CN100531064C - 一种家庭网关QoS策略配置管理的系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种家庭网关QoS策略配置管理的系统与方法，在该系统与方法中：QoS策略配置管理接口模块接收用户配置的QoS策略的数据包并进行分析，发送给QoS策略数据库模块来分别存储；如果设备接口模块接收到接口已启动的消息，便请求QoS队列策略数据库模块在队列策略数据库中查询与该接口相关的队列策略，并将上述队列策略中带有使能标记的队列策略下发到设备接口模块，在接口上生成队列，配置并保存队列属性参数。本发明不仅使QoS策略配置管理操作更加快捷，还为运营商提供在运营商服务区域内的所有家庭网关设备QoS的统一配置管理方法，避免了繁多的业务各异的家庭网关设备的QoS配置操作问题。

Description

一种家庭网关QoS策略配置管理的系统和方法

技术领域

本发明涉及家庭网关领域，尤其涉及一种家庭网关服务质量(Qualityof Service，以下简称QoS)策略配置管理的系统和方法。

背景技术

家庭网络中需要共享和传送多种多样的媒体内容，有话音、视频、网上浏览、文字、控制消息等，这些业务对于网络的QoS有截然不同的要求。而在电信网络中，多数应用场合下家庭网关由服务提供商提供。服务提供商可以提供默认QoS水平，默认QoS水平在运营商服务区域内可能都是一致的；或者根据每个家庭进行定制，以解决对于某个家庭的不同服务的差异。一旦QoS水平分配的管理确定后，这个策略必须为家庭网络上的所有符合QoS规范的设备共享。这样一来，提供QoS策略管理者，如运营商，与家庭网关，并进一步与主机对期望的QoS策略进行沟通。

家庭网络内的业务可以分为两类：一类是运营商可以监管的业务，如IP电视(IPTV)业务，互联网电话技术(Voice over Internet Protocol，简称VOIP)业务等等；另一类是运营商监管不到或者说不需监管的业务，如网络游戏，如局域网到局域网(LAN-LAN)之间的流媒体业务等等。对于运营商需要监管的业务，承载这些业务的物理设备也是可以监管的，因此可以通过动态主机配置协议(Dynamic Host Configuration Protocol，以下简称DHCP)机制或者UPnP机制来发现这些物理设备，进而发现对应的业务。这样，运营商可以制定一份服务区域内所有家庭用户业务的QoS策略配置文件，通过TR069网管系统下发到家庭网关设备上，由家庭网关根据家庭网络内部设备发现结果决定启用运营商需要监管业务的QoS策略规则。而对于那些运营商不希望监管的业务，也许正是家庭用户所关心其QoS的业务，因此也需要为家庭最终用户提供QoS策略配置手段。

为了保证不同家庭用户都能拥有各种业务最优的QoS，运营商需要将QoS策略参数配置到家庭网关中，并使QoS策略根据设备发现的结果自动生效。QoS策略配置管理的内容包括分类规则、标记、拥塞管理策略、队列及队列调度机制等诸多方面。配置名目繁多的QoS策略是一件非常麻烦的事情，并且需要用户具有专业知识。而家庭网关作为新一代电信设备在用户侧的延伸，具有数量巨大、网络环境复杂，业务部署多样等特点，因此迫切需要一套实现QoS策略简单灵活的配置管理方法。

发明内容

本发明的目的在于，一方面提供一种在电信运营平台下实现家庭网关QoS策略管理的系统，为用户提供统一的QoS策略管理接口；另一方面提供一种家庭网关QoS策略管理的方法，根据家庭网络设备发现结果实现QoS策略的动态生效，提高家庭网关设备QoS策略规则匹配查找的性能。

为达到上述目的，本发明提供了一种家庭网关QoS策略配置管理的系统，包括：

QoS策略配置管理接口模块，用于提供QoS策略的外界操作接口，接收QoS策略配置、管理和控制信息，对QoS策略数据库模块进行操作；

QoS策略数据库模块，与上述QoS策略配置管理接口模块连接，包括QoS分类策略数据库模块和QoS队列策略数据库模块，用于存储家庭网络中业务的QoS策略；

设备接口管理模块，与上述QoS队列策略数据库模块连接，用于管理家庭网关的网络接口，并根据家庭网关接口的管理状态主动与QoS队列策略数据库模块进行通信，使其中的队列策略能够动态地下发到QoS处理模块中；

设备及业务自动发现模块，与上述QoS分类策略数据库模块连接，用于对家庭网络内运营商所监管的设备和业务进行发现，并将发现的设备Vendor信息通知给QoS分类策略数据库模块；

QoS处理模块，与上述QoS分类策略数据库模块连接，包括QoS分类处理模块和基于优先级的包转发和排队模块，用于对其接收到的数据包进行处理；

设备接口模块，与上述QoS策略数据库模块、设备接口管理模块和QoS处理模块分别连接，通过设备接口管理模块接收来自于QoS队列策略数据库模块的带有使能标记的队列策略，并根据上述队列策略的属性在接口上生成队列和保存队列属性参数，还可以将从网络入接口上接收到的数据包发送到QoS分类处理模块进行分类和队列调度处理。

上述系统还可以包括动态主机配置协议模块，与上述设备及业务自动发现模块连接，将运营商监管设备的设备Vendor信息发送给设备及业务自动发现模块。

上述QoS策略配置管理接口模块为上述QoS策略数据库模块提供统一适配接口以及多种用户界面配置方式，其中至少包括通过网管系统配置，通过网页页面配置，通过命令控制端口(Command-line interface，以下简称CLI)配置和通过简单网络管理协议(Simple Network ManagementProtocol，以下简称SNMP)配置。

上述设备及业务自动发现模块可以通过动态主机配置协议机制、通用即插即用机制以及应用层网关机制中的一种或几种进行家庭网络内运营商可监管业务及设备的自动发现。

本发明还提供了一种家庭网关QoS策略配置管理的方法，包括以下步骤：

步骤1，提供一种家庭网关QoS策略配置管理的系统；

步骤2，QoS策略配置管理接口模块接收用户配置的QoS策略的数据包并进行分析，如果是队列策略参数，则发送给QoS队列策略数据库模块；如果是分类策略参数，则发送给QoS分类策略数据库模块；

步骤3，QoS队列策略数据库模块接收队列策略参数，组织生成队列策略，存储在队列策略数据库中；QoS分类策略数据库模块接收分类策略参数，组织生成分类策略，存储在分类策略数据库中，并且将带有使能标记的分类策略直接下发给QoS分类处理模块，生成数据包匹配规则；

步骤4，如果设备接口模块接收到接口已启动的消息，便将其发送到设备接口管理模块，设备接口管理模块收到该消息后便会向QoS队列策略数据库模块发送请求配置队列策略消息，QoS队列策略数据库模块在队列策略数据库中查询与该接口相关的队列策略；

步骤5，QoS队列策略数据库模块将上述队列策略中带有使能(Enable)标记的队列策略通过设备接口管理模块下发到设备接口模块；

步骤6，设备接口模块收到队列策略，在接口上生成队列，配置并保存队列属性参数；

步骤7，如果QoS分类策略数据库模块接收到设备及业务自动发现模块传送过来的可监管设备设备的设备供应商(Vendor)信息，则根据设备及业务发现结果生成新的动态分类策略，并打上使能标记，调整新的动态分类策略的优先级；

步骤8，QoS分类策略数据库模块发送新的动态分类策略给QoS分类处理模块，生成数据包匹配规则；

步骤9，如果QoS分类策略数据库模块收到设备或者业务下线的消息，则删除对应的动态分类策略，并调整该策略的优先级，同时发删除消息给QoS分类处理模块来删除对应的动态分类策略；

步骤10，如果设备接口模块在网络入接口上接收到数据表，便将上述数据包传送给QoS分类处理模块，对数据包进行规则匹配；

步骤11，QoS分类处理模块根据匹配结果给接收到的数据包打上优先级标记，并把数据包放入对应的优先级队列中去，由基于优先级的包转发和排队模块对数据包进行优先级处理和排队调度，等候队列调度并发送出去。

其中，步骤6中的队列属性参数至少包括队列的优先级，队列的权重和队列采用的调度算法。

本发明利用了现有家庭网关的技术特点，提供QoS规则静态配置和动态生效相结合的QoS策略配置管理机制。此外，本发明引入了QoS策略配置管理接口模块、QoS队列策略数据库模块、QoS分类策略数据库模块、设备及业务自动发现模块、QoS分类处理模块。一方面为不同层次用户灵活配置和管理家庭网络QoS提供了一种方法，QoS策略配置管理操作更加快捷；另一方面为运营商提供在运营商服务区域内的所有家庭网关设备QoS的统一配置管理方法，避免了繁多的业务各异的家庭网关设备的QoS配置操作问题。同时为家庭网关上实现QoS策略配置管理功能提供了模块化设计，降低了系统开发的难度和提高了系统设计的灵活性、可靠性。

附图说明

图1是本发明一较佳实施例的家庭网关QoS配置管理系统的结构示意图；

图2是本发明一较佳实施例的家庭网关QoS策略配置管理的实现方法的流程图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明所述的一种家庭网关QoS策略配置管理的系统和方法作进一步的详细说明。

图1是本发明一较佳实施例的家庭网关QoS配置管理系统结构示意图，该系统包括：

QoS策略配置管理接口模块101，是接收用户所配置的家庭网关QoS策略的通道，为用户通过不同方式，例如网管系统、WEB页面、CLI、SNMP或者其它用户界面等方式配置下来的QoS策略参数进行适配，生成QoS策略数据库模块103可以接受的统一QoS策略数据形式。QoS策略配置管理接口模块101接收到用户所配置QoS策略的数据包后，解析该数据包获得QoS策略参数并存储在QoS策略数据库模块103中。

家庭网络QoS策略主要包括队列策略和分类策略。队列策略和分类策略在QoS策略数据库模块103中分别存储。QoS策略数据库模块103至少包括QoS队列策略数据库模块104和QoS分类策略数据库模块105，用来存储一份完整的家庭网络中所有业务的QoS策略。QoS策略数据库模块103接收到QoS策略配置管理接口模块101发送来的队列策略参数后，对其进行检验，检验合法后将队列策略保存在QoS队列策略数据库模块104中；接收到分类策略参数后，对其进行检验，检验合法后将分类策略保存在QoS分类策略数据库模块105中。

当家庭网关接口启动时，设备接口模块110将发送接口已启动消息给设备接口管理模块102，设备接口管理模块102就发送请求配置队列策略消息给QoS队列策略数据库模块104要求将队列策略下发到设备接口模块110。设备接口模块110根据接收到的队列策略在接口上生成队列以及配置队列属性，比如队列的优先级、队列的权重、队列采用的调度算法等等。

家庭网络存在着多种受到运营商监管的设备或者业务，如机顶盒112、网络摄像机113等等。当运营商监管的设备上线时，家庭网关上的DHCP模块111通过DHCP协议获得监管设备的IP地址、MAC地址以及DHCPOption 60字段获取的设备供应商(Vendor)信息。DHCP模块111将设备的IP地址、MAC地址以及设备Vendor信息发送给设备及业务自动发现模块106。

QoS分类策略数据库模块105收到设备及业务自动发现模块106发送过来的设备Vendor信息，根据设备Vendor信息检索分类策略数据库，如果匹配到则生成一条新的动态分类策略，并打上使能标记。同时将这条新的动态分类策略下发到QoS分类处理模块108，生成数据包匹配规则。

设备接口模块110接收数据包，并传送给QoS分类处理模块108，对数据包进行规则匹配，根据匹配结果给数据包打上优先级标记和放入出接口对应的队列，由基于优先级的包转发和排队模块109对数据包进行优先级调度处理，并发送出去。

进一步地，QoS策略配置管理接口模块101为QoS策略数据库模块103提供统一适配接口，方便用户进行多种QoS策略参数配置：一是用户可以通过网管系统配置；二是用户可以通过WEB页面的配置；三是用户可以通过CLI的配置；四是用户可以通过SNMP的配置。

进一步地，设备及业务自动发现模块106，可以通过DHCP机制、UPnP机制以及应用层网关(Application Level Gateway，简称ALG)机制进行家庭网络内运营商可监管业务及设备的自动发现。

进一步地，QoS分类策略数据库模块105中的策略区分为两种类型的策略：静态分类策略和动态分类策略。静态分类策略是指用户配置下来的分类策略；动态分类策略是根据设备及业务自动发现模块106所发现设备和业务的结果而动态创建的策略。

进一步地，QoS策略数据库中的每一条QoS策略包括队列策略和分类策略，均有使能开关，只有标记为使能的分类策略和队列策略，才可以从QoS策略数据库模块103下发。在家庭网关中采用分级存储机制：用户配置下来的所有策略都将存储在QoS策略数据库模块103中，只有标记为使能的分类策略才可以下发到QoS处理模块107的QoS分类处理模块108中；只有标记为使能的队列策略才可以设置到设备接口模块110中。

下面通过附图与一较佳实施例来解释与本发明对应的家庭网关QoS策略配置管理的实现方法。如果家庭网关是通过DHCP机制来发现家庭网络内运营商所监管的设备，则要求设备支持DHCP客户端的功能。

如图2所示，为根据本发明实施所述的家庭网关QoS策略配置管理实现的流程示意图，具体步骤为：

步骤1：QoS策略配置管理接口模块101接收用户配置下来的QoS策略的数据包进行分析，如果是队列策略参数，则发送给QoS队列策略数据库模块104。由QoS队列策略数据库模块104接收队列策略参数，组织生成队列策略，存储在队列策略数据库中。

步骤2：QoS策略配置管理接口模块101接收用户配置下来的QoS策略的数据包进行分析，如果是分类策略参数，则发送给QoS分类策略数据库模块105。由QoS分类策略数据库模块105接收分类策略参数，组织生成分类策略，存储在分类策略数据库中。

步骤3：当家庭网关接口启动时，设备接口模块110将接口已启动的消息发送给设备接口管理模块102。

步骤4：设备接口管理模块102接收到接口已启动消息后，向QoS队列策略数据库模块104发送请求配置队列策略消息。

步骤5：QoS队列策略数据库模块104查询队列策略数据库，将打上使能标记的队列策略发送给设备接口模块110。设备接口模块110根据队列策略在相应的接口上生成队列，并保存相关的队列策略属性参数。

步骤6：DHCP模块111将所获得的家庭网络内设备的IP地址、MAC地址以及设备Vendor信息发送给设备及业务自动发现模块106。

步骤7：设备及业务自动发现模块106将从DHCP模块111所获得的设备Vendor信息发送给QoS分类策略数据库模块105。QoS分类策略数据库模块105根据设备Vendor信息检索分类策略数据库，生成新的动态分类策略，同时给该条策略打上使能标记。

步骤8：QoS分类策略数据库模块105将带有使能标记的动态分类策略直接发送给QoS分类处理模块108，生成数据包匹配规则。

步骤9：设备接口模块110将从网络入接口上接收到的数据包，传送给QoS分类处理模块108。QoS分类处理模块108对数据包进行规则匹配。根据匹配结果给数据包打上优先级标记。

步骤10：QoS分类处理模块108根据数据包的匹配结果，把数据包放入队列的队列，由QoS处理模块107中的基于优先级的包转发和排队模块109对数据包进行优先级处理和排队调度，等候队列调度并发送出去。

在步骤2中，如果QoS分类策略数据库模块105接收到用户配置的静态QoS分类策略参数，则组织生成分类策略，存储在分类策略数据库中，QoS分类策略数据库模块105将带有使能标记的分类策略直接下发给QoS分类处理模块108，生成数据包匹配规则。

当然，本发明还可有其他实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，例如根据公知技术及对本发明的理解，熟悉本领域的技术人员可以轻易地想到其他替换形式，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (6)

1.一种家庭网关服务质量策略配置管理系统，其特征在于，该系统包括：

服务质量策略配置管理接口模块，用于提供服务质量策略的外界操作接口，接收服务质量策略配置、管理和控制信息，对服务质量策略数据库模块进行操作；

服务质量策略数据库模块，与上述服务质量策略配置管理接口模块连接，包括服务质量分类策略数据库模块和服务质量队列策略数据库模块，用于存储家庭网络中业务的服务质量策略；

设备接口管理模块，与上述服务质量队列策略数据库模块连接，用于管理家庭网关的网络接口，并根据家庭网关接口的管理状态主动与服务质量队列策略数据库模块进行通信，使其中的队列策略能够动态地下发到服务质量处理模块中；

设备及业务自动发现模块，与上述服务质量分类策略数据库模块连接，用于对家庭网络内运营商所监管的设备和业务进行发现，并将发现的设备供应商信息通知给服务质量分类策略数据库模块；

服务质量处理模块，与上述服务质量分类策略数据库模块连接，包括服务质量分类处理模块和基于优先级的包转发和排队模块，用于对其接收到的数据包进行处理。

设备接口模块，与上述服务质量策略数据库模块、设备管理接口模块和服务质量处理模块分别连接，通过设备管理接口模块接收来自于服务质量队列策略数据库模块的带有使能标记的队列策略，并根据队列策略属性在接口上生成服务质量队列和保存队列属性参数，还将从家庭网关设备的网络入接口上接收到的数据包发送到服务质量分类处理模块进行分类和队列调度处理。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：还包括动态主机配置协议模块，与上述设备及业务自动发现模块连接，将运营商监管设备的设备供应商信息发送给设备及业务自动发现模块。

3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于：

上述服务质量策略配置管理接口模块为上述服务质量策略数据库模块提供统一适配接口以及多种用户界面配置方式，其中至少包括通过网管系统配置，通过网页页面配置，通过命令控制端口配置和通过简单网络管理协议配置。

4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于：

上述设备及业务自动发现模块可以通过动态主机配置协议机制、通用即插即用机制以及应用层网关机制中的一种或几种进行家庭网络内运营商可监管业务及设备的自动发现。

5.一种家庭网关服务质量策略配置管理的方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤1，提供一种如权利要求1所述的系统；

步骤2，服务质量策略配置管理接口模块接收用户配置的服务质量策略的数据包并进行分析，如果是队列策略参数，则发送给服务质量队列策略数据库模块；如果是分类策略参数，则发送给服务质量分类策略数据库模块；

步骤3，服务质量队列策略数据库模块接收队列策略参数，组织生成队列策略，存储在队列策略数据库中；服务质量分类策略数据库模块接收分类策略参数，组织生成分类策略，存储在分类策略数据库中，并且将带有使能标记的分类策略直接下发给服务质量分类处理模块，生成数据包匹配规则；

步骤4，如果设备接口模块接收到接口已启动的消息，便将其发送到设备接口管理模块，设备接口管理模块收到该消息后便会向服务质量队列策略数据库模块发送请求配置队列策略消息，服务质量队列策略数据库模块在队列策略数据库中查询与该接口相关的队列策略；

步骤5，服务质量队列策略数据库模块将上述队列策略中带有使能标记的队列策略通过设备接口管理模块下发到设备接口模块；

步骤6，设备接口模块收到队列策略，在接口上生成队列，配置并保存队列属性参数；

步骤7，如果服务质量分类策略数据库模块接收到设备及业务自动发现模块传送过来的可监管设备的设备供应商信息，则根据设备及业务发现结果生成新的动态分类策略，并打上使能标记，调整新的动态分类策略的优先级；

步骤8，服务质量分类策略数据库模块发送新的动态分类策略给服务质量分类处理模块，生成数据包匹配规则；

步骤9，如果服务质量分类策略数据库模块收到设备或者业务下线的消息，则删除对应的动态分类策略，并调整该策略的优先级，同时发删除消息给服务质量分类处理模块来删除对应的动态分类策略；

步骤10，如果设备接口模块在家庭网关设备的网络入接口上接收到数据包，便将上述数据包传送给服务质量分类处理模块，对数据包进行规则匹配；

步骤11，服务质量分类处理模块根据匹配结果给接收到的数据包打上优先级标记，并把数据包放入对应的优先级队列中去，由基于优先级的包转发和排队模块对数据包进行优先级处理和排队调度，等候队列调度并发送出去。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于：

所述步骤6中的队列属性参数至少包括队列的优先级、队列的权重和队列采用的调度算法。

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