CN101136866A - 一体化网络网通层服务质量保证结构和运行方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一体化网络网通层服务质量保证结构及构成和运行方法,本发明包括:向网络申请QoS服务并向网络发送数据流的接入终端;与接入终端通过网络连接的接入交换路由器ASR;与ASR连接并组成交换路由层面的广义交换路由器GSR;与ASR、GSR通过网络连接的服务质量管理器UQoSM。本发明采用了接纳控制策略能够有效保证已接入业务流的服务质量。采用了域内全局流标签的方法,比现有的区分服务能够更细的区分同一服务质量等级的分组包所属的流。采用了域内全局流标签的方法,大大节省了路由查找时间。采用了域内全局流标签的方法,不需要复杂协议的支持不需要为分组包添加额外的字段,不会增加分组包开销。
Description
技术领域
本发明涉及一体化网络网通层服务质量保证结构和运行方法,是一种基于网络的电数字处理结构和运行方法,是一种一体化网络环境下的网通层的服务质量保证结构和运行方法。
背景技术
现有的互联网所提供的是“尽力而为”(Best-effort)的服务,在这种服务模型下,所有的业务流被“一视同仁”地公平地竞争网络资源,路由器对所有的分组包都采用先来先处理(First Come First Service,FCFS)的工作方式,尽最大努力地将分组包送达目的地,对业务流传输的可靠性、延迟性等服务质量要求不能提供任何保证。
近年来,随着互联网的高速增长,IP业务也得到了快速增长和多样化。特别是随着多媒体业务的兴起,计算机已经不是单纯的处理数据的工具,而是越来越贴近生活,计算机的交互越来越实时和生动。尽管由于网络技术的发展,网络带宽以及网络速度都得到了极大的提高,但需要通过网络传输的数据却也几乎以与网络发展速度相同的速度增加,甚至超过网络发展的速度,这使得网络带宽与网络速度依然是一个瓶颈问题。近年来发展起来的一些新的应用(如多媒体应用等)不仅增加了网络流量,更因为这些应用改变了以往互联网上的流量性质,因而它们需要全新的服务要求。对那些有带宽、延迟、延迟抖动等特殊要求的应用来说,现有的“尽力而为”的服务显然是不够的。由于不具备服务质量保障特性,不能预留带宽,不能限定网络时延,因此,目前的因特网无法很好支持许多新的应用如远程教学、远程手术、远程会议和学术交流等。
针对互连网的服务质量问题,IETF先后提出了集成服务(IntServ)和区分服务(DiffServ)两种服务质量体系结构。集成服务是基于单个流(Per-Flow)预留方式的。它的基本思想是:为每一条流在其从源端到目的端所经过路径上的每一个节点上在数据发送之前都预先预留一定的带宽资源。当该流的数据传输完毕之后,再拆除预留路径,释放预留资源。它的实现协议是资源预留协议(RSVP,Resource ReSerVation Protocol)。由于网络节点上的预留的资源是有时效限制的,预留计时时间到了,预留状态就会被删除,资源就会被回收,因而RSVP必须周期性的发送路径(PATH)消息和预留(RESV)消息进行维持和刷新路径上的资源预留状态,即RSVP的“软状态”。由于IntServ采用基于流的方式,随着网络规模的扩大,网络接入节点的不断增加,流的数量将成倍增加,用于记录流预留的状态信息也将随流的数目增加而增加,因为采用“软状态”来维持路径上的预留状态,网络上需要传输大量预留维持信息,这样就会占用大量的可用带宽资源,而且需要核心网的路由器存储大量的流的详细记录信息,由于路由器的存储量是有限的,因而IntServ很难在大规模的网络中实用。继集成服务之后IETF提出的区分服务,旨在定义一种能实施网络QoS且更易扩展的方式,以解决IntServ扩展性差的缺点。DiffServ的工作方式是基于聚集流(Aggregate Flow)的,相对于IntServ对业务流的分类颗粒度更粗。其基本思想是在网络的入口处为分组包标记一个码点(Code Point),码点用于指示分组在网络转发途径的中间节点上应该被处理的方式。这样,对每个分组进行的复杂处理被推到了网络边缘,核心网的主要任务只是根据分组首部的码点对其采用预先定义好的处理和转发措施。DiffServ简化了信令,通过汇聚(Aggregate)和PHB(Per-Hop Behavior)的方式提供QoS保证。在DiffServ模型中由于不需要网络中间节点管理每个正在工作的流状态,因此具有良好的可扩展性。由于DiffServ只能根据分组包头中的优先级提供相对的QoS,实际上提供不了流的端到端的QoS保证。基于带宽代理的区分服务模型是标准区分模型的改进模型,通过划分域管理,在域内引进带宽代理服务器实施接纳控制、资源策略管理,在域间通过服务协商的办法,虽然可以提高区分服务实现端到端的QoS保证,但由于区分服务采用了聚集流的方式,对于DSCP(DiffServ Code Point)值相同的不同流,难以进行区分处理,因而相同级别流之间的公平性得不到保证。
多协议标签交换(MPLS,Multiprotocol Label Switch)技术是近年来研究用于提高IP网络服务质量的又一新的技术。它采用了将网络第二层的交换技术引入到第三层的思想,引进了标签交换技术,在网络层分组包的头部,加上了MPLS标签头,依靠标签交换实现快速转发。在网络服务质量方面,一方面由于MPLS在数据转发过程中采用了标签定长匹配查找的方法,大大减少了路由查找时间,提高了数据转发速度,提高了网络的服务质量;另一方面,MPLS标签头的EXP域可以对分组包进行服务等级区分,实现相对的QoS保证。然而,MPLS技术也存在着很多的不足之处,由于在IP报头前引入了额外的标签头,加大了分组开销。而且,由于MPLS的EXP字段只有3比特,而IPV4和IPV6中的区分服务的DSCP字段都为6比特,分组包在由非MPLS网络向MPLS网络交换,进行服务质量优先级映射时,将6比特的信息映射为3比特,这种情况下,实际上反而加粗了服务质量的区分粒度。
综上所述,现有IP网络的服务质量结构虽然在一定程度上大大改善了其“尽力而为”的服务,但由于都是基于传统的分组网络体系结构下设计的,受到很多固有的限制,因而都存在着诸多难以克服的缺陷。
多个中国专利申请(一体化网络中终端标识解析和业务传输方法、系统及装置、200710002483.9、2007-1-29,一种实现网络资源定位的系统及方法及服务器、200710065042.3、2007-3-30,一种移动自组织网络接入一体化网络的系统及方法、200710121753.8、2007-9-13,基于标识的一体化网络终端统一接入控制方法、200710121745.3、2007-9-13,一种一体化网络移动切换管理的实现方法、200710121746.8、2007-9-13,一体化网络网通层数据报文格式的形成和使用、200710121751.9、2007-9-13)提出了一体化网络与普适服务的体系结构,用于实现服务一体化、网络一体化。这种实现一体化网络普适服务的体系结构允许包括固定用户和移动终端、移动子网、自组网用户等多种移动性接入,固定用户和移动用户享有同样的个性化业务服务,实现分布式网络资源的共享和查找服务,进行语音、数据、图像等业务的传输并提供精细粒度的服务质量,确保向用户提供一致的、普遍的业务。
服务质量保证技术是在一体化网络体系结构设计的基本要求之内的,能够为未来网络上的各种业务提供可靠的服务质量保证是一体化网络的重要特征之一。一体化网络与普适服务体系结构为了更好的实现服务一体化、网络一体化,将网络划分为普适服务层和网通层两层结构。服务质量保证技术在新网络的两层都有体现,本发明是针对于一体化网络网通层的服务质量技术保证方法。
发明内容
本发明提出一体化网络网通层服务质量保证结构和运行方法,是基于一体化网络与普适服务体系结构网通层的服务提出的质量保证结构和运行方法。本发明适应一体化网络支持普适服务的需求,能够为一体化网络中域内通信各种不同业务对网络服务质量需求在网通层提供保障,能够为一体化网络中域内通信语音、数据、图像、视频等多媒体实时业务提供精细粒度网通层QoS保证。
本发明的目的是这样实现的:
一体化网络网通层服务质量保证结构包括:向网络申请QoS服务并向网络发送数据流的接入终端;与接入终端通过网络连接的,发请求消息并将处理结果转发给发送端,对新接入流进行整形、测量、填写域内全局流标签DGFL值的接入交换路由器ASR;与所述ASR连接并组成交换路由层面的,对分组包根据报头的域内全局流标签进行等长匹配查找和快速转发到下一跳的输出端口并按服务等级字段值进行不同优先级的调度转发的广义交换路由器GSR;与所述ASR、GSR通过网络连接的,对域内网络资源进行全局管理及对新接入流根据域内资源可用情况进行接纳控制处理并将结果返回给转发请求消息的ASR和对允许接入的流分配域内全局流标签、为其分配资源、更新相关资源信息库的服务质量管理器UQoSM;与所述ASR、GSR、UQoSM通过网络连接的,存储鉴权算法、加密密钥等信息并用来防止无权用户接入系统和保证终端用户的通信安全的认证中心;与所述ASR、GSR、UQoSM、认证中心通过网络连接的,与UQoSM和认证中心组成管理层面的,存储当前位于其控制区域内的所有终端或子网的接入标识AID及交换路由标识RID映射关系并能够根据AID判断归属位置的映射服务器。
一体化网络网通层服务质量保证结构的运行方法,所使用的一体化网络网通层服务质量保证结构包括:ASR、GSR、UQoSM、认证中心、映射服务器,所述运行方法包括:A服务质量请求过程,B服务质量实现过程和C服务质量请求撤销资源回收过程。
QoS请求阶段:接入终端向与其连接的ASR发送QoS请求消息,ASR接收到QoS请求消息后,将其转发给域内UQoSM,UQoSM接收到QoS请求消息后,首先根据域内资源可用情况(资源可用是指:一方面能够满足新流的请求,另一方面能够保证已接入申请了QoS流的服务质量)决定是否允许新业务流的申请。若是域内资源不可用,则立即向发送QoS请求的ASR回复拒绝消息,然后由ASR转发给接入终端;若是域内资源可用,UQoSM则以连接标识生成20位的域内全局流标签DGFL来全局唯一标识流,然后为该流在路径上分配和预留资源,并更新相关资源信息库,然后向ASR发送QoS请求成功消息,并将DGFL值通知给ASR。ASR接收到请求成功消息消息后,一方面通知路径上的域内广义交换路由器GSR生成基于域内全局流标签的快速转发表,更新队列调度权值,另一方面通知接入终端QoS申请成功。
数据发送阶段:在网络边缘ASR上,将源、目的接入标识映射成对应的源、目的交换路由标识,根据每个分组包所属的流,对流进行规约整形,在分组包的报头预留字段填入对应的DGFL值,所述报头中的预留字段20位作为域内全局流标签字段,以一体化网络网通层报头中的服务质量等级字段8位作为分组包的服务质量等级标识字段。然后根据DGFL快速转发表将数据报转发到下一跳GSR。同时ASR还对接入流实时进行测量,对当前实际流量大于初始所申请的资源量的分组包进行丢弃处理和对当前实际流量小于初始所申请的资源量的分组包对其服务质量进行降级处理的降级处理。在网络核心节点GSR上只根据报头字段中的域内全局流标签进行等长匹配查找下一跳输出端口,根据报头中的服务等级字段,对分组包进行不同优先级的转发。
本发明产生的有益效果是:
①在一体化网络管理层面引入了一体化域内服务质量管理器,能够有效地管理域内资源,采用了接纳控制策略,能够有效保证已接入申请了QoS的业务流的服务质量,采用资源预留方式能够保证域内业务流端到端的服务质量。
②采用管理层面与交换路由层面分离,与集成服务相比不需要网络为维持资源预留状态传输大量的维护信息,因而扩展性很好。
③采用了域内全局流标签的方法,比现有的区分服务能够更细的区分同一服务质量等级的分组包所属的流,只需要分析分组报头中的流标签就可以区分数据包所属的流。
④采用了域内全局流标签的方法,在广义交换路由器上只需要处理分组报头中的固定字段,根据DGFL字段等长匹配查找快速转发,与现有分组网基于网络前缀最长匹配查找转发的方式相比,节省了路由查找时间,加快了转发速度。
⑤采用了域内全局流标签的方法,不需要如MPLS等复杂协议的支持,充分利用了一体化网络网通层报头格式的预留字段,不需要为分组包添加额外的字段,不会增加分组包开销。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
图1是实施例一的一体化网络网通层服务质量保证结构示意图;
图2是实施例二、三、四所述的一体化网络网通层服务质量保证结构示意图;
图3是实施例五中一体化网络网通层报头格式示意图;
图4是实施例六、七中服务请求和实现过程示意图;
图5是实施例八中会话正常结束后撤销申请回收资源的示意图;
图6是实施例八中会话过程中由于其他原因导致链路上QoS中断需撤销本次申请回收资源的示意图。
具体实施方式
实施例一:
首先介绍本实施例所用到的一体化网络中的一些术语:
接入标识(AID):仅用于虚拟接入模块,代表接入终端或子网的公开身份,无论怎样移动,该标识不发生变化。一般来说,一个终端可以拥有多个AID。为了简单描述和讨论问题的方便,目前暂定每个终端仅拥有一个全球唯一的AID。
交换路由标识(RID):仅用于虚拟骨干模块,代表接入终端或子网的位置信息,用于核心层的广义交换路由和寻路,AID解析映射将多个RID映射到多个连接标识。
服务标识(SID):仅用于虚拟服务模块,对一体化网络服务进行统一的描述,能够体现服务的QoS需求,并将其传到下层。
连接标识(CID):仅用于虚拟连接模块,在一次连接过程中服务的提供方和接收方分别产生一个连接标识,两个连接标识构成一组连接标识对,唯一标识一次服务连接,在一次连接过程中不发生改变。
映射服务器:存储当前位于其控制区域内的所有终端或子网的(AID,RID)映射关系,能够根据AID判断归属位置。
认证中心:存储鉴权算法、加密密钥等信息,用来防止无权用户接入系统和保证终端用户的通信安全。
接入交换路由器(ASR):接入层网络元素接入到核心层的接入点,知道其所属域映射服务器的地址,负责(AID、RID)映射关系查询,并对分组包的源、目的标识进行替换和转发。
广义交换路由器(GSR):负责核心层内路由和分组包转发。
一体化网络是一个可信、可控、可管的网络,在终端接入网络时都必须先经过认证,在通信过程中,分组包都要经过映射分离机制进行替换,本发明对这些过程不再进行叙述,所有的过程均建立在安全认证和分离映射成功的基础上。本实施例从纵向逻辑上将一体化网络划分为管理层面和交换路由QoS实施层面,管理层面包括映射服务器、认证中心和本文新引进的一体化网络服务质量管理器UQoSM(Universal Network QoS Server)等实体,交换层面包括ASR和GSR等交换路由设备,本实施例所述的一个域即为一台映射服务器可管理的网络节点与链路的总和。
本实施例是一体化网络网通层服务质量保证结构,如图1所示,图中的虚线表示的是数据转发的路径。一体化网络网通层服务质量保证结构包括:接入终端、接入交换路由器(ASR)、服务质量管理器(UQoSM)和广义交换路由器(GSR)。
接入终端,向网络申请QoS服务,向网络发送数据流。接入端包括发送端、接收端。
发送端:
①对要发起的业务流进行服务质量对象参数的计算;
②业务流初始时,向ASR发出QoS请求;
③接收到QoS申请的回复后,若是同意消息,就开始向网络发送数据,若是拒绝消息就继续重新发起申请,或者按业务性质决定是否可以按Best effort方式向网络发送数据;
④会话结束后向网络发出撤销申请,请求网络回收和释放自己所申请资源。
接收端:负责和发送端进行通信,接收发送端的数据包;
接入交换路由器ASR,在服务质量保证中的作用主要是向网络服务质量管理器转发请求消息,并将处理结果转发给发送端,对新接入流进行整形、测量、填写域内全局流标签(DGFL)值。
网络服务质量管理器UQoSM,主要作用在于对域内网络资源进行全局管理,对新接入流根据域内资源可用情况进行接纳控制处理,并将结果返回给转发请求消息的一体化接入交换路由器,对允许接入的流分配域内全局流标签,为其分配资源,更新相关资源信息库。
所述广义交换路由器GSR,主要作用是对分组包根据报头的域内全局流标签进行等长匹配查找,快速转发到下一跳的输出端口,并按流的资源预留值进行对应优先级的调度转发。
连接关系是:接入终端通过网络与ASR连接的,GSR和ASR通过网络连接并组成交换路由层面。ASR、GSR、UQoSM、认证中心、映射服务器通过网络连接。UQoSM、认证中心、映射服务器组成管理层面。
实施例二:
本实施例是实施例一关于接入交换路由器的改进,如图2所示,图中粗箭头表示的是数据流,细箭头表示的是控制信息。本实施例包括转发代理模块、整形模块、DGFL标记模块、测量模块、降级处理模块和队列调度模块。
转发代理模块,作用在于①接收来自接入终端的QoS请求信息,并将其转发到域内UQoSM;②接收域内UQoSM发送的QoS请求回复消息,并将其转发发送端。
整形模块,作用在于对允许接入的数据流进行归约整形。
DGFL标记模块,作用在于向分组包报头的预留字段添写UQoSM分配的DGFL值。
测量模块,作用在于对网络已接入流的实际流量进行动态测量与跟踪。
降级处理模块,作用在于根据测量模块的测量结果,当一个流的当前实际流量大于初始所申请的资源量,就将超出部分的分组包标记为可丢弃类型,进而可以采用一定的算法与策略将标记过的分组包进行丢弃处理;当一个流的当前实际流量小于初始所申请的资源量时,就对其服务质量进行适当降级处理,释放一定的网络资源。
队列调度模块,作用在于按服务质量等级为流所属类计算队列调度权值;对成功申请了QoS的分组包按DGFL进行快速转发,对未曾申请QoS的分组包根据源RID和目的RID进行普通转发。
实施例三:
本实施例是实施例一关于服务质量管理器的改进,如图2所示。本实施例包括:请求处理模块、接纳控制模块、DGFL分配模块、资源分配模块以及域内资源管理信息库。
请求处理模块的作用在于接收来自于ASR的QoS请求信息,并将其转发给接纳控制模块,将接纳控制模块的决策结果返回给ASR。
接纳控制模块的作用在于根据域内资源管理信息库记录的可用资源情况决定是否允许新流的QoS申请。
DGFL分配模块的作用在于若接纳控制模块决策结果是允许新流的接入,那么为该流计算并分配DGFL值。
资源分配模块的作用在于为新流分配所需资源,操作更新资源管理信息库。
域内资源管理信息库的作用在于维护域内的拓扑信息、路由信息、节点资源信息、已接入流的资源分配信息、已接入流的路径信息。维护更新资源管理信息库内容,所维护的资源管理信息库名称及作用见表1:
表1-体化QoS管理器主要维护的资源管理信息库内容、作用及字段定义
资源管理信息库内容 | 功能作用 | 数据库字段定义 |
拓扑信息库 | 查询流的入口/出口路由器;查找流传输路径上的节点;确定源和目的是否均在本域接入; | DGFL+入口GSR标识+出口GSR标识路由矩阵; |
流信息库 | 用于记录流的状态信息,包括流的服务质量等级,所申请的带宽,流的路径ID以及流的参数描述符; | DGFL+服务质量等级+申请带宽+路径标识 |
DGFL信息库 | 存储已分配的DGFL值和其所对应的源、目的AID,源、目的RID,CID | DGFL+源AID+目的AID+源RID+目的RID+CID |
路径QoS信息库 | 用于记录流路径上的入口ASR、出口ASR以及域内路径上的节点列表 | 路径标识+入口GSR标识+出口GSR标识 |
节点QoS信息库 | 记录节点的状态信息,包括节点端口标志、经过该节点的流所占用的带宽,以及剩余带宽资源 | 网络节点标识+节点端口标识+端口DGFL列表+已用资源列表+剩余资源列表 |
域间UQoSM信息库 | 目的端不在本域时,可以查询其路径上的下一个域;邻居域内的UQoSM,在进行域间QoS协商时和其进行通信; | 出口GSR标识+连接邻居域GSR地址+邻居域UQoSM地址 |
实施例四:
本实施例是实施例一关于广义路由器的改进,如图2所示。广义交换路由器包括GSR配置代理模块、查找转发模块和队列调度模块。
GSR配置代理模块的作用在于接收ASR的消息,根据DGFL,目的RID消息,结合自己的路由表信息,生成基于DGFL的快速转发表项,计算并调整队列调度权值。
快速转发表管理模块的作用在于为每个DGFL快速转发表项维护一个定时器。定时器在初始化的时候会被赋一个时间,在计时结束之前,如果有分组包到来,定时器就被重新赋值,否则,定时器时间计满后,就通知UQoSM该流的QoS中断。
查找转发模块的作用在于根据分组报头中DGFL值在快速转发表中等长匹配查找下一条输出端口,并将分组包输出到输出端口队列中。
列调度模块的作用在于对同一输出端口的分组包按照其服务等级字段进行不同优先级的输出。
实施例五:
本实施例是一体化网络网通层服务质量保证结构的运行方法。所使用的一体化网络网通层服务质量保证结构包括:ASR、GSR、UQoSM、认证中心、映射服务器,网通层所采用的报头格式见图3所示,预留字段20位用于在ASR填写DGFL值,服务等级字段8位用于填写分组包所属流的服务质量等级,所述方法运行过程的包括A服务质量请求过程,包括发送端向网络发起请求,ASR进行转发,UQoSM进行接纳控制和资源分配及请求回复,ASR向GSR发出通知消息,GSR建立快速转发表。B服务质量实现过程,包括ASR对流进行规约和标记,GSR按照DGFL对分组包进行快速转发。C服务质量请求撤销资源回收过程,包括服务完毕正常QoS请求撤销过程和由于链路中断或其它原因引起的QoS服务中断QoS申请撤销过程。
实施例六:
本实施例是实施例五中的A服务质量请求的过程的改进,服务质量请求过程如图4所示。服务质量请求过程的步骤:
步骤A1.发送端向与其通过网络连接的ASR其发出QoS申请,申请消息里要声明自己的服务质量描述参数;
步骤A2.与发送端通过网络连接的ASR在收到QoS申请消息后,将其转发给域内UQoSM,并向UQoSM说明通信的源AID、目的AID、源RID、目的RID以及CID;
步骤A3.UQoSM根据域内资源管理信息库,计算可用资源是否满足新的请求,若可用资源满足请求,就为新流分配域内全局流标签DGFL,并分配,更新资源管理信息库的相关记录参数值;
步骤A4.UQoSM向发出QoS请求的ASR回复请求结果拒绝接入消息或允许接入消息;
步骤A5.ASR接收到UQoSM的回复消息,如果是拒绝接入消息,则免去下面的工作直接进行步骤A8。如果是允许消息,ASR则记录下该流的流量描述参数,所请求的资源参数(如带宽等),然后进行步骤A6;
步骤A6.ASR将向域内所有路由器发送新的域内新的全局流标签广播消息,消息中包括参数DGFL,目的RID及其对应的带宽预留参数;
步骤A7.GSR在收到DGFL和目的RID后,根据自己的路由表生成新DGFL的快速转发表项,为新流分配资源,计算调整队列调度权值,并为其维护一个定时器;
步骤A8.ASR将QoS请求回复消息转发给发送端;
上述步骤中步骤A6和步骤A8可以同时进行。
实施例七:
本实施例是关于实施例六中步骤A3分配DGFL值方法的改进,改进方法为:
根据CID利用哈希(Hash)算法生成DGFL值:f(XCID)=YDGFL,其中f表示Hash映射函数,XCID表示申请QoS流的连接标识值,YDGFL表示生成的域内全局流标签DGFL值;
实施例八:
本实施例是实施例五关于B服务质量实现过程的改进,服务质量实现过程如图4所示。服务质量实现过程的步骤:
步骤B1.发送端开始向接入交换交换路由发送数据包。
步骤B2.ASR受到发送端的分组包后,首先根据映射分离机制,根据源AID,源RID、目的AID,目的RID映射对,将分组包中的源、目的AID替换成对应的RID,然后向网通层分组报头的预留字段填写对应的DGFL值,接着根据DGFL和其所对应的流量描述参数,将流的分组包送往对应的令牌桶进行整形,对整形后的分组包根据报头中的DGFL值定长匹配查找到下一条的输出端口,将分组包送往下一跳输出端口,在输出端口的队列中,按流在节点上所对应的队列调度权值进行转发。
步骤B3.GSR接到上游节点的分组包后,根据报头中的DGFL值定长匹配查找到下一条的输出端口,将分组包送往下一跳输出端口,在输出端口的队列中,按流在节点上所对应的队列调度权值进行转发。
步骤B4.与接收端相连的ASR收到分组包后,将源RID、目的RID分别替换为源AID、目的AID,然后发送给接收端。
实施例九:
本实施例是实施例五中服务质量申请撤销过程的改进。服务质量申请撤销过程包括:会话正常结束后撤销申请回收资源Ca,如图5所示,和在会话过程中由于其他原因导致链路上QoS中断需撤销本次申请回收资源Cb,如图6所示。所述的会话正常结束后撤销申请回收资源步骤是:
步骤Ca1.在完成本次会话,发送端向ASR发送QoS服务完毕消息。
步骤Ca2.ASR在接收到QoS服务完毕消息后,将其转发给UQoSM,请求回收资源。
步骤Ca3.UQoSM回收为该流分配的资源,更新资源管理信息库中的相关参数。
步骤Ca4.ASR删除该流的流量参数记录,回收队列带宽等资源。
步骤Ca5.ASR向域内交换路由器发出QoS服务完毕通知。
步骤Ca6.GSR回收资源,删除该流的快速转发表项,回收所分配队列空间。
步骤Ca7.发送端结束本次会话。
上述步骤中Ca2,Ca5可以同时进行,步骤Ca3,Ca4,Ca6,Ca7先后顺序并不固定。
在会话过程中由于其他原因导致链路上QoS中断需撤销本次申请回收资源步骤:
步骤Cb1.GSR上流的DGFL表项定时器到时。
步骤Cb2.GSR向域内UQoSM发送QoS中断消息,消息内含有该流的DGFL值,请求回收资源。
步骤Cb3.UQoSM收到QoS中断消息后,根据DGFL值回收本域内为该流所分配的资源,并更新资源管理信息库中的相关参数。
步骤Cb4.UQoSM向ASR发送QoS中断消息,通知ASR回收资源。
步骤Cb5.ASR回收资源。
步骤Cb6.ASR向域内其他GSR转发QoS中断消息。
步骤Cb7.GSR删除该流的快速转发表项,调整队列调度权值。
步骤Cb8.ASR向发送端发送QoS中断消息,通知发送端本次QoS服务过程受到干扰中断。
步骤Cb9.发送端接收到QoS中断消息后停止向网络发送数据。
若要继续享受服务,就要向网络重新申请QoS服务。
Claims (9)
1.一体化网络网通层服务质量保证结构,其特征在于,包括:向网络申请QoS服务并向网络发送数据流的接入终端;与接入终端通过网络连接的,发请求消息并将处理结果转发给发送端,对新接入流进行整形、测量、填写域内全局流标签DGFL值的接入交换路由器ASR;与所述ASR连接并组成交换路由层面的,对分组包根据报头的域内全局流标签进行等长匹配查找和快速转发到下一跳的输出端口并按服务等级字段值进行不同优先级的调度转发的广义交换路由器GSR;与所述ASR、GSR通过网络连接的,对域内网络资源进行全局管理及对新接入流根据域内资源可用情况进行接纳控制处理并将结果返回给转发请求消息的ASR和对允许接入的流分配域内全局流标签、为其分配资源、更新相关资源信息库的服务质量管理器UQoSM;与所述ASR、GSR、UQoSM通过网络连接的,存储鉴权算法、加密密钥等信息并用来防止无权用户接入系统和保证终端用户的通信安全的认证中心;与所述ASR、GSR、UQoSM、认证中心通过网络连接的,与UQoSM和认证中心组成管理层面的,存储当前位于其控制区域内的所有终端或子网的接入标识AID及交换路由标识RID映射关系并能够根据AID判断归属位置的映射服务器。
2.根据权利要求1所述的一体化网络网通层服务质量保证结构,其特征在于,所述的ASR包括:接收来自接入终端的QoS请求信息并将其转发到域内UQoSM及接收域内UQoSM发送的QoS请求回复消息并将其转发发送端的转发代理模块;与所述转发代理模块连接的,对允许接入的数据流进行归约整形的整形模块;与所述转发代理模块、整形模块连接的,向分组包报头的预留字段添写UQoSM分配的域内全局流标签DGFL值的DGFL标记模块;与所述转发代理模块、整形模块、DGFL标记模块连接的,对网络已接入流的实际流量进行动态测量与跟踪的测量模块;与所述转发代理模块、整形模块、DGFL标记模块、测量模块连接的,根据测量模块的测量结果对当前实际流量大于初始所申请的资源量的分组包进行丢弃处理和对当前实际流量小于初始所申请的资源量的分组包对其服务质量进行降级处理的降级处理模块;与所述转发代理模块、整形模块、DGFL标记模块、测量模块、降级处理模块连接的,按服务质量等级为流所属类计算队列调度权值并对成功申请了QoS流的分组包按DGFL进行快速转发,对未曾申请QoS的分组包根据源RID和目的RID进行普通转发的队列调度模块。
3.根据权利要求1所述的一体化网络网通层服务质量保证结构,其特征在于,所述的UQoSM包括:接收来自于ASR的QoS请求信息并将其转发给接纳控制模块和将接纳控制模块的决策结果返回给ASR的请求处理模块;与所述请求处理模块连接的,根据域内资源管理信息库记录的可用资源情况决定是否允许新流的QoS申请的接纳控制模块;与所述请求处理模块、接纳控制模块连接的,为新流计算并分配DGFL值的DGFL分配模块,与所述请求处理模块、接纳控制模块、DGFL分配模块连接的资源分配模块;与所述请求处理模块、接纳控制模块、DGFL分配模块、资源分配模块连接的域内资源管理信息库。
4.根据权利要求1所述的一体化网络网通层服务质量保证结构,其特征在于,所述的GSR包括:接收ASR的广播消息根据DGFL、目的RID消息结合自己的路由表信息生成基于DGFL的快速转发表项及计算并调整队列调度权值以及为每个DGFL快速转发表项维护一个定时器的的GSR配置代理模块;根据分组报头中DGFL值在快速转发表中等长匹配查找下一条输出端口,并将分组包输出到输出端口队列中的查找转发模块;与所述GSR配置代理模块、查找转发模块连接的,对同一输出端口的分组包按照其服务等级字段进行不同优先级的输出的队列调度模块。
5.一体化网络网通层服务质量保证结构的运行方法,所使用的一体化网络网通层服务质量保证结构包括:ASR、GSR、UQoSM、认证中心、映射服务器,其特征在于所述运行方法包括:A服务质量请求过程,B服务质量实现过程和C服务质量请求撤销资源回收过程。
6.根据权利要求5所述的一体化网络网通层服务质量保证结构的运行方法,其特征在于所述的服务质量请求过程的步骤为:
步骤A1.发送端向与其通过网络连接的ASR其发出QoS申请,申请消息里要声明自己的服务质量描述参数;
步骤A2.与发送端通过网络连接的ASR在收到QoS申请消息后,将其转发给域内UQoSM,并向UQoSM说明通信的源AID、目的AID、源RID、目的RID以及CID;
步骤A3.UQoSM根据域内资源管理信息库,计算可用资源是否满足新的请求,若可用资源满足请求,就为新流分配域内全局流标签DGFL,并分配,更新资源管理信息库的相关记录参数值;
步骤A4.UQoSM向发出QoS请求的ASR回复请求结果拒绝接入消息或允许接入消息;
步骤A5.ASR接收到UQoSM的回复消息,如果是拒绝接入消息,则免去下面的工作直接进行步骤A8。如果是允许消息,ASR则记录下该流的流量描述参数,所请求的资源参数,然后进行步骤A6;
步骤A6.ASR将向域内所有路由器发送新的域内新的全局流标签广播消息,消息中包括参数DGFL,目的RID及其对应的带宽预留参数;
步骤A7.GSR在收到DGFL和目的RID后,根据自己的路由表生成新DGFL的快速转发表项,为新流分配资源,计算调整队列调度权值,并为其维护一个定时器;
步骤A8.ASR将QoS请求回复消息转发给发送端;
上述步骤中步骤A6和步骤A8可以同时进行。
7.根据权利要求6所述的一体化网络网通层服务质量保证结构的运行方法,所述的服务质量请求过程的步骤A3,UQoSM对资源满足请求要求的流同意接入,并为之分配DGFL值,特征在于:
根据CID利用哈希(Hash)算法生成DGFL值:f(XCID)=YDGFL,其中f表示Hash映射函数,XCID表示申请QoS流的连接标识值,YDGFL表示生成的全局流标签DGFL值。
8.根据权利要求5所述的一体化网络网通层服务质量保证结构的运行方法,其特征在于所述服务质量实现过程的步骤:
步骤B1.发送端开始向接入交换交换路由发送数据包;
步骤B2.ASR收到发送端的分组包后,首先根据映射分离机制,根据源AID,源RID、目的AID,目的RID映射对,将分组包中的源、目的AID替换成对应的RID,然后向网通层分组报头的预留字段填写对应的DGFL值,接着根据DGFL和其所对应的流量描述参数,将流的分组包送往对应的令牌桶进行整形,对整形后的分组包根据报头中的DGFL值定长匹配查找到下一条的输出端口,将分组包送往下一跳输出端口,在输出端口的队列中,按流在节点上所对应的队列调度权值进行转发;
步骤B3.GSR接到上游节点的分组包后,根据报头中的DGFL值定长匹配查找到下一条的输出端口,将分组包送往下一跳输出端口,按流在节点上所对应的队列调度权值进行转发;
步骤B4.与接收端相连的ASR收到分组包后,将源RID、目的RID分别替换为源AID、目的AID,然后发送给接收端。
9.根据权利要求5所述的一体化网络网通层服务质量保证结构的运行方法,其特征在于所述的服务质量申请撤销过程包括:会话正常结束后撤销申请回收资源Ca和在会话过程中由于其他原因导致链路上QoS中断需撤销本次申请回收资源Cb;
所述的会话正常结束后撤销申请回收资源步骤是:
步骤Ca1.在完成本次会话,发送端向ASR发送QoS服务完毕消息;
步骤Ca2.ASR在接收到QoS服务完毕消息后,将其转发给UQoSM,请求回收资源;
步骤Ca3.UQoSM回收为该流分配的资源,更新资源管理信息库中相关的记录参数;
步骤Ca4.ASR删除该流的流量参数记录,回收队列带宽等资源;
步骤Ca5.ASR向域内交换路由器发出QoS服务完毕通知;
步骤Ca6.GSR回收资源,删除该流的快速转发表项,回收所分配队列空间;
步骤Ca7.发送端结束本次会话。
在会话过程中由于其他原因导致链路上QoS中断而需撤销本次申请回收资源步骤:
步骤Cb1.GSR上流的DGFL表项定时器计时到时;
步骤Cb2.GSR向域内UQoSM发送QoS中断消息,消息内含有该流的DGFL值,请求回收资源;
步骤Cb3.UQoSM收到QoS中断消息后,根据DGFL值回收本域内为该流所分配的资源,并更新资源管理信息库相关记录参数;
步骤Cb4.UQoSM向ASR发送QoS中断消息,通知ASR回收资源;
步骤Cb5.ASR回收资源;
步骤Cb6.ASR向域内其他GSR转发QoS中断消息;
步骤Cb7.GSR删除该流的快速转发表项,调整队列调度权值;
步骤Cb8.ASR向发送端发送QoS中断消息,通知发送端本次QoS服务过程受到干扰中断;
步骤Cb9.发送端接收到QoS中断消息后停止向网络发送数据。
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