CN1812355A

CN1812355A - 一种保证端到端业务服务质量的方法及接入网络

Info

Publication number: CN1812355A
Application number: CN 200510002944
Authority: CN
Inventors: 陈悦鹏; 范灵源; 吴登超; 许波
Original assignee: Huawei Technologies Co Ltd
Current assignee: Huawei Technologies Co Ltd
Priority date: 2005-01-26
Filing date: 2005-01-26
Publication date: 2006-08-02
Anticipated expiration: 2025-01-26
Also published as: CN100421398C

Abstract

本发明公开了一种保证端到端的业务服务质量的方法，应用于具有接入侧承载网络资源管理器(ACM)和业务控制功能实体(SCF)的接入网中，该方法为：SCF收到用户终端(UE)发送的业务连接请求后，确定本次业务连接参数，并向ACM发送含有本次业务连接参数的资源请求；ACM收到资源请求，根据接入网的拓扑信息及本次业务连接参数计算出QoS策略，并分别向自身管辖的该业务连接所经接入节点发送含QoS策略的QoS安装消息，每个接入节点保存该QoS策略，本次业务连接建立，业务流按照QoS策略在接入节点设备间转发。本发明还公开了一种保证端到端的业务服务质量的接入网络。本发明可以为各种业务提供不同的QoS保证和带宽要求，从而改善网络运营的效率，方便网络维护管理。

Description

一种保证端到端业务服务质量的方法及接入网络

技术领域

本发明涉及通信技术领域，特别是指一种保证端到端业务服务质量的方法及接入网络。

背景技术

如图1所示，目前网络的接入侧通常包括用户驻地设备(CPE)、数字用户线接入服务器(DSLAM)、宽带远程接入服务器(BRAS)和其它汇聚设备组成，如路由器、交换机(LAN SWITCH)等。

传统的CPE就是一个简单的具有桥接和路由功能的xDSL MODEM，不具有带宽控制和差分服务功能，也无法实现流量监管，但它支持多永久虚连接(PVC)/虚拟局域网(VLAN)的配置，支持多端口地址的学习功能。随着用户侧业务的越来越丰富，为了同时支持数据业务、分组语音业务和分组视频业务，目前新型的增强型CPE功能越来越完善，能通过端口进行业务识别，同时具有流分类、优先级重标志、流量监管、整形和队列调度等功能，提供完善的服务质量保证。

DSLAM通常有异步转移模式(ATM)工作方式和IP工作方式两种，前者可以利用ATM本身具有的服务质量(QoS)特性来实现相关QoS控制。比如，CBR、VBR形式的PVC具有带宽保障及监管措施，适合处理高优先级电信业务数据流；UBR PVC不具有一定的带宽保证，它工作于BE(BestEffort)方式，可以用来传送普通INTERNET上网数据流。但是该类DSLAM不能“深入”VCC内部探察到净荷，无法进行更精细的基于报文特征的分类及调度，所以在使用单条VCC承载多业务时(混合业务VCC)时，需要本点通过无收敛的带宽保证配合QoS策略实施。增强功能的ATM DSLAM能够支持群集管理，并上报拓扑、IP与链路绑定关系及带宽信息。

IP DSLAM设备终结用户的ATM PVC，然后将用户业务数据流转换成IP/MAC包转发出去。在IP DSLAM上可以实现流分类、CAR、报文优先级调度以及802.1P等功能，解决不同优先级业务流的QoS保证。但传统设备这些策略不能动态改变，所以一般不在本点实现流量监控，仅完成分类与优先级调度。如果用户以多条PVC上网，IP DSLAM可以通过提供多种具有不同优先级的VLAN，将用户的多条PVC映射到不同的VLAN上，连流分类功能都可不需要。在单条PVC上行情况下，它可能需要支持按报文特征进行分类然后调度服务。在增强功能的IP DSLAM上，它还可以支持群集管理，并上报拓扑、IP与链路绑定关系及带宽信息。

LANSWITCH在作为汇聚设备时，通过802.1P或者具有不同优先级的VLAN来进行调度，还可选择通过支持CAR功能实现对用户业务流的带宽限制。如果作为用户接入端设备，由于用户来的包文本身不带VLAN，LANSWITCH无法区分不同优先级的业务包文类型，因此需要LANSWITCH实现复杂的流分类、流量监管和基于不同优先级包文的调度功能；在给报文打VLAN标志时，针对电信业务流和INTERNET上网流提供多种优先级到多种VLAN的封装。

BRAS上除了AAA功能外，还实现一些QoS功能，如流分类、优先级标识的重标记、流量监管、拥塞控制以及队列调度等功能，另外它还可以有用户地址的管理、用户的接入拓扑信息，这些对为用户QOS保证提供了必要的基础。

综上所述，现有技术中在某些接入设备内部可以实现部分QoS保障，并且有些设备也可以提供一定的差分服务，但是由于这些设备不具有识别业务类型的能力，因此无法针对不同的业务进行带宽控制和提供差分服务。而且，这些传统设备的QoS策略也不能随着网络的资源情况动态改变，更无法实现流量监管。面对当今网络业务越来越丰富，比如：传统的数据业务、新型的语音业务、IPTV业务和其它多媒体业务，随着上线用户数量的增加和用户同时使用的业务内容的越来越丰富，接入网已经面临着如何解决带宽的利用率、如何保证有QoS要求的业务这一系列网络资源问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种保证业务服务质量的方法及系统，使其能在接入网络中，针对不同的业务能提供不同的差分服务。

本发明提供的一种保证业务服务质量的方法是这样实现的。

一种保证端到端业务服务质量的方法，应用于具有接入侧承载网络资源管理器ACM和业务控制功能实体SCF的接入网络中，该方法包括：

a.用户终端UE向SCF发送业务连接请求；

b.SCF收到该业务连接请求后，确定本次业务连接参数，并向ACM发送含有本次业务连接参数的资源请求，所述本次业务连接参数包括QoS参数、IP五元组信息；

c.ACM收到资源请求后，根据接入网的拓扑信息以及所述本次业务连接参数计算出QoS策略，并分别向自身管辖的该业务连接所经接入节点设备发送含有该QoS策略的QoS安装消息，所述QoS策略包括业务路由、路径资源以及该业务连接所经接入节点设备的QoS参数；

d.每个接入节点设备保存针对该UE本次业务请求的QoS策略，本次业务连接建立；

e.业务流按照QoS策略在接入节点设备间转发。

当SCF与宽带远程接入服务器BRAS不相邻接时，步骤c中所述ACM是通过向核心侧的承载网络资源管理器CCM发送资源请求，并根据CCM发送的资源响应计算出QoS策略。

当SCF与宽带远程接入服务器BRAS相邻接时，步骤c中所述ACM是直接根据接入网的拓扑信息以及所述本次业务连接参数计算出QoS策略的。

步骤a中所述UE是通过用户驻地设备CPE向业务控制功能SCF发送业务连接请求的。

步骤d进一步包括：

d1、所述ACM收到所有接入节点设备的QoS策略安装响应后，向SCF发送连接资源响应消息；

d2、SCF收到连接资源响应消息后，开始向CPE发送业务流量。

当用户连接请求为上行业务时，所述接入节点设备包括CPE、BRAS；

当用户连接请求为下行业务时，所述接入节点设备为BRAS；

当用户连接请求为上下行的业务时，所述接入节点设备包括CPE、DSLAM、BRAS。

该方法进一步包括：

通过DSLAM和CPE之间固定的管理逻辑通道设置优先级，或者手工在CPE上进行业务优先级设置，将每个业务连接对应的优先级映射到相应的PVC/VLAN上，并由DSLAM来进行业务连接分类和标识。

如果所述接入网中的节点设备支持MPLS技术，所述路径资源全部为LSP；

如果所述接入网络中DSLAM与BRAS支持MPLS技术，CPE不支持MPLS技术，则所述路径资源包括隧道、LSP。

步骤c中所述接入网的拓扑信息是预先配置在ACM中的，或，除ACM之外并与ACM能进行通信的网络设备中。

本发明提供的一种保证业务服务质量的接入网络是这样实现的。

一种保证端到端的业务服务质量的接入网络包括：业务控制实体、接入侧承载控制功能实体、接入承载网，

其中，业务控制实体接收到用户终端发送的业务连接请求后，向接入侧承载控制功能实体发送资源请求，接入侧承载控制功能实体根据收到的资源请求为该用户终端计算出QoS策略，并将QoS策略发送给接入承载网中的接入节点设备，接入节点设备保存所述QoS策略，之后，接入承载网中的接入节点设备根据该QOS策略转发该用户终端对应的业务流。

所述承载接入网包括BRAS、DSLAM和与UE连接的CPE，其中，CPE通过DSLAM、BRAS与接入侧承载控制功能实体相连，并且所述DSLAM通过ATM/IP网络与BRAS相连。

本发明利用ACM进行网络拓扑和路径资源计算，并向承载网设备和终端下发QoS策略，从而为各种业务提供QoS保证和带宽要求。该方法可以针对不同的业务进行带宽控制和提供差分服务，也可以随着网络的资源情况动态改变。该方法可以更好的提高客户的满意度，大大改善了网络运营的效率，方便运营商的网络维护管理。

附图说明

图1为接入网络层次结构图；

图2为实现本发明的接入网络构架图；

图3为实现本发明方法的流程示意图；

图4为实现本发明方法的具体实施例一的流程示意图；

图5为实现本发明方法的具体实施例儿的流程示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对本发明作进一步的详细描述。

为了实现针对每个业务连接提供差分服务的目的，本发明提出了一种接入网络结构。

参见图2所示，本发明的接入网络包括业务控制功能实体(SCF)、接入侧承载网络资源管理器(ACM)、接入节点设备。接入节点设备包括CPE、DSLAM、BRAS等。

其中，SCF用于对用户业务申请的各种业务进行控制，根据用户的业务请求确定本次业务所需的参数：QoS参数、IP五元组，即源IP地址、目的IP地址、协议号、源端口号、目的端口号，然后向承载控制层申请业务流的承载通路。而且，在逻辑上SCF可以包括多个，每个SCF针对一种业务类型，也就是说，每个SCF处理一种业务请求。

ACM负责管理和维护逻辑接入侧的承载层网络资源，并为来自SCF的QoS请求建立符合QoS要求的端到端承载通路，这个承载通路是通过MPLS标签栈来表示。这样，本发明利用ACM进行网络拓扑和路径资源计算，并向承载网设备和终端下发QoS策略，从而为各种业务提供QoS保证。并且，ACM与核心网资源管理器(CCM)相连，核心网资源管理器(CCM)。并且，申请人已提出过核心网部分CCM的处理过程，因此这里不在描述。

需要说明的是，本发明需要将接入拓扑信息预先保存在网络侧，比如，可以将接入拓扑信息保存在ACM中，也可以将接入拓扑信息保存在接入网中的其它设备中，比如，BRAS中，只要ACM通过与该设备进行通信即可获得这些接入拓扑信息即可。

参见图3所示，实现本发明的方法包括以下步骤：

步骤301：UE向SCF发送业务连接请求，其中，包括请求业务类型信息等。

步骤302：SCF收到该业务连接请求后，根据本次业务连接请求确定本次业务连接参数，并向ACM发送含有本次业务连接参数的资源请求。这里，本次业务连接参数包括本次业务对应的QoS参数、IP五元组信息，IP五元组信息包括源IP地址、目的IP地址、协议号、源端口号、目的端口号，IP五元组信息的获得方式与其它IP网络中的获取方式相同。在实际应用过程中，可以在SCF中保存业务类型与QOS参数的对应关系，上述本次业务对应的QoS参数即可根据本次业务连接请求中的业务类型索引该对应关系获得。当然，也可以利用某种策略或公式计算得出。

步骤303：ACM收到资源请求后，根据该用户对应的接入拓扑信息，接入拓扑信息以及资源请求中的本次业务连接参数计算出QoS策略，并分别向该业务连接所需经过的接入节点设备发送含有该QoS策略的QoS安装消息。这里，所述本次业务连接的QoS策略包括业务路由、路径资源以及QoS参数。

步骤304：每个接入节点设备保存针对该UE本次业务请求的QoS策略，并向ACM发送策略安装响应。

步骤305：ACM收到所有接入设备的QoS策略安装响应后，向SCF发送连接资源响应消息。

步骤306：SCF收到连接资源响应消息后，向CPE发送连接资源响应，此后终端可以与网络侧之间开始进行正常的业务。

当然，通常由于网络运营商和内容服务商是独立的，存在SCF和BRAS相邻接和不邻接两种情况。也就是说，如果用户请求的端到端的业务可能只经过接入网，即SCF和BRAS相邻接的情况；用户请求的端到端的业务可能经过接入网和核心网，也可能经过接入网、核心网和接入网，这也就是SCF和BRAS不邻接的情况。对于核心网中的处理过程，申请人已提出过相关申请，这里涉及核心网中的分配资源的部分不再赘述。

因此，以下分别以上述两种情况对本发明作进一步详细说明。

如图4所示，若SCF和BRAS相邻接，实现建立QoS业务连接的具体过程如下：

步骤400：CPE侧的终端设备(END1)上电初始化后，向BRAS发起含有用户帐号的用户认证请求，BRAS收到该用户认证请求后，为该用户分配地址，并记录该用户的帐号和地址等用户基本信息以及该用户的接入拓扑信息，并且在认证通过后，允许用户接入。这里，对用户认证可以包括并不限于以下方式：DHCP、PPPOE、PORTAL、802.1x。

步骤401：CPE收到来自END1的一种类型的业务连接建立请求后，可以根据接收到的该业务连接请求的物理端口号或者IP地址段区分业务类型，并向该类业务对应的SCF发送连接建立请求。其中，业务连接建立请求中携带有业务类型信息、自身用户号码、源IP地址和目的IP地址以及源用户终端和目的用户终端的用户身份信息等。而且，CPE与SCF之间的通信协议根据不同的SCF而有所不同，如IPTV业务，终端可以有特定的客户端和服务器以及私有的协议。

步骤402：SCF收到该连接建立请求后，确定本次业务连接参数，即QoS参数、IP五元组信息，然后向ACM发起资源请求消息。

这里，本次业务连接参数还可以包括其它唯一识别该END1的标识信息，如源用户终端的用户号码、源用户终端中的SIM CARD号等。所述资源请求消息可以采用已定义的标准的资源请求协议，如RCIP，或者自定义的资源请求协议等。

步骤403：ACM收到该资源请求后，获得该用户的接入拓扑信息，通过该用户的接入拓扑信息进行本次业务连接的业务路由和路径资源计算，得出CPE、DSLAM和BRAS的QoS参数，并且分别向CPE、DSLAM和BRAS发送含有计算出的QoS参数的QoS安装消息。这里，QOS安装消息可以使用SNMP标准协议或者其它的QoS策略安装标准协议，如COPS协议。

而且，由于接入拓扑信息可以预先配置在ACM中，此时ACM可以直接获得，也可以设置在其它设备中，如BRAS，只要ACM能与这些设备通过通信方式获取到即可。

步骤404：CPE、DSLAM和BRAS收到含有QoS策略的QoS安装消息后，保存收到的QoS策略，并分别向ACM发送安装响应。

步骤405：ACM收到所有接入设备的QoS策略安装响应后，向SCF发送连接资源响应消息。

步骤406：SCF收到连接资源响应消息后，向CPE发送连接资源响应，此后终端可以与网络侧之间开始进行正常的业务。

如图5所示，若SCF和BRAS相邻接，实现建立QoS业务连接的具体过程如下：

步骤500～502与步骤400～402相同。

简单的说，CPE侧的终端设备(END1)上电初始化后，向BRAS发起合有用户帐号的用户认证请求，BRAS收到该用户认证请求后，为该用户分配地址，并记录该用户的帐号和地址等用户基本信息以及接入拓扑信息。CPE收到来自END1的一种业务连接建立请求后，针对该业务向对应的SCF发送连接建立请求。SCF收到该连接建立请求后，确定本次业务连接参数：QoS参数、IP五元组信息，然后向ACM发送含有本次业务连接参数的资源请求消息。

步骤503：ACM收到资源请求后，获取到该用户对应的接入拓扑信息，根据拓扑信息确定目的终端不在管辖范围内则向CCM进行资源请求，由CCM分配其所管辖领域的路由、带宽等QOS策略。

步骤504：ACM收到CCM发送的含有CCM分配的QOS策略的资源响应后，ACM通过接入网拓扑信息进行本次业务连接的业务路由和路径资源计算，得出CPE、DSLAM和BRAS的QoS策略，并分别向CPE、DSLAM和BRAS发送含有QoS策略的QoS安装消息。

这里，安装QoS参数的方式可以使用SNMP标准协议或者其它的QoS策略安装标准协议，如COPS协议。

步骤505～508与步骤703～706相同。简单的说，CPE、DSLAM和BRAS收到含有QoS参数的安装消息后，保存收到的QoS策略，并分别向ACM发送安装响应。ACM收到所有接入设备的QoS策略安装响应后，向SCF发送连接资源响应消息。SCF收到连接资源响应消息后，向CPE发送连接资源响应，此后终端可以与网络侧之间开始进行正常的业务。业务流按照ACM下发的QOS策略中包括的路径进行转发。

上述两个实施例是以所有接入节点设备全部支持MPLS技术为基础的，因此，ACM将QoS安装策略下发到CPE。如果CPE还是早期传统、简单的CPE，不支持MPLS技术，可以在DSLAM与CPE之间将用户带宽设置足够宽裕，这样QoS策略下发到DSLAM即可。而且，考虑CPE比较靠近用户驻地，还可以通过DSLAM和CPE之间固定的管理逻辑通道在CPE上进行业务优先级设置，将该业务的优先级映射到相应的PVC/VLAN上，由DSLAM来进行业务连接分类和标识。

而且，上述两个实施例是针对UE申请了上行和下行业务连接的情况对本发明进行说明的。如果UE只申请上行业务，该业务的接入节点设备需要经过CPE、BRAS，那么ACM只需向这两个接入节点设备下发QoS安装即可；如果用户只申请下行业务时，所经过的接入节点为BRAS、那么ACM只需向BRAS下发QoS安装即可。

另外，考虑到MPLS技术已经对传统的IP和ATM网络进行了屏蔽，并提供了完善的流量工程和OAM功能，故本发明中不关心指出DSLAM是ATM DSLAM还是IP DSLAM，对于那些LAN SWITCH之类的汇聚设备一种方式是不同的VLAN来进行业务分类转发，另外可以配置不收敛的链路和交换容量来解决。

因此，本发明通过ACM可以针对每个业务连接分配QoS策略，进而可以针对不同的业务提供不同QoS要求的业务提供差分服务和带宽保证服务。而且，本发明的接入网络并不限于具体哪一种接入形式的网络，其可以对多种接入网络，如xDSL、LAN及未来的xPON，提供基于IP业务的差异性服务和多媒体业务的QoS与带宽保证。

总之，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

1、一种保证端到端业务服务质量的方法，应用于具有接入侧承载网络资源管理器ACM和业务控制功能实体SCF的接入网络中，其特征在于，该方法包括以下步骤：

a.用户终端UE向SCF发送业务连接请求；

b.SCF收到该业务连接请求后，确定本次业务连接参数，并向ACM发送含有本次业务连接参数的资源请求，所述本次业务连接参数包括服务质量QoS参数、IP五元组信息；

e.业务流按照QoS策略在接入节点设备间转发。

2、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，当SCF与接入网中的宽带远程接入服务器BRAS不相邻接时，步骤c中所述ACM是通过向核心侧的承载网络资源管理器CCM发送资源请求，并根据CCM发送的资源响应计算出QoS策略。

3、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，当SCF与接入网中BRAS相邻接时，步骤c中所述ACM是直接根据接入网的拓扑信息以及所述本次业务连接参数计算出QoS策略的。

4、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤a中所述UE是通过用户驻地设备CPE向业务控制功能SCF发送业务连接请求的。

5、根据权利要求4所述的方法，其特征在于，步骤d进一步包括：

d2、SCF收到连接资源响应消息后，开始向CPE发送业务流量。

6、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，

当用户连接请求为下行业务时，所述接入节点设备为BRAS；

7、根据权利要求6所述的方法，其特征在于，该方法进一步包括：

8、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，

9、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤c中所述接入网的拓扑信息是预先配置在ACM中的，或，除ACM之外并与ACM能进行通信的网络设备中。

10、一种保证端到端的业务服务质量的接入网络，其特征在于，该接入网络包括：业务控制实体、接入侧承载控制功能实体、接入承载网，

11、根据权利要求10所述的系统，其特征在于，所述承载接入网包括BRAS、DSLAM和与UE连接的CPE，其中，CPE通过DSLAM、BRAS与接入侧承载控制功能实体相连，并且所述DSLAM通过ATM/IP网络与BRAS相连。