CN101473600B - 通过代理应用qos的方法和系统 - Google Patents

Abstract

当前描述的技术提供了一种用于有选择地应用一个或多个QoS算法的方法。所述方法包括接收传送给第一网络和第二网络的一个或多个中的目的地节点的数据，以及根据数据的预定目的地向所述数据应用至少一个QoS算法。当前描述的技术还提供了一种包括计算机指令集的计算机可读存储介质。所述指令集包括数据目的地例程和应用例程。所述数据目的地例程被配置为确定在路由节点接收到的数据的预定目的地。所述应用例程被配置为根据数据的预定目的地向数据的至少一个子集应用至少一个QoS算法。

Description

通过代理应用QOS的方法和系统

技术领域

目前描述的技术总体上涉及通信网络。更具体来讲，目前描述的技术涉及用于服务质量的协议过滤的系统和方法。

背景技术

通信网络被用于各种环境。通信网络通常包括由一个或多个链路连接的两个或更多节点。一般说来，通信网络用于支持链路之上两个或更多参与方节点与通信网络中的中间节点之间的通信。网络中有许多种节点。例如，网络可以包括诸如客户端、服务器、工作站、交换机和/或路由器之类的节点。链路例如可以是经由电话线、电线的调制解调器连接、以太网链路、异步传输模式(ATM)电路、卫星链路和/或光缆。

通信网络实际可以由一个或多个更小的通信网络组成。例如，往往把互联网描述为互连的计算机网络的网络。每个网络可以利用不同的体系结构和/或拓扑结构。例如，一种网络可以是具有星形拓扑的交换以太网，而另一网络可以是光纤分布式数据接口(FDDI)环。

通信网络可以传送各式各样的数据。例如，对于交互式实时会话而言，网络可以在传输数据的同时传送大批文件。在网络上发送的数据往往是依照分组、单元或者帧来发送的。作为选择，可以作为流来发送数据。在某些情况下，流或者数据流实际上是分组序列。诸如互联网之类的网络在节点范围之间提供通用数据路径，并且依照不同的要求承载巨大的数据阵列。

网络之上的通信通常涉及多级通信协议。协议栈(也称为联网栈或协议组)指的是用于通信的协议集合。每一协议可以集中于特殊类型的通信能力或者通信形式。例如，一种协议可以涉及与通过铜线连接的设备进行通信所需的电信号。其它协议例如可以解决被许多中间节点分隔的两个节点之间的顺序和可靠传输。

协议栈中的协议通常依照分级结构存在。往往，把协议分类为层。协议层的一个参考模型是开放系统互连(OSI)模型。所述OSI参考模型包括七层：物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和应用层。物理层是“最低”层，而应用层是“最高”层。两个众所周知的传输层协议是传输控制协议(TCP)和用户数据报协议(UDP)。众所周知的网络层协议是网际协议(IP)。

在传输节点，待传输的数据从最高到最低向下传递至协议栈的各层。反之，在接收节点，所述数据从最低到最高向上传递至各层。在每一层，所述数据可以由用于处理该层通信的协议来操纵。例如，传输层协议可以向数据添加首部，用于当到达目的地节点处时允许对分组进行排序。根据应用，某些层未必被使用或甚至存在，数据可能仅仅经此传递而已。

一种通信网络是战术数据网络。战术数据网络也可以被称为战术通信网络。战术数据网络可以在诸如军队(例如，陆军、海军和/或空军)之类的组织内按照部队来使用。战术数据网络内的节点例如可以包括个体士兵、飞行器、突击队、卫星和/或无线电设备。战术数据网络可以用于传递诸如语音、位置遥测数据、传感器数据和/或实时视频之类的数据。

如何采用战术数据网络的示例如下。后勤护卫队可以内部选定路线以便为野外的战斗部队提供供养。护卫队和战斗部队两者都可以经由卫星无线电链路向指挥所提供位置遥测数据。无人飞行器(UAV)可以沿途巡逻，同时，护卫队获取并且经由卫星无线电链路向指挥所传输实时视频数据。在指挥所，分析员审查视频数据，同时控制器派给UAV工作以便为特殊公路段提供视频。然后分析员可以定位护卫队正在接近的临时做的引爆装置(IED)，并且为此经由直接无线电链路向护卫队发送命令，并且警告护卫队IED的存在。

战术数据网络内可以存在的各种网络可以具有许多不同的体系结构和特性。例如，突击队中的网络可以包括千兆比特以太网局域网(LAN)以及与卫星和野外部队链接的无线电链路，其利用更低吞吐量和更高的等待时间来操作。野外部队可以经由卫星并且经由直接通路射频(RF)来通信。根据数据的特性和/或网络的特殊物理性质，数据可以被点对点、多播或者广播发送。网络例如可以包括被建立以便中继数据的无线电。另外，网络可以包括用于允许长鸣通信的高频(HF)网络。例如，还可以使用微波网络。因链路和节点的类型的多样性连同其它原因一道，战术网络往往具有极度复杂的网络寻址方案和路由表。另外，诸如基于无线电的网络之类的某些网络可以使用突发操作。也就是说，它们发送周期性的突发数据，而不是连续地传输数据。这是十分有用的，因为无线电是在必须由所有参与方共享的特殊信道上进行广播的，并且每次只有一种无线电可以传输。

战术数据网络通常是带宽限制的。也就是说，与任何给定点处可获得的带宽相比较，通常存在更多数据待及时通信。这些限制可能是由于对带宽的需要超出供给，和/或可利用的通信技术未提供足够带宽以满足用户的需要。例如，在某些节点之间，带宽可能是大约千比特/秒。在限制带宽的战术数据网络中，次要的数据能阻塞网络，由此阻碍更多重要数据及时通过，或者甚至根本无法到达接收节点。另外，部分网络可以包括内部缓冲以便补偿不可靠的链路。这样做会产生额外的延迟。此外，当缓冲器变满时，数据会被丢弃。

在许多情况中，网络可以利用的带宽无法增加。例如，卫星通信链路之上可获得的带宽是固定的，并且在不使用另一卫星的情况下无法有效增加。在这些情况下，带宽必须被管理而不是仅仅为处理需要而扩展。在大型系统中，网络带宽是关键资源。对于应用来说，尽可能有效地利用带宽是合乎需要的。另外，当带宽受限时，所希望的是应用程序避免“阻塞管路”，也就是利用数据覆盖链路。当带宽分配改变时，应用程序最好应该起反应。例如由于服务质量、塞住、信号阻塞、优先级重新分配和视线等原因，带宽能动态地改变。网络可能是高易变性的并且可用带宽能显著地并且不预先通知地改变。

除了带宽限制，战术数据网络还会经受高等待时间。例如，涉及卫星链路之上的通信的网络会遭受大约半秒或更多的等待时间。对于某些通信来说，这未必是问题，但是对于诸如实时、交互式通信(例如，语音通信)之类的其它通信而言，尽可能地最小化等待时间是非常合乎需要的。

许多战术数据网络共有的另一特性是数据丢失。数据可能会因各种原因丢失。例如，具有待发送数据的节点会被损坏或者毁坏。作为另一例子，目的地节点会临时离开网络。例如，因为节点已经移出范围、通信链路不通和/或节点被塞住就会出现这种情况。数据可能会因为如下原因而丢失，即，目的地节点不能接收数据而中间节点缺少足够的能力来缓冲数据直到目的地节点变为可利用为止。另外，中间节点可能根本不缓冲数据，反而让它到发送节点来确定数据曾经是否真的到达目的地。

往往，战术数据网络中的应用程序不知道和/或不说明网络特性。例如，应用程序可能仅仅假定它具有它所需要的那么大的可利用带宽。作为另一例子，应用程序可以假定数据将不会在网络中丢失。不考虑底层通信网络特性的应用程序可以依照实际恶化问题的方式工作。例如，应用程序可以连续地发送数据流，所述数据流可能刚刚在更大的波束中不经常地被有效发送。例如在广播无线电网络中，所述连续的流会引起更大的开销，这使其它节点缺乏通信，然而不频繁的突发往往允许共享的带宽更有效地被使用。

某些协议在战术数据网络之上不能正常工作。例如，诸如TCP之类的协议在基于无线电的战术网络上因高丢失率和长等待时间(这种网络可能会遇到的)而无法正常起作用。TCP需要进行多个形式的握手和确认以便发送数据。高等待时间和损失可能造成TCP命中超时，并且即使有，也不能够经由这种网络发送大量有价值的数据。

与战术数据网络通信的信息相对于网络中的其它数据往往具有各级优先级。例如，飞行器中的威胁警告接收器可能具有比地面上几英里以外的军队的位置遥测数据信息更高的优先级。作为另一例子，来自总部涉及交战的命令可能具有比在友好地列队之后进行后勤通信更高的优先级。所述优先级取决于所述发送方和/或接收方的特殊情况。例如，同所述部队仅仅遵循标准巡逻路径时相比，当部队主动致力于战斗时，位置遥测数据可能会具有非常高的优先级。同样，来自UAV的实时视频数据在目标区域之上时比在它仅仅处于路径内时具有更高的优先级。

经由网络递送数据存在很多方式。由许多通信网络使用的一种方法是“尽力而为”方法。也就是说，给定关于容量、等待时间、可靠性、顺序和错误的其它要求，正在通信的数据将被所述网络尽其所能地处理。由此，所述网络不能保证任何给定的数据将会及时到达其目的地，或者根本就到达不了。另外，不确保数据依照发送顺序或者甚至在没有传输错误的情况下到达，所述传输错误会改变数据中的一个或多个位。

另一方法是服务质量(QoS)。QoS指的是就携带数据而言、网络提供各种形式的保证的一个或多个能力。例如，支持QoS的网络可以确保把一定量的带宽给数据流。作为另一例子，网络可以确保两个特殊节点之间的分组具有某个最大等待时间。在两个节点是经由网络进行谈话的两个人的情况下，这种确保可能是有用的。在这种情况下，数据递送中的延迟例如会导致通信中的令人烦恼的间隙和/或静默无声。

可以把QoS看作网络为所选网络业务提供更好的服务的能力。QoS的初级目标在于提供包括专用带宽的优先级、可控抖动和等待时间(某些实时和交互式通信需要的)和改进的丢失特性。另一重要目标是确认为一个流提供优先级不使其他流失败。也就是说，对后续流做出的保证不会打破对现有流作出的保证。

QoS的当前方法往往要求网络中的每个节点都支持QoS，或者至少在特殊通信所涉及的网络中的每个节点都支持QoS。例如，在当前系统中，为了在两个节点之间提供等待时间保证，在这两个节点之间传送业务的每个节点必须知道并且同意承兑且能够承兑所述保证。

存在多种方法来提供QoS或者QoS参数/机制/算法。一种方法是综合服务，或称为“IntServ”。IntServ提供QoS系统，其中网络中的每个节点支持所述服务并且当建立连接时，那些服务被预定。由于必须在每个节点处维持的大量状态信息以及与建立这种连接相关联的开销，IntServ无法很好地调节。

用于提供QoS的另一方法是区别服务，或称为“DiffServ”。DiffServ是用于加强诸如互联网的网络的尽力而为服务的一类服务模式。DiffServ按照用户、服务需求以及其它标准来区分业务。然后，DiffServ标记各分组，使得网络节点能经由优先级排队或者带宽分配、或者通过为特殊业务流选择专用路由来提供不同级别的服务。通常，对于每一服务类别来说，节点具有各式各样的队列。然后，节点选择下一分组来根据分类类别从那些队列进行发送。

现存的QoS解决方案往往是网络专用的，并且每一网络类型或者体系结构都会要求不同的QoS配置。由于现存QoS解决方案所利用的机制，当前的QoS系统看上去相同的消息可能根据消息内容而实际上具有不同的优先级。然而，数据消费方可能需要访问高优先级数据，而不被较低优先级的数据充满。现存的QoS系统无法根据消息内容在传输层提供QoS。

如上所述，现存的QoS解决方案至少需要特殊通信所涉及的节点支持QoS。然而，处于网络“边缘”的节点可能适合于提供QoS中的某些改进，即使它们无法做出全部保证。如果节点在通信中是参与节点(即，传输和/或接收节点)和/或如果它们位于网络中的阻塞点，那么认为它们处于网络的边缘。阻塞点是所有业务必须经过以到达另一部分的网络段。例如，从LAN到卫星链路，路由器或者网关往往是瓶颈，这是由于从LAN到不在LAN上的任何节点的所有业务都必须经过网关到达卫星链路。

发明内容

由此，需要一种在战术数据网络中提供QoS的系统和方法。需要一种用于在战术数据网络边缘提供QoS的系统和方法。另外，需要一种用于战术数据网络中的自适应、可配置QoS的系统和方法。

另外，在某些网络环境(例如包括军用战术网络)中，能够以高速率从大带宽的网络流送数据，并且将数据路由至其它大带宽和小带宽的网络。例如，可以以高速率从能够以500千字节/秒(“kbps”)或更多(例如，加强定位报告系统(“EPLRS”)网络或者以太网)的吞吐量传输数据的网络传输大量数据。此数据可以被路由到不能以如高带宽网络那么高的速率传输数据的网络。例如，这种网络可以包括无线网络、战术卫星网络或者高频网络。另外，诸如地理障碍(也就是，例如山地)之类的外界因素可能妨碍较低带宽网络中的数据流。这种外界因素在野外军用战术网络中是十分普遍的。被路由至较低带宽网络的数据的高速率和量可以溢出网络。例如，更小或更低带宽的网络上的目的地节点可能不能够处理传输至所述节点的大量数据。

在这种情况下，提高了优先级或者重要性的数据可能被较低优先级或者重要性的数据超出。例如，大量音频和视频数据可能超出传输给野外士兵的较高优先级的位置数据。所述音频和视频数据因此能阻止位置数据被及时接收，以便警告野外的士兵地面中的IED或者敌人。

此问题的一种解决方案是向更低或更小带宽网络中计划到达或运往目的地节点的数据有选择地应用QoS参数/算法/机制。通过只向运往这种网络的数据应用QoS算法，就能确保在更低带宽网络的节点处及时地递送较高优先级的数据。由此，存在对准备去往更低带宽网络的数据有选择地提供QoS的系统和方法的需要。这种需要可以通过在路由节点向运往低带宽网络中的节点的数据有选择地应用QoS参数/算法/机制来满足。

当前描述的技术提供了一种用于有选择地应用一个或多个QoS算法的方法。所述方法包括接收传输给第一网络和第二网络的至少一个中的预定目的地处的节点的数据，以及根据目的地向所述数据应用至少一个QoS算法。

当前描述的技术还提供了一种包括计算机指令集的计算机可读存储介质。所述指令集包括数据目的地例程和应用例程。所述数据目的地例程被配置为确定在路由节点接收到的数据的预定目的地。所述应用例程被配置为向所述数据的至少一个子集应用至少一个QoS算法，其中所述算法基于所述目的地。

当前描述的技术还提供了一种通过代理向网络应用QoS算法的方法。所述方法包括在路由节点接收数据，确定第一数据子集在高速网络中的预定目的地以及第二数据子集在低速网络中的预定目的地，将第一数据子集路由给其在高速网络中的预定目的地，而不向第一数据子集应用QoS算法，向第二数据子集应用QoS算法，并将第二数据子集路由给第二数据子集在低速网络中的预定目的地。

附图说明

图1举例说明了依照目前描述的技术的实施例操作的战术通信网络环境。

图2举例说明了OSI七层模型的示意图以及按照目前所述技术的实施例的计算设备的指令集的操作。

图3按照目前所述技术的实施例举例说明了使用数据通信系统便利的多个网络的示例。

图4按照目前所述技术的实施例举例说明了通过代理向传输至网络的数据有选择地应用QoS算法的系统。

图5按照目前所述技术的实施例举例说明了通过代理向传输至网络的数据有选择地应用QoS算法的方法的流程图。

图6按照目前所述技术的实施例举例说明了通过代理向从一个高速网络传输至另一个的数据有选择地应用QoS算法的方法的流程图。

具体实施方式

当结合附图阅读时，将会更好地理解先前的概要以及接下来对本发明的某些实施例的详细说明。为了举例说明本发明，在附图中示出了某些实施例。然而，应被理解的是，本发明不局限于附图中示出的结构和手段。

图1举例说明了依照本发明实施例操作的战术通信网络环境100。所述网络环境100包括多个通信节点110、一个或多个网络120、连接节点和一个或多个网络的一个或多个链路130以及用于便利网络环境100的组件上的通信的一个或多个通信系统150。接下来的论述假定网络环境100包括一个以上的网络120以及一个以上的链路130，但应该理解的是，其它环境也是可能的并且是可预期的。

通信节点110例如可以是和/或包括无线电、传输器、卫星、接收器、工作站、服务器和/或其它计算或处理设备。

一个或多个网络120例如可以是用于在节点110之间传输数据的硬件和/或软件。一个或多个网络120例如可以包括一个或多个节点110。

一个或多个链路130可以是有线和/或无线连接，以便允许在节点110和/或一个或多个网络120之间传输。

通信系统150例如可以包括软件、固件和/或硬件，用于便利节点110、网络120和链路130当中的数据传输。如图1中所示那样，通信系统150可以相对于节点110、一个或多个网络120和/或链路130来实现。在某些实施例中，每个节点110都包括通信系统150。在某些实施例中，一个或多个节点110都包括通信系统150。在某些实施例中，一个或多个节点110可能不包括通信系统150。

通信系统150提供对数据的动态管理，以便有助于确保在战术通信网络上(诸如网络环境100)的通信。如图2所示，在某些实施例中，所述系统150作为OSI七层协议模型中传输层的一部分和/或在其顶端来操作。所述系统150例如可以对战术网络中传递到传输层的较高优先级数据给予优先。所述系统150可用来便利单个网络(诸如局域网(LAN)或广域网(WAN))中的通信，或者便利跨越多个网络的通信。图3中示出了多个网络系统的示例。所述系统150例如可用来管理可用带宽，而不是向网络添加额外的带宽。

在某些实施例中，所述系统150是软件系统，不过在各种实施例中，系统150也可以包括硬件和软件两个部分。所述系统150例如可以是独立的网络硬件。也就是说，系统150适合于在各式各样的硬件和软件平台上起作用。在某些实施例中，系统150在网络的边缘操作，而不是在网络内部的节点上操作。然而，系统150也可以在网络内部操作，诸如在网络的“瓶颈”处。

所述系统150可以使用规则和模式或简档来执行吞吐量管理功能，诸如优化可用带宽、设置信息优先级以及管理网络中的数据链路。通过“优化”带宽，这意味着目前描述的技术可以用来增加用于在一个或多个网络中传递数据的带宽使用的效率。优化带宽使用例如可以包括从功能上去除冗余消息、消息流管理或排序以及消息压缩。设置信息优先级例如可以包括依照比基于网际协议(IP)的各种技术更精细的粒度来区分消息类型，并且经由基于选定规则的排序算法把消息排列为数据流。数据链路管理例如可以包括对网络测量结果进行基于规则的分析，以便影响规则、模式和/或数据传输方面的改变。模式或简档可以包括与最佳或不佳的特殊网络状态的操作需要有关的规则集合。所述系统150提供模式的动态、“在运行中(on-the-fly)”的重新配置，包括在运行中定义并且切换到新的模式。

通信系统150可以被配置为适应例如易变的有限带宽网络中的变化优先级和服务等级。系统150可以被配置为管理改进后数据流的信息，以便有助于增加网络中的响应能力并且降低通信等待时间。另外，系统150可以经由灵活的体系结构提供互操作性，所述灵活的体系结构是可升级的并且是可扩展的，以便改进可利用性、有效性以及通信可靠性。系统150例如支持可自发地适应动态变化环境、同时使用预定并且可预测的系统资源和带宽的数据通信体系结构。

在某些实施例中，系统150提供对限制带宽的战术通信网络的吞吐量的管理，同时保持对使用网络的应用程序透明。系统150跨越多个用户和环境以降低的复杂性向网络提供吞吐量管理。如上所述，在某些实施例中，系统150在OSI七层模型的第四层(传输层)中和/或其顶端处的主节点上运行，并且不需要专门的网络硬件。所述系统150可以透明地对第四层接口操作。也就是说，应用程序可以使用传输层的标准接口并且不知道系统150的操作。例如，当应用程序打开套接字时，所述系统150可以在协议栈中的此点过滤数据。所述系统150通过允许应用程序例如使用TCP/IP套接字接口而不是专用于系统150的接口来实现透明度，其中所述TCP/IP套接字接口是由网络上通信设备处的操作系统提供的。系统150规则例如可以依照可扩展标记语言(XML)来撰写和/或经由自定义动态链接库(DLL)来提供。

在某些实施例中，所述系统150在网络边缘上提供服务质量(QoS)。系统的QoS能力例如在网络边缘上提供基于内容的、基于规则的数据优先化。优先化例如可以包括区别和/或排序。所述系统150例如可以根据用户可配置的区别规则把消息区分为队列。按照由用户配置的排序规则(例如，缺乏、循环复用、相对频率等等)所规定的顺序把所述消息排序为数据流。在边缘上使用QoS，不能由传统QoS方法区别的数据消息可以根据消息内容得以区分。规则例如可以依照XML实现。在某些实施例中，为了适应XML以外的能力和/或为了支持极低的等待时间要求，系统150例如允许动态链接库配有自定义码。

网络上的入境和/或出境数据可以经由系统150来自定义。例如，优先化将客户端应用程序保护于大体积、低优先级的数据。系统150有助于确保应用程序接收数据以便支持特殊操作情形或限制。

在某些实施例中，当把主机与LAN相连时，其中LAN包括作为与限制带宽的战术网络的接口的路由器，所述系统可以依照被代理称为QoS的配置来操作。依照此配置，准备去往本地LAN的分组绕过所述系统并且立即进入LAN。所述系统在网络边缘上把QoS应用于去往限制带宽的战术链路的分组。

在某些实施例中，所述系统150经由命令简档切换对多个操作情形和/或网络环境提供动态支持。简档可以包括名称或其它标识符，其允许用户或系统改变为所命名的简档。简档例如还可以包括一个或多个标识符，诸如功能冗余规则标识符、区别规则标识符、档案接口标识符、排序规则标识符、传输前接口标识符、传输后接口标识符、传送标识符和/或其它标识符。功能冗余规则标识符规定用于根据过时数据或基本上类似的数据来检测功能冗余的规则。区别规则标识符例如规定用于把消息区分为队列来处理的规则。档案接口标识符例如规定与档案系统的接口。排序规则标识符标识用于控制队列前端的样本并由此控制数据流上的数据排序的排序算法。传输前接口标识符例如规定用于传输前处理的接口，其提供诸如加密和压缩之类的特殊处理。传输后接口标识符例如标识用于传输后处理的接口，其提供诸如解密和解压之类的特殊处理。传送标识符规定用于所选传送的网络接口。

简档例如还可以包括其它信息，诸如队列大小确定信息。例如，队列大小确定信息标识多个队列和专用于每一队列的存储器和二级存储器的量。

在某些实施例中，所述系统150提供基于规则的方法来优化带宽。例如，系统150可以采用队列选择规则来把消息区分为消息队列，使得可以给消息分配优先级以及数据流上的适当相对频率。系统150可以使用功能冗余规则来从功能上管理冗余消息。例如，如果不是与仍未在网络上发送的先前消息非常不同(正如规则所定义的)，那么消息在功能上是冗余的。也就是说，如果新消息假如不是与早已被调度发送但仍未发送的旧消息非常不同，那么可以丢弃新消息，这是由于旧消息将传送功能上等效的信息并且远在队列的前面。另外，功能冗余多数包括实际重复消息和在旧消息已经被发送以前到达的最新消息。例如，因基础网络的特性，节点可能收到特殊消息的相同副本，诸如出于容错原因而由两个不同路径发送的消息。作为另一例子，新消息可能包含用于取代仍未被发送的旧消息的数据。在这些情况下，所述系统150可以丢弃旧消息而只发送新消息。系统150还可以包括优先级排序规则，用于确定数据流的基于优先级的消息序列。另外，所述系统150可以包括传输处理规则，用于提供传输前和传输后特殊处理，诸如压缩和/或加密。

在某些实施例中，系统150提供容错能力以便有助于保护数据完整性和可靠性。例如，系统150可以使用用户定义的队列选择规则来把消息区分为队列。所述队列例如是依照用户定义的配置来定大小。所述配置例如规定队列可以耗费的最大存储器量。另外，所述配置可以允许用户规定用于队列溢出的二级存储器的位置和量。在队列中的存储器被填满之后，消息可以在二级存储器中排队。当二级存储器也被填满时，系统150可以移除队列中最旧的消息，记录错误消息并且把最新的消息排队。如果操作模式允许存档，那么可以利用指示符把撤销排队的消息存档，其中所述指示符表示消息未被在网络上发送。

用于系统150中的队列的存储器和二级存储器例如可以基于每一链路为专用应用程序配置。网络可用性周期之间的时间越长，就对应更多的存储器和二级存储器，以便支持网络停歇。例如，系统150可以与网络建模和模拟应用程序整合，以便有助于标识大小，由此有助于确保队列被适当地确定大小并且停歇之间的时间足以有助于获得稳定状态并且有助于避免最终的队列溢出。

此外，在某些实施例中，系统150提供用于计量入境(“成型(shaping)”)和出境(“修正(policing)”)数据的能力。修正和成型能力有助于解决网络中定时的失配。成型有助于防止网络缓冲器被在更低优先级数据之后排队等候的高优先级数据充满。修正有助于防止应用程序数据消费方被低优先级数据超出。修正和成型取决于两个参数：有效链接速度和链接比例。例如，系统150可以形成这样的数据流，所述数据流无非是有效链接速度乘以链接比例。所述参数可以随着网络的改变被动态地修改。所述系统还可以提供对检测到的链接速度的访问，以便支持对数据计量的应用程序水平决定。由系统150提供的信息可以同其它网络操作信息相结合，用于有助于判定什么样的链接速度适于给定网络情形。

图4按照目前所述技术的实施例举例说明了由代理向传输至网络的数据有选择地应用QoS算法的系统400。系统400包括计算设备410。计算设备410例如可以包括如上所述的图1的通信系统150。计算设备410包括能够执行数据的电子处理的任何系统、装置、设备或者系统、装置或设备的组合。例如，计算设备410可以包括个人计算机，诸如台式机或者膝上型计算机或者服务器计算机。

在优选的实施例中，计算设备410与低速网络420、第一高速网络430和第二高速网络440相连。设备410可以位于网络的边缘，如上所述。设备410通过代理对低速网络420执行QoS，如上文和下面比较详细地描述的那样。

计算设备410与第一高速网络430和第二高速网络440之间的连接450和460是高速或者大带宽的连接。计算设备410与低速网络420之间的连接470是低速或者小带宽的连接。连接450、460和470可以均包括一个或多个有线或无线连接或者有线和无线连接的组合。

低速网络420可以包括具有有限带宽能力或者有效性的任何网络。例如，低速网络420可以包括LAN，诸如军用战术网络。在优选的实施例中，低速网络420是诸如战术卫星(“TACSAT”)网络和战术HF网络之类的战术网络。在另一示例中，低速网络420可以包括无线电网络或者基于IP的无线电网络。

高速网络430、440均可以包括具有大带宽能力或者有效性的任何网络。通常，高速网络430、440具有比低速网络420更大的带宽或者吞吐量。例如，高速网络430、440的每一个均可以包括具有传统上大带宽连接和高数据吞吐量的一个或多个网络。在优选的实施例中，高速网络430、440是包括以太网连接和/或EPLRS网络的网络。

在另一个实施例中，高速网络430、440是能够以比低速网络420的吞吐量能力快或高至少100倍的吞吐量来传递或者传输诸如IP分组的数据的网络。例如，高速网络430、440均可以包括能够以10每秒兆字节(“mbps”)的速率传输或者传递数据的以太网。在另一示例中，高速网络430、440均可以包括能够以500kbps的速率传输或者传递数据的EPLRS网络。反之，低速网络420可以包括能够以5kbps的速率传输或者传递数据的TACSAT或者HF网络。

计算设备410可以包括计算机可读存储介质。例如，计算设备410可以包括一个或多个计算机硬盘驱动器、CD驱动器和/或DVD驱动器。对于计算设备410，计算机可读存储介质最好是本地的。换言之，计算机可读存储介质最好位于计算设备410内，或者与计算设备410物理连接或有线连接。

在另一个实施例中，计算机可读存储介质远离计算设备410。换言之，计算机可读存储介质位于计算设备410所处位置以外的位置，或者经由无线连接与计算设备410相连。例如，计算机可读存储介质可以位于远离计算设备410、但可以经由网络连接访问设备410的计算机服务器上。

计算机可读存储介质包括用于操作计算设备410的指令集。优选的是，把所述指令集嵌入在能够在计算设备410上运行或者执行的一个或多个软件应用程序中。在优选的实施例中，所述指令集包括用于使计算设备410能够通过代理向从第一高速网络430向低速网络420传输的数据应用一个或多个QoS算法的一个或多个软件例程。在另一个实施例中，所述指令集还允许计算设备410通过代理向从第一高速网络430向第二高速网络440传输的数据应用一个或多个QoS算法。

在传输至低速网络420的数据到达网络420以前，计算设备410的指令集使设备410能够提供对低速网络420的数据吞吐量的动态管理。也就是说，在没有把设备410硬线连接或固定到网络420的情况下以及在数据到达网络420之前，设备410可以向传输给网络420的数据应用一个或多个QoS算法。

一个或多个QoS算法可以包括数据被传输至给定目的地的优先级或顺序的任何基于规则或者参数的调节。换言之，QoS算法可以包括对更高优先级数据给予优先的一个或多个规则或者参数。在这种情况下，当带宽在给定数据链路上或在给定网络内变为受限时，一个或多个QoS算法可以优化带宽，基于数据中包含的信息建立或者设置优先级，并且管理数据链路，如上所述。再次，通过“优化”带宽，这意味着一个或多个QoS算法可以用来增加在一个或多个网络中传递数据的带宽使用效率。

例如，优化带宽使用率例如可以包括去除功能上冗余的消息、消息流管理或排序以及消息压缩。设置信息优先级例如可以包括在比基于网际协议(IP)的技术更精细的粒度区分消息类型，以及经由基于选定规则的排序算法把消息排序为数据流。数据链路管理例如可以包括网络测量结果的基于规则的分析，以便影响规则、模式和/或数据传输方面的改变。

所述QoS参数或算法还可以包括基于用户可配置的规则来优先化数据，如上所述。例如，可以按照由用户配置的排序规则(例如，缺乏、循环复用、相对频率等等)规定的顺序把消息排序为数据流。不能由传统QoS方法区别的数据消息例如可以根据消息内容得以区分。

QoS算法还可以用来通过依照所选模式动态地修改链路来管理数据链路。模式包括用于控制在网络链路上往返于传输层的数据传播的规则和配置信息的集合。所述模式可以规定吞吐量管理规则、档案配置、传输前和传输后规则以及传送选择。

所述指令集在OSI七层模型的传输层的顶端操作。图2举例说明了OSI七层模型200(如上所述)的示意图以及按照目前所述技术的实施例的计算设备410的指令集的操作。所述OSI模型200包括七层，即应用层210、表示层220、会话层230、传输层240、网络层250、数据链路层260和物理层270。传输用户280经由链路294向接收用户292传递数据290。

按照目前描述的技术，在计算设备410上操作的指令集在OSI模型200的传输层240以上的级别296实现一个或多个QoS算法。在这种情况下，所述指令集能够优化低速网络420可利用的带宽，同时提供目前描述的技术的网络独立性。再次，通过“优化”带宽，这意味着一个或多个QoS算法可以用来增加在一个或多个网络中传递数据的带宽使用效率。换言之，传统的QoS解决方案是网络专用的，对每个网络类型配置不同的QoS解决方案。然而，依照目前描述的技术，计算设备410能够向传输给并非“硬线”连接或限制到网络420的硬件的低速网络420的数据应用QoS算法。另外，计算设备410还能够通过代理向传输给低速网络420的数据应用QoS算法，而不是限于网络420的节点或交换机来向网络420内的数据应用QoS算法。在这种情况下，计算设备410可以与多个不同的网络(高速和/或低速)相连并且通过代理向各种网络应用各种QoS算法。

在优选的实施例中，计算设备410的指令集至少包括两个例程—数据目的地例程和QoS算法应用例程(“应用例程”)。然而，按照目前描述的技术，所述指令集可以包括单个例程或者更多数目的例程。在优选的实施例中，所述指令集是依照标准可扩展标记语言(“XML”)撰写的。在另一个实施例中，所述指令集是经由自定义动态链接库(“DLL”)提供给计算设备410的。自定义DLL的使用优于XML，在使用XML时，必须支持极低的等待时间要求。

当应用程序打开网络套接字以便传输数据时，指令集可以在协议栈的顶端过滤数据。因为所述指令使用由设备410的操作系统提供的TCP/IP套接字接口，所述指令集对于用户可以是透明的。

在优选的实施例中，所述指令集依照方法500有选择地应用一个或多个QoS算法。图5按照目前所述技术的实施例举例说明了通过代理向传输给网络的数据有选择地应用QoS算法的方法500的流程图。

依照方法500，首先在步骤510，数据480或者“高速”数据480从第一高速网络430经由高速网络连接450被传输。接下来，在步骤520，数据480在诸如计算设备410之类的路由节点被接收。在步骤530，(在计算设备410上操作的指令集的)所述数据目的地例程确定所有数据480或者数据480的子集的目的地。目的地例如可以通过审查数据480的IP目的地地址来确定。

在步骤540，应用例程确定数据480或者数据480的子集的目的地是否是低速网络。例如，所述应用例程确定数据480的计划或者预定目的地是否是低速网络420。如果在步骤540确定出所述目的地是低速网络420，那么方法500进行到步骤550。

在目前描述的技术另一个实施例中，在步骤540，应用例程确定数据480或者数据480的子集的目的地是否是需要经由低速连接来传输数据480或数据480的子集的网络。例如，所述应用例程确定目的地是否是需要经由低速连接470传输的网络。如果在步骤540确定出所述目的地需要经由低速连接470传输，那么方法500进行到步骤550。

在步骤550，所述应用例程确定计算设备是否将向低速网络420的数据480或者数据480的子集应用一个或多个QoS算法。所述应用例程根据如上所述的一个或多个QoS规则或者参数来确定QoS算法是否将被应用。如果应用例程确定出一个或多个QoS算法将被应用于数据480或者数据480的子集，那么方法500进行到步骤560。

在步骤560，应用例程向数据480或者数据480的子集应用一个或多个QoS算法。被应用的一个或多个准确QoS算法可以通过所选简档或者模式来确定，如在上面提及的应用中所描述的那样。通过应用一个或多个QoS算法，数据480的一个或多个子集、或者数据480的一个或多个数据分组的优先级顺序被建立。在应用一个或多个QoS算法之后，方法500进行到步骤580。

在步骤580，对其应用了一个或多个QoS算法的数据480或者数据480的子集依照一个或多个QoS算法作为数据492或者“低速”数据492路由或者传输至低速网络420。数据492可以沿低速连接470被路由或者传输。如果一个或多个QoS算法规定所有数据480将被路由至低速网络420，那么依照一个或多个QoS算法把所有的数据480作为数据492发送。如果在应用了一个或多个QoS算法之后，只有数据480的子集将被路由至低速网络420，那么对其应用了一个或多个算法的数据480的子集依照一个或多个QoS算法作为数据492被发送。

通过向所有或者数据480的子集应用一个或多个QoS算法，其它数据或者数据480的另一子集可以接收更高或更低优先级并且据此被传输至低速网络420处的接收节点。例如，如果在步骤560，数据480的第一子集接收到比数据480的第二子集更高的优先级，那么在步骤580，在数据480的第二子集以前，数据480的第一子集被传输至低速网络420中的接收节点。在另一示例中，在步骤560，通过向多个数据480的子集应用一个或多个QoS算法，数据480子集的优先级顺序被建立。在步骤580，数据480的子集因此能依照优先级顺序被传输至低速网络420处的一个或多个预定的目的地节点。

如果在步骤550确定出应用例程没有向数据480或者数据480的子集应用QoS算法，那么方法500从步骤550进行到步骤570。在步骤570，计算设备410向低速网络420路由数据480或者数据480的子集，而不应用任何QoS算法。

如果在步骤540确定出数据480或者数据480的子集的目的地是第二高速网络440，那么方法500从步骤540进行到步骤590。在步骤590，计划发送到第二高速网络440的数据480或者数据480的子集作为数据490或者“高速”数据490发送至第二高速网络440。数据490例如可以经由高速连接460被传输。

方法500因此提供了一种向从大带宽网络(第一高速网络430)传输至低速网络(网络420)的数据有选择地应用一个或多个QoS算法的方法。如上所述，当从大带宽网络流送数据并且将其路由至其他大和小带宽网络时，更小带宽网络可以被数据超限。更小带宽网络可以被超限，部分是因为更小带宽网络上的目的地节点也许不能够处理大量数据。按照目前描述的技术，为了适应更小带宽网络，路由节点(诸如计算设备410)可以向仅指定给更小带宽网络(诸如低速网络420)的数据有选择地应用QoS算法。另外，当路由节点在数据到达较小带宽网络之前向数据应用QoS算法时，路由节点能够通过代理向较小带宽网络应用QoS算法。

在目前描述的技术的另一个实施例中，计算设备410还可以用来通过代理向从一个高速网络传输至另一个的数据有选择地应用一个或多个QoS算法。类似于向从第一高速网络430传输至低速网络420的数据480有选择性地应用QoS算法，在计算设备410上操作的指令集也可用来向从第一高速网络430传输至第二高速网络440的数据480有选择地应用QoS算法。图6按照目前所述技术的实施例举例说明了通过代理向从一个高速网络传输至另一个的数据有选择地应用QoS算法的方法600的流程图。方法600包括多个与如上所述的方法500类似的步骤。具体来讲，方法500和方法600具有如下共同的步骤：步骤510、520、530、540、550、560、570和580。

就方法600而言，如果在步骤540确定出数据480或者数据480的子集的目的地是第二高速网络440，那么方法600从步骤540进行到步骤610。在步骤610，应用例程确定一个或多个QoS算法是否将被应用于第二高速网络440的数据480或者数据480的子集。如果一个或多个QoS算法将被应用，那么方法600从步骤610进行到步骤620。

在步骤620，应用例程向数据480或者数据480的子集应用一个或多个QoS算法。如上所述，被应用的一个或多个准确QoS算法可以通过所选简档或者模式来确定，如上所述。在应用一个或多个QoS算法之后，方法600进行到步骤630。

在步骤630，对其应用了一个或多个QoS算法的数据480或者数据480的子集依照一个或多个QoS算法作为数据490被路由或者传输至第二高速网络440。数据490可以沿高速连接460路由或者传输。如果一个或多个QoS算法规定所有的数据480将被路由至第二高速网络440，那么依照一个或多个QoS算法把所有的数据480作为数据490发送。如果在应用了一个或多个QoS算法之后，只有数据480的子集将被路由至第二高速网络440，那么对其应用了一个或多个算法的数据480的子集依照一个或多个QoS算法作为数据490被发送。

如果在步骤610确定出应用例程没有向数据480或者数据480的子集应用QoS算法，那么方法600从步骤610进行到步骤640。在步骤640，计算设备410向第二高速网络440路由数据480或者数据480的子集，而不应用任何QoS算法。

Claims (6)

1.一种有选择地应用一个或多个服务质量(“QoS”)算法的方法，包括：

由路由节点接收从第一网络中的源节点传输给第二网络中的目的地节点的数据；

判断所述第一网络是否是高速网络，以及所述第二网络是否是低速网络；

当所述第一网络是高速网络并且所述第二网络是低速网络时，有选择地判断是否将向所述数据应用所述QoS算法的某QoS算法，

如果确定将向所述数据应用所述某QoS算法，则在向所述数据应用所述某QoS算法之后，由所述路由节点将所述数据传递到所述第二网络；以及

如果确定将不向所述数据应用任何所述QoS算法，则由所述路由节点将所述数据传递到所述第二网络而不向所述数据应用所述某QoS算法；以及

当所述第一网络是高速网络并且所述第二网络是高速网络时，则由所述路由节点将所述数据传递到所述第二网络而不向所述数据应用所述QoS算法，

其中所述QoS算法用于调节数据将被传递到所述低速网络的优先级或顺序。

2.如权利要求1所述的方法，其中，所述高速网络是被配置成以比所述低速网络快至少100倍的速率传递数据的网络。

3.一种通过代理向网络应用服务质量(“QoS”)算法的方法，所述方法包括：

在路由节点从第一高速网络接收数据；

判断所述数据的第一数据子集的预期目的地是否是低速网络；

当确定所述预期目的地为所述低速网路时，有选择地判断是否将向所述第一数据子集应用所述QoS算法；

如果确定所述预期目的地是所述低速网络并且将不向所述第一数据子集应用所述QoS算法，则把所述第一数据子集路由至所述预期目的地，而不向所述第一数据子集应用所述QoS算法；以及

如果确定所述预期目的地是所述低速网络并且将向所述第一数据子集应用所述QoS算法，则在向所述第一数据子集应用所述QoS算法之后，把所述第一数据子集路由至所述预期目的地。

4.如权利要求3所述的方法，其中，所述QoS算法用于改变把数据分组传输至所述预期目的地的优先级或顺序。

5.如权利要求3所述的方法，其中，所述第一高速网络被配置成以比所述低速网络快至少100倍的速率传输数据。

6.如权利要求3所述的方法，包括把所述路由节点经由无线电链路连接至所述低速网络。

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