CN101473609B - 用于独立于网络的qos的方法和系统 - Google Patents

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Abstract

目前描述的技术提供一种计算装置(430)，其能够连接到第一网络(410)中的节点(110)，且能够将一个或一个以上服务质量(“QoS”)算法施加到在所述第一网络(410)中传送的一个或一个以上数据子组。所述装置(430)还能够在所述第一网络(410)的协议的传输层(240)处或之上将所述QoS算法施加到所述数据子组。目前描述的技术还提供一种用于施加一个或一个以上QoS算法的方法。所述方法包括将计算装置(430)连接到第一网络(410)，以及独立于所述第一网络(410)的协议将所述QoS算法施加到一个或一个以上数据子组。

Description

用于独立于网络的QOS的方法和系统
技术领域
目前描述的本发明大体上涉及通信网络。更明确地说，目前描述的本发明涉及用于服务质量的协议过滤的系统和方法。
背景技术
通信网络用于各种环境中。通信网络通常包括通过一个或一个以上链路连接的两个或两个以上节点。一般来说，通信网络用于支持在所述链路上的两个或两个以上参与者节点与通信网络中的中间节点之间的通信。在网络中可存在许多种节点。例如，网络可包括例如客户端、服务器、工作站、交换机和/或路由器的节点。链路可为(例如)在电话线上的调制解调器连接、导线、以太网链路、非同步转移模式(“ATM”)电路、卫星链路和/或光纤电缆。
通信网络可能实际上由一个或一个以上较小的通信网络组成。例如，经常将因特网描述为经互连计算机网络的网络。每一网络可利用不同结构和/或拓扑。例如，一个网络可为具有星状拓扑的交换式以太网络，而另一网络可为光纤分布式数据接口(“FDDI”)环。
通信网络可载运多种数据。例如，网络可与用于互动式实时对话的数据并排地载运大量文件转移。在一网络上发送的数据常以包、单元或帧的方式发送。或者，数据可作为串流来发送。在某些例子中，数据串流或流可能实际上为包序列。例如因特网的网络在各种节点之间提供通用数据路径并在不同需求下载运大量数据。
网络上的通信一般涉及多级通信协议。协议堆叠(也称为联网堆叠或协议族)是指用于通信的协议集合。每一协议可能集中于特定类型的通信能力或形式。例如，一个协议可能与由铜导线连接的装置进行通信所需的电信号有关。例如，其它协议可能解决由许多中间节点分离的两个节点之间的排序和可靠传输。
协议堆叠中的协议一般存在于层级结构中。常将协议分类成多个层。用于协议层的一个参考模型是开放式系统互连(“OSI”)模型。OSI参考模型包括七个层：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”)与用户数据报协议(“UDP”)。众所周知的网络层协议是因特网协议(“IP”)。
在传输节点处，将要传输的数据从最高到最低从协议堆叠的所述层向下传递。相反，在接收节点处，数据从最低到最高从所述层向上传递。在每一层处，可通过在所述层处处置通信的协议来操纵数据。例如，传输层协议可将标头添加到数据，所述标头允许在到达目的地节点后对包进行排序。依据应用而定，可能不使用某些层，或即便某些层存在，也可能仅传递数据。
一种通信网络是战术数据网络。战术数据网络也可称为战术通信网络。战术数据网络可由组织(例如军队(例如陆军、海军和/或空军))内的单位利用。战术数据网络内的节点可包括(例如)个别士兵、飞机、指挥单位、卫星和/或无线电。战术数据网络可用于传送例如语音、位置遥测、传感器数据和/或实时视频等数据。
如何可运用战术数据网络的实例如下。后勤护卫队可能正在路上为战场上的战斗单位提供补给。所述护卫队与所述战斗单位两者可能正在通过卫星无线电链路来将位置遥测提供给指挥所。无人驾驶飞机(“UAV”)可能正在沿所述护卫队正在前进的道路巡逻且还正在通过卫星无线电链路将实时视频数据传输到指挥所。在所述指挥所，分析者可能正在检查所述视频数据，同时控制者正在给所述UAV分派任务以提供特定路段的视频。所述分析者接着可能认出所述护卫队正在接近的临时爆炸装置(“IED”)并通过直接无线电链路向所述护卫队发出命令，要求其停止并警告所述护卫队所述IED的存在。
在战术数据网络内可能存在的各种网络可能具有许多不同的结构和特性。例如，指挥单位中的网络可能包括千兆位以太网局域网(“LAN”)以及在低得多的处理量且更高等待时间下操作的到卫星和战场单位的无线电链路。战场单位可能经由卫星并经由直接路径射频(“RF”)两者来通信。可以点对点、多播或广播的方式发送数据，其取决于数据的性质和/或网络的特定物理特性。网络可能包括(例如)经设立以中继数据的无线电。此外，网络可能包括高频(“HF”)网络，其允许长距离通信。例如，还可使用微波网络。由于链路和节点类型的多样性和其它原因，战术网络常具有过度复杂的网络寻址方案和路由表。此外，某些网络(例如基于无线电的网络)可使用突发来操作。即，不是连续地传输数据，而是其发送周期性的数据突发。这较有用，因为无线电在必须由所有参与者共享的特定信道上广播，且一次仅可传输一个无线电。
战术数据网络一般受到带宽约束。即，在任一给定时刻，将要传送的数据一般多于可用带宽。例如，这些约束可能归因于带宽需求超过供应和/或可用的通信技术不供应足够的带宽来满足用户的需要。例如，在某些节点之间，带宽可能在千位/秒的级别上。在带宽受约束的战术数据网络中，较不重要的数据可能堵塞网络，从而阻止更重要的数据及时地通过或者甚至根本上阻止到达接收节点。此外，所述网络的部分可能包括内部缓冲以补偿不可靠的链路。这可能引起额外的延迟。此外，当缓冲器变满时，可能丢弃数据。
在许多例子中，无法增加网络的可用带宽。例如，通过卫星通信链路的可用带宽可能是固定的且在不部署另一卫星的情况下无法有效增加。在这些情形下，必须管理带宽，而不是仅扩展带宽以处置需求。在较大的系统中，网络带宽是关键资源。需要应用尽可能有效率地利用带宽。此外，需要应用避免“堵塞管道”，即，当带宽有限时数据淹没链路。当带宽分配变化时，应用程序应优选作出反映。带宽可由于(例如)服务质量、干扰、信号障碍、优先级再分配和视线而动态地变化。网络可为高易失性的且可用带宽可显著地且不预先通知而变化。
除了带宽约束之外，战术数据网络可能会经历高等待时间。例如，涉及通过卫星链路进行通信的网络可能会招致在半秒或半秒以上的级别上的等待时间。对于某些通信来说，这可能不是问题，但(例如)对于其它通信(例如实时、互动式通信(例如语音通信))来说，非常需要尽可能地最小化等待时间。
许多战术数据网络的另一共同特性是数据损失。数据可能由于多种原因而损失。例如，具有将要发送的数据的节点可能遭到损坏或毁坏。作为另一实例，目的地节点可能临时脱离网络。这可能因为(例如)所述节点已移出范围，通信链路受到阻碍和/或节点正受到干扰而发生。数据可能因为目的地节点无法接收数据以及中间节点缺乏足够容量以缓冲数据直到目的地节点变得可用而损失。此外，中间节点可能根本无法缓冲数据，而将其留给发送节点来确定数据是否曾实际到达目的地。
战术数据网络中的应用程序常不知道和/或不虑及网络的特定特性。例如，应用程序可能只假定其具有其所需量的可用带宽。作为另一实例，应用程序可能假定数据不会在网络中损失。未考虑基本通信网络的特定特性的应用程序可能以实际上恶化问题的方式来运作。例如，应用程序可能连续地发送数据串流，其可能恰好与在较大束中以较低频率发送一样有效。所述连续串流可能在(例如)广播无线电网络中招致大得多的额外开销，其有效地使其它节点无法通信，而较低频率的突发将允许较有效地使用共享带宽。
某些协议在战术数据网络上无法正常工作。例如，例如TCP的协议可能因为此类网络可能遭遇的高损失率与等待时间而无法在基于无线电的战术网络上正常工作。TCP需要发生若干形式的信号交换和确认以便发送数据。高等待时间和损失可能导致TCP命中超时而无法在此类网络上发送许多(如果存在的话)有意义的数据。
使用战术数据网络传送的信息相对于网络中的其它数据常具有各种优先级等级。例如，警告飞机内接收者的危险可能比用于数英里远的地面部队的位置遥测信息具有更高优先级。作为另一实例，关于交战的来自总部的命令可能比在安全线后方的后勤通信具有更高优先级。优先级等级可能取决于发送者和/或接收者的特定情形。例如，与一单位仅正在遵循标准巡逻路线时相比，在所述单位正在主动投入战斗时，位置遥测数据可能具有高得多的优先级。类似地，与UAV仅在路上时相比，在其正在目标区域上方时，来自其的实时视频数据可能具有更高优先级。
存在经由网络递送数据的若干方法。一种供许多通信网络使用的方法是“尽力(besteffort)”方法。即，关于容量、等待时间、可靠性、排序和错误，给定其它需求，将会尽网络所能而处置传送的数据。因而，网络不提供任一给定数据段会及时到达其目的地的保证或根本不保证。此外，不保证数据会按发送次序或甚至在没有改变所述数据中的一个或一个以上位的传输错误的情况下到达。
另一方法是服务质量(“QoS”)。QoS是指网络关于载运的数据提供各种形式的保证的一项或一项以上能力。例如，支持QoS的网络可向数据串流保证一定量的带宽。作为另一实例，网络可保证在两个特定节点之间的包具有某一最大等待时间。此类保证可能在其中两个节点是两个正在经由网络进行对话的人的语音通信的情况下较有用。例如，此类情况下在数据递送中的延迟可能导致恼人的通信间隙和/或死寂(dead silence)。
QoS可视为网络向选定网络业务提供较好服务的能力。QoS的主要目标是提供优先级，包括专用带宽、受控的抖动和等待时间(某一实时和互动业务所需的)，和改进的损失特性。另一重要目标是确保为一个流提供优先级不会使其它流失败。即，针对后续流所作的保证不得破坏对现有流所作的保证。
QoS的目前方法经常需要网络中的每个节点支持QoS，或最少使网络中的特定通信中所涉及的每个节点支持QoS。例如，在目前系统中，为了在两个节点之间提供等待时间保证，在那两个节点之间载运业务的每个节点必须知道并同意尊重且能够尊重所述保证。
存在若干提供QoS或QoS参数/机制/算法的方法。一种方法是整合服务，或“IntServ”。IntServ提供一种QoS系统，其中网络中的每个节点均支持所述服务且那些服务在建立连接时保留。IntServ因为必须在每个节点处维持的大量状态信息以及与建立此类连接相关联的额外开销而无法适当地缩放。
另一提供QoS的方法是区分服务，或“DiffServ”。DiffServ是一类服务模型，其增强例如因特网的网络的尽力服务。DiffServ按用户、服务要求和其它标准来区分业务。接着，DiffServ标记包，使得网络节点可经由优先级列队或带宽分配，或通过为特定业务流选择专用路线来提供不同的服务等级。通常，一节点具有用于每一类服务的多种队列。节点接着基于类类别从那些队列中选择下一包来发送。
现有QoS解决方案常为网络特定的且每一网络类型或结构可能需要不同的QoS配置。由于现有QoS解决方案所利用的机制的缘故，在目前QoS系统看来相同的消息可能基于消息内容而实际上具有不同的优先级。然而，数据消费者可能需要存取高优先级数据而不被低优先级数据淹没。现有QoS系统无法在传输层处基于消息内容来提供QoS。
如所提及，现有QoS解决方案需要至少特定通信中所涉及的节点支持QoS。然而，在网络“边缘”处的节点即便其不能作出总体保证，但可适于提供QoS的某一改进。在节点是通信中的参与节点(即传输和/或接收节点)的情况下和/或在节点位于网络中的阻塞点处的情况下，将节点视为处于网络边缘处。阻塞点是其中所有业务必须通过到另一部分的网络区段。例如，从LAN到卫星链路的路由器或网关将为阻塞点，因为从所述LAN到不在所述LAN上的任一节点的所有业务均必须通过所述网关到达卫星链路。
因而，需要用于在战术数据网络中提供QoS的系统和方法。需要用于在战术数据网络的边缘上提供QoS的系统和方法。此外，需要战术数据网络中的自适应、可配置QoS系统和方法。
此外，需要一种独立于网络所采用的协议和/或网络中所使用的硬件向多种网络提供QoS的技术。换句话说，需要一种独立于网络协议和/或硬件的QoS解决方案。此类需要可通过在OSI七层模型中的传输层处或之上向数据(或数据子组)提供QoS解决方案来满足。通过在此层处或之上提供QoS解决方案，网络的基础硬件和/或协议变得较不相关。即，所述QoS解决方案可容易地连接到采用不同协议和/或硬件的多种网络以及与其断开，以便向在所述网络中和其间传送的数据提供QoS。
发明内容
目前描述的技术提供一种计算装置，其能够连接到第一网络中的节点并能够将一个或一个以上服务质量(“QoS”)算法施加到在所述第一网络中传送的一个或一个以上数据子组。所述装置还能够在所述第一网络的协议的传输层处或之上将所述QoS算法施加到所述数据子组。
目前描述的技术还提供一种用于施加一个或一个以上QoS算法的方法。所述方法包括将计算装置连接到第一网络，以及独立于所述第一网络的协议将所述QoS算法施加到一个或一个以上数据子组。
目前描述的技术还提供一种计算机可读存储媒体，其包括用于计算机的指令组。所述指令包括QoS例行程序，其经配置以在网络的协议的传输层处或之上将一个或一个以上QoS算法施加到在所述网络中传送的一个或一个以上数据子组。
附图说明
图1说明与目前描述的技术的一实施例一起操作的战术通信网络环境。
图2说明根据目前描述的技术的一实施例OSI七层模型和用于计算装置的指令组的操作的示意图。
图3说明根据目前描述的技术的一实施例使用数据通信系统所促进的多个网络的实例。
图4说明根据目前描述的技术的一实施例用于独立于网络硬件和/或协议将QoS算法施加到数据的系统。
图5说明根据目前描述的技术的一实施例用于独立于网络硬件和/或协议施加QoS算法的方法的流程图。
当结合附图阅读时将更好地理解目前描述的技术的某些实施例的先前概述以及以下详细描述。出于说明目前描述的技术的目的，在图式中展示某些实施例。然而，应了解，目前描述的技术不限于附图所示的布置和手段。
具体实施方式
图1说明与目前描述的技术的一实施例一起操作的战术通信网络环境100。网络环境100包括多个通信节点110、一个或一个以上网络120、连接所述节点与网络的一个或一个以上链路130，和促进网络环境100的组件上的通信的一个或一个以上通信系统150。以下论述假定网络环境100包括一个以上网络120与一个以上链路130，但应了解，其它环境也是可能的并在预期之中。
例如，通信节点110可为和/或包括无线电、传输器、卫星、接收器、工作站、服务器和/或其它计算或处理装置。节点110可为信息或数据的源和/或接收方。
例如，网络120可为用于在节点110之间传输数据的硬件和/或软件。例如，网络120可包括一个或一个以上节点110。
链路130可为有线和/或无线连接以允许在节点110和/或网络120之间进行传输。
例如，通信系统150可包括用于在所述节点110、网络120和链路130之间促进数据传输的软件、固件和/或硬件。如图1所说明，通信系统150可相对于所述节点110、网络120和/或链路130来实施。在某些实施例中，每个节点110包括一通信系统150。在某些实施例中，一个或一个以上节点110包括一通信系统150。即，在某些实施例中，一个或一个以上节点110不包括通信系统150。
通信系统150提供动态数据管理以帮助确保在战术通信网络(例如网络环境100)上的通信。如图2所示，在某些实施例中，系统150(或在系统150中的计算装置上操作的指令组)作为OSI七层协议模型(下文更详细描述)中的传输层240的一部分操作和/或在其顶部上操作。通过在传输层240处或之上操作，系统150(或在系统150中的计算装置上操作的指令组)可用于采用多种不同硬件和/或协议的多种网络中。即，通过在传输层240处或之上操作，目前描述的技术独立于网络硬件和/或网络协议而操作。因此，目前描述的技术可容易地连接到第一网络中的节点以向由所述第一网络中的一个或一个以上节点传送的数据或数据子组提供QoS解决方案，与所述节点断开，连接到第二网络(具有不同于所述第一网络的硬件和/或协议)中的节点以向由所述第二网络中的(多个)节点传送的数据/数据子组提供QoS解决方案。目前描述的技术在某种意义上变得网络“不可知”。例如，系统150可给予传递到传输层的战术网络中的较高优先级数据优先。系统150可用于促进单一网络(例如LAN或广域网(“WAN”))中或横跨多个网络的通信。图3中展示多网络系统的一实例。例如，系统150可用于管理可用带宽而非向网络添加额外带宽。
在某些实施例中，系统150为软件系统，但在各种实施例中系统150可包括硬件和软件组件两者。如上所述，例如，系统150可独立于网络硬件。即，通过在传输层240处或之上操作，系统150可适于在多种硬件和软件平台上运作。在某些实施例中，系统150在网络边缘上操作而不在网络内部的节点上操作。然而，系统150也可在网络内部操作，(例如)在网络中的“阻塞点”处操作。
系统150可使用规则和模式或简档来执行处理量管理功能，例如优化可用带宽、设定信息优先级和管理网络中的数据链路(例如，QoS参数/机制/算法)。“优化”带宽意味着当前描述的技术可用于增加在一个或一个以上网络中传送数据的带宽使用效率。例如，优化带宽使用可包括移除功能上冗余的消息、消息串流管理或定序，和消息压缩。例如，设定信息优先级可包括以比基于IP的技术更精细的粒度来区分消息类型，和经由基于选定规则的定序算法将消息定序到数据串流上。例如，数据链路管理可包括网络测量的基于规则的分析以影响规则、模式和/或数据传输的变化。模式或简档可包括与对于特定网络健康状态或条件的操作需求相关的一组规则。系统150提供动态、“在运行中”重新配置模式，包括在运行中定义并切换到新模式。
通信系统150可经配置以适应(例如)在易失性、带宽受限网络中的变化的优先级和服务等级。系统150可经配置以管理用于改进数据流的信息，以帮助增加网络中的响应能力并减少通信等待时间。此外，系统150可经由可升级并可缩放的灵活结构来提供互操作性以改进通信的可用性、存活性和可靠性。例如，系统150支持一种数据通信结构，所述数据通信结构可自主地适应动态变化的环境，同时使用预定义且可预测的系统资源和带宽。
在某些实施例中，系统150提供对带宽受约束的战术通信网络的处理量管理，同时保持对使用所述网络的应用程序透明。系统150以减小的复杂度向所述网络提供横跨多个用户和环境的处理量管理。如上文所提及，在某些实施例中，系统150在OSI七层模型的层四(传输层)内和/或在其顶部在主机节点上运行且不需要专用网络硬件。系统150可对层四接口透明地操作。即，应用程序可利用用于传输层的标准接口且不知道系统150的操作。例如，当应用程序开启套接时，系统150可在此刻在协议堆叠中过滤数据。系统150通过允许应用程序在网络上的通信装置处使用(例如)操作系统所提供的TCP/IP套接接口而非特定针对系统150的接口来实现透明性。例如，系统150规则可以可扩展标记语言(“XML”)来编写和/或经由自定义动态链接库(“DLL”)来提供。
在某些实施例中，系统150在网络边缘上提供QoS。例如，所述系统的QoS能力在网络边缘上提供基于内容、基于规则的数据优先级确定。例如，优先级确定可包括区分和/或定序。例如，系统150可基于用户可配置的区分规则将消息区分成队列。所述消息按照由用户配置的定序规则(例如资源缺乏、循环、相对频率等)规定的次序而定序成数据串流。例如，通过在边缘上使用QoS，传统QoS方法不能区分的数据消息可基于消息内容来进行区分。例如，规则可以XML来实施。例如，在某些实施例中，为了适应超过XML的能力和/或为了支持极低等待时间要求，系统150允许动态链接库具备自定义代码。
可经由系统150来定制网络上的入站和/或出站数据。例如，优先级确定保护客户端应用程序使其不受高容量、低优先级数据的影响。系统150帮助确保应用程序接收数据以支持特定操作情景或约束。
在某些实施例中，当主机连接到包括路由器作为到带宽受约束的战术网络的接口的LAN时，所述系统通过代理在称为QoS的配置中操作。在此配置中，去往本地LAN的包绕过系统并直接到达LAN。所述系统在网络边缘上将QoS施加到去往带宽受约束的战术链路的包。
在某些实施例中，系统150经由命令简档切换来提供对多个操作情景和/或网络环境的动态支持。简档可能包括允许用户或系统改变到所命名简档的名称或其它识别符。例如，简档还可包括一个或一个以上识别符，例如功能冗余规则识别符、区分规则识别符、归档接口识别符、定序规则识别符、预传输接口识别符、传输后接口识别符、传输识别符和/或其它识别符。例如，功能冗余规则识别符指定(例如)从过期数据或实质上类似数据检测功能冗余的规则。例如，区分规则识别符指定将消息区分成队列以供处理的规则。例如，归档接口识别符指定到归档系统的接口。定序规则识别符识别定序算法，所述定序算法控制队列前方的样本和(因此)数据串流上数据的定序。例如，预传输接口识别符指定用于预传输处理的接口，其用于例如加密和压缩等特殊处理。例如，传输后接口识别符识别用于传输后处理的接口，其用于例如解密和解压缩等处理。传输识别符指定用于选定传输的网络接口。
例如，简档还可包括其它信息，例如队列大小确定信息。例如，队列大小确定信息识别队列的数目与每一队列专用的存储器和辅助存储装置的量。
在某些实施例中，系统150提供用于优化带宽的基于规则的方法。例如，系统150可采用队列选择规则以将消息区分成消息队列，使得可向消息指派优先级和数据串流上的适当相对频率。系统150可使用功能冗余规则来管理功能上冗余的消息。例如，如果消息与仍未经由网络发送的先前消息充分不同(如由规则所定义)，那么消息是功能上冗余的。即，如果提供新消息，其与已经调度以被发送但仍未被发送的较旧消息并非充分不同，那么可丢弃较新消息，因为较旧消息将载运功能上等同的信息且在队列中更前面。此外，功能冗余可包括实际的复制消息和在已发送较旧消息之前到达的较新消息。例如，节点可能由于基础网络的特性而接收特定消息的相同副本，例如出于故障容忍原因由两个不同路径发送的消息。作为另一实例，新消息可含有取代仍未被发送的较旧消息的数据。在此情形下，系统150可丢弃较旧信息并只发送新消息。系统150还可包括优先级定序规则以确定数据串流的基于优先级的消息序列。此外，系统150可包括传输处理规则以提供预传输和传输后特殊处理，例如压缩和/或加密。
在某些实施例中，系统150提供故障容忍能力以帮助保护数据完整性和可靠性。例如，系统150可使用用户定义的队列选择规则以将消息区分成队列。例如，所述队列根据用户定义的配置来确定大小。例如，所述配置指定队列可能消耗的最大存储器量。此外，所述配置可能允许用户指定位置和可用于队列溢出的辅助存储装置的量。在填充队列中的存储器之后，可在辅助存储装置内将消息列队。当辅助存储装置也填满时，系统150可在队列中移除最旧消息，记录错误消息，并将最新消息列队。如果针对操作模式启用归档，那么可使用未经由网络发送消息的指示符来归档出列消息。
例如，可针对特定应用基于每一链路而配置在系统150中用于队列的存储器和辅助存储装置。在网络可用性周期之间的较长时间可对应于较多存储器和辅助存储装置以支持网络中断。系统150可与网络建模和模拟应用程序整合，(例如)以帮助识别大小确定来帮助确保队列经适当地大小确定且中断之间的时间足以帮助实现稳定状态并帮助避免最终队列溢出。
此外，在某些实施例中，系统150提供计量入站(“定形”)与出站(“管制”)数据的能力。管制和定形能力有助于解决网络中的定时的失配。定形有助于防止网络缓冲器充满在低优先级数据后面排队等候的高优先级数据。管制有助于防止应用程序数据消费者由于低优先级数据而超限。管制和定形由两个参数来支配：有效链路速度和链路比例。例如，系统150可形成数据串流，其不超过有效链路速度乘以链路比例。可随网络变化而动态地修改所述参数。所述系统还可存取检测到的链路速度以支持关于数据计量的应用程序等级决策。由系统150提供的信息可与其它网络操作信息组合来帮助决定什么链路速度适合给定的网络情景。
图4说明根据目前描述的技术的一实施例用于独立于网络硬件和/或协议将QoS算法施加到数据的系统400。系统400包括第一网络410、第二网络420、计算装置430和第一和第二网络410、420中的一者或一者以上中的多个节点110。
第一和第二网络410、420可包括任何用以经由数据或数据子组来传送信息的网络。例如，第一和第二网络410、420可类似于上文描述的网络120。在一实施例中，第一和/或第二网络410、420每一者包含低速或高速网络。低速网络可包括任何具有有限带宽容量或可用性的网络。例如，低速网络可包含LAN，例如军用战术网络。在一实施例中，低速网络是战术网络，例如战术卫星(“TACSAT”)网络或战术HF网络。在另一实例中，低速网络可包括无线电或基于IP的无线电网络。高速网络可包括任何具有较大带宽容量或可用性的网络。一般来说，高速网络具有比低速网络更大的带宽或处理量。例如，高速网络可包含一个或一个以上网络，其具有传统上较大的带宽连接和较高数据处理量。在一实施例中，高速网络包含以太网连接和/或EPLRS网络。
在一实施例中，第一和第二网络410、420使用不同的硬件和/或不同的协议在每一网络410、420内的节点110之间或在网络410中的节点110与网络420中的节点110之间传送数据。尽管在图4中仅说明了两个网络，但不希望这成为对目前描述的技术的限制。目前描述的技术适用于更大或更小数目的网络。例如，目前描述的技术可应用于单一网络或三个或三个以上网络。此外，不希望每一网络410、420中所说明的节点110的数目成为对目前描述的技术的限制。目前描述的技术适用于网络中的更大或更小数目的节点110。
例如，计算装置430可包括于上述图1的通信系统150中。计算装置430包含能够执行电子处理或数据通信的任何系统、装置、设备或者系统、装置或设备的群组。例如，计算装置430可包含个人计算机，例如台式或膝上型计算机或服务器计算机。在一实施例中，例如，计算装置430还可包含网络硬件组件，例如网络路由器或网络交换机。
计算装置430包括计算机可读存储媒体。例如，计算装置430包括与装置430通信的硬盘驱动器、CD驱动器、DVD驱动器或存储键。在另一实施例中，计算装置430与远程计算机可读存储媒体通信。例如，计算装置430可具有与远离装置430的服务器或其它存储器的有线或无线通信链路。
与计算装置430通信的计算机可读存储媒体包括用于计算机的指令组。在一实施例中，所述指令组包含在能够在计算装置430上运行或执行的一个或一个以上软件应用程序中。所述指令组可包括一个或一个以上软件例行程序，其用于使计算装置430能够在传输层处或之上将一个或一个以上QoS算法施加到传送到连接到计算装置430的节点110或从节点110传送的数据或数据子组。
所述指令组使计算装置430能够独立于网络的硬件和/或网络传送数据所使用的协议来针对在网络410、420内传送、传送到网络410、420和/或从网络410、420传送的数据提供数据处理量的动态管理。因此，所述指令组的一个技术效果是改进传送到给定网络、从给定网络传送或在给定网络内传送的数据的处理量。
在操作中，计算装置430连接到第一网络410中的节点110。例如，膝上型计算机可经由串行端口连接到军用战术网络中的无线电。计算装置430所连接到的节点110可传输和/或接收经由数据或数据子组所传送的信息。例如，所述信息可经由数据包、单元或帧或作为数据串流来传送。所述数据或数据子组可被传送到相同或不同网络410、420中的其它节点110和/或从所述其它节点110传送。
在一实施例中，多个装置430可连接到多个节点110。例如，两个或两个以上节点110可每一者连接到一计算装置430。
当将数据或数据子组传送到计算装置430所连接到的节点110或从所述节点110传送时，存储在计算机可读存储媒体(与计算装置430通信)上的指令组施加一个或一个以上QoS算法。所述指令组可包括一个或一个以上例行程序，例如QoS例行程序。例如，所述指令组和(多个)例行程序可包含在一个或一个以上软件应用程序中。
在优选实施例中，所述指令组以标准可扩展标记语言(“XML”)来编写。在另一实施例中，经由自定义动态链接库(“DLL”)将所述指令组提供到计算装置430。自定义DLL的使用可优于XML，在XML中必须支持极低的等待时间要求。
当应用程序开启网络套接以传输数据时，指令组可在协议堆叠的顶部过滤数据。所述指令组可对用户透明，因为指令使用装置430的操作系统所提供的TCP/IP套接接口。
一旦将计算装置430连接到第一网络410中的节点110，节点110便将一个或一个以上数据子组传送到第一和/或第二网络410、420中的至少一个其它节点110。此外，节点110可从第一和/或第二网络410、420中的至少一个其它节点110接收一个或一个以上数据子组。与计算装置430通信的指令组中的QoS例行程序将一个或一个以上QoS算法施加到所述数据子组。
在OSI七层模型的传输层处或之上将所述QoS算法施加到所述数据或数据子组以维持网络硬件独立性和/或指令组的协议独立性。如上文所提及，图2说明根据目前描述的技术的一实施例OSI七层模型200(上文所描述)和用于计算装置430的指令组的操作的示意图。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(例如，使用连接到计算装置430的节点110)经由链路294将数据290传送到接收用户292(例如，在另一节点110处)。
根据目前描述的技术，在计算装置430上操作的所述指令组在OSI模型200的传输层240处或之上的层级296处实施一个或一个以上QoS算法。这样做时，所述指令组能够优化网络可用的带宽，同时提供目前描述的技术的网络独立性。如上所述，“优化”是指QoS算法可用于增加网络中的带宽使用效率。
换句话说，传统QoS解决方案是网络特定的，其针对每一网络类型具有不同的QoS解决方案配置。然而，根据目前描述的技术，计算装置430能够将QoS算法施加到传输到网络410、420、从网络410、420传输或在网络410、420内传输的数据，而不“硬连线”到给定网络410、420的硬件或受其限制。
所述QoS算法可包括将数据传输到给定目的地所采用的优先级或次序的任何基于规则或参数的调整。换句话说，QoS算法可包括给予较高优先级数据优先的一个或一个以上规则或参数。这样做时，所述QoS算法可优化带宽，在数据中所含的信息上建立或设定优先级，并在带宽在给定数据链路上或在给定网络内变得受约束时管理数据链路，如上所述。同样，“优化”是指QoS算法可用于增加网络中的带宽使用效率。例如，优化带宽使用率可包括(例如)移除功能上冗余的消息、消息串流管理或定序和消息压缩。设定信息优先级可包括(例如)以比基于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定序算法将消息定序到数据串流上。数据链路管理可包括(例如)网络测量的基于规则的分析，以影响规则、模式和/或数据传输的变化。
如上所述，QoS算法还可包括基于用户可配置规则确定数据的优先级。例如，消息可以用户配置的定序规则(例如，资源缺乏、循环、相对频率等)所规定的次序而定序到数据串流上。可(例如)基于消息内容来区分传统QoS方法无法区分的数据消息。
QoS算法还可用于通过根据选定模式动态地修改链路来管理数据链路。模式包含用于在网络链路上控制往返于传输层的数据传播的规则和配置信息的集合。所述模式可指定处理量管理规则、归档配置、传输前和传输后规则以及传输选择。
通过施加QoS算法，传送到节点110(计算装置430连接到节点110)或从其传送的数据子组可以优先级次序来传送和/或接收。即，可以由QoS算法确定的优先级已确定的次序，由节点430(计算装置430连接到节点430)来确定数据子组的优先级并传送或接收所述数据子组。在以优先级次序传送和/或接收数据子组的过程中，QoS算法可增加包括计算装置430所连接到的节点110的网络410内的带宽使用效率。此外，QoS算法可管理网络410的一个或一个以上数据链路，如上所述。
在一实施例中，计算装置430可与其在第一网络410中曾连接到的节点110断开并连接到第二网络430中的另一不同节点110。第二网络420可采用与第一网络410不同的硬件和/或通信协议。
一旦将计算装置430连接到第二网络430中的节点110，与计算装置430通信的指令组的QoS例行程序就可再次在传输层处或之上将一个或一个以上QoS算法施加到传送到节点110(连接到装置430)和/或从节点110传送的一个或一个以上数据子组，如上所述。再次，当计算装置430和QoS例行程序在传输层处或之上施加QoS算法时，网络410、420的不同硬件和/或网络410、420的不同通信协议变得较不相关。即，计算装置430可施加所述QoS算法而不管所采用的不同网络410、420硬件和/或协议如何。因而，计算装置430能够独立于网络硬件和/或协议来施加QoS算法。
图5说明根据目前描述的技术的一实施例用于独立于网络硬件和/或协议来施加QoS算法的方法500的流程图。根据方法500，首先在步骤510处，将计算装置430连接到第一网络410中的节点110。计算装置430所连接到的节点110可为传送到网络410、从网络410传送或在网络410内传送的一个或一个以上数据子组的源和/或接收方。
接下来，在步骤520处，将一个或一个以上QoS算法施加到传送到计算装置430所连接到的节点110和/或从节点110传送的一个或一个以上数据子组。如上所述，在OSI七层模型的传输层处或之上将所述QoS算法施加到所述数据。这样做时，方法500使得能够独立于网络的硬件和/或协议将QoS算法施加到传送到网络、从网络传送或在网络内传送的数据。
同样如上所述，施加所述QoS算法可导致网络410中的增加的带宽使用效率，可建立在数据中传送的信息的优先级，且/或可管理网络410的一个或一个以上数据链路。
接下来，在步骤530处，计算装置430与第一网络410中的节点110断开并连接到第二网络420中的不同节点110。如上所述，第一和第二网络410、420可包括不同的网络硬件和/或通信协议以将数据传送到各别网络、从各别网络传送数据或在各别网络内传送数据。
接下来，在步骤540处，将一个或一个以上QoS算法施加到传送到计算装置430在第二网络420中所连接到的节点110和/或从所述节点110传送的一个或一个以上数据子组。如上所述，在OSI七层模型的传输层处或之上将所述QoS算法施加到数据。同样如上所述，施加所述QoS算法可导致网络420中的增加的带宽使用效率，可建立在数据中传送的信息的优先级，且/或可管理网络420的一个或一个以上数据链路。
在目前描述的技术的一实例中，计算装置430可连接到图3的若干网络中所说明的第一LAN 310中的节点110。计算装置430所连接到的节点110可为(例如)士兵的卫星无线电。计算装置430可经由连接(例如USB连接或串行连接)而连接到所述士兵的无线电。一旦将计算装置430连接到所述士兵的无线电，计算装置430和与装置430通信的指令组的QoS例行程序便可将QoS例行程序施加到从所述士兵的无线电传输的数据。
例如，可将所述QoS算法施加到从LAN 310中的士兵的无线电传输到空中战斗单位340(例如飞机)和/或地面战斗单位330(例如坦克)的位置数据。如上所述，计算装置430和QoS例行程序在传输层处或之上将所述算法施加到数据以提供网络独立性。
通过将所述QoS算法施加到所述位置数据，可根据位置信息的优先级来建立传输数据的次序。例如，关于敌方军队位置的位置信息可接收比关于敌方无人地面战斗单位位置的位置信息更高的优先级。如果士兵的无线电试图传输这两种类型的位置信息，那么可通过QoS算法给予关于敌方军队位置的位置信息较高优先级并在其它类型的较不重要的位置信息之前进行传输。
在类似的实例中，可将所述QoS算法施加到从空中战斗单位340(例如飞机)和/或地面战斗单位330(例如坦克)传输到LAN 310中的士兵的无线电的位置数据。再次，通过将所述QoS算法施加到位置数据，可根据位置信息的优先级来建立传输数据的次序。例如，关于敌方军队位置的位置信息可接收比关于敌方无人地面战斗单位位置的位置信息更高的优先级。如果侦察飞机340试图警告LAN 310中的士兵敌方军队的位置，那么关于敌方军队位置的位置信息可通过QoS算法给予较高优先级并在其它类型的较不重要的位置信息之前由士兵的无线电来接收。
计算装置430接着可与LAN 310中的士兵的无线电断开并连接到第二LAN 320中的地面战斗单位(例如坦克)或另一士兵的无线电。计算装置430和QoS例行程序接着可施加QoS算法以调整地面战斗单位或士兵的无线电传输和/或接收数据的优先级，如上所述。即便第二LAN 320采用不同于第一LAN 310的硬件和/或通信协议，将QoS算法施加到传送到LAN 310中的士兵的无线电和/或从所述士兵的无线电传送的数据的相同计算装置430也可将QoS算法施加到传送到LAN 320中的士兵的无线电和/或从所述士兵的无线电传送的数据。再次，当在传输层处或之上施加QoS算法时，计算装置430进行的QoS算法的施加独立于网络硬件和/或协议。因此，网络硬件和/或协议的变化不会影响计算装置430将QoS算法施加到所传送数据的能力。另外，计算装置430所连接到的节点110的变化也不会影响计算装置430将QoS算法施加到所传送数据的能力。
通过将QoS算法应用于采用不同硬件和/或协议的多种网络，目前描述的技术使得能够独立于网络硬件和/或协议将QoS算法施加到数据。换句话说，目前描述的技术以独立于网络的方式提供QoS算法的施加。虽然当前QoS解决方案可能限于联系到网络的硬件，但目前描述的技术可独立于网络的各别硬件和/或协议而应用于多种网络。

Claims (7)

1.一种用于施加一个或多个服务质量“QoS”算法的装置，所述装置包括：
用于将计算装置连接到第一网络的装置；
用于独立于所述第一网络的协议，将所述“QoS”算法施加到一个或多个数据子组的装置，且其中
所述用于施加的装置包括用于在所述第一网络的所述协议的传输层之上将所述“QoS”算法施加到所述数据子组的装置，所述服务质量“QoS”算法执行处理量管理功能，包括：
-优化带宽使用，
-设定信息优先级，以及
-管理所述网络中的数据链路以便增加用以传送数据的带宽使用效率，其中
-优化带宽使用包括移除功能上冗余的消息、消息串流管理或定序，以及消息压缩，
-设定信息优先级包括区分消息类型，以及经由基于选定规则的定序算法将消息定序到数据串流上，且
-数据链路管理包括网络测量的基于规则的分析以影响规则、模式和/或数据传输的变化。
2.根据权利要求1所述的装置，其中所述用于将计算装置连接到第一网络的装置能够与所述第一网络断开并连接到第二网络中的节点，以将一个或多个QoS算法施加到在所述第二网络中传送的一个或多个数据子组。
3.根据权利要求2所述的装置，其中所述第一网络的所述协议不同于所述第二网络的协议。
4.根据权利要求1所述的装置，其中优化带宽使用包括：
-采用队列选择规则将消息区分成消息队列，使得在所述数据串流上向消息指派优先级和适当的相对频率，以及
-使用功能冗余规则来管理功能上冗余的消息，其中如所述功能冗余规则所定义，
如果一消息与尚未在所述网络上发送的先前消息并非充分不同，那么所述消息是功能上冗余的，或其中新消息含有取代尚未发送的较旧消息的数据，
-使用优先级定序规则确定所述数据串流的基于优先级的消息序列，以及
-使用传输处理规则提供传输前和传输后特殊处理，包括压缩和/或加密。
5.根据权利要求1所述的装置，其中在所述传输层的顶部上的主机节点上执行所述QoS算法，且当应用程序开启套接时，此时在协议堆叠中过滤数据。
6.一种用于施加一个或多个服务质量“QoS”算法的方法，所述方法包括：
将计算装置连接到第一网络；
独立于所述第一网络的协议，将所述“QoS”算法施加到一个或多个数据子组，且其中
所述施加步骤包括在所述第一网络的所述协议的传输层之上将所述“QoS”算法施加到所述数据子组，所述服务质量“QoS”算法执行处理量管理功能，包括：
-优化带宽使用，
-设定信息优先级，以及
-管理所述网络中的数据链路以便增加用以传送数据的带宽使用效率，其中
-优化带宽使用包括移除功能上冗余的消息、消息串流管理或定序，以及消息压缩，
-设定信息优先级包括区分消息类型，以及经由基于选定规则的定序算法将消息定序到数据串流上，且
-数据链路管理包括网络测量的基于规则的分析以影响规则、模式和/或数据传输的变化。
7.根据权利要求6所述的方法，其进一步包括：
将所述计算装置连接到第二网络；以及
将一个或多个QoS算法施加到在所述第二网络中传送的一个或多个数据子组，其中所述第二网络的协议不同于所述第一网络的所述协议。
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