CN100367732C - 用于保证服务质量的数据网络接入控制器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种进入许可控制器(AC),用来控制包括一组边缘设备(R1)的数据网络(N)的进入,该控制器包括:接收装置,用来接收与包流相关的服务质量请求,验证装置,用来验证所述数据网络的内部资源可以满足所述服务质量请求,以及,发送装置,用来向与所述服务质量请求相对应的边缘设备发送消息,该消息许可或禁止相关的包流的传输。
Description
技术领域
本发明涉及在数据网络中控制服务质量。本发明尤其涉及提供不同业务的数据网络,这些业务例如语音、数据和视频的传输等。这种类型的网络,例如,可以基于传输控制协议/因特网协议(TCP/IP)族,即通常被称为因特网协议的那种类型。
背景技术
某些服务需要在网络中有明确的资源预留。
实际上,一些网络,比如因特网,是被设计用来传输数据而不是传输语音或视频的。在因特网中,传输使用数据包的形式,每个数据包的路由都是不依赖于其他数据包的。目前,语音和视频的传输,例如需要使丢数据包率和传输时延达到最小,以确保传输的接收方在听觉和视觉上足够的舒适。
通常,通过在网络的节点(或者路由器)上预留资源来减小包的丢失率和时延。
通常在发送相应流的包之前,对某个流要求某种服务质量的终端会发出服务质量请求。
在下文中,“流”一词表示“微流”,也就是通常由下面五部分信息所标明的一组数据包:即所使用的协议,发送方的地址和端口,以及接收方的地址和端口。
服务质量请求通常是资源预留请求,例如,遵循互联网工程任务组(IETF)的请求评论(Request For Comments,RFC)2205所定义的资源预留协议(RSVP)。
根据RSVP,每个接收资源预留请求的路由器必须首先检验它是否有请求的资源并按照常规的路由算法为请求寻路。因此资源预留请求将沿着正常情况下流中数据包的路径发送,直到接收方,接收方随即发送对原始发送方的响应,沿着相同的路径返回。在该返回期间,每个路由器必须确实预留了请求的资源。
这个协议的主要缺点在于它需要在一大组路由器上为访问网络的每个服务质量请求都预留资源,实际上,还要在每个路由器中保持进行处理的环境。
这个缺点被IETF的RFC 2475中所定义的差分服务模型(Differentiated Services model,DiffServ)体系结构所克服。
根据这个体系结构,服务质量管理是通过分配优先级来执行的,优先级在上下文这也称之为颜色。路由器接收到按照这种方式“着色”(也就是已被分配了优先级的)的数据包就必须优先处理它们。
然而,这两个解决方法是互为补充的,因此现有技术的解决方案通常可以同时使用这两个协议,以利用它们各自的优点。
图1显示了如上所述的现有技术的方案的一个例子。例如,在2000年11月,被IETF采纳的RFC 2998“A Framework for IntegratedServices Operation over DiffServ Networks”描述了该现有技术。
数据网络N包括路由器R1,R2,R3,R4和R5。
其中R1,R2和R3是边缘路由器,即它们有与在数据网络N外部的终端或路由器通信的装置。
其他的R4,R5和R6是内部路由器,除了和数据网络N的其他路由器通信外,它们没有与其他设备通信的装置。
除了边缘路由器,网络还可以包括其他类型的边缘设备,例如并不执行任何因特网协议(IP)的寻路,而是用来传输和格式化流的网关。
根据该现有技术,边缘设备(路由器,网关等)可以使用RSVP,但是内部路由器主要使用DiffServ机制。边缘设备还额外负责两种协议之间的翻译或互联。然而,值得注意的是,某些内部路由器可以使用RSVP,只有核心网络使用DiffServ机制。
因此,当终端T1向终端T3开始发送要求某种服务质量(例如,要求某个最小比特率的语音呼叫,其他的要求也可以)的流时,它使用RSVP发出资源预留请求。
该资源预留请求被边缘设备R1接收并处理。该设备R1验证它确实有足够的内部资源,从而可以提供该预期的服务质量(即在路由器R1的输出端侧集合的流的当前值使得新的流可以接受)。
在合适时,边缘设备R1可以随后发送响应给终端T1,告诉它资源确实已经预留。
然后,终端T1发送流的包到目的终端T3。
一旦收到包,路由器R1就根据前面收到的资源预留请求,为它们分配优先级。
如前所述,该优先级通常是按照DiffServ机制分配的。
然后,通过路由器R4,R5和R3,具有优先级的包在数据网络N内被寻路。每个路由器根据分配给包的优先级处理这些接收的包。
然后,路由器R3发送包流给终端T3,并将遵循RSVP的服务质量请求发送给终端T3。
该现有技术的方案存在的问题是:只在边缘设备验证资源是否可用。因此,当两个不同的边缘设备发起两个服务质量请求时,结果可能是不能探测到内部路由器不能满足服务质量请求。则两个服务质量请求都被准许,虽然两个中其中之一,或者甚至两个都不能被满足。
在图1的例子中,终端T2发起第二服务质量请求到边缘设备R2。对该服务质量请求和由终端T1发起的请求进行相同的处理,并同样寻址到终端T3。
由边缘设备R2分配优先级的包流沿着路径R2,R5,R6和R3到达终端T3。
因此,此路径的一部分R5-R3和从终端T1来的包流的路径相同。
在经济的网络配置情况下,链路,例如这里的R3-R5,被规定为可以接收一定数量的同时呼叫,而该同时呼叫数在统计上很少有被超过的情况。
因此,如果这两个包流的比特率总和大于路径R5-R3上允许的最大比特率时,路由器R5将不能满足终端T1和T2中至少一个所要求的服务质量。如果两个服务质量请求被分配相同的优先级,则两个包流的服务质量将下降。
这种机制的结果是,在终端请求的(且数据网络所接受的)服务质量和实际给予的服务质量之间会有很大的差别。
此外,目前已经存在资源预留设备,例如,在欧洲专利申请EP1047226中描述了这样的设备。然而,这些设备的目的不是实现进入许可控制,而是实际上在管理的网络中预留资源。当网络只接收到少量的资源预留请求时,这种机制可以工作,但只要考虑具体的通信网络时,用这种方法为每个包流预留资源就会表现出非常严重的困难。
发明内容
本发明的目的是通过提出一种机制克服这些问题。该机制是:基于数据网络内实际可用的资源,许可和禁止服务质量请求。
更精确的说,本发明提供了一种进入许可控制器,用来控制进入包括一组边缘设备的数据网络,该控制器的特征在于,它包括:
接收装置,用来接收与包流相关的服务质量请求,
验证装置,用来验证所述数据网络的内部资源可以满足所述服务质量请求,以及
发送装置,用来给与所述服务质量请求相对应的边缘设备发送消息,该消息表明允许或禁止相应的包流的传输。
在本发明的一个实施方式中,发送装置和接收装置适于按照同一种协议通信,例如COPS协议。
在本发明的另一个实施方式中,它们采用不同的协议:例如,发送装置适于发送遵循COPS协议的消息,接收装置适于接收遵循SIP、H.323等协议的服务质量请求。
因此,通过使用进入许可控制器,边缘设备只接纳那些要求的服务质量确实能由网络提供的包流。
由于进入许可控制器集中了所有发往数据网络的服务质量请求,因此可以以全局的方式实现验证。
这避免了数据网络资源的过度配置。
附图说明
参考附图,本发明及其优点将在下面对本发明的实施方式的描述中得到更加清楚的说明。
图1已经描述过,它代表现有技术方案。
图2描述了本发明的第一实施方式。
图3描述了本发明的第二实施方式。
图4描述了本发明的第三实施方式。
具体实施方式
图2代表包括一组路由器R1,R2...Rn的数据网络N。终端T1向终端T2发起包流。
该包流需要某一服务质量。例如,该服务质量可以包含要求最小比特率的多媒体会话。因此,终端T1发送服务质量请求QoS1到边缘路由器R1(在图2所示的例子中,边缘设备是边缘路由器,但本发明的原理同样适用于其他类型的网络设备)。
如前所述,该服务质量请求可以是遵循RSVP的资源预留请求。
该资源预留请求包括该流请求的服务质量的特征参数。特别地,它包括与资源预留相对应的流的包要求的最小比特率。
边缘路由器R1具有用于以服务质量请求QoS的形式传输该服务质量请求给进入许可控制器AC的装置。
例如,该传输可以通过2000年1月被采纳的由RFC 2748“TheCOPS(Common Open Policy Service)Protocol”所定义的COPS协议来实现。
进入许可控制器具有用来接收该服务质量请求的装置和用来验证数据网络的内部资源能满足该服务质量请求的装置。
为此,进入许可控制器具有网络管理系统NMS提供的内部资源的知识。
这些内部资源可以涉及到整个数据网络N或者其中的一部分。
这些内部资源可以是构成数据网络的路由器之间连接(或某些连接)的带宽。
知道数据网络的拓扑,路由信息,例如路由表和网络中连接的可用带宽后,进入许可控制器就对网络有了一个总体的了解。知道在数据网络中传输的所有服务质量请求,该进入许可控制器就可以判断服务质量请求是否确实能被满足。
该进入许可控制器还包括用来响应于服务质量请求而发送许可或者禁止消息Ok给边缘路由器R1的装置。
只有当从进入许可控制器AC收到许可消息后,边缘路由器R1才允许传输流的后续包。
在适当的时侯,该许可消息可以包含下降的服务质量的参数。
这是因为,在本发明的一个实施方式中,如果要求的服务质量不能得到满足,而数据网络N的内部资源和以前许可过的服务质量请求确定时,也可以通过分配低于要求的服务质量给该请求,例如,通过分配给它较低优先级,从而许可该包流的传输。在使用DiffServ协议的实施方式中,特别地,该优先级可以是颜色。
在本发明的一个实施方式中,该许可消息可以包含重新寻路参数,用来改变包流的路径,以朝向能够更好地提供要求的服务质量的新路径上。
图3描述了本发明的第二实施方式。
在此实施方式中,服务质量请求QoS是由数据流的发送方发送的,例如,发送方可以是终端,办公自动应用等。它可以直接来自发送方或者通过中间应用,例如“软交换”发送。
在后面的那种情况下,中间应用可以在传输服务质量请求给进入许可控制器AC之前处理整形、假设、多个服务质量请求的相关等。
一般地,数据流的发送方采用会话发起协议(SIP)或国际电信联盟(ITU-T)的H.323协议来传输服务质量请求。
在图3所描述的特定情况下,终端T1直接向进入许可控制器AC发送服务质量请求QoS。
和前面描述的实施方式一样,进入许可控制器具有验证装置,用来验证数据网络N中的内部资源是否可以满足服务质量请求。例如,可以通过网络管理系统NMS提供这些内部资源的知识。
在本实施方式中,由进入许可控制器AC根据服务质量请求,分配包流的包优先级。
为此,进入许可控制器AC具有根据服务质量请求中包含的参数确定优先级的装置。这些装置给由其参数确定的特定的服务质量请求赋予一个优先级。例如,在所有其他参数相同的情况下(包丢失率等),从重要客户或者贵宾(VIP)来的服务质量请求比从第三方来的服务质量请求具有更高的优先级。
在一个实施方式中,当收到服务质量请求QoS,进入许可控制器AC:
从请求中抽取出包流的目的地址,以及
确定流从哪里进入网络(在服务质量请求中指示出进入路由器标识符),以及
通过查找数据流经过的路由器中的路由表,确定包流在网络中的路径。
每个传输包流的集合具有服务质量特征(比特率,时延,包丢失率等),并且这些特征必须与已经接收的包流和新的包流相当。
例如,集合的时延是包流用于连接两个路由器的时延。
此外,集合的特征还可以是带宽或比特率,必须要验证集合的包流的比特率(最大,平均等)之和要小于集合的比特率,或至少经估计可以被集合接受。
可以以任意的顺序确定包流的集合和进行特性的验证,。为了获得最优的结果,可以在每个集合的终止处实现验证,以使当第一集合中的一个不能传输包流时,不用搜索路径上的所有集合。
进入许可控制器AC还包括用于发送优先级分配请求Aff给边缘路由器R1的装置。
该优先级分配请求可以符合COPS协议。
例如,这种请求可以采取如下的形式:
DEC:=<Handle B>
<Context:in,Resv>
<Decision:command,Install>
<Context:allocation,Rev>
<Decision:command,Install>
<Decision:Stateless,Priority=7>
<Context:out,Resv>
<Decision:command,Install>
<Decision:replacement,POLICY-DATA1>
该协议允许远程实体,例如进入许可控制器AC,来控制路由器的动作。
边缘路由器R1具有用于接收那些优先级分配请求和分配请求的优先级给包流的包的装置。
这些优先级以及它们分配给包流的包的方式符合DiffServ机制。
在另一个实施方式中,通过与服务质量请求到达的“软交换”中间应用的合作来决定优先级。此时,进入许可控制器具有用来与该其他中间应用通信的装置,该装置可以是协议接口或应用程序接口(API)。
图4描述了一种特殊情况,在此情况下,同一数据流与两个服务质量请求相关联:
第一个是资源预留请求QoS1,已在图2所示的实施方式中描述过。例如,它可以是RSVP请求。
第二个是已结合图3描述过的SIP或者H.323服务质量请求QoS3。
如前所述,第一请求促使边缘路由器R1向进入许可控制器AC发送服务质量请求QoS2。
第二请求QoS3在“软交换”中间应用SS处终止,它促使向进入许可控制器AC发送服务质量请求QoS4。
这两个发送是异步实现的;这意味着它们到达进入许可控制器AC的顺序是不固定的。
如果进入许可控制器在收到服务质量请求QoS2之前先收到服务质量请求QoS4,则它只是通过比较包含在每个请求内的参数来简单地进行验证。
如果进入许可控制器AC先收到的是服务质量请求QoS2,则它可以和中间应用SS开展合作C,以得到尤其是与包流相关的额外信息。
根据这些额外信息,进入许可控制器AC可以确定传输格式和/或降低的服务质量参数并把它们发送给边缘路由器R1。
在本发明的一个实施方式中,当进入许可控制器AC探测到某个资源经常被使用,或者甚至已达饱和,而因此拒绝或者重新为服务质量请求寻路时,进入许可控制器AC将通知网络管理系统NMS此配置太弱。
这种机制同样适用于资源没有得到充分利用的情况。
与基于探测交叉阈值的此反馈循环的同时,进入许可控制器例如还周期地把网络使用情况的统计信息发送给网络管理系统NMS。然后,网络管理系统重新最佳地配置网络。
这些信息可以包括:
链路的描述(比特率,错误率,时延等),
路由器的描述,
路由表的描述等。
进入许可控制器AC还可以向网络管理系统NMS提出配置网络的建议。由网络管理系统负责是否采纳此配置建议。
Claims (10)
1.一种进入许可控制器(AC),用来控制包括一组边缘设备(R1)的数据网络(N)的进入,其特征在于,该控制器包括:
接收装置,用来接收与包流相关的服务质量请求,
验证装置,用来验证所述数据网络的内部资源可以满足所述服务质量请求,以及
发送装置,用来向与所述服务质量请求相对应的边缘设备发送消息,该消息许可或禁止相关的包流的传输。
2.根据权利要求1所述的进入许可控制器,其中所述发送装置适于发送遵循COPS协议的许可或禁止消息。
3.根据权利要求1或2所述的进入许可控制器,其中所述接收装置适于接收来自所述边缘设备并遵循COPS协议的服务质量请求。
4.根据权利要求1或2所述的进入许可控制器,其中所述接收装置适于通过中间应用,接收来自所述数据流的发送方(T1)的服务质量请求。
5.根据权利要求4所述的进入许可控制器,还包括用来根据所述服务质量请求包含的参数确定优先级的装置,并且其中所述发送装置适于基于所述的优先级发送优先级分配请求。
6.根据权利要求5所述的进入许可控制器,其中和所述中间应用合作实现所述确定。
7.根据权利要求1或2所述的进入许可控制器,其中所述发送装置适于发送业务格式和/或降低的服务质量参数给所述边缘路由器。
8.根据权利要求1或2所述的进入许可控制器,其中所述发送装置适于发送重新寻路参数给所述边缘路由器。
9.根据权利要求1或2所述的进入许可控制器,还包括从网络管理系统(NMS)获取所述内部资源知识的装置。
10.根据权利要求9所述的进入许可控制器,包括用来发送所述内部资源使用情况的信息给所述网络管理系统的装置。
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KR20040040448A (ko) | 아이피 네트워크에서의 방법 및 배열 |
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