CN103944825B - 互联网通信系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种互联网通信系统和方法，所述系统包括选路决策节点、中继节点和至少两个路由节点，所述中继节点用于在两个所述路由节点间转发数据包，所述选路决策节点用于计算出起始IDC机房与终点IDC机房之间的最优路径，所述最优路径中包括的节点用于逐跳建立所述起始IDC机房与所述终点IDC机房间的通信隧道，所述起始路由节点通过所述通信隧道将数据包发往所述终点路由节点。实施本发明方法和系统，保证通信质量、使通信系统对上层应用透明，方便上层应用的部署。

Description

互联网通信系统和方法

技术领域

本发明涉及网络通信技术领域，特别是涉及一种互联网通信系统和方法。

背景技术

在互联网上传输语音、视频等对实时性要求比较高的业务时，对通信链路的丢包率和延时的要求比较高。由于音视频的发起方和接收方可能分布在不同的地域，故音视频数据需要在不同的IDC(internet data center，网络数据中心)机房间进行传输。

但IDC机房之间的丢包、延时情况有时不是很理想，为此往往需要引入额外的机房做中转，而为了使源IDC和目的IDC的业务应用对中转机房无感知(从而降低业务开发和部署的复杂性)，通常又要用到VPN。目前的VPN传输技术，预先找出一个到所有IDC机房的通信质量都比较好的IDC机房(设为机房C)，在该机房上分别建立到机房A和机房B的VPN链路，当机房A需要传输数据到机房B时，先将数据通过VPN发送到机房C，再由机房C通过另一条VPN链路发送到机房B。

但是上述VPN传输技术预先配好的VPN隧道，对网络负载变化和链路质量变化的适应性较差，隧道易受网络负载和链路质量的影响，会降低IDC机房间的通信质量，影响传输的音/视频的质量。

发明内容

基于此，有必要针对上述VPN传输技术预先配好的VPN隧道，对网络负载变化和链路质量变化的适应性较差的问题，提供一种互联网通信系统和方法。

一种互联网通信系统，包括选路决策节点、中继节点和至少两个路由节点，所述中继节点用于在两个所述路由节点间转发数据包，所述选路决策节点用于计算出起始IDC机房与终点IDC机房之间的最优路径；

所述最优路径中包括的节点用于逐跳建立所述起始IDC机房与所述终点IDC机房间的通信隧道；

起始路由节点还用于接收所述起始IDC机房的业务服务器传输的数据包，并将接收的数据包封装在所述通信隧道中发往终点路由节点；

所述终点路由节点用于将所述数据包从所述通信隧道中解封装，并传输至所述终点IDC机房的业务服务器。

一种基于如上所述的互连通信系统的互联网通信方法，包括以下步骤：

所述选路决策节点根据各个路由节点之间、和/或各个中继节点之间、和/或中继节点与路由节点之间的通信质量参数，计算出起始IDC机房与终点IDC机房之间的最优路径，其中，所述最优路径中包括路由节点，或路由节点和中继节点；

所述最优路径中包括的节点逐跳建立所述起始IDC机房与所述终点IDC机房间的通信隧道；

所述起始路由节点接收所述起始IDC机房的业务服务器传输的数据包，并将接收的数据包封装在所述通信隧道中发往所述终点路由节点；

所述终点路由节点将所述数据包从所述通信隧道中解封装，并传输至所述终点IDC机房的业务服务器。

上述互联网通信系统和方法，选路决策点可选取不同业务服务器间的最优路径，中继节点和路由节点可建立通信隧道在不同业务服务器间传输数据包，改善业务服务器间直接传输时丢包率高及延时长的缺点，提高IDC机房间的通信质量。通过选路决策点还可实时监控通信隧道的通信质量，选取最优路径，进一步提高通信质量。通过路由节点作为通信隧道的起点和终点，对数据包进行封装、传输和解封装，可减轻IDC机房内业务服务器的负担，业务服务器也无需获知通信隧道中的私有协议，使通信系统对上层应用透明，方便上层应用的部署。

附图说明

图1是本发明互联网通信系统第一实施方式的结构示意图；

图2是本发明互联网通信方法第一实施方式的流程示意图；

图3是本发明互联网通信方法第二实施方式的流程示意图。

具体实施方式

请参阅图1，图1是本发明互联网通信系统第一实施方式的结构示意图。

本实施方式的所述互联网通信系统包括选路决策节点100、中继节点200和至少两个路由节点，起始路由节点310和终点路由节点320，中继节点200用于在起始路由节点310和终点路由节点320间转发数据包，选路决策节点100用于计算出起始IDC机房与终点IDC机房之间的最优路径。

所述最优路径中包括的节点用于逐跳建立所述起始IDC机房与所述终点IDC机房间的通信隧道。

起始路由节点310还用于接收所述起始IDC机房的业务服务器传输的数据包，并将接收的数据包封装在所述通信隧道中发往终点路由节点320。

所述终点路由节点320用于将所述数据包从所述通信隧道中解封装，并传输至所述终点IDC机房的业务服务器。

本实施方式所述的互联网通信系统，选路决策点可选取不同业务服务器间的最优路径，中继节点和路由节点可建立通信隧道在不同业务服务器间传输数据包，改善业务服务器间直接传输时丢包率高及延时长的缺点，提高IDC机房间的通信质量。通过选路决策点还可实时监控通信隧道的通信质量，选取最优路径，进一步提高通信质量。通过路由节点作为通信隧道的起点和终点，对数据包进行封装、传输和解封装，可减轻IDC机房内业务服务器的负担，业务服务器也无需获知通信隧道中的私有协议，使通信系统对上层应用透明，方便上层应用的部署。

其中，对于选路决策节点100，优选地用于根据各个路由节点310和320之间、和/或各个中继节点200之间、和/或中继节点200与路由节点310或320之间的通信质量参数，计算出起始IDC机房与终点IDC机房之间的最优路径。

优选地，选路决策节点100可接受所述互联网通信系统中各中继节点200、各路由节点310和320自己测量的通信质量参数，还可以接收其他用于测量通信质量参数的器件测量的各个路由节点310和320之间、和/或各个中继节点200之间、和/或中继节点200与路由节点310或320之间的通信质量参数。

优选地，所述通信质量参数可包括丢包率和延时数据(时长)。

在一个实施例中，可通过以下方式计算出所述最优路径：

路由节点310和/或路由节点320的通信质量检测模块定期探查当前路由节点与其他路由节点及与每个中继节点200之间的通信质量参数。

中继节点200的通信质量检测模块探查当前中继节点与其他中继节点及与每个路由节点之间的通信质量参数。

中继节点200、路由节点310和/或路由节点320将得到通信质量参数，发送到选路决策节点100。

选路决策节点100选取任意两个IDC机房(起始IDC机房与终点IDC机房)之间的可能路径并计算每条路径的通信质量权值F，其中：

F＝f1+f2；

f1为起始IDC机房从发送报文到接收到来自终点IDC机房反馈报文之间的通信延时数据的权值函数；

f2为数据包从起始IDC机房与起始IDC机房之间的丢包率的权值函数。

选路决策节点100根据计算出的各种可能路径的通信质量权重F，选取出最优路径。

优选地，计算链路权值F的方法为：

通过总延时时长：

Ttotal＝T1+T1+...Tn，n为自然数；

其中，Tn为第n个节点发送报文到收到第n+1个节点的反馈报文之间的时间。

计算总丢包率；

ηtotal＝1-(1-η1)*(1-η2)*(1-η3)*...(1-ηn)，n为自然数；

其中，ηn为第n个节点与第n+1个节点之间的丢包率。

通过以下公式获得通信权值F：

F＝XTtotal+Yηtotal；

其中，X为Ttotal的权值参数，Y为ηtotal的权值参数。

在其他实施方式中，本领域技术人员还可以在不脱离本发明权利要求限定范围的权值函数f1和f2做出其他定义，通过本领域技术人员惯用的其他技术手段计算权值F。

在本实施例中，所述丢包率和通信延时数据可通过以下操作计算：

假定探查方为节点A，被探查方为节点B(其中节点A和节点B可以是任意一个路由节点或中继节点)，则在通信质量检测模块的作用下，节点A周期性地向节点B发送带有序号的报文，节点B收到此种报文后，根据序号是否连续就可知道是否有丢包，丢了多少包，从而计算出两点间的丢包率η；与丢包率η的检测同步地，节点A还向节点B发送带有时间戳(t0)的报文，节点B收到该报文后，立即将该报文发回节点A，在本实施例中，假设节点A收到反馈报文的时间为t1，则A节点和B节点之间来回程的传输延时数据T(即时间)，其中：

T＝t1-t0；

t0为节点A发送报文的时间；

t0为节点A接收到来自节点B的反馈报文的时间。

对于中继节点200，优选地，可包括至少两个中继节点200，如图所示的中继节点210、中继节点220、中继节点230、中继节点240，各个中继节点200之间可直接连接。各个中继节点200之间还可通过互联网连接。中继节点200间均可两两进行通信从而构成一张中继节点网，当不同IDC机房间进行通信时，起始IDC机房内的应用服务器可以先将流量发送到起始路由节点310，路由节点将流量发送到中继节点，中继节点将流量中转到某个中继节点上去，再由该中继节点转交到其他中继节点并送达终点IDC机房的路由节点320，路由节点320再将流量传送至终点IDC机房内的应用服务器。或直接转交到终点IDC机房的路由节点320。

通过上述描述可知，本发明的中继节点不是IP路由器，它是基于运营商的路由器组成的网络之上的中转节点，其和路由器之间不交换路由协议信息。

本发明的路由节点不是IP路由器，它是通信隧道的起点或终点，用于封装数据包或解封装数据包的数据转发节点，不是IP路由器，与运营商的IP路由器之间不交换路由协议信息。

对于路由节点310和320，其中任意一个可为起始路由节点或终点路由节点，起始路由节点为路由节点中用于接收起始IDC机房内业务服务器的数据包的路由节点，终点路由节点为最终将数据包发送至终点IDC机房内的业务服务器的路由节点。

起始路由节点优选地设置在起始IDC机房内，终点IDC机房优选地设置在终点IDC机房内，路由节点310和路由节点320的数目均可以为两个以上，IDC机房的数目可以为三个以上。

在其他实施方式中，起始路由节点310可为与起始IDC机房距离最近的路由节点，终点路由节点320可为与终点IDC机房距离最近的路由节点。

在一个实施例中。起始路由节点310还可用于接收所述起始IDC机房的业务服务器传输的数据包，终点路由节点320还可用于将解封装的数据包传输至终点IDC机房的业务服务器。

由上可知，本发明的路由节点不是业务服务器，具有业务服务器不具有的隧道功能。

对于所述最优路径，可仅包括两个以上的路由节点，还可以包括两个以上的路由节点和中继节点。

在一个实施例中，当所述最优路径中包括所述起始路由节点310、所述终点路由节点320和至少两个中继节点时，第一中继节点用于通过自身与所述起始路由节点310间通信隧道接收所述数据包、通过自身与第二中继节点间的通信隧道将所述数据包传送至所述第二中继节点，所述第二中继节点用于通过自身与所述终点路由节点320间的通信隧道将所述数据包发送到所述终点路由节点320。

以下是本发明互联网通信系统第二实施方式。

本实施方式的互联网通信系统与第一实施方式的区别在于：选路决策节点100还用于根据所述最优路径中各节点间的通信质量参数，判断所述最优路径的通信质量是否降低，并在所述最优路径的通信质量降低时，重新计算出起所述始IDC机房与所述终点IDC机房之间的最优路径，所述起始路由节点310还用于根据重新计算出的最优路径传输所述数据包。

本实施方式所述互联网通信系统，可实时更换起始IDC机房与终点IDC机房间的通信路径，使其始终为当前最优路径，保证机房间的通信质量。

请参阅图2，图2是本发明基于上述互连通信系统的互联网通信方法第一实施方式的流程示意图。

本实施方式的所述互联网通信方法，包括以下步骤：

步骤201，所述选路决策节点根据各个路由节点之间、和/或各个中继节点之间、和/或中继节点与路由节点之间的通信质量参数，计算出起始IDC机房与终点IDC机房之间的最优路径，其中，所述最优路径中包括路由节点，或路由节点和中继节点。

步骤202，所述最优路径中包括的节点逐跳建立所述起始IDC机房与所述终点IDC机房间的通信隧道。

步骤203，所述起始路由节点接收所述起始IDC机房的业务服务器传输的数据包，并将接收的数据包封装在所述通信隧道中发往所述终点路由节点。

步骤204，所述终点路由节点将所述数据包从所述通信隧道中解封装，并传输至所述终点IDC机房的业务服务器。

本实施方式所述的互联网通信方法，选路决策点可选取不同业务服务器间的最优路径，中继节点和路由节点可建立通信隧道在不同业务服务器间传输数据包，改善业务服务器间直接传输时丢包率高及延时长的缺点，提高IDC机房间的通信质量。通过选路决策点还可实时监控通信隧道的通信质量，选取最优路径，进一步提高通信质量。通过路由节点作为通信隧道的起点和终点，对数据包进行封装、传输和解封装，可减轻IDC机房内业务服务器的负担，业务服务器也无需获知通信隧道中的私有协议，使通信系统对上层应用透明，方便上层应用的部署。

在本实施方式中，计算最优路径的操作方法、获取通信质量参数的方法、数据包在通信隧道中的传输方式均与上述网络通信系统对应。

其中，对于步骤203，优选地，起始路由节点可把数据包封装后发给中继节点，中继节点可在解封装后，再次封装并发给下一个中继节点或终点路由节点。

请参阅图3，图3是本发明基于上述互连通信系统的互联网通信方法第二实施方式的流程示意图。

本实施方式的所述互联网通信方法与第一实施方式的区别在于：在所述计算出起始IDC机房与终点IDC机房之间的最优路径的步骤之后，还包括以下步骤：

步骤301，所述选路决策节点根据所述最优路径中各节点间的通信质量参数，判断所述最优路径的通信质量是否降低。

步骤302，若是，则在所述选路决策节点重新根据各个路由节点之间、和/或各个中继节点之间、和/或中继节点与路由节点之间的当前通信质量参数，计算出起始IDC机房与终点IDC机房之间的最优路径。

步骤303，所述重新计算出的最优路径中包括的节点逐跳建立所述起始IDC机房与所述终点IDC机房间的通信隧道。

步骤304，所述起始路由节点接收所述起始IDC机房的业务服务器传输的数据包，并将接收的数据包封装在所述通信隧道中发往所述终点路由节点。

步骤305，所述终点路由节点将所述数据包从所述通信隧道中解封装，并传输至所述终点IDC机房的业务服务器。

本实施方式所述互联网通信方法，可实时更换起始IDC机房与终点IDC机房间的通信路径，使其始终为当前最优路径，保证机房间的通信质量。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种互联网通信系统，其特征在于，包括选路决策节点、中继节点和至少两个路由节点，所述中继节点用于在两个所述路由节点间转发数据包，所述选路决策节点用于计算出起始IDC机房与终点IDC机房之间的最优路径；所述路由节点为用于封装数据包或解封装数据包的数据转发节点，不是IP路由器，与运营商的IP路由器之间不交换路由协议信息；所述中继节点不是IP路由器，它是基于运营商的路由器组成的网络之上的中转节点，其和路由器之间不交换路由协议信息；

所述最优路径中包括的节点用于逐跳建立所述起始IDC机房与所述终点IDC机房间的通信隧道；

起始路由节点还用于接收所述起始IDC机房的业务服务器传输的数据包，并将接收的数据包封装在所述通信隧道中发往终点路由节点；

所述终点路由节点用于将所述数据包从所述通信隧道中解封装，并传输至所述终点IDC机房的业务服务器。

2.根据权利要求1所述的互联网通信系统，其特征在于：所述起始路由节点还用于设置在IDC机房内。

3.根据权利要求1所述的互联网通信系统，其特征在于，当所述最优路径中包括所述起始路由节点、所述终点路由节点和至少两个中继节点时，第一中继节点用于通过自身与所述起始路由节点间通信隧道接收所述数据包、通过自身与第二中继节点间的通信隧道将所述数据包传送至所述第二中继节点，所述第二中继节点用于通过自身与所述终点路由节点间的通信隧道将所述数据包发送到所述终点路由节点。

4.根据权利要求1所述的互联网通信系统，其特征在于，所述通信质量参数包括通信延时数据和/或丢包率。

5.根据权利要求1至4中任意一项所述的互联网通信系统，其特征在于，所述选路决策节点还用于根据所述最优路径中各节点间的通信质量参数，判断所述最优路径的通信质量是否降低，并在所述最优路径的通信质量降低时，重新计算出起所述始IDC机房与所述终点IDC机房之间的最优路径，所述起始路由节点还用于根据重新计算出的最优路径传输所述数据包。

6.一种基于如权利要求1至5中任意一项所述的互联网通信系统的互联网通信方法，其特征在于，包括以下步骤：

所述选路决策节点根据各个路由节点之间、和/或各个中继节点之间、和/或中继节点与路由节点之间的通信质量参数，计算出起始IDC机房与终点IDC机房之间的最优路径，其中，所述最优路径中包括路由节点，或路由节点和中继节点；所述路由节点为用于封装数据包或解封装数据包的数据转发节点，不是IP路由器，与运营商的IP路由器之间不交换路由协议信息；所述中继节点不是IP路由器，它是基于运营商的路由器组成的网络之上的中转节点，其和路由器之间不交换路由协议信息；

所述最优路径中包括的节点逐跳建立所述起始IDC机房与所述终点IDC机房间的通信隧道；

所述起始路由节点接收所述起始IDC机房的业务服务器传输的数据包，并将接收的数据包封装在所述通信隧道中发往所述终点路由节点；

所述终点路由节点将所述数据包从所述通信隧道中解封装，并传输至所述终点IDC机房的业务服务器。

7.根据权利要求6所述的互联网通信方法，其特征在于，还包括以下步骤：

各个路由节点获取自身与其他路由节点之间、和/或各个中继节点间的通信质量参数，并将获取的通信质量参数发送到所述选路决策节点；

和/或，

各个中继节点获取自身与各个路由节点之间、和/或其他中继节点之间的通信质量参数，并将获取的通信质量参数发送到所述选路决策节点。

8.根据权利要求6所述的互联网通信方法，其特征在于：

所述起始路由节点接收数据包的步骤还包括以下步骤：

所述起始路由节点接收所述起始IDC机房的业务服务器传输的数据包；

所述终点路由节点将所述数据包从所述通信隧道中解封装并传输至接收端的步骤还包括以下步骤：

所述终点路由节点将解封装的数据包传输至所述终点IDC机房的业务服务器。

9.根据权利要求6所述的互联网通信方法，其特征在于，当所述最优路径中包括所述起始路由节点、所述终点路由节点和至少两个中继节点时，所述将接收的数据包封装在所述通信隧道中发往所述终点路由节点的步骤包括以下步骤：

第一中继节点通过自身与所述起始路由节点间通信隧道接收所述数据包；

所述第一中继节点通过自身与第二中继节点间的通信隧道将所述数据包传送至所述第二中继节点；

所述第二中继节点用于通过自身与所述终点路由节点间的通信隧道将所述数据包发送到所述终点路由节点。

10.根据权利要求6至9中任意一项所述的互联网通信方法，其特征在于，在所述计算出起始IDC机房与终点IDC机房之间的最优路径的步骤之后，还包括以下步骤：

所述选路决策节点根据所述最优路径中各节点间的通信质量参数，判断所述最优路径的通信质量是否降低；

若是，则在所述选路决策节点重新根据各个路由节点之间、和/或各个中继节点之间、和/或中继节点与路由节点之间的当前通信质量参数，计算出起始IDC机房与终点IDC机房之间的最优路径；

所述重新计算出的最优路径中包括的节点逐跳建立所述起始IDC机房与所述终点IDC机房间的通信隧道；

所述起始路由节点还接收所述起始IDC机房的业务服务器传输的数据包，并将接收的数据包封装在所述通信隧道中发往所述终点路由节点；

所述终点路由节点将所述数据包从所述通信隧道中解封装，并传输至所述终点IDC机房的业务服务器。