CN101184024A - 优先级调度装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种优先级调度装置，该装置包括：设置模块，用于为至少两种不同的业务设置不同的识别码；处理模块用于，根据识别码，数字用户线路访问多路复用器利用数据报文捕获机制对下行数据流进行抓包，并将具有表示预定业务的识别码的数据包确定为具有最高优先级的业务数据包；转换模块，用于修改所抓取的业务数据包的优先级，并转发修改优先级后的报文；以及调度模块，用于在下行带宽紧张的情况下，根据数据包的优先级，进行相应的分级调度。因此，在运营商不修改现有上层设备的情况下，就能够实现优先级调度功能。
Description
技术领域
本发明涉及互连网中的宽带接入通信技术领域，更具体地，涉及一种在交互式网络电视(IP television，以下简称IPTV)业务模型中，上层交换机不具备优先级映射能力的情况下，由IP数字用户线路访问多路复用器(IP Digital Subscriber Line Access Multiplexer，以下简称IPDSLAM)实现优先级调度功能，保障在同一IPDSLAM设备端口可同时正常开展IPTV业务和普通上网业务的优先级调度装置。
背景技术
IPTV即交互式网络电视，是一种利用非对称数字用户环线(Asymmetrical Digital Subscriber Loop，以下简称ADSL)或以太网或者有限电视网络等接入宽带网，通过互联网协议来传送电视信号，集多媒体、通讯等多种技术于一体，向家庭用户提供包括数字电视在内的多种交互式服务的崭新技术。
从连接IPDSLAM的方式来看，提供IPTV业务通常有两种组网方式：
第一种，IPTV业务和普通上网业务分属不同的承载网，IPDSLAM通过不同的物理端口与各自承载网络相连，两种业务在物理上完全分离；
第二种，IPTV业务和普通上网业务混合在同一个承载网络中，IPDSLAM通过同一个物理端口连接上层网络，两种业务共享同一物理通道。
在上述任何一种组网方式中，为了保证IPTV的业务质量，均需要提供网络服务质量(quality of service，以下简称QoS)保证。
其中，对于第一种方式，如图1所示。因为IPTV业务和普通上网业务分属不同的物理网络，也从不同的物理通道下发到IPDSLAM上，所以在物理上是完全隔离的。因为彼此业务走不同的物理网络，所以在承载网络中的QoS带宽保证由各自网络提供；而进入IPDSLAM后，因为是从不同物理端口进入的，所以在物理上是完全分离的，直接在各自的物理通道上进行QoS控制即可。
对于第二种方式，如图2所示。在这种组网方式中，IPTV业务和普通上网业务是混合在一起传送的，共享相同的物理通道和带宽，这也是实际应用中，使用最广泛的一种组网形式，如果不进行合理的QoS规划，则很容易出现冲突和阻塞，最终导致IPTV业务出现较长的延迟或丢包，造成在用户端视频业务无法正常观看。
运营商为了在同一IPDSLAM设备端口同时开展IPTV业务和普通上网业务，通常会在IPDSLAM设备端口上进行双永久虚拟通道(permanent virtual channel，以下简称PVC)配置，同时对两种业务用不同的虚拟局域网(Virtual Local Area Network，以下简称VLAN)区分，在用户端配备多口调制解调器(MODEM)，MODEM的不同端口上配置不同的PVC，并在IPDSLAM设备上对不同的PVC设置不同的优先级，在保证IPTV业务质量的情况下，不影响用户的正常上网。
各主流网络处理器(Network Processor，以下简称NP)或嵌入式可编程门阵列(FPGA)芯片均支持对于特定数据报文的捕获功能，其大致工作机制是这样的：程序员可以设定用于捕获特定数据报文的报文过滤器，过滤器一旦设置生效并应用到端口后，当端口接收到匹配的报文后，芯片底层硬件触发中断，然后按照指定的中断服务程序用于报文捕获后的数据处理。
IPDSLAM将承载于不同PVC和VLAN的上行业务数据指定不同的802.1p值，同时将这些802.1p的0～7共七个优先级映射到用户端口的不同队列中，以进行QoS控制，实现优先级高的队列优先发送，优先保证IPTV业务。
而对于下行业务数据，需要在上层设备上也设置相应的802.1p标记，这样才能保证IPDSLAM对不同PVC相应的优先下行发送，如果上层设备没有设置802.1p标记，下行的数据流将会出现无差别优先级，不能保证IPTV业务质量。
但是在某些特定的场合下，运营商不希望由于在上层设备上配置802.1p优先级队列，而引起对不同业务数据的排队发送。这就急需我们提供一种可以在不修改上层设备上配置的基础上，在IPDSLAM实现IPTV业务和普通上网业务优先级调度的装置。
发明内容
为了使运营商在不修改上层设备优先级配置的基础上，就能够实现IPTV业务和普通上网业务的优先级调度，本发明提供了一种优先级调度装置和方法，简单有效地实现了上述目的，克服了现有技术的不足。
本发明的一个方面提供了一种优先级调度装置，用于对不同的业务的优先级进行调度，其包括：设置模块，用于为至少两种不同的业务设置不同的识别码；处理模块，用于根据识别码，数字用户线路访问多路复用器利用数据报文捕获机制对下行数据流进行抓包，并将具有表示预定业务的识别码的数据包确定为具有最高优先级的业务数据包；转换模块，用于修改所抓取的业务数据包的优先级，并转发修改优先级后的报文；以及调度模块，用于在下行带宽紧张的情况下，根据数据包的优先级，进行相应的分级调度。
根据本发明的一个方面，数据报文捕获机制包括：设定模块，用于设定用于捕获特定数据报文的报文过滤器；以及修改模块，用于在通过报文过滤器提取到特定数据报文后，中断服务程序修改特定数据报文中的优先级为指定优先级。
根据本发明的一个方面，至少两种不同的业务包括IPTV业务和普通上网业务。
此外，根据本发明的预定业务是IPTV业务；识别码是虚拟局域网ID(VLANID)；业务数据包为IP业务数据包，业务数据包的优先级为802.1p优先级；数字用户线路访问多路复用器是IP数字用户线路访问多路复用器。
本发明的另一方面还提供了一种优先级调度方法，该方法包括以下步骤：步骤S402，为至少两种不同的业务设置不同的识别码；步骤S404，根据识别码，数字用户线路访问多路复用器利用数据报文捕获机制对下行数据流进行抓包，并将具有表示预定业务的识别码的数据包确定为具有最高优先级的业务数据包；步骤S406，修改所抓取的业务数据包的优先级，并转发修改优先级后的报文；以及步骤S408，数字用户线路访问多路复用器在下行带宽紧张的情况下，根据数据包的优先级，进行相应的分级调度。
根据本发明的另一方面，数据报文捕获机制包括：步骤S4042，设定用于捕获特定数据报文的报文过滤器；以及步骤S4044，通过报文过滤器提取到特定数据报文后，中断服务程序修改特定数据报文中的优先级为指定优先级。
根据本发明的另一方面，至少两种不同的业务包括IPTV业务和普通上网业务。
此外，根据本发明的预定业务是IPTV业务；识别码是虚拟局域网ID；业务数据包为IP业务数据包，业务数据包的优先级为802.1p优先级；数字用户线路访问多路复用器是IP数字用户线路访问多路复用器。
因此，本发明的优先级调度装置实现了以下技术效果：能够使现有网络快速过渡到IPTV业务应用，从而增强了IPDSLAM的功能，使上下行的业务QoS调度都能在IPDSLAM上实现，降低了运营商升级上层设备的成本和复杂度，解决了现网存在的不能保障下行优先级调度的问题。同时，丰富了组网的手段，大大提升了IPDSLAM的市场竞争力。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1是IPTV业务和普通上网业务分属不同承载网的组网图；
图2是IPTV业务和普通上网业务属于相同承载网的组网图；
图3是根据本发明的优先级调度装置的框图；以及
图4是根据本发明的优先级调度方法的流程图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
图3是根据本发明的优先级调度装置的框图。如图3所示，优先级调度装置包括：设置模块302，用于为至少两种不同的业务设置不同的识别码；处理模块304，用于根据识别码，数字用户线路访问多路复用器利用数据报文捕获机制对下行数据流进行抓包，并将具有表示预定业务的识别码的数据包确定为具有最高优先级的业务数据包，其中，数据报文捕获机制包括：设定模块3042，用于设定用于捕获特定数据报文的报文过滤器；以及修改模块3044，用于在通过报文过滤器提取到特定数据报文后，中断服务程序修改特定数据报文中的优先级为指定优先级；转换模块306，用于修改所抓取的业务数据包的优先级，并转发修改优先级后的报文；以及调度模块308，用于在下行带宽紧张的情况下，根据数据包的优先级，进行相应的分级调度。
在本发明中，至少两种不同的业务包括IPTV业务和普通上网业务。
此外，本发明的预定业务是IPTV业务；识别码是虚拟局域网ID(VLANID)；业务数据包为IP业务数据包，业务数据包的优先级为802.1p优先级；数字用户线路访问多路复用器是IP数字用户线路访问多路复用器。
图2是IPTV业务和普通上网业务属于相同承载网的组网图。如图2所示的组网方式是实际应用中使用最广泛的一种组网形式，IPTV业务和普通上网业务混合传送，在同一IPDSLAM设备端口，为用户同时开展IPTV业务和普通上网业务，共享相同的物理通道和带宽。
但是，IPTV业务由于其特殊的可视性要求较高，对较长的延迟或丢包比较直观、敏感，其要求运营商一定要进行合理的QoS规划，避免出现用户同时使用IPTV业务和普通上网业务，并且普通上网业务流量较大时，影响IPTV业务，造成在用户端视频无法正常观看。
因此，运营商需要在IPDSLAM设备端口上进行双PVC配置，同时对两种业务用不同的VLAN区分，IPTV业务使用专用的虚拟局域网识别号(VLANID)。在用户端配备多口MODEM，MODEM的不同端口上配置不同的PVC，并在IPDSLAM设备上对不同的PVC设置不同的优先级，分别连接PC和机顶盒，在保证IPTV业务质量的情况下，不影响用户的正常上网。
这样，IPDSLAM将承载于不同PVC和VLAN上的上行业务数据，在IPDSLAM的线卡用户口通过配置，指定不同的802.1p值，同时将这些802.1p的0～7共七个优先级(一般对于图2的组网形式，只存在两种业务，那么分配低优先级0给普通上网业务，高优先级7给IPTV业务)，映射到用户端口的不同队列中，以进行QoS控制，实现优先级高的队列优先发送，优先保证IPTV业务。
在现有技术中，对于下行业务数据，需要在上层设备上设置相应的802.1p标记。由于目前上行流量一般不会超过带宽，所以对下行流量的QoS调度才是保障IPTV业务正常运行的重中之重。因此，本发明更加具有市场前景。在如图4所示的本发明中，在运营商不修改现有上层设备的情况下，基于IPDSLAM本身，将不同VLAN的下行数据流映射到不同的物理队列中并按照相应优先级予以分级调度，从而就能够实现基于VLANID的优先级调度功能。
图4是根据本发明的优先级调度方法的流程图。以下将以IPTV业务数据包的802.1p优先级为例，结合图2详细描述图4所示的优先级调度方法。如图4所示，根据本发明的优先级调度方法包括以下步骤。
步骤S402，为至少两种不同的业务设置不同的识别码。根据本发明的实施例，其具体操作步骤如下：
第一步，运营商通过合理安排不同的VLANID，来区别IPTV业务和普通上网业务。
步骤S404，根据识别码，数字用户线路访问多路复用器利用数据报文捕获机制对下行数据流进行抓包，并将具有表示预定业务的识别码的数据包确定为具有最高优先级的业务数据包；以及步骤S406，修改所抓取的业务数据包的优先级，并转发修改优先级后的报文。根据本发明的实施例，其具体操作步骤如下：
第二步，在运营商不配置上层设备802.1p优先级队列的情况下，通过配置本发明根据VLANID定制优先级的功能，主控板将定制的优先级下发到线卡，利用线卡上NP或FPGA芯片的报文过滤器机制来实现对特定报文的捕获并进而对报文进行处理，在报文中指定专用优先级。
第三步，修改抓到的IPTV业务数据包的802.1p优先级(一般设置为高优先级)。
第四步，将修改优先级后的报文转发。
步骤S408，数字用户线路访问多路复用器在下行带宽紧张的情况下，根据数据包的优先级，进行相应的分级调度。根据本发明的实施例，其具体步骤如下所示：
第五步，IPDSLAM在下行满带宽的情况下，根据数据流的802.1p优先级，进行相应的分级调度。
至此，完成了整个优先级调度程序。其中，需要指出的是第二步中提及的在线卡上NP或FPGA芯片的报文过滤器机制实现了根据VLANID来执行转换优先级的功能，具体步骤如下：
步骤1：整板默认为不修改优先级；
步骤2：接收主控板下发的根据VLANID修改优先级的命令，指定具体的VLANID和修改后的优先级；
步骤3：设置报文过滤器提取指定VLANID报文；
步骤4：提取到指定报文后，中断服务程序修改报文中的优先级为指定优先级；
步骤5：IPDSLAM在带宽紧张时，据此进行报文转发，完成业务流在IPDSLAM内的传递。
通过以上本发明的描述，可以看到本发明能够不增加现网成本的前提下，解决运营商不修改现有上层设备配置，就可以在IPDSLAM完成上下行的多业务优先级调度，最大限度的保障了目前IPTV业务正常运行所需要的QoS。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种优先级调度装置，用于对不同的业务的优先级进行调度，其特征在于，包括：
设置模块，用于为至少两种不同的业务设置不同的识别码；
处理模块，用于根据所述识别码，数字用户线路访问多路复用器利用数据报文捕获机制对下行数据流进行抓包，并将具有表示预定业务的所述识别码的数据包确定为具有最高优先级的业务数据包；
转换模块，用于修改所抓取的所述业务数据包的优先级，并转发修改所述优先级后的报文；以及
调度模块，用于在下行带宽紧张的情况下根据数据包的优先级，进行相应的分级调度。
2.根据权利要求1所述的优先级调度装置，其特征在于，所述数据报文捕获机制包括：
设定模块，用于设定用于捕获特定数据报文的报文过滤器；以及
修改模块，用于在通过所述报文过滤器提取到所述特定数据报文后，中断服务程序修改所述特定数据报文中的优先级为指定优先级。
3.根据权利要求1所述的优先级调度装置，其特征在于，所述至少两种不同的业务包括IPTV业务和普通上网业务。
4.根据权利要求3所述的优先级调度装置，其特征在于，所述预定业务是IPTV业务。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的优先级调度装置，其特征在于，所述识别码是虚拟局域网ID。
6.根据权利要求1至4中任一项所述的优先级调度装置，其特征在于，所述业务数据包为IP业务数据包，所述业务数据包的优先级为802.1p优先级。
7.根据权利要求1至4中任一项所述的优先级调度装置，其特征在于，所述数字用户线路访问多路复用器是IP数字用户线路访问多路复用器。
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