CN102571537A - 标识网中的服务质量优先级继承方法和系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种标识网中服务质量优先级继承方法和系统，该方法包括：源端接入网关路由器(AGR)封装并向骨干网发送数据包，其中携带服务质量(QoS)优先级信息；所述目的端AGR接收骨干网发送的数据包，根据其中的QoS优先级信息确定QoS服务策略。本发明方法和系统可以使目的端AGR基于源端QoS优先级信息确定QoS服务策略。

Description

标识网中的服务质量优先级继承方法和系统
技术领域
本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种标识网中的服务质量优先级继承方法和系统。
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。
现有技术中，用户数据在IP骨干网络中传输时，所述数据包中携带QoS优先级信息在传输的过程中，得不到很好的继承，造成数据在网络传输中的时延、抖动、丢包率的增加。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种标识网中服务质量优先级继承方法和系统，以使目的端AGR基于源端QoS优先级信息确定QoS服务策略。
为解决以上技术问题，本发明提供了一种标识网中服务质量优先级继承方法，该方法包括：
源端接入网关路由器(AGR)封装并向骨干网发送数据包，其中携带服务质量(QoS)优先级信息；
所述目的端AGR接收骨干网发送的数据包，根据其中的QoS优先级信息确定QoS服务策略。
进一步地，所述数据包中的QoS优先级信息采用IPV4协议的服务类型(Type of Service)字段或IPV6协议的流量类型(Traffic Class)字段表示。
进一步地，所述数据包的内层和外层均携带QoS优先级信息，所述目的端AGR根据内层或外层QoS优先级信息确定QoS服务策略。
进一步地，位于骨干网的广义网关路由器(GSR)接收数据包后，根据本地配置修改所述外层的QoS优先级信息或修改外层和内层的QoS优先级信息并发送。
进一步地，所述源端AGR发送的数据包携带源端移动节点(MN)对应的QoS优先级信息。
为解决以上技术问题，本发明还提供了一种标识网中服务质量优先级继承系统，该系统包括：
源端接入网关路由器(AGR)，用于封装并向骨干网发送数据包，其中携带服务质量(QoS)优先级信息；
所述目的端AGR，用于接收骨干网发送的数据包，根据其中的QoS优先级信息确定QoS服务策略。
进一步地，所述数据包中的QoS优先级信息采用IPV4协议的服务类型(Type of Service)字段或IPV6协议的流量类型(Traffic Class)字段表示。
进一步地，所述数据包的内层和外层均携带QoS优先级信息，所述目的端AGR根据内层或外层QoS优先级信息确定QoS服务策略。
进一步地，该系统还包括位于骨干网的广义网关路由器(GSR)，用于接收数据包，以及根据本地配置修改所述外层的QoS优先级信息或修改外层和内层的QoS优先级信息并发送。
进一步地，所述源端AGR发送的数据包携带源端移动节点(MN)对应的QoS优先级信息。
相对于现有技术，本发明封装后的数据包可以在IP骨干网络上正常路由，现有骨干网络上的路由器不需要做任何修改；且能保证源端报文优先级在广义转发平面得到继承；在中间节点和目的端节点收到数据包，能够基于源端封装的优先级提供QoS策略，保证数据在网络传输中的时延、抖动和丢包率。
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为本发明标识网中服务质量优先级继承方法的示意图；
图3是GRE报文格式的数据包示意图；
图4是标识网中采用GRE报文格式的数据包示意图；
图5是继承模式的报文处理过程示意图；
图6是信任IP的报文处理过程示意图；
图7是信任用户的报文处理过程示意图。
具体实施方式
本发明标识网中服务质量优先级继承方法和系统的主要思想是在数据包中携带QoS优先级信息，目的端AGR根据数据包中的QoS优先级信息进行QoS调度。
本发明标识网中服务质量优先级继承方法，如图2所示，该方法包括：
步骤201：源端接入网关路由器(AGR)封装并向骨干网发送数据包，其中携带服务质量(QoS)优先级信息；
为了达到上述目标，在ASN之间以及上到映射平面的数据包采用GRE(Generic Routing Encapsulation，通用路由封装)封装格式。GRE是一种通用封装协议，其报文格式如图3所示。
在最通常的情况下，需要被封装并传送到某个目的地的数据包为净载数据包(payload packet)。净载数据包首先被封装在一个GRE数据包中，通过另一种协议承载并转发，用以承载内部报文的外层协议被称为传输协议(delivery protocol)。在标识网中，将身份标识报文作为净载数据报，将位置标识作为承载协议头，如图4所示。
RFC0791定义了IPV4协议的报文头格式，其中，Type of Service(服务类型)字段用于表示流量的在IP网络上传输的QoS服务等级，定义如下：
RFC2460定义了IPV6协议的报文头格式，其中Traffic Class(简称TC)字段与IPV4中的Type of Service(简称ToS)字段定义一致，同样定义了流量在IP网络传输中的QoS服务等级。
所述数据包中的QoS优先级信息采用IPV4协议的服务类型(Type ofService)字段或IPV6协议的流量类型(Traffic Class)字段表示。
具体实现时，所述数据包的内层和外层可以均携带QoS优先级信息，所述目的端AGR根据内层或外层的QoS优先级信息确定QoS服务策略；
在具体的组网环境中，不同的运营商可能需要根据本地配置对数据包中的优先级信息进行修改，以便对数据包的调度优先级等进行调整，具体的，位于骨干网的广义网关路由器(GSR)接收数据包后，根据本地配置修改所述外层的QoS优先级信息或修改外层和内层的QoS优先级信息并发送。需要注意的是，即使GSR对优先级信息进行修改也是基于原来的优先级信息的修改，可理解地，如果原优先级相对高，则修改后的优先级也相对高，在某种程度上，是对原优先级信息的一种继承。
所述源端AGR发送的数据包携带源端移动节点(MN)对应的QoS优先级信息。
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，所述源端AGR向认证中心请求对源端移动节点(MN)进行认证时，获取所述源端MN的QoS优先级，并缓存源端MN的AID与QoS优先级的对应关系，所述源端AGR根据所述源端AID查询缓存的对应关系确定QoS优先级。
步骤202：所述目的端AGR接收骨干网发送的数据包，根据其中的QoS优先级信息确定QoS服务策略。
确定QoS服务策略后，包括但不限于据此对接收的报文的差异化调度处理，如：根据所述QoS优先级将接收的报文放入对应调度优先级的缓冲队列中；再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优先级越高对应的调度优先级越高，报文处理时延越小。从而对用户采取有差异的、细化的服务。
以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。
本发明通过将QoS优先级映射到IPV4的ToS字段或者IPV6的TC字段，在IP骨干网上各网元基于IPV4 ToS或者IPV6 TC定义QoS服务策略，从而降低流量在网络上的时延、抖动和丢包率。按照QoS优先级映射方式和IP报文的处理方式，本发明定义三种模式：
1.继承(inherit)模式：传输过程中，数据包的内、外层QoS优先级信息均被修改，目的端根据外层或内层信息确定QoS服务策略，如图5所示：
在源端AGR，数据包内层和外层的IPV4协议的ToS字段或者IPV6协议的TC字段根据源端MN的QoS优先级赋值，如图所示，源端MN的QoS优先级赋值为3，表示为用户CoS3，外层和内层的ToS字段或TC字段均赋值为3，分别表示为IP ToS3和用户CoS3；
IP骨干网设备(如GSR)根据本地配置修改ToS字段或者TC字段，将外层和内层的ToS字段或TC字段的赋值均修改为2，分别表示为IP ToS2和用户CoS2；
目的端AGR接收到报文时，按照内层或外层IPV4 ToS、IPV6TC的赋值定义的QoS服务策略。
2.信任IP(trust ip)模式：传输过程中，数据包的外层QoS优先级信息被修改，目的端根据内层信息确定QoS服务策略，如图6所示：
在源端AGR，数据包内层和外层的IPV4协议的ToS字段或者IPV6协议的TC字段根据源端MN的QoS优先级赋值，如图所示，源端MN的QoS优先级赋值为3，表示为用户CoS3，外层和内层的ToS字段或TC字段均赋值为3，分别表示为IP ToS3和用户CoS3；
IP骨干网设备(如GSR)根据本地配置修改ToS字段或者TC字段，将外层ToS字段或TC字段的赋值修改为2，表示为IP ToS2，但内层字段赋值不变；
目的端AGR接收到报文时，基于外层IPV4 ToS或者IPV6 TC的赋值确定QoS服务策略。
3.信任用户(trust user)模式：传输过程中，数据包的内、外层QoS优先级信息均被修改，目的端根据外层或内层信息确定QoS服务策略，如图7所示：
在源端AGR，数据包内层和外层的IPV4协议的ToS字段或者IPV6协议的TC字段根据源端MN的QoS优先级赋值，如图所示，源端MN的QoS优先级赋值为3，表示为用户CoS3，外层和内层的ToS字段或TC字段均赋值为3，分别表示为IP ToS3和用户CoS3；
IP骨干网设备(如GSR)根据本地配置修改ToS字段或者TC字段，将外层ToS字段或TC字段的赋值修改为2，表示为IP ToS2，但内层字段赋值不变；
目的端AGR接收到报文时，基于内层IPV4 ToS或者IPV6 TC的赋值确定QoS服务策略。
结合图5中的继承(inherit)模式说明本发明的具体实施方式：
首先AGR在向认证中心认证时已获取到用户身份对应的QoS服务等级
(201)当MN发起业务流，源端AGR设备查询AID-RID的映射条目，以及MN对应的QoS优先级，RID信息封装到IP Header，QoS优先级继承到内层和外层的IPV4 ToS字段；
(202)数据在网络传输的过程中，IP骨干网设备根据本地配置对内层和外层的IPV4 ToS字段进行修改；
(203)目的端AGR收到数据流时，解封报文，由于内层和外层优先级信息是一致的，可以按照内层或外层优先级信息定义QoS服务策略。
(204)将数据流告知目的端MN仍然保持以上QoS优先级。
为实现以上方法，本发明还提供了一种标识网中服务质量优先级继承系统该系统包括：
源端接入网关路由器(AGR)，用于封装并向骨干网发送数据包，其中携带服务质量(QoS)优先级信息；
所述目的端AGR，用于接收骨干网发送的数据包，根据其中的QoS优先级信息确定QoS服务策略。
进一步地，所述数据包中的QoS优先级信息采用IPV4协议的服务类型(Type of Service)字段或IPV6协议的流量类型(Traffic Class)字段表示。
进一步地，所述数据包的内层和外层均携带QoS优先级信息，所述目的端AGR根据内层或外层QoS优先级信息确定QoS服务策略。
该系统还包括位于骨干网的广义网关路由器(GSR)，用于接收数据包，以及根据本地配置修改所述外层的QoS优先级信息或修改外层和内层的QoS优先级信息并发送。
进一步地，所述源端AGR发送的数据包携带源端移动节点(MN)对应的QoS优先级信息。
相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：
1、封装后的数据包可以在IP骨干网络上正常路由，现有骨干网络上的路由器不需要做任何修改；
2、保证源端报文优先级在广义转发平面得到继承；
3、在中间节点和目的端节点收到数据包，能够基于源端封装的优先级提供QoS策略，保证数据在网络传输中的时延、抖动和丢包率。

Claims (10)

1.一种标识网中服务质量优先级继承方法，其特征在于，该方法包括：
源端接入网关路由器(AGR)封装并向骨干网发送数据包，其中携带服务质量(QoS)优先级信息；
所述目的端AGR接收骨干网发送的数据包，根据其中的QoS优先级信息确定QoS服务策略。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述数据包中的QoS优先级信息采用IPV4协议的服务类型(Type of Service)字段或IPV6协议的流量类型(Traffic Class)字段表示。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述数据包的内层和外层均携带QoS优先级信息，所述目的端AGR根据内层或外层QoS优先级信息确定QoS服务策略。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于：位于骨干网的广义网关路由器(GSR)接收数据包后，根据本地配置修改所述外层的QoS优先级信息或修改外层和内层的QoS优先级信息并发送。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述源端AGR发送的数据包携带源端移动节点(MN)对应的QoS优先级信息。
6.一种标识网中服务质量优先级继承系统，其特征在于，该系统包括：
源端接入网关路由器(AGR)，用于封装并向骨干网发送数据包，其中携带服务质量(QoS)优先级信息；
所述目的端AGR，用于接收骨干网发送的数据包，根据其中的QoS优先级信息确定QoS服务策略。
7.如权利要求6所述的系统，其特征在于：所述数据包中的QoS优先级信息采用IPV4协议的服务类型(Type of Service)字段或IPV6协议的流量类型(Traffic Class)字段表示。
8.如权利要求6所述的系统，其特征在于：所述数据包的内层和外层均携带QoS优先级信息，所述目的端AGR根据内层或外层QoS优先级信息确定QoS服务策略。
9.如权利要求8所述的系统，其特征在于：该系统还包括位于骨干网的广义网关路由器(GSR)，用于接收数据包，以及根据本地配置修改所述外层的QoS优先级信息或修改外层和内层的QoS优先级信息并发送。
10.如权利要求6所述的系统，其特征在于：所述源端AGR发送的数据包携带源端移动节点(MN)对应的QoS优先级信息。
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