CN1791050A - 一种保证异种网络互通时服务质量的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种保证异种网络互通时服务质量的方法，BCF网络根据自身的逻辑承载拓扑配置并存储网络实体间的关联信息，该方法包括以下步骤：a.传统网络和BCF网络通过业务控制层的交互，将用户发起的QoS资源请求下发给BCF网络承载控制层的BCF实体；b.收到QoS资源请求的BCF实体根据自身存储的关联信息，向所有与传统网络连接的BCF网络中的边缘设备发起资源分配和路径选择流程；c.判断资源分配和路径选择是否成功，如果成功，则BCF实体向业务控制层返回成功信息，并向所有与传统网络连接的边缘设备下发相应的流映射和策略配置信息；否则，BCF实体向业务控制层返回失败信息。该方法能在异种网络互通时保证BCF正确地为业务分配媒体流路径，进而保证端到端业务的QoS。

Description

一种保证异种网络互通时服务质量的方法

技术领域

本发明涉及网络互通技术，尤指一种保证异种网络互通时服务质量的方法。

背景技术

随着互联网规模的不断扩大，各种各样的网络服务争相涌现，先进的多媒体系统也层出不穷。由于实时业务对网络传输时延、延时抖动等特性较为敏感，当网络上有突发性高的文件传输(FTP)或含有图像文件的超文本传输(HTTP)等业务时，实时业务就会受到很大影响；另外，由于多媒体业务将占用大量的带宽，所以也将使得现有网络中需要得到保证的关键业务难以得到可靠的传输。于是，为保证关键业务得到可靠的传输，各种服务质量(QoS，Quality of Service)技术便应运而生。互联网工程任务组(IETF，Internet Engineering Task Force)已经提出了很多服务模型和机制，以满足QoS的需求。目前业界比较认可的是在网络的接入或边缘使用综合业务(Int-Serv，Integrated Service)模型，而在网络的核心使用区分业务(Diff-serv，Differentiated Service)模型。

由于Diff-serv模型仅通过设定优先级的方式来保障QoS，效果难以预测。因此，业界为骨干网的Difg-Serv模型引入了一个独立的承载控制层，建立了专门的Diff-Serv QoS信令机制，并利用Diff-Serv网络新增的承载控制层管理网络的拓扑资源，这种Diff-Serv被称为有独立承载控制层的Diff-Serv模型，图1为有独立承载控制层的Diff-serv模型图。如图1所示，在该模型中，承载控制层102设置于承载网络103和业务控制层101之间。在业务控制层101中的呼叫代理(CA，Call Agent)为业务服务器，比如软交换等，可实现软交换等功能；在承载控制层102中，包括一个或多个承载网资源管理器，承载网资源管理器负责配置管理规则和网络拓扑，为客户的业务带宽申请分配资源，控制和管理各个承载网资源管理器之间通过信令传递客户的业务带宽申请请求和结果、以及为业务申请分配的路由路径信息等，比如：控制和管理承载网资源管理器1、承载网资源管理器2、承载网资源管理器3之间的通信；在承载网103中，每个承载网资源管理器管理一个特定的承载网区域，这个特定的承载网区域被称为所对应的承载网资源管理器的管理域，比如：承载网资源管理器1的管理域105、承载网资源管理器2的管理域106和承载网资源管理器3的管理域107，承载网103中包括边缘路由器(ER，Edge Router)、边界路由器(BR，Border Router)以及核心路由器104，ER、BR和核心路由器都属于承载网，统称为连接节点(CN，Connection Node)。

在具有独立承载控制层的Diff-Serv模型中，承载网资源管理器配置了管理规则和网络拓扑，为客户的业务带宽申请分配资源。每个管理域所属的承载网资源管理器之间通过信令传递客户的业务带宽申请请求和结果、以及承载网资源管理器为业务申请分配的路径信息等等。

当承载控制层处理用户的业务带宽申请时，承载网资源管理器将确定用户业务的路径，并通知边缘路由器按指定的路径转发业务流。承载网如何根据承载控制层确定的路径实现用户业务流按指定路由转发，目前业界主要是利用MPLS技术，使用资源预留方式沿着承载控制层指定的业务流路径建立LSP，使用RSVP-TE或CR-LDP的显示路由机制建立端到端的LSP。

上述增加承载控制层进行管理的方法能严格保证业务所需的端到端QoS，但出于对网络复杂性及成本的考虑，将整个互联网络从传统的不含承载控制层的网络升级为全网实施增加承载控制层的理想方案是一个逐步演进的过程。在实际应用中，会在一些地方采用增加承载控制层的方案，而另外一些地方仍采用传统的仅有业务控制层和承载网络的解决方案。本申请中，将现有的仅由业务控制层和承载网组成的网络称为传统网络，将增加了独立的承载控制层或称集中资源控制层的网络称为承载控制功能(BCF)网络。如此，整个互联网络中就会存在采用不同架构的异种网络，那么，必然需要异种网络间的互通。

目前，异种网络间的互通是通过规划强行限制异种网络间边界网关互连的端口数，一般是通过静态配置让数据流只从一个物理端口出入两种网络间，由于只有一条路径，不会出现需要选择路径的情况，因此就能保证业务流正确的路由。但反之，这种限制也会对网络的安全性和可靠性带来很大冲击，因为仅有唯一的路由，如果路由发生故障，将会导致两种网络之间的通信彻底瘫痪。

因此，在实际的网络应用中，通常异种网络间都有两个或两个以上的端口进行连接，也就是边界节点的多归属，所谓多归属是指异种网络之间有多条路径可供选择，以此实现负荷分担和备份的需要。由于BCF网络在选择路径时，一般需要在会话协商过程中就知道媒体流入口的位置，而传统网络只有在媒体流到达后才知道出/入口的位置，这样，BCF网络的BCF实体将会由于在会话建立期间不知道媒体流会经过哪个边缘节点，而导致无法为业务流选路的情况发生。当传统网络与BCF网络互通时，对于存在多归属边缘设备PE/ER的情况下，现有解决方案中BCF实体无法为会话进行选路。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种保证异种网络互通时服务质量的方法，能在传统网络向BCF网络传送媒体流时保证BCF实体正确地为业务分配媒体流路径，进而保证端到端业务的QoS。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种保证异种网络互通时服务质量的方法，适用于传统网络与承载控制功能BCF网络互通，BCF网络根据自身的逻辑承载拓扑配置并存储网络实体间的关联信息，该方法包括以下步骤：

a.传统网络和BCF网络通过业务控制层的交互，将用户发起的QoS资源请求下发给BCF网络承载控制层的BCF实体；

b.收到QoS资源请求的BCF实体根据自身存储的关联信息，向所有与传统网络连接的BCF网络中的边缘设备发起资源分配和路径选择流程；

c.判断资源分配和路径选择是否成功，如果成功，则BCF实体向业务控制层返回成功信息，并向所有与传统网络连接的BCF网络中的边缘设备下发相应的流映射和策略配置信息；否则，BCF实体向业务控制层返回失败信息。

其中，所述配置网络实体间的关联信息为：在BCF实体和/或BCF网络的边缘设备中配置所有与传统网络边界路由器相连的BCF网络中边缘设备之间的关联信息。

或者，所述配置网络实体间的关联信息为：在每个BCF实体中配置所有与传统网络边界路由器相连的BCF网络中边缘设备之间的关联信息、以及不同BCF实体之间的关联信息。这种情况下，步骤b中具体包括：从业务控制层收到QoS资源请求的BCF实体根据自身存储的关联信息，找到所有相关的BCF实体，由所有相关的BCF实体分别向自身所管理的与传统网络连接的BCF网络中的边缘设备发起资源分配和路径选择流程。

上述方案中，向所有BCF网络中的边缘设备发起的资源分配和路径选择有部分失败时，步骤c在向业务控制层返回失败信息之前，判断该资源申请失败的边缘设备是否与资源申请成功的边缘设备之间配置有直连的逻辑路径，如果有，BCF实体将资源申请失败的边缘设备上的媒体流转发至资源申请成功的边缘设备上，并将新的流映射和策略配置信息下发给该资源申请成功的边缘设备；否则，向业务控制层返回失败信息。

上述方案中，BCF实体中进一步记录有所有与传统网络连接的BCF网络中的边缘设备之间的直连逻辑路径信息。

上述方案中，该方法进一步包括：传统网络所传输媒体流到达的BCF网络中的边缘设备在进行流分类的同时，向自身所属BCF实体发送媒体流到达信息。这种情况下，该方法进一步包括：收到媒体流到达信息的BCF实体释放已申请成功但未使用的预留资源，并取消相应的流映射和策略配置信息。

上述方案中，BCF实体保留已申请成功的所有预留资源，直到会话结束。

上述方案中，步骤b所述向所有与传统网络连接的BCF网络中的边缘设备发起的资源分配和路径选择流程截止于相应BCF实体对应管理域中的中继路由器或边界路由器。

上述方案中，所述传统网络为IP网络、或MPLS网络、或ATM网络。所述路径选择为选择标签交换路径、或选择永久虚电路、或选择交换式虚电路。所述QoS资源请求为业务申请请求、或业务修改请求、或业务释放请求。

本发明所提供的保证异种网络互通时服务质量的方法，在所有与传统网络连接的边缘设备中，均配置符合当前QoS资源请求的流映射和策略配置信息，那么，对于存在多归属边缘设备PE/ER且由传统网络向BCF网络传送媒体流的情况，无论传统网络从哪个边缘设备传入媒体流，都能保证正确的资源分配和选路，如此，就可以解决异种网络互通时保证的QoS问题，使得具有独立承载控制层的网络可以在传统网络基础上逐步演进部署，增强了网络的可用性，节省了运营商的投资，本发明方法可用于运营商内或运营商间。

另外，本发明的方法可用于各种传统承载网与BCF网络的互通，如包含MPLS网络的IP网络、ATM网络和其它类型的传统承载网，对应的路径也可以是LSP、ATM/FR、PVC/SVC、传统IP路由等等，因此，本发明的适用范围更广、实用性更强，使用更灵活。

还有，由于媒体流在转发过程中不能预知会转发到BCF网络中哪个边缘设备上，因此，可在多个多归属边缘设备之间配置直连的逻辑链路，如果转发至的边缘设备负荷较重或不能满足用户需求，可通过所配置的直连逻辑链路将当前的媒体流再转到其它合适的边缘设备上，如此，可实现负荷分担并提高可靠性，同时能保证端到端业务的QoS，充分利用网络资源。

附图说明

图1为现有技术中独立的承载控制层网络模型示意图；

图2为本发明实现的一种组网结构示意图；

图3为本发明实现的另一种组网结构示意图；

图4为本发明方法的处理流程图。

具体实施方式

本发明的核心思想是：对于存在多归属边缘设备且由传统网络向BCF网络传送媒体流的情况，在所有与传统网络连接的边缘设备中，均配置符合当前QoS资源请求的流映射和策略配置信息，那么，无论传统网络从哪个边缘设备传入媒体流，都能保证正确的资源分配和选路。

本发明中，所提到的异种网络互通实际是指传统网络与BCF网络之间的互通，其中所述的传统网络可以是IP网络、MPLS网络、ATM网络等等，只要是具有业务控制层和承载网结构的通信网络都可以；相应的，对应的路径可以是MPLS标签交换路径(LSP)、ATM/FR、PVC/SVC、传统IP路由等等。

在实际应用中，传统网络与BCF网络之间的互通是通过传统网络中承载网络的边缘设备和BCF网络中承载网络的边缘设备实现的，在传统网络侧，边缘设备是指边界路由器；在BCF网络侧，边缘设备为运营商边缘设备/边缘路由器(PE/ER)。在BCF网络侧，所有的PE/ER是由BCF实体控制的，该BCF实体可以是承载网资源管理器。那么，根据BCF实体与PE/ER之间控制关系的不同，存在两种不同的组网形式，以存在两个PE/ER为例，两种组网形式分别如图2和图3所示。

如图2所示，BCF实体与PE/ER的控制关系是一对多的关系，传统网络通过承载网络中的边界路由器与BCF网络的PE/ER1和PE/ER2相连，PE/ER1和PE/ER2均由BCF1控制，也就是说，由一个BCF实体控制所有的边缘设备PE/ER，这种控制关系是比较常用的。如图3所示，传统网络通过承载网络中的边界路由器与BCF网络的PE/ER1和PE/ER2相连，PE/ER1和PE/ER2分别由BCF1和BCF2控制，也就是说，由不同的BCF实体控制不同的PE/ER。在实际应用中，可以有一个或多个PE/ER以及一个或多个BCF实体，所有BCF实体与所有PE/ER为一一对应关系或一对多关系。

由于媒体流从传统网络转发至BCF网络时，并不能预先知道会转发到哪一个PE/ER上，考虑到每个PE/ER的负荷能力以及是否能满足用户需求的问题，可进一步在多个PE/ER之间配置直连的逻辑链路，如图2和图3中PE/ER1与PE/ER2之间的虚线所示，当然，这种直连的逻辑链路并不是必须配置的，可以根据需要或网络拓扑的实际情况进行相应的配置，如果存在两个以上PE/ER，每两个PE/ER之间均可以根据需要建立直连的逻辑链路，可以预先配置好，也可以根据实际的资源请求情况实时建立所需PE/ER之间的直连逻辑链路。如此，既可以一定程度上解决负荷分担的问题，也可以提高媒体流传输的可靠性，进而保证了端到端业务的QoS，并能充分利用网络资源。

因为传统网络不存在承载控制层，不需要在会话建立过程中知道媒体流的传输路径，所以BCF网络向传统网络转发媒体流时不需要考虑通过哪条路径传输，但对于反方向的转发，即传统网络向BCF网络传输媒体流时，要根据源路由器和目的路由器来选择媒体流的传输路径并分配相应的资源，如此，BCF实体就必须获知媒体流的入口路由器，因此，本发明所提供的方法主要用于传统网络向BCF网络转发媒体流的过程。对于传统网络来说，传统网络采用传统路由协议和Diff-Serv通过边界路由器转发当前传输的媒体流到BCF网络的边缘设备PE/ER。另外，需要说明的是传统网络与BCF网络的业务控制层是互通的，或是共享的。

本发明的具体实现过程如图4所示，包括以下步骤：

步骤400：BCF网络内由运营商通过规划自身的逻辑承载拓扑、逻辑路径，如LSP，配置并存储网络实体间的关联信息。

这里，所述配置并存储网络实体间关联信息具体说就是：对于图2所示的组网方式，管理控制所有PE/ER的BCF1需要配置所有PE/ER之间的关联信息，比如：PE/ER1和PE/ER2均为与传统网络中边界路由器相连的边缘设备，则在BCF1中记录对于互通的媒体流，PE/ER1与PE/ER2是相关联的，需要BCF1同时分配PE/ER1和PE/ER2到目的地的资源和路径，同时，如果PE/ER1与PE/ER2之间配有直连的逻辑路径，则在BCF1中还应记录相应的直连逻辑路径信息。对于图3所示的组网方式，管理控制PE/ER的每个BCF实体之间需要配置相互的关联信息，同时，还要配置各自管理的所有PE/ER之间的关联信息。比如，在BCF1中记录：属于BCF1自身的与传统网络边界路由器相连的边缘设备PE/ER1，以及与网络互通相关联的BCF2，如果PE/ER1与PE/ER2之间配有直连的逻辑路径，则在BCF1中还应记录相应的直连逻辑路径信息。同时，在BCF2中记录：属于BCF2自身的与传统网络边界路由器相连的边缘设备PE/ER2，以及与网络互通相关联的BCF1，如果PE/ER2与PE/ER1之间配有直连的逻辑路径，则在BCF2中还应记录相应的直连逻辑路径信息。

所述规划逻辑路径是指对物理承载网络资源进行抽象采用某种技术划分为不同的逻辑子网而形成的路径，本发明中，传统网络与BCF网络之间的路径、不同PE/ER之间的路径以及BCF实体与PE/ER之间的路径，均可称为逻辑路径，可采用MPLS LSP、ATM/FR、PVC/SVC、传统IP路由等等，下面仅以采用MPLS LSP作为逻辑路径为例。

步骤401：当某个用户的会话需要经过传统网络与BCF网络互通时，用户终端向传统网络的业务控制层发起QoS资源请求，传统网络先通过自身业务控制层与BCF网络业务控制层之间的交互，将QoS资源请求转发至BCF网络的业务控制层，再由BCF网络的业务控制层将QoS资源请求下发到BCF网络承载控制层的BCF实体。

这里，所述QoS资源请求可以是业务申请请求、或业务修改请求、或业务释放请求。

步骤402～405：BCF网络承载控制层中收到QoS资源请求的BCF实体，根据自身存储的关联信息，向所有与传统网络边界路由器连接的PE/ER发起自不同PE/ER到目的用户所属路由器的资源分配和路由选择流程，然后判断资源分配和路由选择是否成功，如果成功，则向业务控制层返回资源请求成功信息，并向每个与传统网络边界路由器连接的PE/ER下发相应的流映射如标签栈、以及策略配置信息；这样，无论传统网络将媒体流从哪个接口即边缘设备传入，BCF网络都可以分配到合适的具有符合要求QoS的路径，因为每个PE/ER中都有流映射和策略配置信息。如果失败，则向业务控制层返回资源请求失败信息，并结束当前处理流程。

这里，业务控制层如何将QoS资源请求下发给BCF实体、以及如何进行起始PE/ER到目的用户所属路由器的资源分配和路由选择，均属于现有技术，在此不再赘述。

本步骤中，对于图2所示的组网情况，由于所有PE ER由一个BCF实体控制，所以该BCF实体收到QoS资源请求后，只需查找自身记录的关于PE/ER的关联信息，找到所有与传统网络连接的PE/ER，然后对每个所找到的PE/ER，分别发起不同PE/ER到目的用户所属路由器的资源分配与路径选择流程。本步骤中向所有与传统网络边界路由器连接的PE/ER发起的资源分配与路径选择流程，截止于该BCF实体对应的管理域中的某个中继路由器TPE或该BCF实体对应的管理域的边界路由器，在截止设备之后设备间的路径选择过程将只在截止设备与目的用户所属路由器之间进行一次。比如说：目的用户所属路由器和所有与传统网络连接的边缘设备PE/ER不在同一BCF实体对应的管理域内，那么，发起多个PE/ER到目的用户资源分配和路径选择流程的BCF实体是边缘设备PE/ER所属的BCF实体，但所发起的多个资源分配和路径选择流程并不是一直到目的用户所属路由器，而是在边缘设备PE ER所属的BCF实体对应的管理域的某个中继路由器或边界路由器截止，从截止的中继或边界路由器到目的用户所属路由器仍采用现有技术中的路径选择过程，即源设备和目的设备只有一个。即使目的用户所属路由器和所有与传统网络连接的边缘设备PE/ER属于同一BCF实体对应的管理域，也可以在此管理域内确定一个中继路由器作为截止路由器，之后，从截止路由器到目的用户所属路由器仍采用现有技术中的路径选择过程即可。如此，可以节省资源占用，提高路由选择的效率。

如果所有选路获得成功，则BCF实体向资源请求实体如CA返回资源请求成功信息，并向每个PE/ER下发相应的流映射如标签栈、以及策略配置信息；如果所有选路都失败，则BCF实体向资源请求实体如CA返回分配资源失败信息；如果部分选路成功，而另一部分选路失败，那么，如果资源申请失败的PE/ER与某个资源申请成功的PE/ER之间存在直连的逻辑路径，则BCF实体通过资源申请失败PE/ER与某个资源申请成功PE/ER间的直连逻辑路径，将资源申请失败PE/ER上的媒体流转发到资源申请成功PE/ER所选的路径上，并将新的流映射和策略配置信息下发到该资源申请成功PE/ER上，对于没有直连逻辑路径的情况，BCF实体将返回失败信息到业务控制层，由业务控制层决定如何进行后续处理。

对于图3所示的组网情况，某个BCF实体如BCF1收到业务控制层的QoS资源请求后，通过查找到自身记录的BCF实体之间的关联信息，如找到BCF2，由BCF1和BCF2分别发起从对应PE/ER的资源分配和路径选择流程，比如：BCF1向PE/ER1发起从PE/ER1到目的用户所属路由器的资源分配和路径选择流程，BCF2向PE/ER2发起从PE/ER2到目的用户所属路由器的资源分配和路径选择流程，随后对资源申请成功与否的处理过程与图2所述的情况完全相同。

经过图4所示的处理流程后，与传统网络边界路由器连接的多个BCF网络的边缘设备中都会配置有流映射和策略配置信息，那么，如果PE/ER1和PE/ER2均成功申请资源，传统网络选择从PE/ER1接入BCF网络，但PE/ER1发生故障，那么，传统网络可以放弃本次媒体流传送，认为传送失败；也可以重新选择从PE/ER2接入BCF网络。

对于上述处理过程中同时申请成功的路径，可通过配置或根据设备商、运营商的自行选择确定在媒体流通过后是否释放媒体流不经过的路径。如果不释放，则BCF实体保留每条路径的资源占用信息直到整个会话拆除，即不释放预留资源，直至会话结束；如果需要释放媒体流不经过的路径，则媒体流到达某个PE/ER时，该PE/ER在进行流分类的时候，应当将媒体流到达的信息发送给所属的BCF实体，使得BCF实体可以释放其它未使用的预留资源，并取消相应的流映射和策略配置信息。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。

Claims (10)

1、一种保证异种网络互通时服务质量的方法，适用于传统网络与承载控制功能BCF网络互通，其特征在于，BCF网络根据自身的逻辑承载拓扑配置并存储网络实体间的关联信息，该方法包括以下步骤：

a.传统网络和BCF网络通过业务控制层的交互，将用户发起的QoS资源请求下发给BCF网络承载控制层的BCF实体；

b.收到QoS资源请求的BCF实体根据自身存储的关联信息，向所有与传统网络连接的BCF网络中的边缘设备发起资源分配和路径选择流程；

c.判断资源分配和路径选择是否成功，如果成功，则BCF实体向业务控制层返回成功信息，并向所有与传统网络连接的BCF网络中的边缘设备下发相应的流映射和策略配置信息；否则，BCF实体向业务控制层返回失败信息。

2、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述配置网络实体间的关联信息为：在BCF实体和/或BCF网络的边缘设备中配置所有与传统网络边界路由器相连的BCF网络中边缘设备之间的关联信息。

3、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述配置网络实体间的关联信息为：在每个BCF实体中配置所有与传统网络边界路由器相连的BCF网络中边缘设备之间的关联信息、以及不同BCF实体之间的关联信息。

4、根据权利要求3所述的方法，其特征在于，步骤b中具体包括：从业务控制层收到QoS资源请求的BCF实体根据自身存储的关联信息，找到所有相关的BCF实体，由所有相关的BCF实体分别向自身所管理的与传统网络连接的BCF网络中的边缘设备发起资源分配和路径选择流程。

5、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，向所有BCF网络中的边缘设备发起的资源分配和路径选择有部分失败时，步骤c在向业务控制层返回失败信息之前，判断该资源申请失败的边缘设备是否与资源申请成功的边缘设备之间配置有直连的逻辑路径，如果有，BCF实体将资源申请失败的边缘设备上的媒体流转发至资源申请成功的边缘设备上，并将新的流映射和策略配置信息下发给该资源申请成功的边缘设备；否则，向业务控制层返回失败信息。

6、根据权利要求2或3所述的方法，其特征在于，BCF实体中进一步记录有所有与传统网络连接的BCF网络中的边缘设备之间的直连逻辑路径信息。

7、根据权利要求1至5任一项所述的方法，其特征在于，该方法进一步包括：传统网络所传输媒体流到达的BCF网络中的边缘设备在进行流分类的同时，向自身所属BCF实体发送媒体流到达信息；收到媒体流到达信息的BCF实体释放已申请成功但未使用的预留资源，并取消相应的流映射和策略配置信息。

8、根据权利要求1至5任一项所述的方法，其特征在于，BCF实体保留已申请成功的所有预留资源，直到会话结束。

9、根据权利要求1至5任一项所述的方法，其特征在于，步骤b所述向所有与传统网络连接的BCF网络中的边缘设备发起的资源分配和路径选择流程截止于相应BCF实体对应管理域中的中继路由器或边界路由器。

10、根据权利要求1至5任一项所述的方法，其特征在于，所述传统网络为IP网络、或MPLS网络、或ATM网络；所述路径选择为选择标签交换路径、或选择永久虚电路、或选择交换式虚电路。