CN102170663A - 基于3g的实时传输业务中保证服务质量的方法及设备 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于3G的实时传输业务中保证服务质量的方法，入端口接收到报文后，进行服务质量的处理并入队；在媒体流报文发送前，根据其时间戳，判断其在发送队列中的缓存时间是否超过设定的时间阈值，如是则进行丢弃，否则通过目的端口发送出去。本发明还公开了一种基于3G的实时传输业务中保证服务质量的设备。所述实时传输业务中保证服务质量的方法和设备，可以在网络带宽波动时充分利用网络带宽发送有效的媒体流报文，避免发送无效的媒体流报文。
Description
技术领域
本发明涉及服务质量的（Quality of Service，简称QoS）拥塞管理技术，尤其涉及网络通信设备中实时传输媒体流业务时的拥塞管理技术。
背景技术
随着3G（第三代移动通信）无线网络技术、数字媒体流压缩技术的发展，利用公网的TD-SCDMA（Time Division-Synchronous Code Division Multiple Access，即时分同步码分多址）、WCDMA（Wideband Code Division Multiple Access，即宽带码分多址）等无线网络传输媒体流成为一种非常便利的行业应用。3G网络脱胎于以语音为主业的2G网络，并非为传输大流量的数据而设计；综合考虑建设和运营成本以及网络承载能力，理想状态下，运营商通常分配给每个用户的传输带宽只有几百Kbps（比特率），一旦在同一基站范围内接入用户数量很大，系统还会自动降低分配给每个用户的带宽。
由于3G网络的带宽波动是客观存在、且无法完全避免的，对于媒体流实时业务而言，当拥塞发生时，需要采用适当的QoS拥塞管理方法来保证发送到目的端的数据有效，不会因为其时延太大而被目的端丢弃。QoS拥塞管理简单来说就是当队列发生拥塞时一种丢弃操作，传统的流量丢弃技术主要有尾部丢弃和RED（ Random Early Detection，即随机先期检测）、WRED（Weighted random early detection，即加权随机先期检测）拥塞避免算法。尾部丢弃即当报文需要入队但是此时队列资源不足时，该报文被直接丢弃而无法进入队列等待发送。WRED（RED）算法的核心工作原理为，当平均队列长度达到一定值时根据预先设置的规则，有选择性的丢弃一些报文，即工作前提条件是传输层上的协议对丢包敏感，例如TCP协议，丢包导致流量源端主动降低发送速率从而避免继续拥塞，对于那些对丢包不敏感的协议，如媒体流实时传输业务，WRED是完全没有用处的，相当于是尾丢弃。
在媒体流实时传输业务中，如果采用尾丢弃，会导致大量新到达的媒体流报文被直接丢弃，而队列中缓存的媒体流报文可能最终也会因为其时延太大而被目的端丢弃。另外为了减小报文的延迟，通常可以将队列资源减小，避免缓存较多的媒体流报文。对于特定情况下的媒体流实时传输业务而言，由于出口线路带宽的不稳定，当拥塞发生时，只有少量的媒体流报文被缓存在队列中，新到达的媒体流报文由于队列溢出而被丢弃了，同样，队列里面的媒体流报文由于缓存时间较长，在目的端仍然可能被丢弃。
发明内容
本发明的目的是克服已有技术的不足，提出一种基于3G的实时传输业务中保证服务质量的方法和设备，可以在3G网络带宽波动时充分利用网络带宽发送有效的媒体流报文，避免发送无效的媒体流报文。
本发明提出一种基于3G的实时传输业务中保证服务质量的方法，包括以下步骤：
a、入端口接收到报文后，进行服务质量的处理并入队；
b、在媒体流报文发送前，根据其时间戳，判断其在发送队列中的缓存时间
是否超过设定的时间阈值，如是则进行丢弃，否则通过目的端口发送出去。
具体的，所述步骤a中，进行服务质量的处理并入队，包括如下步骤：
a1、分类器根据预先设定的分类规则，将匹配的媒体流报文送入标记器中；
a2、媒体流报文在标记器中打上时间戳后，被送入拥塞管理单元；
a3、拥塞管理单元将媒体流报文进行队列映射，送入对应的发送队列。
具体的，步骤a3中，拥塞管理单元将媒体流报文进行队列映射时，首先判断是否发生拥塞，如对应的队列未满，则将待发送的媒体流报文送入对应的发送队列；否则判断发生拥塞，将发送队列中入队时间最早的报文丢弃，释放队列资源，再将当前待发送的媒体流报文入队。
具体的，步骤b中，根据媒体流报文的时间戳和出队时间的差值，判断媒体流报文在发送队列中的缓存时间是否超过设定的阀值。
优选的，所述媒体流报文的时间戳打在报文描述符中。
优选的，所述发送队列为实时传输协议队列。
本发明的另一个目的，还提供一种基于3G的实时传输业务中保证服务质量的设备，包括报文接收模块，服务质量处理模块和报文发送模块；
报文接收模块，用于接收来自各个入端口的报文；
服务质量处理模块，用于区分接收报文中的媒体流报文并打上时间戳，以
及对媒体流报文进行拥塞处理后送入对应的发送队列；并用于在发送队列中的媒体流报文发送之前，判断所述媒体流报文在发送队列中的缓存时间是否超过设定的时间阈值，如是则丢弃该报文，否则送入报文发送模块；
报文发送模块，用于将来自服务质量处理模块的报文交给目的端口进行发送。
具体的，所述服务质量处理模块包括：
分类器单元，用于根据预先设定的分类规则，将匹配的媒体流报文送入标记器中；
标记器单元，用于给媒体流报文打上时间戳，并送入拥塞管理单元；
拥塞管理单元，用于将媒体流报文进行队列映射，送入对应的发送缓冲区单元；
发送缓冲区单元，用于待发送媒体流报文的缓存；
调度处理单元，用于对发送缓冲区单元中的媒体流报文进行发送调度，并在发送之前根据其时间戳判断是否超过设定的时间阈值，如是则进行丢弃，否则通过目的端口发送出去。
优选的，所述拥塞管理单元，还用于将媒体流报文进行队列映射时，首先判断是否发生拥塞，如对应的队列未满，则将待发送的媒体流报文送入对应的发送队列；否则判断发生拥塞，将发送队列中存在时间最长的报文丢弃，释放队列资源，再将当前待发送的媒体流报文入队。
优选的，所述媒体流报文的时间戳打在报文描述符中。
本发明的有益效果：本发明针对媒体流实时传输业务中采用特殊报文丢弃方法，即当拥塞发生时，为了解决报文延时过大的问题，为每个报文打上时间戳，当报文出队时，检查该时间戳，如果检查到该报文在队列中的缓存时间已经超过了设定的阀值，则直接将报文丢弃掉，避免发送到目的端，可以在充分利用3G带宽发送有效数据。
附图说明
图1 是本发明实施例中实时传输业务中保证服务质量的方法流程图。
图2 是本发明实施例中媒体流报文的服务质量处理并入队的流程图。
图3是本发明实施例中拥塞管理单元对媒体流报文的处理流程图。
图4是本发明实施例中媒体流报文发送时的处理流程图。
图5是本发明实施例中实时传输业务中保证服务质量的设备结构框图。
图6是本发明实施例中服务质量处理模块的结构框图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下参照附图并举实施例，对本发明作进一步详细说明。
本发明针对媒体流数据的实时传输业务中，当拥塞发生时，使用特殊报文丢弃方法，即将队列中缓存时间最长的报文丢弃，同时在报文出队后发送之前，判断其在队列中缓存的时间如果超过设定的阈值，则进行丢弃，确保3G网络带宽的有效利用。本发明实施例的实时传输业务中保证服务质量的方法流程图，见图1，包括以下步骤：a、入端口接收到报文后，进行服务质量的处理并入队；b、在媒体流报文发送前，根据其时间戳，判断其在发送队列中的缓存时间是否超过设定的时间阈值，如是则进行丢弃，否则通过目的端口发送出去。所述的目的端口为3G接口。本实施例中，媒体流报文丢弃阀值，是根据接收端视频服务器设定的缓冲时间来设置的，建议不超过2秒。
图2是本发明实施例对报文进行服务质量处理的流程图，包括如下步骤：
在步骤201，分类器（Classifier）根据预先设定的分类规则，将匹配的媒体流报文送入标记器（Marker）中。本步骤中，报文进入入端口后，首先通过一个分类器。分类器根据预先设置的规则对报文进行分类，分类的原因主要是为后续QoS提供作用实体或者操作对象。本实施例中分类器根据媒体流采集器的IP地址和端口号，获取媒体流报文的五元组信息（源IP地址、目的IP地址、源端口号、目的端口号和协议号）来判断报文是否为媒体流报文，如是媒体流报文则送入标记器处理，其他报文则按照预先设置的其她先录入的规则对报文进行分类。
在步骤202，媒体流报文在标记器中打上时间戳后，被送入拥塞管理单元（Congestion Management）。本步骤中，标记器的主要功能就是根据分类或者监控的结果给报文进行流量标记。这些标记可以包括重新设置报文的丢弃优先级，DSCP标签或者一些内部处理标志。本实施例中标记器判断报文类型，在媒体流报文在报文描述符中给打上当前时间戳，再送入拥塞管理单元。
步骤203，拥塞管理单元将媒体流报文进行队列映射，送入对应的发送队列。参见图3，为本步骤实现的详细流程图。本步骤中，拥塞管理单元判断是否对应的发送队列是否已满，如队列已满，无法得到队列资源，则判断已经发生拥塞，根据报文类型分别处理。本实施例中，对于非媒体流报文根据预先设定的正常的QoS规则处理，对于媒体流报文采用头部丢弃，即将队列中存在时间最长的报文出队进行丢弃，释放队列资源，再进行入队，不丢弃新来到的媒体流报文。本实施例中，用RTP优先队列存储媒体流报文。
本实施例中，媒体流报文经过服务质量的处理后，调度器根据调度策略选择从那个队列取报文进行调度。参见图4，为队列调度的详细的实现流程图。调度器从队列取报文，首先要要进行超时判断，具体步骤为：首先判断报文类型，对于非媒体流报文直接发送，对于媒体流报文根据报文描述符中时间戳和出队时间，判断媒体流报文在队列中的缓存时间是否超过设定的媒体流报文丢弃阀值，如超过则丢弃该报文，否则送入3G接口发送。
本发明所述实时传输业务中保证服务质量方法的典型应用为一个设备，该
设备为具备3G接口的IP网络设备，可通过3G网络进行媒体流数据的实时传输。见图5，为本发明实施例的实施传输业务中保证服务质量的设备的结构框图，该设备包括报文接收模块，服务质量处理模块和报文发送模块；报文接收模块，用于接收来自各个IP网络端口的报文；服务质量处理模块，用于区分接收报文中的媒体流报文并打上时间戳，以及对媒体流报文进行拥塞处理后送入对应的发送队列；并用于在发送队列中的媒体流报文发送之前，判断所述媒体流报文在发送队列中的缓存时间是否超过设定的时间阈值，如是则丢弃该报文，否则送入报文发送模块；报文发送模块，用于将来自服务质量处理模块的报文交给3G出端口进行发送。
本实施例中，服务质量处理模块的机构框图见图6，包括：
分类器子单元，用于根据预先设定的分类规则，将匹配的媒体流报文送入标记器中；
标记器单元，用于给媒体流报文打上时间戳，并送入拥塞管理单元；
拥塞管理单元，用于将媒体流报文进行队列映射，送入对应的发送缓冲区单元；
发送缓冲区单元，用于待发送媒体流报文的缓存；
调度处理单元，用于对发送缓冲区单元中的媒体流报文进行发送调度，并在发送之前根据其时间戳判断是否超过设定的时间阈值，如是则进行丢弃，否则通过3G出端口发送出去。
本实施例的拥塞管理单元，还用于将媒体流报文进行队列映射时，首先判断是否发生拥塞，如对应的队列未满，则将待发送的媒体流报文送入对应的发送队列；否则判断发生拥塞，将发送队列中存在时间最长的报文丢弃，释放队列资源，再将当前待发送的媒体流报文入队。
本实施例中，媒体流报文的时间戳打在报文描述符中；媒体流报文丢弃阀值，根据接收端视频服务器设定缓冲时间来设置，一般不超过2秒。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。
Claims (10)
1.基于3G的实时传输业务中保证服务质量的方法，其特征在于，包括如下步骤：
a、入端口接收到报文后，进行服务质量的处理并入队；
b、在媒体流报文发送前，根据其时间戳，判断其在发送队列中的缓存时间
是否超过设定的时间阈值，如是则进行丢弃，否则通过目的端口发送出去。
2.如权利要求1所述基于3G的实时传输业务中保证服务质量的方法，
其特征在于，所述步骤a中，进行服务质量的处理并入队，具体包括如下步骤：
a1、分类器根据预先设定的分类规则，将匹配的媒体流报文送入标记器中；
a2、媒体流报文在标记器中打上时间戳后，被送入拥塞管理单元；
a3、拥塞管理单元将媒体流报文进行队列映射，送入对应的发送队列。
3.如权利要求2所述基于3G的实时传输业务中保证服务质量的方法，其特征在于，所述步骤a3中，拥塞管理单元将媒体流报文进行队列映射时，首先判断是否发生拥塞，如对应的队列未满，则将待发送的媒体流报文送入对应的发送队列；否则判断发生拥塞，将发送队列中入队时间最早的报文丢弃，释放队列资源，再将当前待发送的媒体流报文入队。
4.如权利要求1所述基于3G的实时传输业务中保证服务质量的方法，其特征在于，所述步骤b中，根据媒体流报文的时间戳和出队时间的差值，判断媒体流报文在发送队列中的缓存时间是否超过设定的阀值。
5.如权利要求1-4任一项所述基于3G的实时传输业务中保证服务质量的方法，其特征在于，所述媒体流报文的时间戳打在报文描述符中。
6.如权利要求5所述基于3G的实时传输业务中保证服务质量的方法，其特征在于，所述发送队列为实时传输协议队列。
7.基于3G的实时传输业务中保证服务质量的设备，其特征在于，所述设备包括报文接收模块，服务质量处理模块和报文发送模块；
所述报文接收模块，用于接收来自各个入端口的报文；
服务质量处理模块，用于区分接收报文中的媒体流报文并打上时间戳，以
及对媒体流报文进行拥塞处理后送入对应的发送队列；并用于在发送队列中的媒体流报文发送之前，判断所述媒体流报文在发送队列中的缓存时间是否超过设定的时间阈值，如是则丢弃该报文，否则送入报文发送模块；
所述报文发送模块，用于将来自服务质量处理模块的报文交给目的端口进行发送。
8.如权利要求7所述基于3G的实时传输业务中保证服务质量的设备，其特征在于，所述服务质量处理模块包括：
分类器单元，用于根据预先设定的分类规则，将匹配的媒体流报文送入标记器中；
标记器单元，用于给媒体流报文打上时间戳，并送入拥塞管理单元；
拥塞管理单元，用于将媒体流报文进行队列映射，送入对应的发送缓冲区单元；
发送缓冲区单元，用于待发送媒体流报文的缓存；
调度处理单元，用于对发送缓冲区单元中的媒体流报文进行发送调度，并在发送之前根据其时间戳判断是否超过设定的时间阈值，如是则进行丢弃，否则通过目的端口发送出去。
9.如权利要求8所述基于3G的实时传输业务中保证服务质量的设备，其特征在于，所述拥塞管理单元，还用于将媒体流报文进行队列映射时，首先判断是否发生拥塞，如对应的队列未满，则将待发送的媒体流报文送入对应的发送队列；否则判断发生拥塞，将发送队列中存在时间最长的报文丢弃，释放队列资源，再将当前待发送的媒体流报文入队。
10.如权利要求7-9任一项所述基于3G的实时传输业务中保证服务质量的设备，其特征在于，所述媒体流报文的时间戳打在报文描述符中。
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