CN1812365A

CN1812365A - 一种保证端到端业务服务质量的方法及接入网络

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Publication number: CN1812365A
Application number: CNA2005100029439A
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: CN100464533C

Abstract

本发明公开了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确定QoS策略，并发送含有该QoS策略的QoS安装消息至宽带远程接入服务器(BRAS)；BRAS向下游的每个接入节点设备发送含有所述QoS策略的QoS安装消息，每个接入节点设备根据所述QoS策略进行QoS安装，业务连接建立；业务流在接入网络中按照分配好的QOS策略进行转发。同时，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QoS保证和差分服务。

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PVC/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(Best Effort)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端到端业务服务质量的方法以及接入网络，使其能在接入网络中，能针对不同的业务提供不同的差分服务。

本发明提供的一种保证端到端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确定QoS策略，并发送含有该QoS策略的QoS安装消息至宽带远程接入服务器BRAS；所述QoS策略包括业务路由、路径资源以及QoS参数；

d.BRAS向下游的每个接入节点设备发送含有所述QoS策略的QoS安装消息，每个接入节点设备根据所述QoS策略进行QoS安装，业务连接建立；

e.业务流在接入网络中按照分配好的QOS策略进行转发。

当SCF与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策略的。

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中每个接入节点设备完成QoS安装是BRAS根据是否收到所有的接入节点设备的QoS策略安装响应确定的，

并且，步骤d进一步包括：在ACM收到BRAS的QoS策略安装响应后，ACM向SCF发送连接资源响应，之后，SCF开始向CPE发送业务流量。

当业务路由为LSP时，

如果用户连接请求为上行业务，所述接入节点设备包括CPE、BRAS；

如果用户连接请求为下行业务，所述接入节点设备为BRAS；

如果用户连接请求为上下行的业务，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。

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。

所述QOS策略为MPLS方式的QOS策略，或是ATM方式的QOS策略，或是VLAN方式的QOS策略。

本发明提供的一种保证端到端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、宽带远程接入服务器和接入承载网，

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策略发送给宽带远程接入服务器，宽带远程接入服务器，接收并保存所述QoS策略，并将该QoS策略发送给接入承载网；接入承载网保存QoS策略，之后，接入承载网和宽带远程接入服务器根据该QOS策略转发该用户终端与核心网之间的业务流。

所述接入承载网包括DSLAM和连接UE的CPE，其中，所述DSLAM和CPE相连，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。而且，由于在本发明中各接入节点设备没有物理上的直接相邻，所以网络部署成本比较低，后续设备的维护更加软件化，可扩展性好，比较适合大中型规模的接入网络。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

为了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5所示，本发明的接入网络包括业务控制功能实体(SCF)、接入侧承载网资源管理实体(ACM)、BRAS和接入承载网。接入承载网包括CPE、DSLAM。

其中，SCF是由处理用户业务申请的各种业务控制平台组成，它根据用户的业务请求，确定本次业务连接参数：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ACM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。并且，SCF收到的用户的业务请求中携带有业务类型信息、自身用户号码以及目的用户号码等，或者包括资源需求信息等，本次业务参数中的QOS参数是根据业务类型信息或资源需求信息确定的。

ACM负责管理和维护接入侧承载网络的资源，并根据接入拓扑信息为来自SCF的QoS请求建立符合QoS要求的端到端承载通路。接入拓扑信息可以保存在ACM中，比如，可以将接入拓扑信息保存在ACM中，也可以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。

这样，本发明可以利用ACM根据接入网络拓扑信息以及不同的QOS资源请求，进行路径资源计算，得到针对一个用户请求的QOS策略，即根据接入网络拓扑结构为用户分配路径、带宽资源等。并向接入承载网中的接入节点设备和用户终端下发QoS策略，为不同的用户业务提供QoS保证和差分服务。

参见图3所示，实现本发明的方法包括以下步骤：

步骤301：用户终端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，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，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。本次业务连接参数就是根据业务连接请求中业务类型信息确定。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，这里不在赘述。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，QoS参数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，并向BRAS发送计算出本次业务连接的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、路径资源以及该业务连接所经接入节点设备的QoS参数，并且，根据接入网络的实际，情况，路径资源不限于何种路径，可以是MPLS、不同优先级的PVC/VLAN，以及其它种类的隧道等，因此QoS策略可能是MPLS方式的QOS策略，或者是ATM方式的QOS策略，或者是VLAN方式的QOS策略。

步骤304：BRAS收到QoS策略后，保存QOS策略，并分别向BRAS下游的接入节点设备发送计算出的QoS策略的QoS安装消息。这里，BRAS向下游接入节点设备发送QoS安装消息时，可以由BRAS直接发送，此时QoS安装消息穿过的中间设备可以为其预留逻辑的管理通道，如专用的VLAN ID，或者PVC号等，或者由BRAS向第一个下游接入节点设备发送，再有第一个下游设接入节点设备通过relay方式进行QOS策略安装。

步骤305：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BRAS发送策略安装响应。

步骤306：ACM收到BRAS发送的QoS策略安装响应后，向SCF发送连接资源响应消息。

步骤307：SCF收到连接资源响应消息后，向CPE发送连接资源响应，此后终端与网络侧之间可以开始发送业务流。

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。因此，以下分别以这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对应的接入拓扑信息，并且在认证通过后，允许用户接入。图中未示出本步骤。

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的一种业务连接建立请求后，可以根据该请求对应的物理端口号或者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。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，确定本次业务所需的参数：QoS参数、IP五元组信息，然后向ACM发送含有QoS参数、IP五元组信息的QOS资源请求。

这里，本次业务所需的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。QOS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，并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ACM向BRAS发送含有计该QoS参数的QoS安装消息。

这里，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。

步骤404～405：BRAS收到QoS安装消息后，进行QOS安装，即保存收到的QoS策略，并通过现有的接入设备协议向CPE、DSLAM发送QoS策略安装消息。这里，可以是BRAS分别向CPE、DSLAM直接发送QoS策略，即图中示出步骤405(1)～406(2)，也可以是先将QoS策略发送给DSLAM，再由DSLAM发送给CPE，图中示为步骤405(2)～406(2)。

步骤406～407：CPE、DSLAM收到该安装消息后，同样进行QOS安装，也就是将其中的QoS参数保存，并分别向BRAS发送QoS策略安装响应。

步骤408：BRAS收到CPE和DSLAM的安装响应后，向ACM发送QoS策略安装响应。

步骤409：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410：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侧的用户终端上电初始化后，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接入拓扑信息。CPE收到来自用户终端的业务连接请求后，针对该业务请求向对应的SCF发送连接请求。SCF收到该连接请求后，确定本次业务所需的参数，即QoS参数、IP五元组信息，然后向ACM发起含有QoS参数、IP五元组信息的QOS资源请求消息。

步骤503：ACM收到请求后，根据接入拓扑信息确定该用户终端不在管辖范围内，向CCM进行资源请求，CCM向其他资源管理器进行业务路由和路径资源分配。

步骤504：ACM收到CCM的资源响应后，此时ACM可以通过配置的接入网拓扑信息或者通过其它渠道，如从BRAS上得到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策略，并BRAS发送含有计算出的QoS参数的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505～512与步骤403～410相同。简单的说BRAS收到安装消息后，保存收到的QoS参数，并向CPE、DSLAM发送安装消息后。BRAS收到该安装消息后，将其中的QoS参数保存，并分别向BRAS发送安装响应。BRAS收到CPE和DSLAM的安装响应后，向ACM发送QoS策略安装响应。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。

在本发明中，由于采用BRAS机制转发QOS策略，所以对接入网节点设备是否支持MPLS并不作要求，每个接入节点设备收到QOS策略后，针对自身提供的路径资源、带宽进行设置即可。

而且，考虑CPE比较靠近用户驻地，可以考虑通过DSLAM和CPE之间固定的管理逻辑通道设置或者手工在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。这里，该业务的优先级可以根据端口提前定制好，或者人为的根据业务需要进行规划配置。

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。当采用MPLS LSP技术时，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向BRAS下发QoS安装后，BRAS只需向CPE这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，所经过的接入节点设备为BRAS，那BRAS无需再下发QoS安装。如果没有采用MPLS LSP技术，那么接入网每个节点设备都需要进行QOS策略安装。

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.业务流在接入网络中按照分配好的QOS策略进行转发。

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策略的。

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。

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中每个接入节点设备完成QoS安装是BRAS根据是否收到所有的接入节点设备的QoS策略安装响应确定的，

6、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，当业务路由为LSP时，

如果用户连接请求为下行业务，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，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。

9、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述QOS策略为MPLS方式的QOS策略，或是ATM方式的QOS策略，或是VLAN方式的QOS策略。

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、宽带远程接入服务器和接入承载网，

11、根据权利要求10所述的系统，其特征在于，所述接入承载网包括DSLAM和连接UE的CPE，其中，所述DSLAM和CPE相连，所述DSLAM通过ATM/IP网络与BRAS相连。