CN103841604A

CN103841604A - IP承载网中进行QoS处理的方法、系统与DPI装置

Info

Publication number: CN103841604A
Application number: CN201210486826.4A
Authority: CN
Inventors: 徐向辉; 王爱俊; 王茜; 杨锋
Original assignee: China Telecom Corp Ltd
Current assignee: China Telecom Corp Ltd
Priority date: 2012-11-26
Filing date: 2012-11-26
Publication date: 2014-06-04
Anticipated expiration: 2032-11-26
Also published as: CN103841604B

Abstract

本公开涉及一种IP承载网中进行QoS处理的方法、系统与DPI装置。该方法包括在用户向PDSN发起业务请求时，监听PDSN向AAA服务器发起的认证请求以获取用户IP地址、流量优先级和无线侧最大允许带宽，并将这三者相关联；在应用服务器经由PDSN向用户发送下行流量时，截取PDSN与IP承载网之间的下行数据流，并获取下行数据流中的IP地址；基于上述关联关系查询与获取的IP地址对应的流量优先级和无线侧最大允许带宽；在下行数据流中标记查询出的该数据流的流量优先级，并根据查询到的无线侧最大允许带宽对下行数据流进行限速或为下行数据流预留带宽。本公开能够实现基于用户粒度的承载网带宽与无线侧带宽的一致性匹配。

Description

IP承载网中进行QoS处理的方法、系统与DPI装置

技术领域

本公开涉及IP网络和承载技术领域，特别地，涉及一种对IP承载网中的移动业务下行数据流进行QoS处理的方法、系统与深度包检测装置。

背景技术

目前移动数据业务的QoS（Quality of Service，质量等级）机制正在逐步部署，主要是管控无线空口侧的带宽资源，通过QoS属性和参数的协商建立具有差别的主流和辅流，其中，主流与辅流是指CDMA（CodeDivision Multiple Access，码分多址）移动网络中具有不同服务等级的流，不同服务等级的流可以分配不同的QoS，其中，主流必须有且只有一条，辅流可按需建立。

在移动数据流的承载网中，主要应用Diffserv（DifferentiatedService，差异化服务）机制并配合DPI（Deep Packet Inspection，深度包检测）设备对流量进行精细化的控制和处理。

在上述移动网的QoS系统中，主要问题在于移动无线侧对流量的处理与承载侧对流量的处理相对独立，只通过简单的标记映射实现对同一流量处理的基本一致。由于当前带宽资源的瓶颈在无线侧，因此，即使承载侧为用户分配很大的带宽，流量仍然会在无线入口处发生拥塞和滞留。这样，即不能提升用户体验，又浪费了承载网的带宽资源。

针对上述问题，目前尚无完善的解决方案。IP承载网普遍应用的Diffserv技术是基于单个设备实现的分组处理技术，没有考虑与移动侧的配合；DPI技术的部署主要用于深度包检测，在QoS控制方面，只是根据所识别的流信息和预配置的策略在DPI装置出口进行单点控制，例如，DPI装置检测到流的应用层信息后，按照预配置的策略对符合某些规则的流进行打标记、限速等操作，即当这样的流经过DPI装置时速率就被限制了，或被打上标签，可见，DPI技术也没有考虑与移动侧资源的匹配；在3GPP标准中讨论的PCC（Policy and Charging Control，策略和计费控制）技术主要用于控制无线侧资源，不涉及对承载网的管控，也没有提及承载和无线侧资源如何协同。

发明内容

本公开鉴于以上问题中的至少一个提出了新的技术方案。

本公开在其一个方面提供了一种对IP承载网中的移动业务下行数据流进行QoS处理的方法，实现基于用户粒度的承载网带宽与无线侧带宽的一致性匹配。

本公开在其另一方面提供了一种深度包检测装置，实现基于用户粒度的承载网带宽与无线侧带宽的一致性匹配。

本公开在其又一方面提供了一种对IP承载网中的移动业务下行数据流进行QoS处理的系统，实现基于用户粒度的承载网带宽与无线侧带宽的一致性匹配。

根据本公开，提供一种对IP承载网中的移动业务下行数据流进行QoS处理的方法，包括在用户向分组数据业务节点PDSN发起业务请求时，监听PDSN向认证、授权和计费AAA服务器发起的认证请求；从认证请求中获取用户IP地址、流量优先级和无线侧最大允许带宽，并将用户IP地址、流量优先级与无线侧最大允许带宽相关联；在应用服务器经由PDSN向用户发送下行流量时，截取PDSN与IP承载网之间的下行数据流，并获取下行数据流中的IP地址；基于用户IP地址、流量优先级与无线侧最大允许带宽的关联关系查询与获取的IP地址对应的流量优先级和无线侧最大允许带宽；在下行数据流中标记查询出的该数据流的流量优先级，并根据查询到的无线侧最大允许带宽对下行数据流进行限速或为下行数据流预留带宽。

在本公开的一些实施例中，在IP承载网中的QoS采用差异化服务的情况下，将下行数据流的带宽限定为查询出的无线侧最大允许带宽。

在本公开的一些实施例中，在IP承载网中的QoS采用资源预留协议的情况下，在PDSN至用户的下行链路中为下行数据流预留出与查询出的无线侧最大允许带宽相同的带宽。

在本公开的一些实施例中，在IP承载网中的QoS采用资源预留协议的情况下，根据IP承载网的带宽和查询出的无线侧最大允许带宽确定在PDSN至用户的下行链路中为下行数据流预留的带宽。

根据本公开，还提供了一种深度包检测装置，包括认证流量监听单元，用于在用户向分组数据业务节点PDSN发起业务请求时，监听PDSN向认证、授权和计费AAA服务器发起的认证请求；信息关联单元，用于从认证请求中获取用户IP地址、流量优先级和无线侧最大允许带宽，并将用户IP地址、流量优先级与无线侧最大允许带宽相关联；下行数据流QoS参数获取单元，用于在应用服务器经由PDSN向用户发送下行流量时，截取PDSN与IP承载网之间的下行数据流，获取下行数据流中的IP地址，并基于用户IP地址、流量优先级与无线侧最大允许带宽的关联关系查询与获取的IP地址对应的流量优先级和无线侧最大允许带宽；QoS处理单元，用于在下行数据流中标记查询出的该数据流的流量优先级，并根据查询到的无线侧最大允许带宽对下行数据流进行限速或为下行数据流预留带宽。

在本公开的一些实施例中，在IP承载网中的QoS采用差异化服务的情况下，QoS处理单元将下行数据流的带宽限定为查询出的无线侧最大允许带宽。

在本公开的一些实施例中，在IP承载网中的QoS采用资源预留协议的情况下，QoS处理单元在PDSN至用户的下行链路中为下行数据流预留出与查询出的无线侧最大允许带宽相同的带宽。

在本公开的一些实施例中，QoS处理单元根据IP承载网的带宽和查询出的无线侧最大允许带宽确定在PDSN至用户的下行链路中为下行数据流预留的带宽。

根据本公开，还提出了一种对IP承载网中的移动业务下行数据流进行QoS处理的系统，包括分组数据业务节点PDSN、IP承载网中的路由器、认证、授权和计费AAA服务器、移动终端和前述实施例中的深度包检测装置，其中，深度包检测装置以串行方式置于PDSN与路由器之间，PDSN与AAA服务器相连，深度包检测装置通过镜像或分光的方式监听在PDSN与AAA服务器之间传送的用户拨号远程访问认证RADIUS信息，移动终端通过无线接入网络与路由器相连。

通过本公开的技术方案，首先从PDSN至AAA服务器的RADIUS消息中获取用户IP地址、流量优先级和无线侧最大允许带宽，并将这三者相关联，在应用服务器向用户发送下行数据流时，根据关联关系获取该下行数据流的QoS参数，利用该QoS参数对下行数据流的带宽和发送优先级进行控制，使得IP承载网中为用户分配的带宽与无线侧允许的最大带宽相一致。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本公开的进一步理解，构成本申请的一部分。在附图中：

图1是根据本公开一个实施例的对IP承载网中的移动业务下行数据流进行QoS处理的方法的流程示意图。

图2示出了根据本公开另一实施例的对IP承载网中的移动业务下行数据流进行QoS处理的方法的示意图。

图3是根据本公开的一个实施例的深度包检测装置的结构示意图。

图4是根据本公开的一个实施例的对IP承载网中的移动业务下行数据流进行QoS处理的系统的结构示意图。

具体实施方式

下面将参照附图描述本公开。要注意的是，以下的描述在本质上仅是解释性和示例性的，决不作为对本公开及其应用或使用的任何限制。除非另外特别说明，否则，在实施例中阐述的部件和步骤的相对布置以及数字表达式和数值并不限制本公开的范围。另外，本领域技术人员已知的技术、方法和装置可能不被详细讨论，但在适当的情况下意在成为说明书的一部分。

本公开下述实施例在承载网对移动数据流进行处理时，可以通过DPI装置完成基于用户粒度的承载网带宽与无线侧最大允许带宽的一致性匹配。即，DPI装置通过监听PDSN（Packet Data Serving Node，分组数据业务节点）与AAA（Authentication,Authorization andAccounting，认证、授权和计费）服务器交互的RADIUS（RemoteAuthorization Dial In User Service，远程认证拨号用户业务）信息进行用户IP地址、流的QoS Profile等信息的识别，并将这些识别出的信息相关联，DPI装置在对实际下行数据流进行QoS控制时，以该流的无线侧最大允许带宽为依据，在承载网中对为用户进行带宽预留或对用户的下行数据流进行限速处理，以实现承载侧与无线侧对同一条数据流的带宽策略一致，同时将流量优先级写入IP包头的优先级字段内。

在该实施例中，将DPI装置串行地设置在PDSN与IP承载网的路由器之间，对流经DPI装置的下行数据流进行截取，处理后再转发到IP承载网上的路由器。

如图1所示，该实施例可以包括以下步骤：

S102，在用户向分组数据业务节点PDSN发起业务请求时，DPI装置监听认证流量，即，监听PDSN向AAA服务器发起的认证请求，该认证请求可以为RADIUS请求，其中，DPI装置可以通过分光或镜像方式获取自PDSN发往AAA服务器的RADIUS请求；

S104，从认证请求中获取用户IP地址、流量优先级和无线侧最大允许带宽，并将用户IP地址、流量优先级与无线侧最大允许带宽相关联，其中，用户IP地址作为用户网络层的标识，可以根据数据流中携带的IP地址定位到某个用户，流量优先级用于确定每个数据流的发送优先级，具体地，可以通过检查认证请求中应用层的信息，以查找出对应的关联组中的字段信息；

S106，在应用服务器经由PDSN向用户发送下行数据流时，截取PDSN与IP承载网之间的下行数据流，并从截取的下行数据流中获取该下行数据流中的IP地址；

S108，基于步骤S104中建立的用户IP地址、流量优先级与无线侧最大允许带宽的关联关系查询与获取的IP地址对应的流量优先级和无线侧最大允许带宽；

S110，在下行数据流中标记查询出的该数据流的流量优先级，并根据查询到的无线侧最大允许带宽对下行数据流进行限速或为下行数据流预留带宽。

该实施例首先从PDSN至AAA服务器的RADIUS消息中获取用户IP地址、流量优先级和无线侧最大允许带宽，并将这三者相关联，在应用服务器向用户发送下行数据流时，根据关联关系获取该下行数据流的QoS参数，利用该QoS参数对下行数据流的带宽和发送优先级进行控制，使得IP承载网中为用户分配的带宽与无线侧允许的最大带宽相一致。

在步骤S110中，在IP承载网中的QoS采用差异化服务的情况下，将下行数据流的带宽限定为查询出的无线侧最大允许带宽。

在步骤S110中，在IP承载网中的QoS采用资源预留协议的情况下，在PDSN至用户的下行链路中为下行数据流预留出与查询出的无线侧最大允许带宽相同的带宽。

通过上述两种方式的处理后，可以使得IP承载网为用户分配的带宽与无线侧最大允许带宽一致，因此，在保障业务质量的同时，节省了承载网的带宽，实现对承载网资源的合理占用。

可选地，在IP承载网中的QoS采用资源预留协议的情况下，还可以根据IP承载网的带宽和查询出的无线侧最大允许带宽确定在PDSN至用户的下行链路中为下行数据流预留的带宽。

例如，在无线侧最大允许带宽不太大并且IP承载网带宽余量较大的情况下，可以为用户在IP承载网适当多留一些带宽余量，例如，在IP承载网中为用户分配1.1倍无线侧最大允许带宽的带宽，以防止由于IP网络中某条线路故障等因素而导致业务质量的降低。

如图2所示，假设某基站下的一个用户发起一次数据业务的请求，运营商需要对其流量进行相应的QoS处理，整个实现过程可参照下述的流程描述：

①用户向PDSN发起业务请求；

②PDSN向AAA服务器发起RADIUS认证请求，其中，DPI装置通过镜像/分光方式监听该RADIUS认证请求；

③DPI装置分析RADIUS认证请求，获取其中的用户IP地址、流量优先级和无线侧最大允许带宽等信息，并将这些信息形成关联组，其中，流量优先级可以包括8个级别；

④在从应用服务器去往用户的实际流量到达PDSN后，DPI装置在PDSN与IP承载网的路由器之间截获从PDSN到用户的下行数据流；

⑤DPI装置从截获的下行数据流中识别出用户的IP地址，基于该IP地址和关联组查询对应的流量优先级和无线侧最大允许带宽，查询出的流量优先级用于标识流的QoS等级，在网络拥塞时，不同QoS等级可以进行队列调度和丢弃等不同的处理，在对IP包进行转发时可以根据流量优先级信息对包进行处理，同时根据无线侧最大允许带宽对特定目的地址的流量进行带宽预留或限速，其中，可以包含以下两种场景：

1）在IP承载网的QoS机制采用Diffserv的情况下，则根据无线侧最大允许带宽进行基于IP目的地址的限速，速率门限则为无线侧分配的最大允许带宽，或者在承载网资源比较充裕的情况下也可以根据承载网的带宽情况和无线侧最大允许带宽将无线侧最大允许带宽的一定倍数作为承载网侧该用户的带宽，具体由运营商策略决定；

2）在IP承载网的QoS机制采用RSVP（Resource ReservationProtocol，资源预留协议）的情况下，则由DPI装置发起在PDSN到基站的IP承载网段进行端到端的资源预留，其预留的带宽与无线侧最大允许带宽相当。

这样，则可以保证在进行承载侧QoS处理时实时知晓无线侧最大允许带宽的分配情况，进而以此为维度，对相应用户的移动流量进行带宽分配和限速处理，诸如优先级标记、队列等其它QoS处理则还可以根据既有的方式执行。

本领域普通技术人员可以理解，实现上述方法实施例的全部和部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成，前述的程序可以存储于一计算设备可读取存储介质中，该程序在执行时，执行包括上述方法实施例的步骤，而前述的存储介质可以包括ROM、RAM、磁碟和光盘等各种可以存储程序代码的介质。

如图3所示，该实施例中的装置30可以包括认证流量监听单元302、信息关联单元304、下行数据流QoS参数获取单元306和QoS处理单元308。其中，

认证流量监听单元302，用于在用户向分组数据业务节点PDSN发起业务请求时，监听PDSN向认证、授权和计费AAA服务器发起的认证请求；

信息关联单元304，用于从认证请求中获取用户IP地址、流量优先级和无线侧最大允许带宽，并将用户IP地址、流量优先级与无线侧最大允许带宽相关联；

下行数据流QoS参数获取单元306，用于在应用服务器经由PDSN向用户发送下行流量时，截取PDSN与IP承载网之间的下行数据流，获取下行数据流中的IP地址，并基于用户IP地址、流量优先级与无线侧最大允许带宽的关联关系查询与获取的IP地址对应的流量优先级和无线侧最大允许带宽；

QoS处理单元308，用于在下行数据流中标记查询出的该数据流的流量优先级，并根据查询到的无线侧最大允许带宽对下行数据流进行限速或为下行数据流预留带宽。

进一步地，在IP承载网中的QoS采用差异化服务的情况下，QoS处理单元将下行数据流的带宽限定为查询出的无线侧最大允许带宽。

在IP承载网中的QoS采用资源预留协议的情况下，QoS处理单元在PDSN至用户的下行链路中为下行数据流预留出与查询出的无线侧最大允许带宽相同的带宽。

可选地，在IP承载网中的QoS采用资源预留协议的情况下，QoS处理单元根据IP承载网的带宽和查询出的无线侧最大允许带宽确定在PDSN至用户的下行链路中为下行数据流预留的带宽。

如图4所示，该实施例中的系统40可以包括分组数据业务节点PDSN 402、IP承载网中的路由器404、认证、授权和计费AAA服务器406、移动终端408和深度包检测装置DPI 410。

其中，深度包检测装置410以串行方式置于PDSN 402与路由器404之间，PDSN 402与AAA服务器406相连，深度包检测装置410通过镜像或分光的方式监听在PDSN 402与AAA服务器406之间传送的用户拨号远程访问认证RADIUS信息，移动终端408通过无线接入网络与路由器404相连。深度包检测装置410可以通过前述图3中的实施例实现。

本说明书中各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同和相似的部分可以相互参见。对于装置实施例而言，由于其与方法实施例基本相似，所以描述的比较简单，相关之处可以参见方法实施例部分的说明。

本公开上述实施例能够在提供现有QoS水平的基础上节约承载网的带宽资源；能够实现基于用户粒度的承载与无线侧一致的带宽预留或限制，实现精细化的承载资源分配；能够不影响移动无线侧的现有QoS处理流程，且同时适用于承载网的Diffserv和RSVP环境；不需要特定的设备，在现有DPI装置上改进即可，可操作性强。

虽然已参照示例性实施例描述了本公开，但应理解，本公开不限于上述的示例性实施例。对于本领域技术人员显然的是，可以在不背离本公开的范围和精神的条件下修改上述的示例性实施例。所附的权利要求的范围应被赋予最宽的解释，以包含所有这样的修改以及等同的结构和功能。

Claims

1.一种对IP承载网中的移动业务下行数据流进行QoS处理的方法，其特征在于，包括：

在用户向分组数据业务节点PDSN发起业务请求时，监听所述PDSN向认证、授权和计费AAA服务器发起的认证请求；

从所述认证请求中获取用户IP地址、流量优先级和无线侧最大允许带宽，并将所述用户IP地址、所述流量优先级与所述无线侧最大允许带宽相关联；

在应用服务器经由PDSN向所述用户发送下行数据流时，截取所述PDSN与IP承载网之间的下行数据流，并获取所述下行数据流中的IP地址；

基于所述用户IP地址、所述流量优先级与所述无线侧最大允许带宽的关联关系查询与获取的IP地址对应的流量优先级和无线侧最大允许带宽；

在所述下行数据流中标记查询出的该数据流的流量优先级，并根据查询到的无线侧最大允许带宽对所述下行数据流进行限速或为所述下行数据流预留带宽。

2.根据权利要求1所述的对IP承载网中的移动业务下行数据流进行QoS处理的方法，其特征在于，在所述IP承载网中的QoS采用差异化服务的情况下，将所述下行数据流的带宽限定为查询出的无线侧最大允许带宽。

3.根据权利要求1所述的对IP承载网中的移动业务下行数据流进行QoS处理的方法，其特征在于，在所述IP承载网中的QoS采用资源预留协议的情况下，在所述PDSN至所述用户的下行链路中为所述下行数据流预留出与查询出的无线侧最大允许带宽相同的带宽。

4.根据权利要求1所述的对IP承载网中的移动业务下行数据流进行QoS处理的方法，其特征在于，在所述IP承载网中的QoS采用资源预留协议的情况下，根据所述IP承载网的带宽和查询出的无线侧最大允许带宽确定在所述PDSN至所述用户的下行链路中为所述下行数据流预留的带宽。

5.一种深度包检测装置，其特征在于，包括：

认证流量监听单元，用于在用户向分组数据业务节点PDSN发起业务请求时，监听所述PDSN向认证、授权和计费AAA服务器发起的认证请求；

信息关联单元，用于从所述认证请求中获取用户IP地址、流量优先级和无线侧最大允许带宽，并将所述用户IP地址、所述流量优先级与所述无线侧最大允许带宽相关联；

下行数据流QoS参数获取单元，用于在应用服务器经由PDSN向所述用户发送下行数据流时，截取所述PDSN与IP承载网之间的下行数据流，获取所述下行数据流中的IP地址，并基于所述用户IP地址、所述流量优先级与所述无线侧最大允许带宽的关联关系查询与获取的IP地址对应的流量优先级和无线侧最大允许带宽；

QoS处理单元，用于在所述下行数据流中标记查询出的该数据流的流量优先级，并根据查询到的无线侧最大允许带宽对所述下行数据流进行限速或为所述下行数据流预留带宽。

6.根据权利要求5所述的深度包检测装置，其特征在于，在所述IP承载网中的QoS采用差异化服务的情况下，所述QoS处理单元将所述下行数据流的带宽限定为查询出的无线侧最大允许带宽。

7.根据权利要求5所述的深度包检测装置，其特征在于，在所述IP承载网中的QoS采用资源预留协议的情况下，所述QoS处理单元在所述PDSN至所述用户的下行链路中为所述下行数据流预留出与查询出的无线侧最大允许带宽相同的带宽。

8.根据权利要求5所述的深度包检测装置，其特征在于，在所述IP承载网中的QoS采用资源预留协议的情况下，所述QoS处理单元根据所述IP承载网的带宽和查询出的无线侧最大允许带宽确定在所述PDSN至所述用户的下行链路中为所述下行数据流预留的带宽。

9.一种对IP承载网中的移动业务下行数据流进行QoS处理的系统，其特征在于，包括分组数据业务节点PDSN、IP承载网中的路由器、认证、授权和计费AAA服务器、移动终端和权利要求5-8中任一项所述的深度包检测装置，其中，所述深度包检测装置以串行方式置于所述PDSN与所述路由器之间，所述PDSN与所述AAA服务器相连，所述深度包检测装置通过镜像或分光的方式监听在所述PDSN与所述AAA服务器之间传送的用户拨号远程访问认证RADIUS信息，所述移动终端通过无线接入网络与所述路由器相连。