CN101132373A - 为流提供服务质量的方法 - Google Patents

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Abstract

一种针对与网络中客户端应用关联的流提供QoS的方法，以及用以执行这种方法的QoS管理器。该网络包括所述QoS管理器、QoS策略容器、一个或多个QoS设备以及与客户端应用关联的控制点。另外，该网络支持通用即插即用QoS服务。QoS管理器计算流建立时的网络拓扑并从QoS策略容器请求业务策略数据。QoS管理器向一个或多个QoS设备提交基于所述业务策略数据的业务描述符数据用于配置用于处理流的所述QoS设备。QoS管理器预订一个或多个QoS设备的事件。控制点预订QoS管理器的事件。在QoS管理器检测到QoS设备事件时，由QoS管理器重新计算网络拓扑用于确定拓扑变化。QoS管理器检查拓扑变化是否影响流。如果拓扑变化影响流，QoS管理器就启动适当的措施。

Description

为流提供服务质量的方法
相关申请的交叉引用
本发明基于在此通过引用的方式包含的优先权申请EP 06291367.8。
技术领域
本发明涉及一种为流提供服务质量(QoS)的方法，以及一种用以执行所述方法的QoS管理器。
背景技术
通用即插即用(即UPnP)服务质量(QoS)提供了一种信令框架以在家庭LAN(即局域网)中建立支持QoS的流(QoS-enabled flow)。在UPnP QoS体系结构内，有三个主要单元：QoS策略容器、QoS管理器和QoS设备。
根据UPnP论坛提出的UPnP QoS标准，QoS管理器实体负责在由流所选取的路径上的支持UPnP QoS的所有设备上为流建立QoS。QoS管理器功能是QoS管理器服务和控制点功能性的组合，该控制点功能性发现并控制在网络上运行的QoS设备和QoS策略容器服务。QoS管理器功能负责请求、更新、释放以及一般地控制由联网设备分配给各种业务流的服务质量。QoS管理器服务将被从UPnP控制点调用以执行与建立该业务服务质量相关的功能。一旦针对即将到来的业务流的服务质量而配置了网络，QoS管理器服务就将控制交回给控制点。
发明内容
本发明的目的是提供增强的UPnP服务质量。
本发明的目的通过一种针对与网络中客户端应用关联的流提供QoS的方法来实现，该网络包括QoS管理器、QoS策略容器、一个或多个QoS设备以及与客户端应用关联的控制点，其中该网络支持通用即插即用QoS服务，其中该方法包括以下步骤：由QoS管理器计算流建立时的网络拓扑并由该QoS管理器从QoS策略容器请求业务策略数据；由QoS管理器向一个或多个QoS设备提交基于所述业务策略数据的业务描述符数据用于配置用于处理流的所述QoS设备；由QoS管理器预订一个或多个QoS设备的事件；由控制点预订QoS管理器的事件；在QoS管理器检测到QoS设备事件时，由QoS管理器重新计算网络拓扑用于确定拓扑变化；由QoS管理器检查拓扑变化是否影响流；如果拓扑变化影响流，则由QoS管理器启动适当的措施。另外，本发明的目的还通过一种支持针对与网络中客户端应用关联的流提供QoS的QoS管理器来进一步地实现，该网络包括QoS管理器、QoS策略容器、一个或多个QoS设备以及与客户端应用关联的控制点，其中该网络支持通用即插即用QoS服务，其中该QoS管理器适用于：计算流建立时的网络拓扑并从QoS策略容器请求业务策略数据；向一个或多个QoS设备提交基于所述业务策略数据的业务描述符数据用于配置用于处理流的所述QoS设备；预订一个或多个QoS设备的事件；从控制点接收对QoS管理器的事件的预订；在检测到QoS设备事件时，重新计算网络拓扑用于确定拓扑变化；检查拓扑变化是否影响流；如果拓扑变化影响流，则向控制点表明该事件。
与将QoS管理器明确描述为无状态设备的UPnP QoS标准相反，本发明提出QoS管理器变成有状态实体，保持拓扑信息、所请求的带宽和每个流的状态。
QoS管理器是有状态实体的事实避免了现有技术QoS管理器遇到的很多问题。当前，对于通常与控制点关联的客户端应用来说，对家庭网络中的拓扑变化作出反应是很困难的。例如，当用户预订了三重播放服务并观看电视频道时，有必要在该终端用户的频道出现由于网络设备或网络链路中的故障而不是由于运营商而引起的质量问题时警告该终端用户，使得该终端用户不会打电话给运营商并增加其OPEX(运营支出)。通过由本发明引入的有状态QoS管理器，向客户表明家庭LAN中的链路已经发生故障并且可能影响他的应用变得可能而且更有效。
另外，在标准的UPnP QoS版本中，通常与控制点关联的客户端应用可以只预订QoS设备上的拓扑改变事件(路径信息)，并且必须预订所有的QoS设备以取得所有必要拓扑信息。当拓扑改变发生时，客户端应用必须通过计算新拓扑来检查它是否受到这一改变的影响。因为客户端应用必须预订所有的QoS设备事件，所以这种解决方案是不可行的或者会导致客户端应用接收大量信息，导致高处理负载。例如，向网络添加设备就已经触发了一个事件。此外，每个UPnP QoS客户端应用需要具有相同的功能，并且对每个拓扑改变进行相同的计算，导致功能性的大量重叠。
本发明避免了这些问题，在本发明中，最初分配给客户端/控制点的功能性已经转移到需要关于网络的信息的QoS管理器。根据本发明，QoS管理器而不是控制点将预订QoS设备事件以检测拓扑改变。在拓扑改变时，QoS管理器现在可以快速地将新拓扑与所存储的流进行比较，以检查是否影响了所应用的流中的一个，也就是由QoS管理器管理的流的一个。如果是，QoS管理器就可以试图通过例如通过从应用的TSPEC列表(TSPEC即业务规范)中选择不同的TSPEC来减少给定应用的最大允许带宽而自己解决这一问题。如果这样做不起作用，则它将向预订控制点(客户端应用)产生一个事件。该事件消息将包含表明受影响的流的状态变量的副本，因此控制点可以快速地检查它们是否受到影响，并采取适当的行动。
类似地，根据现有技术，客户端应用不能对网络中的变化的带宽条件作出反应，因为它们只知道它们自己的流。使用本发明，在带宽改变(通过UPnP QoS v2.0 RotaMeter功能检测到的)的情况下，为了使得所有流适应于新的带宽情况，QoS管理器可以重新应用连接准入控制功能。如果QoS管理器因为这一点而必须释放流，则它将再次发送带有相同状态变量的事件以表明流的新状态。然后，预订应用可以快速地检查它们是否受到影响，并采取相应的行动(警告终端用户、停止发送业务...)。
因此，更小且更不复杂的客户端应用是可能的。当带宽改变发生时，家庭网络变得自愈性更强，并且家庭网络更不容易被事件消息淹没。
另外的优点通过由从属权利要求所表明的本发明的实施例来实现。
根据本发明的优选实施例，控制点预订QoS管理器的事件。这样，当QoS管理器检测到例如因为由控制点控制的流受到拓扑改变影响而引起的与控制点相关的网络改变时，QoS管理器产生对应的通知并将这一通知发送到预订控制点。换句话说，如果拓扑改变影响了流，则QoS管理器向控制点产生事件。
向事件的所有预订者发送所有的事件消息，预订者接收针对已经改变的所有“经历过事件的”变量的事件消息，并且不论状态变量为什么改变(作为对所请求的行动的响应或者因为对服务进行建模时的状态已改变)都发送事件消息。
根据本发明的另一个优选实施例，QoS管理器试图在不进行客户端交互的情况下抵消对流产生负面影响的情况，例如危及流的预订QoS。优选地，将QoS管理器设置为在无需客户端参与的情况下采取适当的行动。了解端到端网络的QoS管理器也“了解”网络的哪一部分受到拓扑改变的影响并且可以发起方向正确的行动。只有在QoS管理器未被授权采取特定的行动或所需的资源不可用时，QoS管理器才通知客户端接管对客户端的管理。
根据本发明的另一个优选实施例，QoS管理器将处理流业务的QoS设备的配置调整为由网络拓扑的改变产生的新的网络配置。业务描述符由控制点定义并且是固定的。控制点可以为QoS管理器指定多个业务描述符以供从中选择。如果拓扑改变影响了流，QoS管理器就选择最符合已改变的网络配置的当前需要的业务描述符，并将选择的业务描述符发送到受影响的网络设备。这样，QoS管理器优选地通过尽可能好地保持流的方式重新安排处理通过网络的流的网络设备的设置。
在优选实施例中，如果拓扑改变影响了流，QoS管理器就调整与由网络拓扑的改变产生的新网络拓扑中的流关联的优先级。QoS管理器可以例如通过调整在特定业务流上使用的分组优先级值来改变分配给网络中的流的优先级。特别地，如果QoS管理器并行管理通过网络的多个流，则QoS管理器可以重新安排分配给流的优先级以维持对于这些流的整体上的最佳结果。
根据本发明的另一个优选实施例，如果拓扑改变影响了流，QoS管理器就通知与流关联的客户端应用关于网络和/或流的情况。优选地，这一通知作为包括关于网络和/或流的信息的状态变量的副本而提供。
优选地，如果与拓扑改变关联的带宽改变影响了流，QoS管理器就确定如何将带宽分配给具有各种QoS需求的流。在这种情况下，QoS管理器可以重新应用在网络边缘和核心网络之间实现的连接准入控制功能以控制进入网络的业务。进一步地，QoS管理器可以使得流适应于网络中新的带宽情况。
优选地，即使由于拓扑改变而引起的减少的带宽资源影响了这些流的一个或多个，QoS管理器仍试图保护对由QoS管理器管理的所有流的维持。管理QoS管理器所沿循的方法的规则可能已经由用户预先确定。QoS管理器可以试图将一个或多个流的QoS从预订级别减少到降低的级别。如果不能维持流的预订QoS，则QoS管理器也可以释放流。另外，QoS管理器可以向控制点发送通知以向控制点通知网络的当前状态和/或流的新状态。优选地，这一通知可以包括包含关于网络和/或流的新状态的信息的状态变量的副本。
根据另一个优选实施例，QoS管理器是有状态实体，其保持网络的拓扑信息和/或与流关联的所请求的带宽信息和/或本地状态变量中流的当前状态。
附图说明
通过阅读下面结合附图对目前优选的示例性实施例的详细描述，可以更好地理解本发明的这些及进一步的特征和优势，其中：
图1是根据本发明实施例的UPnP QoS网络的框图。
图2是根据本发明实施例的UPnP QoS网络中的处理的序列图。
图3是根据本发明实施例的QoS管理器的框图。
具体实施方式
图1示出了符合UPnP QoS体系结构的网络1，具有在IP协议下运行并在控制点11、QoS管理器12、QoS策略容器13、源QoS设备14、中间QoS设备15和接收QoS设备16之间提供连接的有线/无线用户家庭LAN电路10(IP即网际协议)。
源QoS设备14可以是包括DVD库单元的DVD播放器，接收QoS设备16可以是连接有TV的机顶盒，并且中间QoS设备15可以是路由网关并且在源QoS设备14和接收QoS设备16之间提供连接(DVD即数字化通用光盘；TV即电视)。控制点11可以位于客户端应用中，例如在用户的笔记本电脑上运行的软件程序。
所有的QoS设备14到16都是支持UPnP的设备，使得用户能够构建家庭网络，其中QoS设备14到16无需任何终端用户配置就能自动定位并相互识别。
例如，用户在家坐在长椅上，笔记本电脑在他的膝盖上，并且他正在准备下一个工作日要用的演示文稿。完成之后，他想要在他的TV 16上观看电影作为娱乐。由于笔记本电脑和用户家中很多其他的设备一样是支持UPnP的，所以用户使用他的笔记本电脑开始电影播放。首先，他在他的笔记本电脑上启动视频控制程序，其提供在DVD库单元中可以找到的电影的选择。用户通过鼠标点击从所呈现的选择中选择他最喜欢的电影。
UPnP QoS控制点11与所述视频控制程序关联。在控制点11发现源QoS设备14和接收QoS设备16之后，连同内容TSPEC一起，它请求网络1中的QoS管理器12建立用于传输与所选择的电影关联的数据流的QoS业务流。在本示例中，业务流是实时且带宽集中的AV数据流(AV即音视频)。控制点11创建业务描述符结构并将它传递到QoS管理器12。这样，QoS管理器12就从控制点11接收诸如源QoS设备14和接收QoS设备16的IP地址之类的信息。
QoS管理器12确定该流所经过的设备，也就是源QoS设备14、中间QoS设备15和接收QoS设备16，并且计算网络1的拓扑。然后，QoS管理器12作为控制点请求QoS策略容器13针对业务描述符提供适当的策略。QoS策略容器13为它所驻留的网络1提供策略。也就是说，QoS策略容器13通过返回例如编码有业务重要性数值(也就是优先级)和用户重要性数值的业务策略来设置特定业务流的相对重要性。基于这一策略，QoS管理器12将QoS设备14到16配置为处理与AV流关联的新业务。
图2示出了根据本发明的其中QoS管理器12担当对网络1的QoS进行管理的中心角色的序列图。图2示出了控制点11、源QoS设备14、QoS管理器12、中间QoS设备15和接收QoS设备16。
首先，QoS管理器12通过向QoS设备14到16发送事件预订消息200、202、204来预订QoS设备14到16的事件。QoS设备14到16通过向QoS管理器12回复确认消息201、203、205来确认所述事件预订。同样，控制点11通过向QoS管理器12发送事件预订消息206来预订QoS管理器12的事件。QoS管理器12通过向控制点11发回确认消息207来确认从控制点11接收到的事件预订。
由例如向网络1添加PC之类的对网络1的改变208启动，注意到所述改变的每个QoS设备14到16向QoS管理器12发送事件消息209到211。在接收到这些事件消息209到211之后，QoS管理器12重新计算(212)网络1的拓扑。QoS管理器12检查由QoS管理器12管理的流是否受到已改变的拓扑的影响。如果拓扑改变没有影响由QoS管理器12管理的当前流，QoS管理器12就不采取行动。
假定另一个事件213发生，例如链路从作为路由网关的中间QoS设备15移除。那么，QoS设备14到16再次向QoS管理器12发送事件消息214到216。在接收到这些事件消息214到216之后，QoS管理器12重新计算(217)网络1的拓扑。假定网络拓扑的最近变化213不影响由QoS管理器12管理的当前流。
那么，QoS管理器12可以以不同的方式作出反应。QoS管理器12可以自己采取行动而无需客户端交互。例如，如果存在备用路径，则流可以通过备用路径而被路由并且可以以这种方式避开已移除的链路。但是，如果没有这样的备用路径，QoS管理器12就向控制点发送事件消息218，并且控制点11可以通知用户。
例如在带宽改变的情况下，QoS管理器12可以执行的其他行动是，QoS管理器12为了使得所有流适应于新带宽情况而重新应用连接准入控制功能。正如所已知的，希望使用网络1来传输业务的应用必须首先请求连接，其包括向网络1通知业务的特征和应用所需要的QoS。这一信息存储在业务合约(traffic contract)中。网络1判断是否有足够的资源可用于接受连接，然后接受或拒绝连接请求。这称为连接准入控制(即CAC)。
图3示出了QoS管理器12的示例性实施例。QoS管理器12包括一个或多个相互链接的计算机，也就是硬件平台、基于硬件平台的软件平台和由软硬件平台形成的系统平台执行的多个应用程序。QoS管理器12的功能性通过执行这些应用程序来提供。当在系统平台上执行时，这些应用程序或这些应用程序的选定部分构成提供如上所述的QoS管理器服务的计算机软件产品。进一步地，这样的计算机软件产品包括存储这些应用程序或应用程序的所述选定部分的存储介质。
QoS管理器12包括处理器121、接口122和存储器123。处理器121执行QoS管理器12的所有计算功能，例如计算网络拓扑。接口122用作用于与其他网络实体通信的输入/输出单元，例如控制点11或QoS策略容器13。存储器123可以是用于存储如下数据的存储设备，该数据与网络、业务策略和诸如网络拓扑信息、与流关联的所请求的带宽信息或本地状态变量中流的当前状态之类的其他相关数据关联。此外，存储器123存储表示处理器121所需要的用于处理步骤的计算机程序的软件代码。

Claims (10)

1.一种针对与网络中客户端应用关联的流提供QoS的方法，所述网络包括QoS管理器、QoS策略容器、一个或多个QoS设备以及与所述客户端应用关联的控制点，其中所述网络支持通用即插即用QoS服务，其中所述方法包括以下步骤：
由所述QoS管理器计算流建立时的网络拓扑并由所述QoS管理器从所述QoS策略容器请求业务策略数据；
由所述QoS管理器向所述一个或多个QoS设备提交基于所述业务策略数据的业务描述符数据用于配置用于处理所述流的所述QoS设备；
由所述QoS管理器预订所述一个或多个QoS设备的事件；
由所述控制点预订所述QoS管理器的事件；
在所述QoS管理器检测到QoS设备事件时，由所述QoS管理器重新计算网络拓扑用于确定拓扑变化；
由所述QoS管理器检查所述拓扑变化是否影响所述流；
如果所述拓扑变化影响所述流，则由所述QoS管理器启动适当的措施。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述方法包括进一步的步骤：
如果所述拓扑变化影响所述流，则由所述QoS管理器向所述控制点产生事件。
3.根据权利要求1所述的方法，其中所述方法包括进一步的步骤：
如果所述拓扑变化影响所述流，则由所述QoS管理器采取行动而无需客户端交互。
4.根据权利要求1所述的方法，其中所述方法包括进一步的步骤：
如果所述拓扑变化影响所述流，则由所述QoS管理器从由所述控制点指定的多个业务描述符数据中选择业务描述符数据，其中选择所述业务描述符数据以使得所述流适应于所述拓扑变化；以及
由所述QoS管理器向受影响的QoS设备重新提交所述选择的业务描述符数据用于重新配置所述QoS设备以使得它们的流处理适应于所述拓扑变化。
5.根据权利要求1所述的方法，其中所述方法包括进一步的步骤：
如果所述拓扑变化影响所述流，则由所述QoS管理器改变分配给所述流的优先级。
6.根据权利要求1所述的方法，其中所述方法包括进一步的步骤：
如果所述拓扑变化影响所述流，则由所述QoS管理器为所述客户端应用提供包括关于所述网络和/或所述流的信息的状态变量的副本。
7.根据权利要求1所述的方法，其中所述方法包括进一步的步骤：
如果与所述拓扑变化关联的带宽变化影响所述流，则由所述QoS管理器重新应用连接准入控制功能；以及
由所述QoS管理器使得所述流适应于所述网络中的新的带宽情况。
8.根据权利要求1所述的方法，其中所述方法包括进一步的步骤：
如果与所述拓扑变化关联的减小的带宽影响所述流，则由所述QoS管理器检查是否可以维持针对所述流而预订的QoS；
如果不能维持所述为所述流而预订的QoS，则由所述QoS管理器释放所述流；以及
由所述QoS管理器向所述控制点发送事件，所述事件带有包括关于所述网络的和/或所述流的新状态的信息的状态变量的副本。
9.一种支持针对与网络中客户端应用关联的流提供QoS的QoS管理器，所述网络包括QoS管理器、QoS策略容器、一个或多个QoS设备以及与所述客户端应用关联的控制点，其中所述网络支持通用即插即用QoS服务，其中所述QoS管理器适用于：
计算流建立时的网络拓扑并从所述QoS策略容器请求业务策略数据；
向所述一个或多个QoS设备提交基于所述业务策略数据的业务描述符数据用于配置用于处理所述流的所述QoS设备；
预订所述一个或多个QoS设备的事件；
从所述控制点接收对所述QoS管理器的事件的预订；
在检测到QoS设备事件时，重新计算网络拓扑用于确定拓扑变化；
检查所述拓扑变化是否影响所述流；
如果所述拓扑变化影响所述流，则向所述控制点表明所述事件。
10.根据权利要求9所述的QoS管理器，其中所述QoS管理器是有状态实体，其保持所述网络的拓扑信息和/或与所述流关联的所请求的带宽信息和/或本地状态变量中所述流的当前状态。
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