das empfangene Paket ein Streaming-Paket eines in der Flußregistrierungstabelle 104 registrierten Flusses ist.
  • Weiterhin bestimmt der Paketanalysator 101 zum Registrieren der Adresse und der Portnummer eines Streaming-Flusses in der Flußregistrierungstabelle 104, ob das empfangene Paket eine Portnummer verwendet, die vom Streaming-Übertragungssteuerprotokoll verwendet wird (beispielsweise RTSP, Portnummer 554) oder die in herkömmlicher Weise von einer Streaming-Übertragungsanwendung verwendet wird (beispielsweise Portnummer 6970 bei einem Streaming-Übertragungssystem Real-SystemTM von RealNetworks).
  • Wenn ein mit dem Streaming-Übertragungssteuerprotokoll übereinstimmendes Paket empfangen worden ist, analysiert der Paketanalysator 101 den Inhalt des empfangenen Pakets, um Informationen zur Adresse und zur Portnummer zu erhalten, die bei der Streaming-Übertragung verwendet werden. Wenn ein Paket empfangen worden ist, das eine Portnummer für eine herkömmliche Streaming-Übertragung verwendet, erhält der Paketanalysator 101 Informationen zur Adresse und zur Portnummer des empfangenen Pakets. Auf diese Weise registriert der Paketanalysator 101 ein Paar aus einer Adresse und einer Portnummer für jede Quelle und jedes Ziel in der Flußregistrierungstabelle 104 (siehe 5). Dieses Verfahren ermöglicht es, daß Streaming-Daten aus verschiedenen empfangenen Paketen im Netzwerk in der Art eines IP-Netzwerks, das verschiedene Arten von Paketen überträgt, extrahiert werden.
  • Der Paketanalysator 101 durchsucht die Flußregistrierungstabelle 104 nach der Zieladresse und der Portnummer des empfangenen Pakets und überträgt sie zum Kopfteilanalysator 102, wenn eine Übereinstimmung gefunden wird (d.h. wenn es sich um ein Streaming-Paket handelt). Wenn es sich nicht um ein Streaming-Paket handelt, leitet es der Paketanalysator 101, abhängig von seiner Zieladresse, zu einem ausgewählten von dem Server-Client-Sendeanschluß 109 und dem Client-Server-Sendeanschluß 110 weiter. Mit anderen Worten spielt der Zwischenverstärker 1 eine Rolle als ein gewöhnlicher Zwischenverstärker.
  • Falls ein Paket eine Portnummer für eine herkömmliche Streaming-Übertragung verwendet, wurde es nicht in der Flußregistrierungstabelle 104 registriert, sondern es ist ein Streaming-Paket. Dementsprechend wird es zum Kopfteilanalysator 102 weitergeleitet. Falls ein Paket mit dem Streaming-Übertragungssteuerprotokoll übereinstimmt, wird der Inhalt des Pakets analysiert und in der Flußregistrierungs tabelle 104 registriert, und es wird dann, abhängig von seiner Zieladresse, zu einem ausgewählten von dem Server-Client-Sendeanschluß 109 und dem Client-Server-Sendeanschluß 110 weitergeleitet.
  • Wenn ein Rückmeldungsinformationspaket empfangen wird, das die Empfangsbedingung der Clientvorrichtung 3 angibt, leitet es der Paketanalysator 101 zum Kopfteilanalysator 102 weiter, und die Empfangsbedingungsinformationen werden an die Paketverwaltungseinrichtung 105 ausgegeben.
  • Wenn ein Streaming-Paket empfangen wird, analysiert der Kopfteilanalysator 102 den Kopfteil des empfangenen Streaming-Pakets, um eine sequentielle Nummer des relevanten Flusses und einen Zeitstempel, der einen Zeitpunkt angibt, zu dem die Servervorrichtung 2 es sendet, zu extrahieren. Die Adresse, die Portnummer, der Zeitstempel und die sequentielle Nummer für das empfangene Streaming-Paket werden an die Paketverwaltungseinrichtung 105 ausgegeben, und das Streaming-Paket wird an den Paketspeicher 103 ausgegeben. In vielen Fällen verwendet das Kopfteilformat das RTP (Echtzeit-Transportprotokoll RFC 1889), wie in 4 dargestellt.
  • Die Paketverwaltungseinrichtung 105 registriert die Informationen zur Adresse, zur Portnummer, zum Zeitstempel und zur sequentiellen Nummer für jeden durch ein Paar aus einer Adresse und einer Portnummer identifizierten Fluß in der Flußregistrierungstabelle 104. Ein Beispiel der Flußregistrierungstabelle 104 ist in 5 dargestellt.
  • Bei manchen Streaming-Übermittlungsanwendungen wird das RTP nicht verwendet, oder sie können es nicht analysieren. In diesem Fall kann der Kopfteilanalysator 102 die vorstehend erwähnten Informationen nicht erhalten. Demgemäß teilt der Kopfteilanalysator 102 der Paketverwaltungseinrichtung 105 mit, daß notwendige Informationen nicht von diesem Paket erhalten werden können, und er leitet es zum Paketspeicher 103 weiter.
  • Der Paketspeicher 103 puffert vom Kopfteilanalysator 102 für jeden Fluß eingegebene Streaming-Pakete unter der Sende steuerung der Paketsende-Steuereinrichtung 106. Dieses Puffern absorbiert Paketverzögerungsschwankungen infolge der Übertragung von der Servervorrichtung 2 zum Zwischenverstärker 1 über das Netzwerk.
  • Planen der Paketsendezeit
  • Die Paketverwaltungseinrichtung 105 führt die Planung der Ausgabezeit einer Paketsendeanweisung für jeden Fluß an die Paketsende-Steuereinrichtung 106 anhand der Paketregistrierungstabelle 104 aus.
  • Bei einem bestimmten Fluß wird das Senden des zuerst ankommenden Pakets zu der durch Addieren eines vorgegebenen Zeitraums zu seiner Ankunftszeit festgelegten Zeit geplant. Die festgelegte Zeit kann in einem nächsten Sendezeitfeld der Flußregistrierungstabelle 104 gespeichert werden (siehe 5). Wenn die festgelegte Zeit gekommen ist, gibt die Paketverwaltungseinrichtung 105 eine Paketsendeanweisung für diesen Fluß an die Paketsende-Steuereinrichtung 106 aus. Das Senden des zweiten oder späteren Pakets wird zu der durch Addieren einer Sendezeitdifferenz zur festgelegten Zeit des vorhergehenden Pakets erhaltenen Zeit geplant. Die Sendezeitdifferenz wird anhand einer Differenz zwischen dem Zeitstempel des zweiten oder späteren Pakets und dem Zeitstempel des vorhergehenden Pakets berechnet.
  • Wenn das Zeitintervall von der Servervorrichtung 2 empfangener Pakete stets konstant ist, kann das Senden des zweiten oder späteren Pakets zu der durch Addieren des konstanten Zeitintervalls zur festgelegten Zeit des vorhergehenden Pakets erhaltenen Zeit geplant werden. Das konstante Zeitintervall wird aus einer Differenz zwischen dem Zeitstempel des zweiten Pakets und dem Zeitstempel des ersten Pakets berechnet.
  • In dem Fall, in dem Informationen, die sich auf die Sendezeit beziehen, nicht aus einem empfangenen Paket entnommen werden können, kann die von der Clientvorrichtung 3 mitgeteilte Abspielrate oder eine durchschnittliche Empfangs rate von Paketen, die bisher im relevanten Fluß empfangen worden sind, verwendet werden, um das Sendezeitintervall für die Planung zu bestimmen.
  • Rückmeldungssteuerung der Paketsendezeit Wenn ein Rückmeldungsinformationspaket empfangen wird, das die Empfangsbedingung der Clientvorrichtung 3 angibt, leitet der Paketanalysator 101 es zum Kopfteilanalysator 102 weiter, und die Empfangsbedingungsinformationen werden an die Paketverwaltungseinrichtung 105 ausgegeben. Die Paketverwaltungseinrichtung 105 kann das Paketsende-Zeitintervall abhängig von der Empfangsbedingung der Clientvorrichtung 3 anpassen.
  • Wenn beispielsweise eine Schwankung des Ankunftszeitintervalls von Paketen in einem bestimmten Fluß größer wird, macht die Paketverwaltungseinrichtung 105 das Paketsende-Zeitintervall vorübergehend länger, um eine größere Verzögerungsschwankung bei der Paketübermittlung zu absorbieren. Wenn dagegen eine Schwankung des Ankunftszeitintervalls von Paketen in einem bestimmten Fluß kleiner wird, macht die Paketverwaltungseinrichtung 105 das Paketsende-Zeitintervall vorübergehend kürzer, um die Pufferzeit am Zwischenverstärker 1 zu verringern. Hierdurch wird die absolute Verzögerungszeit verringert, die zwischen der Servervorrichtung 2 und der Clientvorrichtung 3 auftritt.
  • Die Verzögerungsschwankungsverringerung durch den Pakete puffernden Zwischenverstärker 1 bewirkt, daß die absolute Verzögerung, die zwischen der Servervorrichtung 2 und der Clientvorrichtung 3 auftritt, erhöht wird. Die Steuerung der Verzögerungsschwankung durch den Zwischenverstärker 1 unter Verwendung der Rückmeldungsinformationen von der Clientvorrichtung 3 unterdrückt jedoch die zwischen der Servervorrichtung 2 und der Clientvorrichtung 3 auftretende absolute Verzögerung.
  • Wenn eine Paketsendeanweisung für einen bestimmten Fluß von der Paketverwaltungseinrichtung 105 empfangen wird, liest die Paketsende-Steuereinrichtung 106 ein Kopfpaket einer Warteschlange für den relevanten Fluß aus dem Paketspeicher 103 und leitet es zum Server-Client-Signalsendeanschluß 109 weiter. Ein zu sendendes Paket hat eine Quellenadresse und eine Portnummer der Ursprungsvorrichtung des Pakets (hier die Servervorrichtung 2) in seinem Kopfteil und nicht jene des Zwischenverstärkers 1. Dementsprechend erscheint für die Clientvorrichtung 3 das Paket als direkt von der Servervorrichtung 2 empfangen.
  • Wenn die Clientvorrichtung 3 ein Streaming-Paket von der Servervorrichtung 2 über den Zwischenverstärker 1 empfängt, wird das Streaming-Paket durch den Kommunikationsanschluß 33 zur Anwendung 32 weitergeleitet (siehe 3B). Nach dem Puffern des Streaming-Pakets, um Verzögerungsschwankungen bei der Paketübertragung zu absorbieren, reproduziert die Anwendung 32 den Inhalt auf der Grundlage des Streaming-Pakets.
  • Wie vorstehend beschrieben wurde, schwankt bei der Anwendung 32, die den Paketempfang und das Abspielen ausführt, der Umfang der verfügbaren Pufferkapazität abhängig von einer Differenz zwischen einer Abspielrate und einer Empfangsrate. Der Empfangsbedingungs-Mitteilungsabschnitt 31 erzeugt eine Empfangsbedingung, welche den Umfang der verfügbaren Kapazität des in der Anwendung 32 bereitgestellten Speichers und eine Paketempfangsrate angibt, und sendet das Empfangsbedingungs-Mitteilungspaket, welches die Empfangsbedingung aufweist, als Rückmeldungsinformationen über den Kommunikationsanschluß 33 zum Zwischenverstärker 1. Am Zwischenverstärker 1 wird die Empfangsbedingung zum Einstellen der Pufferzeit des Puffers verwendet, um eine adaptive Verzögerungsschwankungsabsorption zu ermöglichen, wodurch die zwischen der Servervorrichtung 2 und der Clientvorrichtung 3 auftretende absolute Verzögerung unterdrückt wird.

Claims (10)

  1. System zum Übertragen von Streaming-Daten in Paketen von einem ersten Computer (2) zu einem zweiten Computer (3) über ein Netzwerk, welches aufweist: einen Zwischenverstärker (1), der in dem Netzwerk bereitgestellt ist, wobei der Zwischenverstärker eine Puffersteuereinrichtung zum Puffern eines empfangenen Pakets für einen festgelegten Zeitraum vor dem Weiterleiten von ihm aufweist, so daß ein Empfangszeitintervall von Paketen am zweiten Computer im wesentlichen gleich einem Sendezeitintervall von Paketen am ersten Computer ist, wobei die Puffersteuereinrichtung aufweist: eine Flußregistrierungstabelle (104) zum Speichern von Zeitinformationen von Paketen für jeden Streaming-Fluß, einen Paketspeicher (103) zum Speichern von Streaming-Paketen für jeden Streaming-Fluß, einen Paketanalysator (101) zum Analysieren eines empfangenen Pakets, um ein Paket, das sich auf einen Streaming-Fluß bezieht, zu unterscheiden, indem die Flußregistrierungstabelle nach Adressen- und Portnummerinformationen des empfangenen Pakets durchsucht wird und Flußinformationen, welche den Streaming-Fluß angeben, in der Flußregistrierungstabelle gespeichert werden, einen Kopfteilanalysator (102) zum Analysieren eines Kopfteils des sich auf den Streaming-Fluß beziehenden Pakets, um Zeitinformationen eines Streaming-Pakets des Streaming-Flusses zu erzeugen und das Streaming-Paket im Paketspeicher zu speichern, eine Paketverwaltungseinrichtung (105) zum Speichern der Zeitinformationen des Streaming-Pakets in der Fluß registrierungstabelle und zum Bestimmen des festgelegten Zeitraums anhand der Zeitinformationen, um die Sendezeit des Streaming-Pakets zu erzeugen, und eine Paketsende-Steuereinrichtung (106) zum Senden des Streaming-Pakets zum zweiten Computer, wenn die Sendezeit unter die Kontrolle der Paketverwaltungseinrichtung gelangt ist.
  2. System nach Anspruch 1, wobei die Paketverwaltungseinrichtung dafür eingerichtet ist, den festgelegten Zeitraum abhängig von einer Empfangsbedingung des zweiten Computers anzupassen, wobei der zweite Computer dafür eingerichtet ist, dem Zwischenverstärker die Empfangsbedingung mitzuteilen.
  3. System nach Anspruch 2, wobei der zweite Computer dafür eingerichtet ist, die Empfangsbedingung auf der Grundlage einer Differenz zwischen der Ankunftszeit vom ersten Computer empfangener Streaming-Pakete und der Abspielzeit der von einer Anwendung verarbeiteten Streaming-Pakete zu erzeugen.
  4. System nach Anspruch 3, wobei der zweite Computer einen Puffer zum Puffern empfangener Streaming-Pakete aufweist, um Verzögerungsschwankungen davon zu absorbieren, wobei die Empfangsbedingung Informationen über eine Kapazität des Puffers und eine gegenwärtig verfügbare Kapazität des Puffers enthält.
  5. System nach Anspruch 1, wobei die Paketverwaltungseinrichtung dafür eingerichtet ist, den festgelegten Zeitraum auf der Grundlage einer Differenz zwischen einem Zeitstempel des empfangenen Pakets und einem Zeitstempel eines zuvor empfangenen Pakets anzupassen.
  6. System nach Anspruch 1, wobei die Paketverwaltungseinrichtung dafür eingerichtet ist, den festgelegten Zeitraum auf der Grundlage einer Abspielrate der Streaming-Daten am zweiten Computer anzupassen, wobei der zweite Computer dafür eingerichtet ist, dem Zwischenverstärker seine Abspielrate mitzuteilen.
  7. System nach Anspruch 1, wobei die Paketverwaltungseinrichtung dafür eingerichtet ist, den festgelegten Zeitraum auf der Grundlage einer durchschnittlichen Empfangsrate von dem ersten Computer am Zwischenverstärker empfangener Pakete anzupassen.
  8. System nach Anspruch 1, wobei der Paketanalysator dafür eingerichtet ist, andere Pakete als ein Paket, das sich auf einen Streaming-Fluß bezieht, zum zweiten Computer weiterzuleiten.
  9. System nach Anspruch 1, wobei der erste Computer ein Server ist, der zweite Computer ein Client ist und das Netzwerk ein IP-(Internetprotokoll)-Netzwerk ist.
  10. Zwischenverstärker (1) zum Übertragen von Streaming-Daten in Paketen von einem ersten zu einem zweiten Computer, welcher aufweist: eine Flußregistrierungstabelle (104) zum Speichern von Zeitinformationen von Paketen für jeden Streaming-Fluß, einen Paketspeicher (103) zum Speichern von Streaming-Paketen für jeden Streaming-Fluß, einen Paketanalysator (101) zum Analysieren eines empfangenen Pakets, um ein Paket, das sich auf einen Streaming-Fluß bezieht, zu unterscheiden, indem die Flußregistrierungstabelle nach Adressen- und Portnummerinformationen des empfangenen Pakets durchsucht wird und Flußinformationen, welche den Streaming-Fluß angeben, in der Flußregistrierungstabelle gespeichert werden, einen Kopfteilanalysator (102) zum Analysieren eines Kopfteils des sich auf den Streaming-Fluß beziehenden Pakets, um Zeitinformationen eines Streaming-Pakets des Streaming-Flusses zu erzeugen und das Streaming-Paket im Paketspeicher zu speichern, eine Paketverwaltungseinrichtung (105) zum Speichern der Zeitinformationen des Streaming-Pakets in der Flußregistrierungstabelle und zum Bestimmen des festgelegten Zeitraums anhand der Zeitinformationen, um die Sendezeit des Streaming-Pakets zu erzeugen, und eine Paketsende-Steuereinrichtung (106) zum Senden des Streaming-Pakets zum zweiten Computer, wenn die Sendezeit unter die Kontrolle der Paketverwaltungseinrichtung gelangt ist.
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