CN101605057B - 一种家庭网关实现下行Qos的方法和系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种家庭网关实现下行Qos(Quality of Service，服务质量)的方法和系统，为网管提供多种下行Qos配置策略以及管理媒介的配置接口，网管可以根据当前网络的组网情况，通过管理媒介的配置接口对当前下行Qos配置策略进行调整，并通过Qos配置管理模块使调整后的下行Qos配置策略生效。当数据流量过载或发生网络拥塞时，按照本发明的技术方案执行下行Qos配置策略，能够有效保证关键业务的质量，提升用户的使用体验，同时也能改善网络拥塞的状态。
Description
技术领域
本发明涉及互联网应用技术领域，尤其涉及一种通信设备实现下行Qos(Quality of Service，服务质量)的方法和系统。
背景技术
随着互联网及其应用技术的不断发展，人们利用互联网可以享受越来越丰富的服务种类，通信设备也随之集成了越来越丰富的网络应用业务，以家庭网关为例，它作为家庭用户访问互联网的门户，除了为用户提供基本的上网业务外，还提供了网络视频、网络电话、视频监控等业务。而上网业务又可以细分为浏览网页、P2P(peer to peer，端到端)下载等多项子业务。因此，可以预期的是，随着家庭网络的不断发展和家庭内联设备的多样化，基于家庭网关的业务会越加丰富。
在保证用户的体验和感受方面，家庭网关上的QoS功能正发挥着越来越重要的作用。目前的标准规范，如业内公认的TR098规范，以及目前家庭网关的QoS功能普遍实现方式，采用的都是上行QoS模型。固然，上行QoS可以良好的解决上行带宽受限情况下，如ADSL(Asymmetric Digital Subscriber Line，非对称数字用户线路)上行网关在上行多个业务的情况下，对高优先级业务的保证，但是伴随家庭网络业务的多样化发展，特别是IPTV(Internet ProtocolTelevision，交互式网络电视)和P2P下载等对于下行网络流量有较高要求的业务的流行，只保证上行QoS已无法满足用户在实际使用网络服务时的体验和感受。举个例子，由于P2P下载和IPTV的下行流量都要求非常大，如果用户观看IPTV的同时在进行P2P下载，那么IPTV会出现画面不连续和短暂中断的现象，出现问题后，由于目前的家庭网关不具备下行QoS功能，用户只能选择停止当前正在进行的下载业务，或是在下载软件上手动将下载流量降低，但应该将下载流量降低到何种程度，用户却不易评估。因此，使用现有的家庭网关，在出现网络带宽不够用时，要么不能同时兼顾所有的业务，要么虽兼顾了所有业务，但是不能保证网络资源得到充分的利用。另外，对于运营商来讲，在网络拥塞的特定情况下，仅采用家庭网关下行QoS功能，不能迅速改善网络拥塞的状况。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，提供一种家庭网关实现下行Qos的方法和系统，当数据流量过载或发生网络拥塞时有效保证关键业务的质量，提升用户的使用体验。
本发明采用的技术方案是，所述家庭网关实现下行Qos的方法，包括：Qos配置管理模块从数据库中获取当前下行Qos配置策略，根据当前网络的组网情况执行下行Qos配置策略。
作为一种优选的技术方案，该方法中所述根据当前网络的组网情况执行下行Qos配置策略的方式为：Qos配置管理模块将下行Qos配置策略通过管理媒介配置接口提供给网管，由网管根据当前网络的组网情况调整当前下行Qos配置策略，并通过Qos配置管理模块使调整后的下行Qos配置策略生效。
所述下行Qos配置策略为资源限制策略、P2P流量限制策略或下行限速策略。
所述资源限制策略包括：将业务按照业务类型加以分类，为各种类型业务的数据流分配固定的存储数据包的内存空间个数上限，各种类型业务的所述内存空间个数上限之和不超过网络带宽；
当收到数据包时，根据数据包所属的业务类型判断是否还有可分配的内存空间，若是，则将所述业务类型的已分配内存空间个数加一，否则丢弃所述数据包；当释放所述数据包时，将已分配内存空间个数减一。
所述下行限速策略包括：将业务按照业务类型进行分类，并为每种业务类型设置对应的优先级；当收到数据包时，根据数据包所属的业务类型，将其调度到不同优先级的队列等待处理；按照队列的优先级高低顺序处理相应业务的数据包。
作为另一种优选的技术方案，该方法中所述根据当前网络的组网情况执行下行Qos配置策略的方式为：在Qos配置管理模块中配置与网络组网情况相关参数条件的判断机制，用于根据当前网络的组网情况触发调整下行Qos配置策略并使其生效。
所述资源限制策略包括：根据业务类型对业务设定优先级，然后为最低优先级业务的数据流分配存储数据包的内存空间个数上限；
当收到数据包时，根据数据包所属业务类型的优先级判断是否还有可分配的内存空间，若是，则将所述业务类型的已分配内存空间个数加一，否则丢弃所述数据包；当释放所述数据包时，将已分配内存空间个数减一。
本发明还提供一种家庭网关实现下行Qos的系统，包括：
Qos配置管理模块，用于从数据库中获取当前下行Qos配置策略，根据当前网络的组网情况调整当前下行Qos配置策略，并通过调用下行Qos功能模块使下行Qos配置策略生效；
数据库，用于存储当前下行Qos配置策略；
下行Qos功能模块，用于执行下行Qos配置策略。
所述下行Qos功能模块进一步包括：资源限制子模块、P2P流量限制子模块和下行限速子模块中的至少任意一个子模块。
作为一种优选的技术方案，该系统中所述资源限制子模块，用于将业务按照业务类型加以分类，为各种类型业务的数据流分配存储数据包的内存空间个数上限，各种类型业务的所述内存空间个数上限之和不超过网络带宽；
当收到数据包时，根据数据包所属的业务类型判断是否还有可分配的内存空间，若是，则将所述业务类型的已分配内存空间个数加一，否则丢弃所述数据包；当释放所述数据包时，将已分配内存空间个数减一。
所述下行限速子模块，用于将业务按照业务类型进行分类，并为每种业务类型设置对应的优先级；当收到数据包时，根据数据包所属的业务类型，将其调度到不同优先级的队列等待处理；按照队列的优先级高低顺序处理相应业务的数据包。
作为另一种优选的技术方案，该系统中所述资源限制子模块，用于根据业务类型对业务设定优先级，然后为最低优先级业务的数据流分配存储数据包的内存空间个数上限；
当收到数据包时，根据数据包所属业务类型的优先级判断是否还有可分配的内存空间，若是，则将所述业务类型的已分配内存空间个数加一，否则丢弃所述数据包；当释放所述数据包时，将已分配内存空间个数减一。
采用上述技术方案，本发明至少具有下列优点：
本发明所述家庭网关实现下行Qos的方法和系统，为网管提供多种下行Qos配置策略以及管理媒介的配置接口，网管可以根据当前网络的组网情况，通过管理媒介的配置接口对当前下行Qos配置策略进行调整，并通过Qos配置管理模块使调整后的下行Qos配置策略生效。当数据流量过载或发生网络拥塞时，按照本发明的技术方案执行下行Qos配置策略，能够有效保证关键业务的质量，提升用户的使用体验，同时也能改善网络拥塞的状态。
附图说明
图1为本发明第一实施例所述家庭网关实现下行Qos的方法流程图；
图2为本发明第一实施例所述配置对应的资源限制策略实施生效的流程图；
图3为本发明第一实施例所述配置对应的下行限速策略实施生效的流程图；
图4为本发明第二实施例所述配置对应的资源限制策略实施生效的流程图；
图5为本发明第三实施例所述家庭网关实现下行Qos的系统结构示意图；
图6为本发明第五实施例所述家庭网关实现下行Qos的系统结构示意图。
具体实施方式
为更进一步阐述本发明为达成预定目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对本发明提出的所述家庭网关实现下行Qos的方法和系统，详细说明如后。
本发明第一实施例，如图1所示，一种家庭网关实现下行Qos的方法，包括如下具体步骤：
步骤1：网管向家庭网关的管理媒介配置接口发送命令，获取家庭网关中当前的下行QoS配置策略。
步骤2：管理媒介配置接口将该命令发送给QoS配置管理模块，QoS配置管理模块从数据库中获取当前的下行QoS配置策略，再经由管理媒介配置接口返回给网管。由于本发明为网管提供了三种下行Qos配置策略，每种下行Qos配置策略都能实现下行Qos功能，在此基础上，网管还可以根据当前的组网环境以及家庭网络中运行的业务情况灵活的调整下行Qos配置策略。
当然，也可以在家庭网关侧的QoS配置与网络组网情况相关参数条件的判断机制，用于根据当前网络的组网情况触发调整下行Qos配置策略并使其生效，从而以减少人为的参与，降低成本，由于实际的网络环境复杂多变，需求也是灵活多样的，本发明不对具体的选择下行Qos策略的方式加以限定，再者这一内容是本领域常用的技术手段，故此处不详述。
步骤3：网管接收到家庭网关当前的下行QoS配置策略后，根据网络组网的情况判断是否需要对当前的下行Qos配置策略进行调整，如果是，则向Qos配置管理模块下发调整后的下行Qos配置策略，否则保持原状，流程结束。
步骤4：QoS配置管理模块收到调整后的下行QoS配置策略后，进行必要的校验，如果调整后的下行QoS配置策略是资源限制策略，那么跳转步骤5；
如果调整后的下行QoS配置策略是P2P流量限制策略，那么跳转步骤6；
如果调整后的下行QoS配置策略是下行限速子策略，那么跳转步骤7。
步骤5：QoS配置管理模块向资源限制子模块下发命令，配置对应的资源限制策略实施生效。
步骤6：QoS配置管理模块向P2P流量限制子模块下发命令，配置对应的P2P流量限制策略实施生效。
步骤7：QoS配置管理模块向下行限速子模块下发命令，配置对应的下行限速策略实施生效。
具体的，步骤5中采用的是内存空间定值分配策略，如图2所示，所述配置对应的资源限制策略实时生效的过程如下：
步骤a1.资源限值子模块将全部业务按照业务类型加以分类，为各种类型业务的数据流分配固定的存储数据包的内存空间个数上限，此时，可以将存储影响用户体验和感受的关键业务数据包的内存空间个数设置较大一些，只要各种类型业务的所述内存空间个数上限之和不超过网络带宽即可；本实施例中采用的是内存空间定值分配的资源限制策略，通常适用于业务类型较少的组网情况，此时对每种类型的业务数据包分配内存空间个数上限也不会过多的占用系统资源。
步骤b1.当收到数据包时，资源限值子模块根据数据包所属的业务类型判断是否还有可分配的内存空间，若是，则将所述业务类型的已分配内存空间个数加一，否则丢弃所述数据包。
步骤c1.当释放所述数据包时，资源限值子模块将已分配内存空间个数减一。
具体的，步骤6中配置对应的P2P流量限制策略实施生效的过程是：家庭网关通过防火墙关闭掉一部分用户发起建立的连接，以此降低P2P下载业务的速度，本实施例中采用的P2P流量限制策略，通常适用于全业务中包含P2P业务的组网情况，通过降低P2P下载业务相对于其他业务的优先级，在带宽使用上，先满足其他业务的运行。
可选的，P2P流量限制子模块，可以监测业务流量，并定时通过Qos配置管理模块和管理媒介配置接口上报网管。这部分内容是本领域现有技术，故此处不详述。
具体的，如图3所示，步骤7中配置对应的下行限速策略实施生效的过程如下：
步骤a2.下行限速子模块将业务按照业务类型进行分类，并为每种业务类型设置对应的优先级；
步骤b2.当收到数据包时，下行限速子模块根据数据包所属的业务类型，将其调度到不同优先级的队列等待处理；
步骤c2.下行限速子模块按照队列的优先级高低顺序处理相应业务的数据包。
本实施例中采用的下行限速策略，通常适用于除单一业务的组网情况，通过将不同类型的业务调度到不同优先级的队列，使不同的业务能按照实际需求的先后顺序进行处理。
可选的，下行限速子模块可以实时的对业务流量进行监测，并将监测结果定时通过Qos配置管理模块和管理媒介配置接口上报网管。
本发明第二实施例，一种家庭网关实现下行Qos的方法与第一实施例中的方法大致相同，其区别在于，步骤5采用的是高优先级保证的资源限制策略，具体的，如图4所示，所述配置对应的资源限制策略实时生效的过程如下：
步骤a3.资源限值子模块根据业务类型对业务设定优先级，优先级最高的业务通常是影响用户体验和感受的关键业务，然后为最低优先级业务的数据流分配存储数据包的内存空间个数上限；本实施例中，采用的是高优先级保证的资源限制策略，通常适合网络中业务类型较多的组网情况，若仍按照第一实施例中步骤5的内存分配定值策略为每一类型业务的数据包分配固定的内存空间个数上限，在分配和处理上比较消耗系统资源。
步骤b3.当收到数据包时，根据数据包所属业务类型的优先级判断是否还有可分配的内存空间，若是，则将所述业务类型的已分配内存空间个数加一，否则丢弃所述数据包；
步骤c3.当释放所述数据包时，将已分配内存空间个数减一。
本发明第三实施例，如图5所示，一种家庭网关实现下行Qos的系统，包括：
管理媒介配置接口，用于向网管提供通过Qos配置管理模块获取的当前下行Qos配置策略；
Qos配置管理模块，用于从数据库中获取的当前下行Qos配置策略并上报给管理媒介配置接口，并将网管的指令下发到下行Qos功能模块；
数据库，用于存储当前下行Qos配置策略；
下行Qos功能模块，用于根据网管的指令执行下行Qos配置策略。该下行Qos功能模块进一步包括：资源限制子模块、P2P流量限制子模块和下行限速子模块中的至少任意一个子模块。
具体的，资源限制子模块，用于将业务按照业务类型加以分类，为各种类型业务的数据流分配存储数据包的内存空间个数上限，各种类型业务的所述内存空间个数上限之和不超过网络带宽；当收到数据包时，根据数据包所属的业务类型判断是否还有可分配的内存空间，若是，则将所述业务类型的已分配内存空间个数加一，否则丢弃所述数据包；当释放所述数据包时，将已分配内存空间个数减一。
P2P流量限制子模块，用于通过防火墙关闭掉一部分用户发起建立的连接，以此降低P2P下载业务的速度，其最终的目的是通过降低P2P下载业务相对于其他业务的优先级，在带宽使用上，先满足其他业务的运行。同时，可选的，P2P流量限制子模块，需要监测业务流量，并定时通过Qos配置管理模块和管理媒介配置接口上报网管。这部分内容是本领域现有技术，故此处不详述。
下行限速子模块，用于将业务按照业务类型进行分类，并为每种业务类型设置对应的优先级；当收到数据包时，根据数据包所属的业务类型，将其调度到优先级队列等待处理；按照优先级队列中的先后顺序处理相应业务的数据包。可选的，下行限速子模块需要实时的对业务流量进行监测，并将监测结果定时通过Qos配置管理模块和管理媒介配置接口上报网管。
本发明第四实施例，一种家庭网关实现下行Qos的系统与第三实施例中的所述系统大致相同，区别在于资源限制子模块实施资源限制的方式不同，具体的，
资源限制子模块，用于根据业务类型对业务设定优先级，然后为最低优先级业务的数据流分配存储数据包的内存空间个数上限；当收到数据包时，根据数据包所属业务类型的优先级判断是否还有可分配的内存空间，若是，则将所述业务类型的已分配内存空间个数加一，否则丢弃所述数据包；当释放所述数据包时，将已分配内存空间个数减一。
本发明所述家庭网关实现下行Qos的方法和系统，为网管提供多种下行Qos配置策略以及管理媒介的配置接口，网管可以根据当前网络的组网情况，通过管理媒介的配置接口对当前下行Qos配置策略进行调整，并通过Qos配置管理模块使调整后的下行Qos配置策略生效。当数据流量过载或发生网络拥塞时，按照本发明的技术方案执行下行Qos配置策略，能够有效保证关键业务的质量，提升用户的使用体验，同时也能改善网络拥塞的状态。
本发明第五实施例，如图6所示，一种家庭网关实现下行Qos的系统，包括：
Qos配置管理模块，用于从数据库中获取当前下行Qos配置策略，根据当前网络的组网情况调整当前下行Qos配置策略，并通过调用下行Qos功能模块使下行Qos配置策略生效；
数据库，用于存储当前下行Qos配置策略；
下行Qos功能模块，用于根据Qos配置管理模块的指令执行下行Qos配置策略。该下行Qos功能模块进一步包括：资源限制子模块、P2P流量限制子模块和下行限速子模块中的至少任意一个子模块。上述三种子模块所完成的功能与第三实施例或者第四实施例中的相同。
通过具体实施方式的说明，应当可对本发明为达成预定目的所采取的技术手段及功效得以更加深入且具体的了解，然而所附图示仅是提供参考与说明之用，并非用来对本发明加以限制。
Claims (11)
1.一种家庭网关实现下行Qos的方法，包括：Qos配置管理模块从数据库中获取当前下行Qos配置策略，根据当前网络的组网情况执行下行Qos配置策略，所述根据当前网络的组网情况执行下行Qos配置策略的方式为：Qos配置管理模块将下行Qos配置策略通过管理媒介配置接口提供给网管，由网管根据当前网络的组网情况调整当前下行Qos配置策略，并通过Qos配置管理模块使调整后的下行Qos配置策略生效。
2.根据权利要求1所述家庭网关实现下行Qos的方法，其特征在于所述下行Qos配置策略为资源限制策略、P2P流量限制策略或下行限速策略。
3.根据权利要求2所述家庭网关实现下行Qos的方法，其特征在于所述资源限制策略包括：
将业务按照业务类型加以分类，为各种类型业务的数据流分配固定的存储数据包的内存空间个数上限，各种类型业务的所述内存空间个数上限之和不超过网络带宽；
当收到数据包时，根据数据包所属的业务类型判断是否还有可分配的内存空间，若是，则将所述业务类型的已分配内存空间个数加一，否则丢弃所述数据包；当释放所述数据包时，将已分配内存空间个数减一。
4.根据权利要求2所述家庭网关实现下行Qos的方法，其特征在于所述资源限制策略包括：
根据业务类型对业务设定优先级，然后为最低优先级业务的数据流分配存储数据包的内存空间个数上限；
当收到数据包时，根据数据包所属业务类型的优先级判断是否还有可分配的内存空间，若是，则将所述业务类型的已分配内存空间个数加一，否则丢弃所述数据包；当释放所述数据包时，将已分配内存空间个数减一。
5.根据权利要求3或4所述家庭网关实现下行Qos的方法，其特征在于所述根据当前网络的组网情况执行下行Qos配置策略的方式替换为：在Qos配置管理模块中配置与网络组网情况相关参数条件的判断机制，用于根据当前网络的组网情况触发调整下行Qos配置策略并使其生效。
6.根据权利要求2所述家庭网关实现下行Qos的方法，其特征在于所述下行限速策略包括：
将业务按照业务类型进行分类，并为每种业务类型设置对应的优先级；当收到数据包时，根据数据包所属的业务类型，将其调度到不同优先级的队列等待处理；按照队列的优先级高低顺序处理相应业务的数据包。
7.一种家庭网关实现下行Qos的系统，包括：
管理媒介配置接口，用于向网管提供通过Qos配置管理模块获取的当前下行Qos配置策略；由网管根据当前网络的组网情况调整当前下行Qos配置策略并下发指令；
Qos配置管理模块，用于从数据库中获取当前下行Qos配置策略并上报给管理媒介配置接口，并将网管的指令下发到下行Qos功能模块；
数据库，用于存储当前下行Qos配置策略；
下行Qos功能模块，用于根据网管的指令执行下行Qos配置策略。
8.根据权利要求7所述家庭网关实现下行Qos的系统，其特征在于
所述下行Qos功能模块进一步包括：资源限制子模块、P2P流量限制子模块和下行限速子模块中的至少任意一个子模块。
9.根据权利要求8所述家庭网关实现下行Qos的系统，其特征在于所述资源限制子模块，用于将业务按照业务类型加以分类，为各种类型业务的数据流分配存储数据包的内存空间个数上限，各种类型业务的所述内存空间个数上限之和不超过网络带宽；
当收到数据包时，根据数据包所属的业务类型判断是否还有可分配的内存空间，若是，则将所述业务类型的已分配内存空间个数加一，否则丢弃所述数据包；当释放所述数据包时，将已分配内存空间个数减一。
10.根据权利要求8所述家庭网关实现下行Qos的系统，其特征在于所述资源限制子模块，用于根据业务类型对业务设定优先级，然后为最低优先级业务的数据流分配存储数据包的内存空间个数上限；
当收到数据包时，根据数据包所属业务类型的优先级判断是否还有可分配的内存空间，若是，则将所述业务类型的已分配内存空间个数加一，否则丢弃所述数据包；当释放所述数据包时，将已分配内存空间个数减一。
11.根据权利要求8或9或10所述家庭网关实现下行Qos的系统，其特征在于所述下行限速子模块，用于将业务按照业务类型进行分类，并为每种业务类型设置对应的优先级；当收到数据包时，根据数据包所属的业务类型，将其调度到不同优先级的队列等待处理；按照队列的优先级高低顺序处理相应业务的数据包。
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| GR01 | Patent grant |