CN101127705B - 实现网络传输服务质量的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种实现网络传输服务质量的方法及服务质量代理装置，该方法包括以下步骤：发送端服务质量代理装置获取自身端口数据流状况，根据本地原始路径信息和数据流状况，选择发送端数据流路径；发送端服务质量代理装置将发送端数据流路径的信息及数据发送至接收端服务质量代理装置；接收端服务质量代理装置获取自身端口数据流状况，根据数据流状况以及本地原始路径信息选择接收端数据流路径，并将接收端数据流路径的信息返回给发送端服务质量代理装置，发送端服务质量代理装置与接收端服务质量代理装置互相协商，调整数据流路径。采用该实现网络传输服务质量的方法，实现了网络技术不对称情况下的网络传输的服务质量。

Description

实现网络传输服务质量的方法

技术领域

本发明涉及网络传输中服务质量实现技术，特别是涉及一种实现网络传输服务质量的方法。

背景技术

互联网的飞速发展使人们不得不对它重新布局和规划，其中一个亟待解决的问题就是如何使互联网能够保障其服务质量(QoS，Quality of Service)，这是由于服务质量是网络上多种应用，例如IP电话、视频点播、视频会议等赖以存在的基础。为了保障网络传输具有足够的服务质量，人们提出了多种解决方案，其中，比较典型的有：

资源预留协议(RSVP，Resource Reservation Protocol)，是一个传输层协议，其中，发送端以RSVP信令的方式向网络提出业务流传输规格，申请特定的服务质量，为特定的应用程序提供有保障的业务流服务，业务流经过的各个路由器节点，对资源进行预留，并将该服务质量请求传递给业务流经过的下一个路由器节点，各节点均对资源进行预留，并维持该预留状态直到应用程序释放这些资源；

多协议标记交换(MPLS，MultiProtocol Lable Switch)，将面向非连接的IP业务移植到面向连接的标记交换业务之上。其中，对每一进入MPLS域的IP报文，根据IP报文的类型，MPLS域的标记交换边缘路由器(LER，Label EdgeRouter)给它分配一个标记。由此，所有MPLS域内的标记交换路由器(LSR，Label Switch Router)收到这种设置标记的IP报文后，将标记更改为自己与下一个路由器预定的新标记，然后按照新标记进行转发，一直等到带标记的IP报文离开MPLS域之后，去除标记，这种设置标记的IP报文称为MPLS数据包， 其服务质量类型可由LER根据IP报文的各种参数来决定，如IP源地址、目的地址、端口号、服务类型(TOS，Type of Service)等参数。

多协议标记交换-流量工程(MPLS-TE，MultiProtocol Lable Switch-TrafficEngineering)，是一种考虑带宽需求的情况下，为业务流选择路径的解决方案。其中，路由器通过监测获取网络带宽的使用情况，采用优化算法获取满足带宽要求的路径，并通过RSVP建立资源预留的通道。

上述这些解决方案中，都要求网络支持相同的标准，并采用相同的协议完成对于用户服务质量的保证。然而，实际上无论是现在还是将来，网络服务质量技术一般都是不对称的，也就是说，网络上所有设备很难同时支持相同的QoS技术及标准，加上商业竞争导致的技术壁垒，用户的服务质量的实现很难得到一种行之有效的解决方案，而只能在使用同种标准或协议的小范围内得到实现。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种实现网络传输服务质量的方法，能够在网络服务质量技术不对称情况下，尽最大努力改善端到端的服务质量。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种实现网络传输服务质量的方法，该方法包括以下步骤：A、发送端服务质量代理装置获取自身端口数据流状况，根据本地原始路径信息和所获取的端口数据流状况，选择合适的数据流路径作为发送端数据流路径；B、发送端服务质量代理装置将所选择的发送端数据流路径的信息及数据，沿发送端数据流路径发送至接收端服务质量代理装置；C、接收端服务质量代理装置获取自身端口数据流状况，根据所获取的端口数据流状况及本地原始路径信息，选择合适的数据流路径作为接收端数据流路径，并将所选择的接收端数据流路径的信息沿接收端数据流路径返回给发送端服务质量代理装置，发送端服务质量代理装置与接收端服务质量代理装置协商调整数据流路径。

其中，步骤A进一步包括：发送端服务质量代理装置根据所获取的端口数据流状况，对数据流进行权重调整，根据本地原始路径信息和权重调整后的端 口数据流状况选择合适的数据流路径；以及步骤C进一步包括：接收端服务质量代理装置根据所获取的端口数据流状况，对数据流进行权重调整，根据本地原始路径信息和权重调整后的端口数据流状况选择合适的数据流路径。

其中，所述权重调整包括：对端口占用率高的数据流进行除权处理。

且步骤A之前，进一步包括：发送端服务质量代理装置获取入端口数据流的状况，对入端口数据流进行权重调整。

其中，所述获取入端口的数据流状况的具体步骤包括：间隔特定时间段后，抽取指定时间长度的各入端口的数据流，获取包括数据流的速率、业务优先级、服务类型以及端口占用率的信息。

本发明实现网络传输服务质量的方法的步骤A及步骤C中，所述获取端口数据流状况的步骤包括：间隔特定时间段后抽取指定时间长度的各端口的数据流，获取包括数据流的速率、业务优先级、服务类型以及端口占用率的信息。

其中，所述协商调整具体为：发送端服务质量代理装置传输发送端数据流路径的信息给接收端服务质量代理装置，接收端服务质量代理装置沿发送端数据流路径返回接收端数据流路径信息给发送端服务质量代理装置；发送端服务质量代理装置根据接收端数据流路径信息，调整发送端数据流路径，并将调整后的发送端数据流路径信息沿调整后的发送端数据流路径，发送给接收端服务质量代理装置；接收端服务质量代理装置根据调整后的发送端数据流路径信息，调整接收端数据流路径，并返回调整后的接收端数据流路径信息给发送端服务质量代理装置，二者反复发送数据流路径信息并调整相应的数据流路径，直至数据流传输结束。

本发明实现网络传输服务质量的方法的步骤A及步骤C中，所述发送端服务质量代理装置和接收端服务质量代理装置各自的本地原始路径信息为：发送端服务质量代理装置和接收端服务质量代理装置分别监听网络上的数据流，并从网络数据流中获取到的当前网络路径信息及网络资源状况信息。

本发明实现网络传输服务质量的方法的步骤A之前，进一步包括：发送端服务质量代理装置对于入端口数据流进行数据流入口处理。

本发明提出的网络传输服务质量的解决方法，所有的路径调整、数据流权重调整均在发送端或接收端不参与的情况下实现，不要求发送端和接收端支持相同的QoS技术或标准，而实现发送端与接收端的数据流路径信息交互，从而能够保证网络服务质量技术不对称情况下的网络传输服务质量。另外，本发明的网络传输服务质量的解决方法，能够实时监测服务质量代理装置自身端口的数据流状态、以及网络路径信息和网络资源状况信息，动态调整数据流路径状态，并在发送端服务质量代理装置和接收端服务质量代理装置之间协商、共同调整数据流路径，能够更好地保证网络传输服务质量。

附图说明

图1为本发明实施例的发送端服务质量代理装置以及接收端服务质量代理装置的内部结构以及连接关系示意图；

图2为本发明实施例的实现网络传输服务质量方法的流程图；

图3为本发明实施例的实现网络传输服务质量方法中获取端口数据流状况操作的流程图；

图4为本发明实施例的实现网络传输服务质量方法的网络拓扑结构图。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本发明再作进一步详细的说明。

本发明的核心思想是：发送端服务质量代理装置根据自身端口数据流状况，以及本地原始路径信息，调整数据流的权重并选择合适的数据流路径作为发送端数据流路径；接收端服务质量代理装置根据同样的原则调整数据流的权重并选择接收端数据流路径，发送和接收端服务质量代理装置交互数据流路径，通过协商、共同调整数据流路径的方式，根据网络状况不断调整数据流路径，保障数据流的服务质量。

如图1所示，发送端侧和接收端侧都设置有服务质量代理装置，分别称为发送端服务质量代理装置和接收端服务质量代理装置，发送端服务质量代理装置和接收端服务质量代理装置都包括有：入端口、出端口、数据抽取单元、数据存储及分析单元、监听接口、路径交互单元以及路径选取单元，其中，

入端口，用于从数据发送端或数据流路径的上一跳节点接收数据，具体是指服务质量代理装置所具有的若干物理端口；

出端口，用于向数据流路径的下一跳节点或数据接收端发送数据，具体是指服务质量代理装置所具有的若干物理端口；

数据抽取单元，用于抽取出端口或入端口数据流，将抽取到的数据传送给数据存储及分析单元；

数据存储及分析单元，用于存储抽取到的数据流，并从存储的数据中获取数据流状况，其中，所述获取为读取数据流业务优先级、服务类型，和根据存储数据量计算抽取时间段内的数据流速率，以及根据数据流速率和端口总速率计算端口占用率等；

监听接口，用于监听网络数据流，获取本地原始路径信息，这里，所述监听接口实际上为服务质量代理装置的某个特定端口或随机端口，该端口截取网络数据流，取出路径信息进行分析，获取本地原始路径信息；

路径选取单元，用于根据端口数据流状况及本地原始路径信息选择数据流路径，或者根据发送端数据流路径以及接收端的数据流路径选择数据流路径，其中，所述选择方式可以采用现有技术中的MPLS-TE，在考虑带宽需求的情况下，为数据流选择路径的解决方案；

路径交互单元，用于在发送端服务质量代理装置和接收端服务质量代理装置之间，交互发送端数据流路径信息和接收端数据流路径信息，图1中路径交互单元之间的虚线表示：发送端服务质量代理装置和接收端服务质量代理装置之间交互数据流路径信息，实际上也是通过出端口和入端口发送、接收数据流路径信息。

数据流进入入端口之前，所述服务质量代理装置还可以包括数据流入口处理单元，该单元在图1中未示出，所述数据流入口处理单元用于对入端口数据流进行数据流入口处理。其中，所述数据流入口处理包括流过滤、或流分类、或优先级标记、或流量监管、或流重定向、或队列调度、或拥塞避免、或流量整形、或流量统计、或流镜象中的一项或多项操作，这些数据流入口处理具体如何实现均属于现有技术。另外，如果数据流进入服务质量代理装置之前已经完成数据流入口处理操作，则所述数据流入口处理单元可以省略。

如图2所示，本发明实施例的实现网络传输服务质量方法包括以下步骤：

步骤101：发送端服务质量代理装置对入端口数据流进行数据流入口处理。

所述数据流入口处理包括流过滤、或流分类、或优先级标记、或流量监管、或流重定向、或队列调度、或拥塞避免、或流量整形、或流量统计、或流镜象中的一项或多项操作，这些数据流入口处理具体如何实现均属于现有技术，在此不再赘述。如果数据流在进入发送端服务质量代理装置的入端口之前，已经完成了上述数据流入口处理操作，则本步骤可以省略。

步骤102：发送端服务质量代理装置获取入端口数据流的状况，对入端口数据流进行相应的权重调整。

长期抽取所有入端口数据流，会消耗大量的处理时间，故本发明中发送端服务质量代理装置可以间隔特定时间段T1后，抽取指定时间长度T2的各入端口的数据流，获取数据流的状态，如速率、服务类型和业务优先级。这样，发送端服务质量代理装置就可以对入端口的数据流进行相应的权重调整，例如：对需要保证服务质量的语音业务数据流进行加权处理，而对于尽力而为服务的数据流如文件传输等进行除权处理。如果对所有进入发送端服务质量代理装置的数据流均保持原有权重，则本步骤可以省略。

其中，T1和T2的选取可以根据实际需要确定，例如T1为5分钟，T2为1分钟等，一般，如果T1过小而T2过大，则需要服务质量代理装置拥有更大容量及更强处理能力的数据存储及分析单元；如果T1过大T2过小，则会导致数据流状况信息不能反应实际状况。

本步骤以及后续步骤中，对于数据流状态的获取过程如图3所示，操作开始之后，设定定时器T2，作为抽取数据流的时间段长度，然后每隔单位时间对T2进行减一操作，并抽取数据流，直至T2为0；然后设定延时T1，作为间隔时间段长度，在T1时间段内，进行数据流的分析，获取例如速率、服务类型、业务优先级以及端口占用率等信息，并进行每隔单位时间T1的减一操作，直至T1为0后重新开始维持T2时间段的抽取数据流操作，如此循环执行抽取数据流操作和分析数据流操作。

步骤103：发送端服务质量代理装置监听网络数据流，获取发送端的本地原始路径信息。

发送端服务质量代理装置监听网络数据流，从数据流中截取一些例如路由信息协议(RIP，Routing information Protocol)报文等数据流，这些数据流流经了发送端服务质量代理装置，所以其中携带有发送端所处当前网络路径信息及网络资源状况信息，网络路径信息中还包含：从某网络节点到另一网络节点所要经历的费用等信息。

步骤104：发送端服务质量代理装置获取端口数据流的状况。

与步骤102中类似，发送端服务质量代理装置通过间隔特定时间段后，抽取指定时间长度的各端口的数据流的方式，获取各端口数据流的速率、业务优先级、服务类型以及端口占用率信息。

本步骤与步骤103可同时进行，实时或定期获取数据流状况信息或本地原始路径信息，作为发送端数据流路径的依据。

步骤105：发送端服务质量代理装置根据获取到的端口数据流状况对数据流进行权重调整，并根据各端口数据流状况及本地原始路径信息，选择发送端数据流路径。

发送端服务质量代理装置对数据流进行权重调整，并根据权重调整后的数据流状况以及本地原始路径信息，选择发送端数据流路径。例如，某个数据流保持端口占用率高的状态较长时间，导致其它数据流无法保证服务质量，则对该数据流进行除权处理，降低其传输速率，这样，又会导致路径选择策略发生改变，例如从某个网络节点延某条链路传输至另一个网络节点的速率增加或降低，导致从某一网络节点沿某个路径传输至另一网络传输节点的费用降低或增加，由此，需要根据权重调整后的数据流状况以及本地原始路径信息，选择发送端数据流路径。

由此，发送端服务质量代理装置根据各端口数据流状况，对各端口的数据流进行权重调整，并由此调整本地原始路径信息，选择合适的数据流路径作为发送端数据流路径，选择的策略可以是本地原始路径中选择的最优可达路径，例如费用最低等。选择路径的具体方法可以采用现有技术中的MPLS-TE，在考虑带宽需求的情况下，为数据流选择路径的解决方案。

步骤106：发送端服务质量代理装置将所选择的发送端数据流路径的信息及数据，沿发送端数据流路径发送至接收端服务质量代理装置。

发送端选择合适的数据流路径作为发送端数据流路径之后，就按照该路径将数据以及发送端数据流路径的信息发送给接收端服务质量代理装置，其中，发送端数据流路径的信息可以根据自定义的路径信息的格式发送，其中包括路径、费用、端口等信息。

步骤107：接收端服务质量代理装置获取本地原始路径信息及端口数据流状况。

与步骤103及步骤104类似，接收端服务质量代理装置监听网络数据流，从数据流中截取一些例如RIP报文等数据流，这些数据流中携带有当前网络路径信息及网络资源状况信息，网络路径信息中还包含从某网络节点到另一网络节点所要经历的费用等信息。

另外，接收端服务质量代理装置通过间隔特定时间段后，抽取指定时间长度的各端口的数据流的方式，获取各端口数据流的速率、业务优先级、服务类型以及端口占用率等信息。

步骤108：接收端服务质量代理装置对数据流进行权重调整，并根据其本地原始路径信息及权重调整后的端口数据流状况，选择合适的数据流路径作为接收端数据流路径。

与步骤105类似，接收端服务质量代理装置对数据流进行权重调整，并根据权重调整后的数据流状况以及本地原始路径信息，选择接收端数据流路径。例如，某个数据流长期占用比较高的端口占用率，导致其它数据流无法保证服务质量，则对该数据流进行除权处理，降低其传输速率，这样，又会导致路径选择策略发生改变，例如从某个网络节点延某条路径传输至另一个网络节点的速率增加或降低，导致从某一网络节点沿某条路径传输至另一网络传输节点的费用增加或降低，由此，需要根据权重调整后的数据流状况以及本地原始路径信息，选择接收端数据流路径。

由此，接收端服务质量代理装置根据各端口数据流状况，对各端口的数据 流进行权重调整，并由此调整本地原始路径信息，选择合适的数据流路径作为发送端数据流路径，选择的策略可以是本地原始路径中选择的最优可达路径，例如费用最低等。选择路径的具体方法可以采用现有技术中的MPLS-TE，在考虑带宽需求的情况下，为数据流选择路径的解决方案。

由于接收端服务质量代理装置和发送端服务质量代理装置处于不同的网络节点上，故发送端数据流路径与接收端数据流路径经常不能完全一致，而是需要步骤110的协商、共同调整工作，才能把这两种数据流路径统一起来，获得合适的数据流路径。

步骤109：接收端服务质量代理装置通过接收端数据流路径返回接收端数据流路径信息给发送端服务质量代理装置。

与步骤106类似，接收端选择了合适的数据流路径作为接收端数据流路径后，就通过该路径将接收端数据流路径的信息返回给接收端服务质量代理装置，其中，接收端数据流路径的信息可以根据自定义的路径信息表的格式发送，其中包括路径、费用、端口等信息。

步骤110：发送端服务质量代理装置和接收端服务质量代理装置互相协商，调整数据流路径。

其中，所述协商是指：发送端服务质量代理装置传输发送端数据流路径信息给接收端服务质量代理装置，接收端服务质量代理装置沿发送端数据流路径返回接收端数据流路径信息给发送端服务质量代理装置；发送端服务质量代理装置根据接收端数据流路径信息，调整发送端数据流路径，并将调整后的发送端数据流路径信息沿新的发送端数据流路径，发送给接收端服务质量代理装置；接收端服务质量代理装置根据调整后的发送端数据流路径信息，调整接收端数据流路径，并沿调整后的接收端数据流路径返回调整后的接收端数据流路径信息给发送端服务质量代理装置。其中，所述调整方法可以采用现有技术中的MPLS-TE，在考虑带宽需求的情况下，为数据流选择路径的解决方案。二者反复发送数据流路径信息并调整数据流路径，直至数据停止发送一定时间后，认为数据流传输已终止，发送端服务质量代理装置和接收端服务质量代理装置停 止交换路径信息。

如图4所示，假设网络节点a作为发送端，需要通过中间网络发送数据给网络节点b，c、d为其他网络节点。a的服务质量代理装置经过分析本地原始路径以及端口数据流状态之后，认为合适的数据流路径为a-c-中间网络-b，a的服务质量代理装置选择该路径作为发送端数据流路径，并通过该路径发送路径信息和数据给b的服务质量代理装置。

网络节点b的服务质量代理装置经过分析本地原始路径以及端口数据流状态之后，认为合适的数据流路径为a-中间网络-d-b，并通过该路径作为接收端数据流路径返回该路径的信息给a的服务质量代理装置。

a的服务质量代理装置接收到接收端数据流路径信息后，对发送端服数据流路径进行调整，如果a的服务质量代理装置也选择a-中间网络-d-b作为发送端数据流路径，则a、b的服务质量代理装置统一选择该路径作为数据流路径，二者的协商及调整数据流路径过程结束；如果a的服务质量代理装置仍选择a-中间网络-d-b为发送端数据流路径，则a的服务质量代理装置仍按照该路径发送路径信息和数据至b的服务质量代理装置，继续与b的服务质量代理装置协商，调整数据流路径，直至数据流传输过程结束。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用来限定本发明的保护范围。本领域内技术人员应该能够联想到，通过不同的方式设置入端口数据流的权重信息，通过不同协议方式发送数据流路径信息，通过不同的策略选择合适的数据流路径，以及其它根据本发明的技术方案及其构思进行相应的等同改变或替换都应该属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种实现网络传输服务质量的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

A、发送端服务质量代理装置获取自身端口数据流状况，根据本地原始路径信息和所获取的端口数据流状况，选择合适的数据流路径作为发送端数据流路径；

B、发送端服务质量代理装置将所选择的发送端数据流路径的信息及数据，沿发送端数据流路径发送至接收端服务质量代理装置；

C、接收端服务质量代理装置获取自身端口数据流状况，根据所获取的端口数据流状况及本地原始路径信息，选择合适的数据流路径作为接收端数据流路径，并将所选择的接收端数据流路径的信息沿接收端数据流路径返回给发送端服务质量代理装置，发送端服务质量代理装置与接收端服务质量代理装置协商调整数据流路径，

所述协商调整具体为：发送端服务质量代理装置传输发送端数据流路径的信息给接收端服务质量代理装置，接收端服务质量代理装置沿发送端数据流路径返回接收端数据流路径信息给发送端服务质量代理装置；发送端服务质量代理装置根据接收端数据流路径信息，调整发送端数据流路径，并将调整后的发送端数据流路径信息沿调整后的发送端数据流路径，发送给接收端服务质量代理装置；接收端服务质量代理装置根据调整后的发送端数据流路径信息，调整接收端数据流路径，并返回调整后的接收端数据流路径信息给发送端服务质量代理装置，二者反复发送数据流路径信息并调整相应的数据流路径，直至数据流传输结束。

2.根据权利要求1所述的实现网络传输服务质量的方法，其特征在于，步骤A进一步包括：发送端服务质量代理装置根据所获取的端口数据流状况，对数据流进行权重调整，根据本地原始路径信息和权重调整后的端口数据流状况选择合适的数据流路径；

以及步骤C进一步包括：接收端服务质量代理装置根据所获取的端口数据流状况，对数据流进行权重调整，根据本地原始路径信息和权重调整后的端口数据流状况选择合适的数据流路径。

3.根据权利要求2所述的实现网络传输服务质量的方法，其特征在于，所述权重调整包括：对端口占用率高的数据流进行除权处理。

4.根据权利要求1所述的实现网络传输服务质量的方法，其特征在于，步骤A之前，进一步包括：发送端服务质量代理装置获取入端口数据流的状况，对入端口数据流进行权重调整。

5.根据权利要求4所述的实现网络传输服务质量的方法，其特征在于，所述获取入端口的数据流状况的具体步骤包括：间隔特定时间段后，抽取指定时间长度的各入端口的数据流，获取包括数据流的速率、业务优先级、服务类型以及端口占用率的信息。

6.根据权利要求1所述的实现网络传输服务质量的方法，其特征在于，步骤A及步骤C中，所述获取端口数据流状况的步骤包括：间隔特定时间段后抽取指定时间长度的各端口的数据流，获取包括数据流的速率、业务优先级、服务类型以及端口占用率的信息。

7.根据权利要求1所述的实现网络传输服务质量的方法，其特征在于，步骤A及步骤C中，所述发送端服务质量代理装置和接收端服务质量代理装置各自的本地原始路径信息为：发送端服务质量代理装置和接收端服务质量代理装置分别监听网络上的数据流，并从网络数据流中获取到的当前网络路径信息及网络资源状况信息。

8.根据权利要求1所述的实现网络传输服务质量的方法，其特征在于，步骤A之前，进一步包括：发送端服务质量代理装置对于入端口数据流进行数据流入口处理。

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