CN103532879A - 综合信道控制设备 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种综合信道控制设备，综合信道控制设备与路由节点连接，所述综合信道控制设备包括：边界网关模块，用于对接收到的多个会话请求进行策略分配和接纳控制；网络管理模块，用于向联网的交换设备动态分配IP地址并管理所述IP地址，以及对由所述边界网关模块接入的会话请求进行网络地址转换；路由控制模块，用于接收来自所述路由节点的外部路由信息及本地静态路由配置信息以生成本地路由表，并根据通信接口的状态及所述外部路由信息的变化对所述本地路由表进行维护。根据本发明实施例的综合信道控制设备，可以实现多种中继设备在各类通信网络间的即连即通，提升快速反应能力，并且在大量的业务并发时保证网络带宽，提高业务性能。

Description

综合信道控制设备

技术领域

本发明涉及通信技术领域，特别涉及一种综合信道控制设备。

背景技术

随着移动通信技术向4G（第四代移动通信）不断演进，移动互联网基于IMS（IPMultimedia Subsystem，IP多媒体系统）业务获得快速发展，对网络传输带宽和传输质量提出越来越高的要求。业务的发展速度已经远超网络传输的发展速度，目前，现有的网络传输手段有卫星、微波、光纤、短波、无线宽带等中继设备。中继手段虽然多种多样，但是大多中继设备是窄带传输方式，在承载大量并发业务时容易因为带宽不足造成链路阻塞，导致传输性能和业务质量下降。换言之，现有的卫星、微波、E1远传等中继设备受到传输带宽严重不足的的约束。同时，各类中继设备在硬件接口、传输协议、承载方式、传输带宽等方面存在差异。因此，在某些特定的应用领域，由不同的中继方式临时构成应急通信网络，通过多种中继设备实现快速互联互通比较困难，更无法实现通信网络的全程业务优先级调度。

目前，移动通信网络间组网多采用支持TCP（Transmission Control Protocol，传输控制协议）/IP（Internet Protocol，网络之间互联的协议）协议的三层交换机连接各个节点，由于承载等不同业务类型的IP报文，例如话音、短信、数据、多媒体，这些IP报文在节点之间采用的同一个以太网链路进行通讯，大量的业务并发会造成网络带宽的不足，从而引起业务性能下降。

此外，现有中继信道设备接口和功能单一，例如卫星、微波、远传等设备，仅可以对单信道进行控制，一旦传输信道出现故障，造成通信中断，需要人工干预，手动更改传输链路，不仅效率低，而且可靠性差。

发明内容

本发明的目的旨在至少解决所述技术缺陷之一。

为此，本发明的目的在于提出一种综合信道控制设备，该信道控制设备可以实现多种中继设备在各类通信网络间的即连即通，提升快速反应能力，并且在大量的业务并发，保证网络带宽，提高了业务性能。

为了实现上述目的，本发明实施例提供的综合信道控制设备，，所述综合信道控制设备与路由节点连接，包括：边界网关模块，用于对接收到的多个会话请求进行策略分配和接纳控制；网络管理模块，用于向联网的交换设备动态分配IP地址并管理所述IP地址，以及对由所述边界网关模块接入的会话请求进行网络地址转换；路由控制模块，用于接收来自所述路由节点的外部路由信息及本地静态路由配置信息以生成本地路由表，并根据通信接口的状态及所述外部路由信息的变化对所述本地路由表进行维护。

根据本发明实施例的综合信道控制设备，对接入终端的不同会话请求进行策略分配和接纳控制，实现了业务的优先级调度，可以实现多种中继设备在各类通信网络间的即连即通，提升了快速反应能力，并且在大量的业务并发时保证网络带宽，提高了业务性能、带宽的利用率和传输的可靠性。

在本发明的一个实施例中，边界网关模块对接入的多个会话请求进行策略分配和接纳控制，包括对所述多个会话请求进行资源预留以预留出中继设备可请求传输网络的承载资源，并回收空闲链路资源。

此外，边界网关模块还用于对每个业务的媒体数据和分组数据进行服务质量QoS标记，并根据所述QoS标记判断所述每个所述业务的优先级，根据所述每个业务的优先级向所述业务提供对应的传输速率和传输带宽。

进一步，边界网关模块还用于在传输链路上建立多条传输通道，根据每个所述业务的优先级对所述业务采用对应的传输通道进行承载，其中，所述多条传输通道之间互相隔离。

其中，每条所述传输通道包括多条链路，多条所述链路之间可自动切换。

在本发明的又一个实施例中，边界网关模块还用于根据传输数据的介质特性进行接口消息适配以采用对应的数据承载格式进行传输。

并且，边界网关模块还用于控制合法信令信息通过，并丢弃异常非法信息，以及接收预设媒体端点的媒体报文，并丢弃非法媒体端点的媒体报文。

在本发明的再一个实施例中，网络管理模块还用于对所述由所述网关接入模块接入的会话请求中的信令数据和媒体数据的地址进行映射，根据输入的分组数据的地址和端口号为所述信令数据和媒体数据分配对应的输出地址和端口号。

此外，路由控制模块还用于查询路由转发表以对传输数据进行转发。

在本发明的一个实施例中，通信接口包括以下至少一种：E1接口、以太网接口、A接口和光纤接口。

本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为根据本发明实施例的综合信道控制设备的示意图；

图2为根据本发明一个实施例的综合信道控制设备的体系结构示意图；

图3为根据本发明另一个实施例的综合信道控制设备的体系结构示意图；

图4为根据本发明实施例的通道承载业务的示意图；以及

图5为利用本发明实施例的综合信道控制设备组网的结构示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

下面参考图1至图5描述本发明实施例提供的综合信道控制设备1000。

如图1所示，本发明实施例的综合信道控制设备1000包括边界网关模块100、网络管理模块200和路由控制模块300。其中，综合信道控制设备1000可以与路由节点连接。

本发明实施例提供的综合信道控制设备100可以支持多种通信接口。在本发明的一些示例中，通信接口包括以下至少一种：E1接口、以太网接口、A接口和光纤接口。需要说明的是，上述类型的通信接口仅是出于示例的目的，而不是为了限制本发明。本发明支持的通信接口不限于上述举例，还可以为其他类型的通信接口，在此不再赘述。并且，通过上述通信接口可以同时与卫星、微波、光纤等多种中继设备互联互通。

图2示出了本发明实施例的综合信道控制设备1000的体系结构示意图。

如图2所示，综合信道控制设备1000的体系包括系统架构、操作系统和通用处理器硬件平台三大部分。其中，系统架构进一步包括资源调度功能件和通信接口中间件。其中，资源调度功能件包括以下功能：网络管理、资源调度和资源管理。通信接口中间件包括A接口中间件、E1接口中间件和光纤接口中间件。

在本发明的一个实施例中，操作系统可以采用Linux系统。

本发明实施例提供的综合信道控制设备1000具备在不同链路带宽质量条件下对多种业务承载能力的支持，可以为中继网络互联提供可靠的传输保障。

下面结合图1和图3对本发明实施例提供的综合信道控制设备1000中的边界网关模块100、网络管理模块200和路由控制模块300的功能进行详细描述。

边界网关模块100可以作为综合信道控制设备传输接口控制单元，对链路数据提供基于策略的传输控制服务。具体地，边界网关模块100可以对由路由节点接入的多个会话请求进行策略分配和接纳控制。在本发明的一个实施例中，边界网关模块100可以为基于IMS设计的边界网关。如图3所示，边界网关模块100与基于标准协议开发的IMS解决方案控制部件（IMS core）进行通信。

参考图3，边界网关模块（BorderGateway，BGF）100包括以下功能：接纳控制、QoS服务策略控制、流量控制、安全防护、MPLS隧道封装和链路适配。

下面对边界网关模块100的以上功能进行详细描述。

（1）接纳控制功能

具体地，边界网关模块100通过接纳控制为应用层交换业务提供基于策略的传输控制服务。其中，边界网关模块100对网络间的多个会话请求进行资源预留以预留出中继设备可以请求传输网络的承载资源，从而对传输资源和带宽进行预留，并回收所有相关的空闲链路资源。

此外，边界网关模块100的执行接纳控制可以提供信令过载保护功能。具体地，优先处理正在进行的会话相关的信令消息，在负荷大的情况下拒绝新的呼叫会话消息，从而实现对正在进行的会话相关的信令信息的保护。

（2）QoS服务策略控制功能

在本发明的一个实施例中，边界网关模块100支持基于QoS策略控制功能，能够作为策略执行点与策略控制系统进行交互，并执行相应的带宽策略。同时，边界网关模块100可以根据控制策略对每个业务的媒体数据和分组数据进行服务质量QoS标记，并根据QoS标记判断每个业务的优先级，根据每个业务的优先级向该业务提供对应的传输速率和传输带宽。

具体地，边界网关模块100支持媒体流门控，可以根据控制策略打开或关闭媒体流，从而实现业务面的QoS优先级策略控制和链路资源管理。边界网关模块100根据不同业务的类型采取不同的优先级策略，从而对优先级较高的业务进行链路保障。根据业务需求，对不同优先级的业务的承载采用不同的链路通道，从而保障高优先级的业务拥有最高的传输速率和最大的带宽。并且，对于优先级较低的业务，边界网关模块100可以向其提供基础带宽保障。

在本发明的一个实施例中，边界网关模块100可以根据传输策略和传输技术，将网络QoS参数和业务等级映射为传输QoS参数和业务等级。

（3）流量控制功能

边界网关模块100可以对传输流量进行流量限制和流量整形。并且，边界网关模块100还同时可以对承载资源网关流量进行流量统计，以及对链路资源进行监控。

（4）MPLS隧道封装功能

考虑到中继链路资源的有限性，本发明可以在传输层设计采用二层隧道转发技术，将工作在不同网段的节点连接在一起，通过隧道划分为不同的子网并将子网进行隔离。利用二层隧道承载三层路由交换，可以有效地抑制网络间的广播风暴，还可以通过不同的隧道独立承载不同的业务，从而使得每一项业务拥有独立专享带宽，保障终端用户数据通信不受干扰，从而可以降低网络损耗，避免网络资源的浪费。

在本发明的一些示例中，边界网关模块100还可以在传输链路上建立多条虚拟传输通道，用以承载不同类型、不同优先级的业务。通过配置，虚拟传输通道和业务进行绑定，被绑定的虚拟传输通道只能承载指定业务，保证了专有业务带宽的独享，且优先级较高的业务比优先级较低的业务占用更多资源，避免了网络拥堵造成传输性能的下降。

换言之，边界网关模块100具有业务分级隧道传输功能，可以根据不同的优先级采用不同的传输通道承载。需要说明的是，多条传输通道之间互相隔离。如图4所示，业务的传输数据可以包括信令数据、话音数据和视频数据，分别可以通过信令通道（Signalchannel）、话音通道（Voice channel）和视频通道（Video channel）向外传输。

具体地，本发明采用多链路自适应技术，支持中继节点间多条链路冗余设计。每条传输通道包括多条链路，多条链路之间可以自动切换。即，本发明支持将多条链路捆绑为一个传输通道，并且具备链路自动切换能力，从而可以保障数据传输的可靠性。

本发明无需手动配置，网络管理模块200可以进行实时链路监测。当其中一条链路故障时，可以及时自动切换到其他链路，保障数据的可靠传输，提高业务的可靠性。在网络环境复杂的情况下，如果两个节点之间一个传输链路中断，信道设备依然可以通过第二个链路进行数据传输，从而可以为用户提供不中断的链路保障服务。

此外，多条链路还具备负荷分担能力，通过策略控制，将一部分优先级较低的业务指定备份链路进行承载传输，在保障优先级较高的业务的同时，为优先级较低的业务提供基本的链路传输保障。

上述二层隧道转发技术采用MPLS（Multi-protocol Label Switching，多协议标签交换）实现，用标签交换的方式取代传统路由查找方式，提高了报文转发的速率。并且，MPLS具备面向连接的转发平面和面向无连接的控制平面功能，可以很好的融合IP和ATM（Asynchronous Transfer Mode，异步传输模式）两种网络，具备三层路由功能，以及良好的灵活性和可扩展性。

（5）链路适配功能

在本发明的再一个实施例中，边界网关模块100还可以根据传输数据的介质特性进行接口消息适配以采用对应的数据承载格式将上述传输数据进行传输。换言之，边界网关模块100可以根据传输的不同承载介质，针对不同传输媒介特性进行接口消息适配，并采用不同的数据承载格式将数据在链路上进行传输。

在链路适配层，边界网关模块100可以对接入不同中继设备的通信接口进行统一适配，通过底板总线转换成内部协议，然后通过内部协议进行自动适配，从而实现不同中继设备接口间转换，由此可以大大减少不同中继设备互联的复杂的链路配置过程，从而达到提高工作效率和缩短接通时间的目的。

（6）安全防护功能

此外，边界网关模块100可以提供信令保护功能。具体地，边界网关模块100可以根据三层IP协议和四层端口进行过滤，控制合法信令通过，并丢弃异常非法信息，从而可以对专有信令信息进行分析。

并且，边界网关模块100还可以提供用户面媒体保护功能，可以根据信令协商结果，接收预设媒体端点的媒体报文，并丢弃非法媒体端点的媒体报文，其中，预设媒体端点的媒体报文即为法定媒体端点的媒体报文。

网络管理模块200可以为系统提供网络管理支撑。具体地，网络管理模块200可以根据DHCP（Dynamic Host Configuration Protocol，动态主机配置协议）协议向与本发明实施例的综合信道控制设备1000联网的交互设备动态分配IP地址并管理分配的IP地址。

此外，网络管理模块200还可以对输入的会话请求的网络地址进行转换，即对输入的会话请求进行网络地址翻译（NAT config）。在本发明的一个实施例中，网络管理模块200可以对网络地址进行静态NAT（Network Address Translation，网络地址转换）和动态NAT。

此外，网络管理模块200还具有NAT穿越控制功能。具体地，网络管理模块200可以对会话请求中的信令数据和媒体数据的地址进行映射（Media address Mapping），根据输入的分组数据的地址和端口号为信令数据和媒体数据分配对应的输出地址和端口号。

路由控制模块300可以为交换及路由子系统提供网络承载支撑，具有路由决策和路由更新功能。在本发明的实施例中，路由控制模块300可以处理OSPF(Open Shortest Path First，开放式最短路径优先）、FRP（野战路由协议）等公有及专有路由协议，实现与承载网络及其他数据网络间的互通。

具体地，路由控制模块300可以实现与其他数据承载和分组数据网络间的路由协议互通、路由发布等功能。

此外，路由控制模块300进一步可以接收来自路由节点的外部路由信息和本地静态路由配置信息以生成本地路由表，并根据通信接口的状态及上述外部路由信息的变化对本地路由表进行实时维护。此外，路由控制模块200可以选择并维护承载网络的网络传输拓扑，更新资源状态。

在本发明的一个实施例中，路由控制模块300还可以快速查询路由转发表以实现系统对传输数据的数据包进行快速转发。

图5示出了利用图3中的综合信道控制设备组网的网络结构。其中，该网络包括多个路由节点（R）、多个交换设备（S）和多个本发明实施例的综合信道控制设备1000。其中，相邻两个路由节点之间设置有一个综合信道控制设备1000。综合信道控制设备1000连接在两台路由器之间从而形成由综合信道控制设备1000连接的承载网络。上述通过多个综合信道控制设备1000组成的网络，建立由综合信道控制设备1000组成的承载IMS业务的VPN（Virtual Private Network，虚拟专用网络）网络。如图5所示，相邻两个路由节点之间建立了多条虚拟传输通道，用以承载不同类型、不同优先级的业务，从而实现对不同业务等级业务的承载。

根据本发明实施例的综合信道控制设备，基于IMS接纳控制和多链路自适应技术，在通过基于IMS的边界网关对接入终端的不同会话请求进行策略分配和接纳控制，实现了业务的优先级调度，同时采用独立于链路传输层的技术标准，实现不同承载中继链路适配等功能，构建中继链路统一适配、统一调度平台，从而解决多链路资源优先级调度问题，实现卫星、微波、光纤、无线宽带等中继设备在各类通信网络间的即连即通，提升快速反应能力，并且在大量的业务并发，保证网络带宽，提高了业务性能、带宽的利用率和传输的可靠性。

流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本发明的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本发明的实施例所属技术领域的技术人员所理解。

在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，例如，可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何计算机可读介质中，以供指令执行系统、装置或设备（如基于计算机的系统、包括处理器的系统或其他可以从指令执行系统、装置或设备取指令并执行指令的系统）使用，或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用。就本说明书而言，"计算机可读介质"可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行系统、装置或设备或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用的装置。计算机可读介质的更具体的示例（非穷尽性列表）包括以下：具有一个或多个布线的电连接部（电子装置），便携式计算机盘盒（磁装置），随机存取存储器（RAM），只读存储器（ROM），可擦除可编辑只读存储器（EPROM或闪速存储器），光纤装置，以及便携式光盘只读存储器（CDROM）。另外，计算机可读介质甚至可以是可在其上打印所述程序的纸或其他合适的介质，因为可以例如通过对纸或其他介质进行光学扫描，接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得所述程序，然后将其存储在计算机存储器中。

应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列（PGA），现场可编程门阵列（FPGA）等。

本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。

此外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既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。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。

上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。本发明的范围由所附权利要求极其等同限定。

Claims (10)

1.一种综合信道控制设备，所述综合信道控制设备与路由节点连接，其特征在于，所述综合信道控制设备包括：

边界网关模块，用于对接收到的多个业务的会话请求进行策略分配和接纳控制；

网络管理模块，用于向联网的交换设备动态分配IP地址并管理所述IP地址，以及对由所述边界网关模块接入的会话请求进行网络地址转换；以及

路由控制模块，用于接收来自路由节点的外部路由信息及本地静态路由配置信息以生成本地路由表，并根据通信接口的状态及所述外部路由信息的变化对所述本地路由表进行维护。

2.如权利要求1所述的综合信道控制设备，其特征在于，所述边界网关模块对接入的多个会话请求进行策略分配和接纳控制，包括对所述多个会话请求进行资源预留以预留出中继设备可请求传输网络的承载资源，并回收空闲链路资源。

3.如权利要求1或2所述的综合信道控制设备，其特征在于，所述边界网关模块还用于对每个所述业务的媒体数据和分组数据进行服务质量QoS标记，并根据所述QoS标记判断所述每个所述业务的优先级，根据所述每个业务的优先级向所述业务提供对应的传输速率和传输带宽。

4.如权利要求3所述的综合信道控制设备，其特征在于，所述边界网关模块还用于在传输链路上建立多条传输通道，根据每个所述业务的优先级对所述业务采用对应的传输通道进行承载，其中，所述多条传输通道之间互相隔离。

5.如权利要求4所述的综合信道控制设备，其特征在于，每条所述传输通道包括多条链路，其中，多条所述链路之间可自动切换。

6.如权利要求1所述的综合信道控制设备，其特征在于，所述边界网关模块还用于根据传输数据的介质特性进行接口消息适配以采用对应的数据承载格式进行传输。

7.如权利要求1或2所述的综合信道控制设备，其特征在于，所述边界网关模块还用于控制合法信令信息通过，并丢弃异常非法信息，以及接收预设媒体端点的媒体报文，并丢弃非法媒体端点的媒体报文。

8.如权利要求1所述的综合信道控制设备，其特征在于，所述网络管理模块还用于对由所述网关接入模块接入的所述会话请求中的信令数据和媒体数据的地址进行映射，根据输入的分组数据的地址和端口号为所述信令数据和媒体数据分配对应的输出地址和端口号。

9.如权利要求1所述的综合信道控制设备，其特征在于，所述路由控制模块还用于查询路由转发表以对传输数据进行转发。

10.如权利要求1所述的综合信道控制设备，其特征在于，所述通信接口包括以下至少一种：E1接口、以太网接口、A接口和光纤接口。

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