CN102332950A - 卫星ip网络中基于网口进行限速和优先级调度的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种卫星IP网络中基于网口进行限速和优先级调度的方法，主要包括：对网络中IP业务流划分优先级；基于各个连接的限速，以及基于限制速率的优先级队列调度。本发明应用于卫星网络的接入设备，将基于网口的限速和优先级调度结合起来，弥补了现有网络设备仅在输出网络接口拥塞时QoS相关策略才起作用的不足，解决了卫星IP网络中带宽瓶颈处QoS失效的问题，对卫星网络中的多业务传输提供了支持，提高了卫星带宽资源的利用率。
Description
技术领域
本发明涉及卫星通信技术领域，尤其涉及卫星通信的IP接入技术，具体涉及卫星通信系统中IP业务的服务质量保证技术。
背景技术
卫星通信系统正在向着构建以IP协议为核心，实现与地面网络互联互通的方向发展。为了满足多种业务的传输需求，IP业务成为了当前卫星通信系统的主要应用。而基于IP的卫星网络是面向无连接的网络，IP分组按照一种“尽力而为”的原则传送业务，这种方法公平的对待各个不同业务的数据包，不确定性很强，无法满足各业务对延时、抖动、带宽等的不同需求。
服务质量保证(QoS)旨在针对各种业务流对延时、抖动、吞吐量的不同需求，为其提供不同的服务质量保证。端到端的服务质量保证需要网络中各个设备单元的共同协作，尤其是在网络的瓶颈处，需要设备的QoS模块能够提供有效的管理。卫星网络中带宽资源十分宝贵并且有限，使得网络的瓶颈存在于卫星链路处，拥塞也容易发生在这里。因此，必须在数据进入卫星网络时对网络的业务流进行有效的服务质量管理。
为了更好的与地面网络互联，卫星网络中设备之间多采用网口相连。卫星链路的资源有限，业务流汇聚在卫星网络的接入设备，当流量超过卫星链路的承载能力后就会出现拥塞，造成传输效率严重下降。因此，需要限制进入卫星链路的数据流量，同时启用QoS，管理不同优先级的业务流。
现有的路由器等网络设备都具有先进的QoS保障措施，但是这些策略只有在网络接口拥塞时相应的QoS策略才起作用，即对于基于网口的设备流量超过网口的承载能力，应用于卫星网络时就会造成QoS失效的问题。
发明内容
本发明的目的是为了解决基于网口的设备应用于卫星网络时服务质量保证机制存在的潜在问题，提出了一种基于网口进行限速和优先级调度的方法，用于对进入卫星网络的业务流进行QoS管理，通过合理划分卫星链路带宽，提高资源利用率。
本发明的技术方案为，卫星IP网络中基于网口进行限速和优先级调度的方法，是基于由发送端、卫星接入设备及接收端构成的卫星IP网络的数据传输系统来实现的，其特征在于包括以下步骤：
A、卫星接入设备接收发送端发送的数据包；
B、按照预先配置的优先级规则列表，为所述数据包划分优先级；对于不匹配任何规则的数据包放入默认队列处理；
C、按照队列调度策略，调度要发送的数据包出队；
D、按照限制速率调度发送步骤C所述数据包，一旦超出限制速率，数据包调度失败，所述数据包重新入队；
E、重复C、D步骤直到所有队列为空。
其中，所述步骤B中为数据包划分优先级是基于数据包的物理接口、源地址、目的地址、物理地址、IP协议，应用程序的端口号和IP数据包头中TOS或DSCP字段值进行的。
其中，所述步骤C中的队列调度策略根据需求进行配置。
其中，所述步骤D中的限制速率由用户基于网络的带宽瓶颈或基于卫星的各个连接方向进行配置。
本发明与现有技术相比所取得的有益效果：
在基于网口的设备中，不必等到网口拥塞，在任何输出速率下都可以启用QoS管理。对输出速率的限制不仅可以基于端口，也可以是基于各个连接方向的，如卫星IP网络中，用于限制通信的某两站之间的业务流量。
附图说明
图1是本发明的应用场景示意图。
图2是本发明的实施例示意图。
图3是本发明的实施例结构图。
图4是图3的工作流程图。
具体实施方式
为实现本发明，提供了一个卫星IP网络的数据传输系统，包括发送端、卫星接入设备及接收端，卫星接入设备可以是接入网关或接入路由器。其中：
发送端，用于发送不同业务的数据包；
卫星接入设备，用于接收发送端发送的业务数据包，并对发往接收端的业务流进行基于网口进行限速和优先级调度；
接收端，用于接收不同业务的数据包。
以下结合图1对本发明的优选实例进行说明，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1示出了一种卫星IP网络的数据传输系统的典型应用场景，主站和小站的用户IP网络通过卫星通信。用户各种类型的IP业务流汇聚到卫星网络的接入设备，卫星网络的接入设备可以是接入网关或接入路由器，它通过网口与调制解调器相连。本发明基于网口进行限速和优先级调度的方法应用在卫星网络接入设备的WAN口。
本发明支持单端配置，附图中卫星IP网络主站由于业务量比较大，卫星链路容易出现拥塞的情况，需要在主站的卫星接入设备应用基于网口进行限速和优先级调度的方法，小站端可以根据是否有回传信道及业务类型选择是否应用本发明。
图2示出了本发明的优选实施例，包括发送端、卫星接入设备及接收端，其中：
发送端，用于发送不同业务的数据包，可以是视频业务，VOIP话音业务，以及各种类型的数据业务。
卫星接入设备，在WAN口应用了基于网口进行限速和优先级调度的方法，用于接收发送端发送的业务数据包，将业务流划分成不同的优先级，以限制的速率按照队列调度策略调度不同的优先级队列，实现对输出业务流限速的同时保证不同业务的服务质量。
接收端，用于接收不同业务的数据包。接收发送端的视频业务，VOIP话音业务，以及各种类型的数据业务。
上述系统中无论是发送端还是接收端的业务流，都可以经过卫星接入设备进入卫星IP网络中传输。优选实例中接入设备只对进入卫星网络的业务流进行管理。由于发送端卫星网络接入设备的LAN口没有应用本发明，对相反方向的业务流仅作转发处理。
下面结合图3对基于网口进行限速和优先级调度的方法进行说明。
卫星IP网络中基于网口进行限速和优先级调度的方法，是基于由发送端、卫星接入设备及接收端构成的卫星IP网络的数据传输系统来实现的，其特征在于包括以下步骤：
A、卫星接入设备接收发送端发送的数据包；
B、按照预先配置的优先级规则列表，为所述数据包划分优先级；对于不匹配任何规则的数据包放入默认队列处理；
对所有接收到的数据包都需要进行解析，匹配预先配置的规则表，根据匹配结果，将不同类别的数据按照先进先出的原则放入不同的缓存中进行排队。
C、按照队列调度策略，调度要发送的数据包出队；
采用何种队列调度策略，由网络中业务类型和用户需求决定。
D、按照限制速率调度发送步骤C所述数据包，一旦超出限制速率，数据包调度失败，所述数据包重新入队；
按照网络的带宽瓶颈或卫星各个连接方向的速率，配置限速；基于数据包的大小进行速率控制；数据包调度失败后，启动定时器，等待一段时间后重新调度队列。
E、重复C、D步骤直到所有队列为空。
本发明的上述各实施例弥补了现有网络设备仅在链路拥塞时，即达到网口速率时，QoS相关策略才起作用的不足，独创了基于业务的优先级调度对流量进行限速的方法，解决了卫星IP网络中带宽瓶颈处QoS管理失效的问题，提高了卫星带宽资源的利用率。
本领域的普通技术人员可以理解：实现基于网口进行限速和优先级调度的方法可以通过程序指令相关的硬件或软件来完成，该程序在执行时，执行包括上述方法实施例的步骤。
最后应该说明的是：以上所述仅为本发明的优选实例，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可对前述实施例的技术方案进行修改，或对其他部分技术特征进行等同替换，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 (4)
1.卫星IP网络中基于网口进行限速和优先级调度的方法，是基于由发送端、卫星接入设备及接收端构成的卫星IP网络的数据传输系统来实现的，其特征在于包括以下步骤：
A、卫星接入设备接收发送端发送的数据包；
B、按照预先配置的优先级规则列表，为数据包划分优先级；对于不匹配任何规则的数据包放入默认队列处理；
C、按照队列调度策略，调度要发送的数据包出队；
D、按照限制速率调度发送步骤C所述数据包，一旦超出限制速率，数据包调度失败，重新入队；
E、重复C、D步骤直到所有队列为空。
2.如权利要求1所述卫星IP网络中基于网口进行限速和优先级调度的方法，其特征在于：所述步骤B中为数据包划分优先级是基于数据包的物理接口、源地址、目的地址、物理地址、IP协议，应用程序的端口号和IP数据包头中TOS或DSCP字段值进行的。
3.如权利要求1所述卫星IP网络中基于网口进行限速和优先级调度的方法，其特征在于：所述步骤C中的队列调度策略根据需求进行配置。
4.如权利要求1所述卫星IP网络中基于网口进行限速和优先级调度的方法，其特征在于：所述步骤D中的限制速率由用户基于网络的带宽瓶颈或基于卫星的各个连接方向进行配置。
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