CN102546546A - 标识网中实现QoS的方法和系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种标识网中实现服务质量的方法和系统，该方法包括：接入网关路由器(AGR)接收报文，根据所述报文中的源端或目的端的身份标识(AID)确定报文发送端或报文接收端的服务质量(QoS)服务等级；根据所述QoS服务等级将接收的报文放入对应调度优先级的缓冲队列中；所述AGR根据所述调度优先级调度处理对应的缓冲队列中的报文。本发明方法和系统可以在标识网中实现对服务质量的差异化管理。

Description

标识网中实现QoS的方法和系统
技术领域
本发明涉及通信技术领域，尤其涉及标识网中一种实现QoS的方法和系统。
背景技术
现有因特网广泛使用的TCP/IP(Transmission Control Protocol/InternetProtocol，传输控制协议/互联网络协议)协议中IP地址具有双重功能，既作为网络层的通信终端主机网络接口在网络拓扑中的位置标识，又作为传输层主机网络接口的身份标识。TCP/IP协议在设计之初并未考虑主机移动的情况。但是，当主机移动越来越普遍时，这种IP地址的语义过载缺陷日益明显。当主机的IP地址发生变化时，不仅路由发生变化，通信终端主机的身份标识也发生变化，这样将会导致路由负载越来越重，而且主机标识的变化还将导致应用和连接的中断。
身份标识和位置分离问题提出的目的是为了解决IP地址的语义过载和路由负载严重等问题，将IP地址的双重功能进行分离，实现对移动性、多家乡性、IP地址动态重分配、减轻路由负载及下一代互联网中不同网络区域之间的互访等问题的支持。
现有技术中，基于网络路由器的实现方法是有关身份标识和位置分离的解决方案之一。后面对该方案简称为标识网，这种方案的基本思想是：将网络划分为接入层和核心层，网络中的移动节点有两种标识类型：用户身份标识(Access Identifier，简称AID)和路由位置标识(Routing-Location Identifier，简称RID)。为网络中的每个用户配置唯一的AID，该AID在移动过程中始终保持不变；在数据转发过程中，AID只能在接入层使用，RID只能在核心层使用；在用户终端间应用层通信时，使用AID识别对端。
如图1所示，该标识网主要包括：无线接入网(RAN)、接入网关路由器(Access Gateway Router，简称AGR)、广义网关路由器(General SwitchRouter，简称GSR)、映射服务器(Identifier Mapping Server，简称IDMS)、认证中心等。下面分别给予介绍：
AGR，负责为各种移动节点(mobile node，MN)提供接入服务，为接入的用户分配RID，并将用户的数据报文进行标识封装后在骨干网中传输。
GSR的主要功能是根据数据报文中的路由位置标识RID进行选路和转发数据报文。
IDMS主要负责维护网络中用户身份标识和位置标识的映射关系，并向接入网关路由器和其它映射服务器提供查询服务。
在图1所示的该框架下，网络可划分为接入网和骨干网。接入网位于骨干网的边缘，负责所有终端的接入，在接入网RAN部分，所有的用户终端都使用AID进行寻址。骨干网负责通过不同接入网接入的终端的路由。接入网与骨干网在拓扑关系上没有重叠。通信主机之间应用层使用AID标识对端，用户终端间的通信只需使用对端的AID进行。
接入网关路由器位于骨干网和接入网的分界点，与接入网及骨干网接口，负责为终端提供接入服务、维护用户连接、转发用户数据等。用户终端的所有通信都通过所在接入网络的接入网关路由器进行转发和管理。
在网络中，由于用户和运营商签署的服务协议不同，所以要求运营商提供策略支持为用户提供有差异化的服务质量。
服务质量(Quality of Service，QoS)是运营商运营网络，提供服务需要解决的一个重要问题。针对不同的用户提供不同级别的服务质量，达到差异化服务，精细化运营，是提高运营商运营能力的重要手段。
如何在标识网中实现对服务质量的差异化管理，是一个有待解决的问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种标识网中实现QoS的方法和系统，以在标识网中实现对服务质量的差异化管理。
为了解决以上技术问题，本发明提供了一种标识网中实现服务质量的方法，该方法包括：
接入网关路由器(AGR)接收报文，根据所述报文中的源端或目的端的身份标识(AID)确定报文发送端或报文接收端的服务质量(QoS)服务等级；
根据所述QoS服务等级将接收的报文放入对应调度优先级的缓冲队列中；
所述AGR根据所述调度优先级调度处理对应的缓冲队列中的报文。
进一步地，报文的QoS服务等级越高对应的调度优先级越高，报文处理时延越小。
进一步地，所述AGR向认证中心请求对移动节点(MN)进行认证时，获取所述MN的QoS服务等级，并缓存所述MN的AID与QoS服务等级的对应关系，所述AGR根据所述源端或目的端的AID查询缓存的对应关系确定QoS服务等级。
进一步地，所述AGR缓存MN的AID与路由标识(RID)的映射关系，并根据所述映射关系对当前调度的缓冲队列中的报文进行处理和转发。
进一步地，所述AGR根据MN的QoS服务等级对对应映射关系进行老化管理，QoS服务等级越高，老化时间越长，QoS服务等级越低，老化时间越短。
为解决以上计数问题，本发明还提供了一种标识网中实现服务质量的系统，该系统包括标识网的接入网关路由器(AGR)，该AGR包括：
报文接收模块，用于接收报文；
调度优先级确定模块，用于根据接收的报文中的源端或目的端的身份标识(AID)确定报文发送端或报文接收端的服务质量(QoS)服务等级；以及根据所述QoS服务等级将接收的报文放入对应调度优先级的缓冲队列中；
报文缓冲模块，包括若干个缓冲队列，用于缓存对应QoS服务等级的报文；
报文处理模块，用于根据所述调度优先级调度处理对应的缓冲队列中的报文。
进一步地，报文的QoS服务等级越高对应的调度优先级越高，报文处理时延越小。
进一步地，该系统还包括认证中心，用于在AGR请求认证时，返回要认证的MN的QoS服务等级；
所述AGR还包括认证模块及缓存模块，所述认证模块，用于向认证中心请求对移动节点(MN)进行认证，并获取所述MN的QoS服务等级，所述缓存模块，用于缓存所述MN的AID与QoS服务等级的对应关系；所述调度优先级确定模块，根据所述源端或目的端的AID查询缓存的对应关系确定QoS服务等级。
进一步地，所述缓存模块还用于缓存MN的AID与路由标识(RID)的映射关系，所述报文处理模块，根据所述映射关系对当前调度的缓冲队列中的报文进行处理和转发。
进一步地，所述AGR还包括缓存管理模块，用于根据MN的QoS服务等级对对应的映射关系进行老化管理，QoS服务等级越高，老化时间越长，QoS服务等级越低，老化时间越短。
本发明方法和系统中，AGR根据源端或目的端的服务质量等级对接收的报文进行差异化调度处理，实现了服务质量的差异化管理。
附图说明
图1为现有技术的基于网络的身份标识和位置分离架构的网络拓扑示意图；
图2为本发明标识网中实现服务质量的方法示意图；
图3为MN发起业务流时的处理过程示意图；
图4为严格优先级调度方式示意图；
图5为本发明标识网中实现服务质量的系统的模块结构示意图。
具体实施方式
下文中将结合附图对本发明的实施例进行详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
如图2所示，本发明标识网中实现服务质量的方法包括：
步骤201：接入网关路由器(AGR)接收报文，根据所述报文中的源端或目的端的身份标识(AID)确定报文发送端或报文接收端的服务质量(QoS)服务等级；
认证中心在存储用户的身份信息(AID)的同时，通过策略设置用户的QoS服务等级，所述AGR向认证中心请求对移动节点(MN)进行认证时，获取所述MN的QoS服务等级，并缓存所述MN的AID与QoS服务等级的对应关系，所述AGR根据所述源端或目的端的AID查询缓存的对应关系确定QoS服务等级。
步骤202：根据所述QoS服务等级将接收的报文放入对应调度优先级的缓冲队列中；
步骤203：所述AGR根据所述调度优先级调度处理对应缓冲队列中的报文。
转发报文的时候，根据映射表中的QoS等级把报文放入不同优先级的缓冲队列，对用户采取有差异的、细化的服务。报文的QoS服务等级越高对应的调度优先级越高，报文处理时延越小。
所述AGR缓存MN的AID与路由标识(RID)的映射关系，并根据所述映射关系对当前调度的缓冲队列中的报文进行处理和转发。
所述AGR根据MN的QoS服务等级对对应映射关系进行老化管理，QoS服务等级越高，老化时间越长，QoS服务等级越低，老化时间越短。
在网络中存在大量的用户，而且存在大部分的低优先级或者普通用户长期不使用网络的情况，本发明采取基于用户QoS等级的方法管理AGR中管理的AID-RID的映射表目。
基于用户的QoS服务等级老化AGR设备上AID-RID映射条目的策略：
1.仅依据QoS服务等级确定老化时间
在AGR设备上按照用户等级管理AID-RID映射表，分为high、medium、normal和low四个组别，每个组群设置老化时间α，老化时间的大小关系为αhigh＞αmedium＞αnormal＞αlow。
2.依据QoS服务等级，同时结合登录频率或上线时间确定老化时间
在AGR设备上按照用户等级管理AID-RID映射表，分为high、medium、normal和low四个组别，每个组群设置基础老化时间α，基础老化时间的大小关系为αhigh＞αmedium＞αnormal＞αlow
AGR组别中每个新生成的映射表条目的老化时间取各自的基础值，按照用户登录的频率或者上线时间长短两种标准，每个组别另外还设置步长老化时间Δτ，步长老化时间的大小关系为Aτhigh＞Aτmedium＞Δτnormal＞Δτlow。
不管是以登录频率还是上线时间为标准，在AGR上设置频率或者时间的基础值θ，假设以登录频率为标准，每个映射表条目的老化时间为t＝α+(frequency/θ)*Aτ。
对于长时间不登录使用的，并且用户QoS等级较低的映射表条目，将其老化，有效利用AGR的cache容量；
同时，可以选择为某些高优先等级的用户设置其映射表条目的老化时间为永不老化，避免在大量攻击的情况下条目被冲击；
在老化时间到时，映射条目从AGR中删除，用户再次登录时，当AID-RID映射条目无法获取，再次从映射服务器获得。
基于用户的QoS服务等级老化AGR设备上的缓冲队列：
基于QoS等级设置各优先级缓冲队列的老化时间，老化时间的设置策略同上，老化时间到丢弃对应优先级的缓冲队列中缓冲的报文，以避免低优先级的报文突发时造成拥塞，造成高优先级报文的丢包。
high队列中的报文必须严格保证快速转发，所以其老化时间为∞。可以对medium、normal和low队列设置老化时间，老化时间基础为tmedium＞tnormal＞tlow。
结合图3说明本发明内容的具体实施方式：
首先，AGR已从IDMS映射服务器获取得到AID-RID的映射条目；
当MN发起业务流时，处理过程如下：
(301)MN触发业务流；
(302)AGR向认证中心认证请求；
(303)认证中心认证通过，并发回用户的QoS等级；
(304)AGR保存QoS等级与AID的对应关系；；
(305)AGR获取并缓存AID与RID的映射关系，按照QoS等级对AID与RID的映射关系条目进行管理，包括计算更新映射条目的老化时间，根据老化时间对映射条目进行老化处理；
AGR获得AID与RID的映射关系的方法同现有技术，在此不再赘述。
(306)将业务流按照用户QoS等级放入设备的对应缓冲队列如high、medium、normal或者low中的某一组别，进行管理调度。
AGR接收到业务流信息，确定对应的QoS等级，根据其所属的优先级组别，将其放入设备与其一一对应的优先级的缓冲队列，根据缓冲队列的优先级调度缓冲队列，对报文进行处理。优先级越高，报文越早被处理，降低高优先级报文的时延。
在AGR设备上为了保证高优先级的报文优先得到服务，采用严格优先级(strict priority)调度方式，优先级越高的缓冲队列中的报文越先得到调度处理(如封装、转发报文等)。
为实现以上方法，本发明还提供了一种标识网中实现服务质量的系统，如图5所示，该系统包括接入网关路由器(AGR)，该AGR包括：
报文接收模块，用于接收报文；
调度优先级确定模块，用于根据接收的报文中的源端或目的端的身份标识(AID)确定报文发送端或报文接收端的服务质量(QoS)服务等级；以及根据所述QoS服务等级将接收的报文放入对应调度优先级的缓冲队列中；
报文缓冲模块，包括若干个缓冲队列，用于缓存对应QoS服务等级的报文；
报文处理模块，用于根据所述调度优先级调度处理对应缓冲队列中的报文。
报文的QoS服务等级越高对应的调度优先级越高，报文处理时延越小。
该系统还包括认证中心，用于在AGR请求认证时，返回要认证的MN的QoS服务等级；
所述AGR还包括认证模块及缓存模块，所述认证模块，用于向认证中心请求对移动节点(MN)进行认证，并获取所述MN的QoS服务等级，所述缓存模块，用于缓存所述MN的AID与QoS服务等级的对应关系；所述调度优先级确定模块，根据所述源端或目的端的AID查询缓存的对应关系确定QoS服务等级。
所述缓存模块还用于缓存MN的AID与路由标识(RID)的映射关系，所述报文处理模块，根据所述映射关系对当前调度的缓冲队列中的报文进行处理和转发。
所述AGR还包括缓存管理模块，用于根据MN的QoS服务等级对对应的映射关系进行老化管理，QoS服务等级越高，老化时间越长，QoS服务等级越低，老化时间越短。
所述AGR根据所述MN登录频率或上线时间设置步长老化时间，登录频率越高或上线时间越长，老化时间越长。
本领域普通技术人员可以理解上述方法中的全部或部分步骤可通过程序来指令相关硬件完成，所述程序可以存储于计算机可读存储介质中，如只读存储器、磁盘或光盘等。可选地，上述实施例的全部或部分步骤也可以使用一个或多个集成电路来实现。相应地，上述实施例中的各模块可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。本发明不限制于任何特定形式的硬件和软件的结合。

Claims (10)

1.一种标识网中实现服务质量的方法，其特征在于，该方法包括：
接入网关路由器(AGR)接收报文，根据所述报文中的源端或目的端的身份标识(AID)确定报文发送端或报文接收端的服务质量(QoS)服务等级；
根据所述QoS服务等级将接收的报文放入对应调度优先级的缓冲队列中；
所述AGR根据所述调度优先级调度处理对应的缓冲队列中的报文。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，报文的QoS服务等级越高对应的调度优先级越高，报文处理时延越小。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述AGR向认证中心请求对移动节点(MN)进行认证时，获取所述MN的QoS服务等级，并缓存所述MN的AID与QoS服务等级的对应关系，所述AGR根据所述源端或目的端的AID查询缓存的对应关系确定QoS服务等级。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述AGR缓存MN的AID与路由标识(RID)的映射关系，并根据所述映射关系对当前调度的缓冲队列中的报文进行处理和转发。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述AGR根据MN的QoS服务等级对对应映射关系进行老化管理，QoS服务等级越高，老化时间越长，QoS服务等级越低，老化时间越短。
6.一种标识网中实现服务质量的系统，该系统包括标识网的接入网关路由器(AGR)，其特征在于，该AGR包括：
报文接收模块，用于接收报文；
调度优先级确定模块，用于根据接收的报文中的源端或目的端的身份标识(AID)确定报文发送端或报文接收端的服务质量(QoS)服务等级；以及根据所述QoS服务等级将接收的报文放入对应调度优先级的缓冲队列中；
报文缓冲模块，包括若干个缓冲队列，用于缓存对应QoS服务等级的报文；
报文处理模块，用于根据所述调度优先级调度处理对应的缓冲队列中的报文。
7.如权利要求6所述的系统，其特征在于，报文的QoS服务等级越高对应的调度优先级越高，报文处理时延越小。
8.如权利要求6所述的系统，其特征在于，该系统还包括认证中心，用于在AGR请求认证时，返回要认证的MN的QoS服务等级；
所述AGR还包括认证模块及缓存模块，所述认证模块，用于向认证中心请求对移动节点(MN)进行认证，并获取所述MN的QoS服务等级，所述缓存模块，用于缓存所述MN的AID与QoS服务等级的对应关系；所述调度优先级确定模块，根据所述源端或目的端的AID查询缓存的对应关系确定QoS服务等级。
9.如权利要求6所述的系统，其特征在于：所述缓存模块还用于缓存MN的AID与路由标识(RID)的映射关系，所述报文处理模块，根据所述映射关系对当前调度的缓冲队列中的报文进行处理和转发。
10.如权利要求6所述的系统，其特征在于：所述AGR还包括缓存管理模块，用于根据MN的QoS服务等级对对应的映射关系进行老化管理，QoS服务等级越高，老化时间越长，QoS服务等级越低，老化时间越短。
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