CN103685064A - 一种异构级联网络QoS闭环互耦系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种异构级联网络QoS闭环互耦系统及方法。该系统包括局域网QoS控制模块、广域网QoS控制模块和级联引擎，局域网QoS控制模块、广域网QoS控制模块和级联引擎均包括控制平面实体单元和数据平面实体单元；局域网QoS控制模块、广域网QoS控制模块和级联引擎的控制平面实体单元均包括用户属性存储器SPR模块、呼叫会话控制代理P-CSCF模块、策略决定功能PDF模块和策略执行点PEP模块；局域网QoS控制模块、广域网QoS控制模块和级联引擎的数据平面实体单元均包括QoS队列模块和信道队列模块。本发明能够动态调整局域网侧和广域网侧的QoS优先级，实现QoS闭环互耦，保证级联网络的业务QoS，提高了业务QoS质量，同时保证了资源利用率。

Description

一种异构级联网络QoS闭环互耦系统及方法

技术领域

本发明属于通信技术领域，尤其涉及一种异构级联网络QoS闭环互耦系统及方法。

背景技术

服务质量保证技术是新一代网络的核心技术之一。服务质量是根据某些关键参数来对分布式系统所提供的服务进行的整体衡量，具体是指分布式系统在服务过程中满足上层应用的一系列服务需求的程度，这些需求常被量化成QoS指标，如传输时延、延迟抖动、带宽要求、丢失率和吞吐量等性能指标。在一些分布式网络环境中应用(如实时、多媒体等)的实效取决于系统是否能提供一定的服务质量保证。

满足所承载业务的服务质量(QoS)，使任何用户随时随地都能获得具有QoS保障的服务，是网络的设计目标之一。伴随着移动通信网络的宽带化和宽带无线网络的移动化进程，基于全IP的异构网络共存和融合已成为下一代无线网络的重要特征。全IP融合网络环境下，多种网络技术并存，各种网络有不同的传输速率、信道特性、系统容量、资源状况、QoS分类、资源预留方式等，不同网络对业务的承载能力和方式不同，如何在业务接入，业务端到端建立和维护以及移动环境达到业务高QoS要求，满足下一代异构网络多样性和服务高质量要求，成为无线异构网络无缝集成的关键。

下一代网络的一个重要特征是多种异构网络并存，链路层任意两个节点间存在多条物理路径，每条物理路径的输速率、信道特性、系统容量、资源状况、QoS分类、资源预留方式均不同，不同网络对业务的承载能力和方式不同。而上层业务和路由QoS具有统一性，如何在业务准入之后，完成从路由层至链路层的QoS适变，是下一代网络QoS架构需要重点解决的问题。

当前Internet网络提供的尽力而为型服务质量，为数据传送类的应用提供着无差错的传输及合理响应时间。但是随着宽带网络和移动通信网络的发展，原来尽力而为型的服务质量(QoS)将不能满足要求，而需要有更高级别的服务质量级别和服务质量框架结构来保证下一代异构融合网络中的业务服务质量。

目前国际各大组织在对异构网络融合的研究中，主要关注的问题包括实现网络融合的体系结构、异构网络中端到端的QoS保障、异构融合网络中通用的网络管理框架以及无线资源管理、移动性管理等。主流的异构融合网络架构有两种，一种是国际电信联盟(ITU)提出的下一代网络(NGN)架构，一种是3GPP提出的基于IP多媒体子系统(IMS)的融合架构。这两种架构在端到端QoS保障方面都进行了深入的研究。

1.ITU-TNGN QoS

NGN的QoS总体架构，大体分为控制平面、数据平面和管理平面。控制平面的机制有接纳控制、QoS路由和资源预留机制。数据平面的机制有队列(缓存)管理、拥塞避免、队列及调度、分组标记、流量分类、流量测量及流量整形。管理平面的机制有SLA、流量测量及记录和流量恢复机制。

2.IMS网络中的QoS控制体系

IMS体系结构中保障QoS的有两个层面：管理层面和数据层面。数据层面自上而下包括四个层次：应用层、传输层、网络层和接入层。IMS在各个层面和层次上都有相应的QoS保障措施。虽然3GPP的R6、R7版本中对IMS做出了进一步的完善，但从总体来看，IMS中QoS在各个层面和层次上都需要不断完善。

网络层的QoS主要使用区分服务(Diffserv)，资源预留RSVP。传输层主要采用IETF提出的SCTP(Stream Control Transmission Protocol，流控制传输协议)。应用层提供一系列接口，包括SIP Servlet、JAIN、Parlay等。IMS管理层面采用基于策略的管理。

由于无线链路存在时变性和波动性，而且各个异构无线子网的变化特性各不相同，因此，路由层到链路层的QoS适变不能简单的对应为子网选择技术，否则使得异构网络的资源利用率不高，不能根据网络的信道变化实时调整QoS控制策略。上述级联网络中，为端到端的QoS业务提供的预留资源，往往会受单侧链路波动性的影响，难以满足QoS的需求。通常系统会不断提升波动侧的QoS指标以弥补链路变化引起的损耗，或者直接降低QoS指标。这样的解决方法容易造成单侧的资源浪费，或者达不到业务的QoS需求。

对于级联网络，尤其局域网到广域多网的级联问题，尚无比较完备的级联QoS策略，实现局域网到广域网QoS资源的交互沟通，统筹调度。

发明内容

本发明提出一种异构级联网络QoS闭环互耦系统及方法，能够动态调整局域网侧和广域网侧的QoS优先级，实现QoS闭环互耦，保证级联网络的业务QoS，提高了业务QoS质量，同时保证了资源利用率。

为了解决上述技术问题，本发明提出一种异构级联网络QoS闭环互耦系统，包括局域网QoS控制模块，、广域网QoS控制模块和级联引擎，局域网QoS控制模块、广域网QoS控制模块和级联引擎均包括控制平面实体单元和数据平面实体单元；

局域网QoS控制模块、广域网QoS控制模块和级联引擎的控制平面实体单元均包括用户属性存储器SPR模块、呼叫会话控制代理P-CSCF模块、策略决定功能PDF模块和策略执行点PEP模块；

局域网QoS控制模块、广域网QoS控制模块和级联引擎的数据平面实体单元均包括QoS队列模块和信道队列模块。

本发明还提出一种异构级联网络QoS闭环互耦方法，具体为：

局域网用户向广域网用户发送数据时：

局域网侧控制平面实体单元根据业务的QoS优先级，将数据加入到数据平面的QoS队列中；局域网QoS队列通过分组调度将数据加入到信道队列中；局域网信道队列将数据发送至级联引擎信道队列中；

级联引擎信道队列监测数据接收状态与数据QoS要求，如果数据接收状态低于数据QoS要求，则提高广域网侧QoS指标要求，将接收数据加入到更高优先级的QoS队列中；如果数据接收状态高于数据QoS要求，则降低或者保持广域网侧QoS指标要求，将数据加入到较低级或者同等优先级的QoS队列中；

广域网用户向局域网用户发送数据时：

广域网侧控制平面实体单元根据业务的QoS优先级，将数据加入的数据平面的QoS队列中；广域网QoS队列通过分组调度将数据加入到信道队列中；广域网信道队列将数据发送至级联引擎信道队列中；

级联引擎信道队列监测数据接收状态与数据QoS要求，如果数据接收的状态低于数据QoS要求，则提高局域网侧QoS指标要求，将接收数据加入到更高优先级的QoS队列中；如果数据接收状态高于数据QoS要求，则降低或保持局域网侧QoS指标要求，将数据加入到较低级或者同等优先级的QoS队列中。

本发明与现有技术相比，其显著优点在于，本发明利用级联网关的缓存队列实时监测局域网侧或广域网侧信道的状态并动态调整另一侧的QoS优先级，以实现QoS闭环互耦，保证级联网络的业务QoS，提高了业务QoS质量，同时保证了资源利用率。

附图说明

图1是一种应用本发明异构级联网络QoS闭环互耦系统及方法的网络拓扑结构示意图。

图2是本发明异构级联网络QoS闭环互耦系统简要结构示意图。

图3是本发明异构级联网络QoS闭环互耦系统详细结构示意图

具体实施方式

如图2和图3所示，本发明异构级联网络QoS闭环互耦系统，包括局域网QoS控制模块、广域网QoS控制模块和级联引擎，局域网QoS控制模块、广域网QoS控制模块和级联引擎均包括控制平面实体单元和数据平面实体单元；

局域网QoS控制模块、广域网QoS控制模块和级联引擎的控制平面实体单元均包括用户属性存储器SPR模块、呼叫会话控制代理P-CSCF模块、策略决定功能PDF模块和策略执行点PEP模块；

局域网QoS控制模块、广域网QoS控制模块和级联引擎的数据平面实体单元均包括QoS队列模块和信道队列模块。

如图3所示，本发明异构级联网络QoS闭环互耦方法，具体为，

局域网用户向广域网用户发送数据时：

局域网侧控制平面实体单元根据业务的QoS优先级，将数据加入到数据平面的QoS队列中；局域网QoS队列通过分组调度将数据加入到信道队列中；局域网信道队列将数据发送至级联引擎信道队列中；

级联引擎信道队列监测数据接收状态与数据QoS要求，如果数据接收状态低于数据QoS要求，则提高广域网侧QoS指标要求，将接收数据加入到更高优先级的QoS队列中；如果数据接收状态高于数据QoS要求，则降低或者保持广域网侧QoS指标要求，将数据加入到较低级或者同等优先级的QoS队列中；

广域网用户向局域网用户发送数据时：

广域网侧控制平面实体单元根据业务的QoS优先级，将数据加入的数据平面的QoS队列中；广域网QoS队列通过分组调度将数据加入到信道队列中；广域网信道队列将数据发送至级联引擎信道队列中；

级联引擎信道队列监测数据接收状态与数据QoS要求，如果数据接收的状态低于数据QoS要求，则提高局域网侧QoS指标要求，将接收数据加入到更高优先级的QoS队列中；如果数据接收状态高于数据QoS要求，则降低或保持局域网侧QoS指标要求，将数据加入到较低级或者同等优先级的QoS队列中。

实施例

图1给出了一种实施本实施例的网络拓扑结构示意图。在局域网侧，终端用户1通过超短波链路与级联网关相连；在广域网侧，级联引擎通过移动网络、短波网络和卫星网络接入核心网。核心网中部署虚拟重构服务器和终端用户2。其中，虚拟重构服务器用于对多条链路过来的数据进行整合恢复，而后发送给终端用户2。

基于上述环境，动态调整局域网侧和广域网侧的QoS优先级，实现QoS闭环互耦的具体流程如下：

局域网用户1向广域网用户2发送数据时：

用户1控制平面实体单元根据业务的QoS优先级，将数据加入到数据平面的QoS队列中；

用户1的QoS队列通过分组调度将数据加入到局域网信道队列中；

用户1的信道队列将数据发送至级联引擎信道队列中；

级联引擎缓存信道队列监测数据接收状态与QoS要求，如果数据接收的状态低于QoS要求，则提高广域网侧QoS指标要求，将接收数据加入更高优先级的QoS队列中；如果数据接收状态高于QoS要求，则适当降低广域网侧QoS指标要求或者保持不变，将数据加入低一级或者同等优先级的QoS队列中。

广域网用户2向局域网用户1发送数据时：

用户2控制平面实体单元根据业务的QoS优先级，将数据加入数据平面的QoS队列中；

用户2的QoS队列通过分组调度将数据加入到信道队列中；

用户2的信道队列将数据发送至级联引擎信道队列中；

级联引擎缓存信道队列监测数据接收状态与QoS要求，如果数据接收的状态低于QoS要求，则提高局域网侧QoS指标要求，将接收数据加入更高优先级的QoS队列中；如果数据接收状态高于QoS要求，则适当降低局域网侧QoS指标要求或者保持不变，将数据加入低一级或者同等优先级的QoS队列中。

Claims (2)

1.一种异构级联网络QoS闭环互耦系统，其特征在于，包括局域网QoS控制模块，、广域网QoS控制模块和级联引擎，局域网QoS控制模块、广域网QoS控制模块和级联引擎均包括控制平面实体单元和数据平面实体单元；

局域网QoS控制模块、广域网QoS控制模块和级联引擎的控制平面实体单元均包括用户属性存储器SPR模块、呼叫会话控制代理P-CSCF模块、策略决定功能PDF模块和策略执行点PEP模块；

局域网QoS控制模块、广域网QoS控制模块和级联引擎的数据平面实体单元均包括QoS队列模块和信道队列模块。

2.一种异构级联网络QoS闭环互耦方法，其特征在于，

局域网用户向广域网用户发送数据时：

局域网侧控制平面实体单元根据业务的QoS优先级，将数据加入到数据平面的QoS队列中；局域网QoS队列通过分组调度将数据加入到信道队列中；局域网信道队列将数据发送至级联引擎信道队列中；

级联引擎信道队列监测数据接收状态与数据QoS要求，如果数据接收状态低于数据QoS要求，则提高广域网侧QoS指标要求，将接收数据加入到更高优先级的QoS队列中；如果数据接收状态高于数据QoS要求，则降低或者保持广域网侧QoS指标要求，将数据加入到较低级或者同等优先级的QoS队列中；

广域网用户向局域网用户发送数据时：

广域网侧控制平面实体单元根据业务的QoS优先级，将数据加入的数据平面的QoS队列中；广域网QoS队列通过分组调度将数据加入到信道队列中；广域网信道队列将数据发送至级联引擎信道队列中；

级联引擎信道队列监测数据接收状态与数据QoS要求，如果数据接收的状态低于数据QoS要求，则提高局域网侧QoS指标要求，将接收数据加入到更高优先级的QoS队列中；如果数据接收状态高于数据QoS要求，则降低或保持局域网侧QoS指标要求，将数据加入到较低级或者同等优先级的QoS队列中。

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