專利名稱：用于按照服務(wù)質(zhì)量級別進(jìn)行傳輸?shù)木W(wǎng)絡(luò)中對業(yè)務(wù)的限制的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種方法、一個(gè)網(wǎng)絡(luò)、一個(gè)邊界節(jié)點(diǎn)和一個(gè)服務(wù)器，用于在面向數(shù)據(jù)包的無連接網(wǎng)絡(luò)中為具有QoS(服務(wù)質(zhì)量)級別的至少有一個(gè)優(yōu)選權(quán)級別的數(shù)據(jù)包的高效傳輸進(jìn)行業(yè)務(wù)限制(Verkehrsbegrenzung)。
由于電信服務(wù)和數(shù)據(jù)服務(wù)的一體化，對交換技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)提出了一系列的要求。為了能夠同樣地適用于提供信息和商務(wù)通信，所使用的網(wǎng)絡(luò)必須具有高的容量，在實(shí)時(shí)傳輸時(shí)必須準(zhǔn)確可靠和保證高的安全。此外，還提出盡可能低的費(fèi)用作為另一個(gè)條件。
現(xiàn)在，在很大的范圍內(nèi)的數(shù)據(jù)服務(wù)都是通過IP網(wǎng)(以國際互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議為基礎(chǔ)的網(wǎng))進(jìn)行處理，這些網(wǎng)都是以面向數(shù)據(jù)包的，和-在IP層上-無連接地工作。路由器技術(shù)的進(jìn)步導(dǎo)致IP路由器的開發(fā)，這些IP路由器使涉及所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)業(yè)務(wù)容量和由于等候隊(duì)列引起的延遲時(shí)間，原則上使實(shí)時(shí)的電信服務(wù)和廣泛的寬帶服務(wù)，例如在視頻點(diǎn)播或電視會議均成為可能。
在IP網(wǎng)高利用率時(shí)會造成許多困難，此時(shí)，延遲時(shí)間呈指數(shù)地增加或數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)過度地聚集在個(gè)別地段，因此，所有這些就起到了瓶頸作用并且使傳輸速度受到限制。
由于有這些困難在所希望的范圍內(nèi)使用傳統(tǒng)的IP網(wǎng)時(shí)不可能保證高的服務(wù)質(zhì)量—在文獻(xiàn)中，通?？捎谩胺?wù)質(zhì)量”(QoS quality ofservice)表示。
對此，下一步的發(fā)展就是能對服務(wù)質(zhì)量作出較好的承諾、而且并不喪失IP網(wǎng)復(fù)雜性小、靈活性大的優(yōu)點(diǎn)。
這種差動服務(wù)(Diff-Serv)模型就是建立在觀察的基礎(chǔ)上的、在IP網(wǎng)中的數(shù)據(jù)包的最佳效力(Best effort)處理，在保證服務(wù)質(zhì)量時(shí)導(dǎo)致上述的困難。習(xí)慣上，數(shù)據(jù)包要按照可能性快速地和完整地傳輸，并不必給出關(guān)于傳輸?shù)目煽啃院桶踩苑矫娴谋ＷC。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)高度地滿載和超載時(shí)，由于數(shù)據(jù)包的延遲或丟棄從而降低了服務(wù)質(zhì)量。
差動服務(wù)方案的目的在于通過引入服務(wù)級別為高質(zhì)量要求的服務(wù)提供良好服務(wù)質(zhì)量。與此相關(guān)，人們也經(jīng)常談?wù)撘环NCoS(Class ofservice)模型。這種差動服務(wù)方案被寫入由IETF所發(fā)表的2474和2475號RFC中。RFC的2638和2998號則處理方案的其他方面。在差動服務(wù)方案的范圍內(nèi)，借助一個(gè)DS(Dfferentiated Service差動服務(wù))區(qū)在數(shù)據(jù)包的IP首標(biāo)區(qū)內(nèi)通過DSCP(DS code point差動服務(wù)代碼點(diǎn))參數(shù)的采用，開始用數(shù)據(jù)包業(yè)務(wù)的優(yōu)先化。借助一個(gè)“per-hop”(“按路段”)資源分配來實(shí)現(xiàn)這種優(yōu)先化，也就是說，包在節(jié)點(diǎn)上各按照在DS場中通過DSCP參數(shù)確定的服務(wù)級別(Class ofservice服務(wù)級別)給予不同的處理。與此相關(guān)，人們使用術(shù)語按路段處理(PBH per hop behavior)。例如，在PBH過程中，鑒于在節(jié)點(diǎn)處等候隊(duì)列的排隊(duì)和一個(gè)一個(gè)地處理，較高的服務(wù)級別可以得到優(yōu)先的處理。
采用差動服務(wù)方案工作的網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的核心元件是DS子網(wǎng)絡(luò)—在英語文獻(xiàn)中常常以DS域或單個(gè)的路由選定域來表示—和DS邊緣節(jié)點(diǎn)。在很多情況下，子網(wǎng)絡(luò)相當(dāng)于服務(wù)提供商的網(wǎng)絡(luò)(服務(wù)提供商域)。在DS邊緣節(jié)點(diǎn)中，人們區(qū)分DS入口節(jié)點(diǎn)(ingress node)和DS出口節(jié)點(diǎn)(egress node)。數(shù)據(jù)包通過一個(gè)DS入口節(jié)點(diǎn)進(jìn)入DS子網(wǎng)絡(luò)，并通過一個(gè)DS出口節(jié)點(diǎn)離開DS子網(wǎng)絡(luò)。此時(shí)，DS邊緣節(jié)點(diǎn)就可以把進(jìn)入業(yè)務(wù)的DS入口節(jié)點(diǎn)的功能與把出去的業(yè)務(wù)的DS出口節(jié)點(diǎn)的功能結(jié)合起來。DS邊緣節(jié)點(diǎn)的功能包括對應(yīng)于DSCP參數(shù)選擇數(shù)據(jù)包和借助DSCP參數(shù)標(biāo)記數(shù)據(jù)包。此外，在DS子網(wǎng)絡(luò)中存在著一種可能性，就是借助管理和控制數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)(業(yè)務(wù)調(diào)節(jié))設(shè)備采取控制措施，如數(shù)據(jù)流的測量、數(shù)據(jù)包在等候隊(duì)列上進(jìn)行分配或數(shù)據(jù)包的丟棄。這些控制措施在DS入口節(jié)點(diǎn)或DS出口節(jié)點(diǎn)處是經(jīng)常被采用的。在業(yè)務(wù)調(diào)節(jié)范圍內(nèi)可以把數(shù)據(jù)包分類并與為相應(yīng)服務(wù)級別所規(guī)定的業(yè)務(wù)特征(例如帶寬，資源)進(jìn)行比較。在偏離業(yè)務(wù)特征的情況下可以采取措施，如采取數(shù)據(jù)包排到一個(gè)等候隊(duì)列中或丟棄數(shù)據(jù)包。
典型方法就是在一個(gè)DS子網(wǎng)絡(luò)中將流和連接優(yōu)先化。在DS入口節(jié)點(diǎn)中會通過DSCP參數(shù)的設(shè)置或變更為相應(yīng)的DS子網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行優(yōu)先化。當(dāng)節(jié)點(diǎn)在網(wǎng)絡(luò)內(nèi)(code node核心節(jié)點(diǎn))時(shí)，DSCP參數(shù)被讀入并給予安排相應(yīng)的優(yōu)先化資源。DSCP參數(shù)的解釋和各個(gè)的內(nèi)部節(jié)點(diǎn)的資源分配彼此獨(dú)立地進(jìn)行(按路段處理)。在出口節(jié)點(diǎn)處DSCP參數(shù)的變化在某種情況下在出口節(jié)點(diǎn)處使復(fù)原，就是說DSCP返回原來的數(shù)值。采用此方法時(shí)DSCP是局部地匹配亦即各按照子網(wǎng)絡(luò)和子網(wǎng)絡(luò)的性能匹配。
差動服務(wù)方案避免了路徑或帶寬的復(fù)雜的貯存步驟和允許數(shù)據(jù)通信的優(yōu)先權(quán)。當(dāng)越過許多子網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行傳輸時(shí)，借助所謂的服務(wù)級別協(xié)議(英文縮寫為SLA)為總的傳輸確定了服務(wù)級別并且改變?yōu)樵谕ㄐ耪{(diào)節(jié)范圍內(nèi)的上述單一的子網(wǎng)絡(luò)。但在實(shí)踐中存在著時(shí)間上的和/或局部上的擁塞舉例來說存在著數(shù)據(jù)通信集聚在個(gè)別地段。對于通常具有相同目的的數(shù)據(jù)包來說，從它們在一個(gè)節(jié)點(diǎn)上相遇的時(shí)刻算起，它們就開始服從相同的標(biāo)定路徑。因此在擁塞時(shí)，差動服務(wù)方案所擔(dān)心的是就具有較低優(yōu)先權(quán)的數(shù)據(jù)包首先產(chǎn)生延遲或斷層。高優(yōu)先權(quán)的數(shù)據(jù)包的傳輸質(zhì)量將因此而改善，但質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)例如實(shí)時(shí)傳輸?shù)馁|(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)就不能得到保證。在差動服務(wù)方案的范圍內(nèi)，如果具有QoS級別傳輸?shù)目赡苄裕挥性诮o出了規(guī)定的質(zhì)量允諾和規(guī)定的質(zhì)量允諾可以保持的情況下、才得到保證時(shí)，那么在具有一種如此低負(fù)荷的子網(wǎng)絡(luò)的通信面上，只有通過備用帶寬才能夠把負(fù)荷峰值阻攔住。但由經(jīng)濟(jì)的理由出發(fā)亦即由因此造成的較低的網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷出發(fā)，在通常情況下是不能這樣做的。在此基礎(chǔ)上進(jìn)行與差動服務(wù)方案相關(guān)的估價(jià)時(shí)，人們都說CoS(服務(wù)級別)的估價(jià)而不說一種QoS(質(zhì)量級別)的估價(jià)。
本發(fā)明的任務(wù)是使在包交換的無連接式工作的網(wǎng)絡(luò)中、有QoS級別的數(shù)據(jù)包的高效傳輸成為可能。
此任務(wù)通過權(quán)利要求1、13、18和20的主題予以解決。
本發(fā)明針對一種高效的、有QoS能力的網(wǎng)絡(luò)。此網(wǎng)絡(luò)是以數(shù)據(jù)包交換和以面向連接工作的。這個(gè)方案對此網(wǎng)絡(luò)來說包括如下三種考慮●在選擇數(shù)據(jù)包路徑和在其分配時(shí)，高效率要求靈活性。用動態(tài)改變或路徑匹配可以阻止例如資源阻塞的形成。
●高的復(fù)雜性可被制止，其辦法是，局部地，例如各由所涉及的路由器作出決策(例如關(guān)于路徑、等候隊(duì)列、數(shù)據(jù)包的丟棄等方面)。而非局部的情況或路徑儲備則予避免。關(guān)于通路決策則可視數(shù)據(jù)包或視連接或視業(yè)務(wù)流而定。此時(shí)，個(gè)別的數(shù)據(jù)包的分配是最為靈活的。
●為了保證QoS，需要精確的邊界和關(guān)于網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷的監(jiān)控。
本專利申請討論第三方面。
通過按照本發(fā)明所述的許可性復(fù)查將審核，在網(wǎng)絡(luò)中是否有與傳輸一組優(yōu)先級別數(shù)據(jù)包時(shí)的要求相對應(yīng)的資源可提供使用。按照本發(fā)明對要通過網(wǎng)絡(luò)傳導(dǎo)的至少有一個(gè)優(yōu)先級別的數(shù)據(jù)包組進(jìn)行許可性檢查(Zulssigkeitsprüfung)。這些許可性檢查包括與在網(wǎng)絡(luò)入口和在網(wǎng)絡(luò)出口處有關(guān)聯(lián)的許可性檢查，該許可性檢查也可以在網(wǎng)絡(luò)入口和網(wǎng)絡(luò)出口進(jìn)行。只有全部許可性檢查均為肯定結(jié)果的數(shù)據(jù)包組才允許具有優(yōu)先級別數(shù)據(jù)包的傳輸。反之，那些許可性檢查之一為否定結(jié)果的數(shù)據(jù)包組則將另行處理(權(quán)利要求1)。
數(shù)據(jù)包組此時(shí)可以通過業(yè)務(wù)流數(shù)據(jù)包或通過在一個(gè)物理端口，例如在網(wǎng)絡(luò)入口，聚集的數(shù)據(jù)包給出(權(quán)利要求2)。一個(gè)業(yè)務(wù)流對應(yīng)于例如一個(gè)包括一個(gè)連接的數(shù)據(jù)包或包括具有同樣一個(gè)地址信息的數(shù)據(jù)包流，例如所有具有這種來源或具有這種目的地的數(shù)據(jù)包的流(權(quán)利要求3)。
為了保證按照QoS級別進(jìn)行傳輸，必須阻止網(wǎng)絡(luò)總?cè)萘康倪^載和資源瓶頸的出現(xiàn)。從這種意義上說，在對要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)包組進(jìn)行許可性檢查時(shí)可以按照例如平均數(shù)據(jù)速率和/或數(shù)據(jù)包速率、峰值速率等參數(shù)進(jìn)行評估，并且可以檢查對用所要求的服務(wù)質(zhì)量傳輸?shù)臉I(yè)務(wù)流來說，是否有足夠的傳輸容量可供使用。此外通過許可性檢查可以保證在入口側(cè)和在出口側(cè)有足夠的資源(例如帶寬、等候隊(duì)列容量.....)可供使用(權(quán)利要求4)。
這種檢查可能取決于數(shù)據(jù)包的優(yōu)先級別或取決于具有同樣的優(yōu)先權(quán)或較高優(yōu)先權(quán)的業(yè)務(wù)來進(jìn)行(權(quán)利要求5)。例如要通過網(wǎng)絡(luò)的多個(gè)入口只向同一個(gè)出口進(jìn)行傳輸時(shí)，如果對出口側(cè)的資源不進(jìn)行許可性檢查則在此出口處就會出現(xiàn)瓶頸。于是質(zhì)量保證就不能履行，而且在最佳情況下只能一與在差動服務(wù)(Diff-Serv)方案中一樣-允諾涉及業(yè)務(wù)流的優(yōu)先化處理。
例如閾值就可以作為許可性檢查結(jié)果是肯定時(shí)的判據(jù)，閾值取決于每次所用的網(wǎng)絡(luò)入口和網(wǎng)絡(luò)出口的容量、網(wǎng)絡(luò)的總?cè)萘?，所期望的質(zhì)量或優(yōu)先級別來被確定。舉例來說，對于一個(gè)要按照優(yōu)先權(quán)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)包組將登記業(yè)務(wù)參數(shù)，如平均數(shù)據(jù)速率和/或數(shù)據(jù)包速率和峰值速率(權(quán)利要求7)。此外可登記所希望的優(yōu)先權(quán)級別。另可替代地以參數(shù)或要求為基礎(chǔ)確定優(yōu)先權(quán)級別，例如這些參數(shù)和要求是最大損耗率和實(shí)時(shí)傳輸。
也可料想到，對于每個(gè)優(yōu)先權(quán)級別都可在不同的評估參數(shù)的基礎(chǔ)上得出很多閾值，這些閾值都是分別的或在相應(yīng)的關(guān)系中彼此分離地得到遵守。在得出許可性檢查為否定的結(jié)果時(shí)，就可拒絕數(shù)據(jù)包組傳輸(權(quán)利要求6)或用一個(gè)較低的優(yōu)先權(quán)進(jìn)行傳輸或進(jìn)行沒有優(yōu)先化地傳輸。
在許可性檢查的基礎(chǔ)上可以按照所要求的質(zhì)量特征的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行預(yù)留資源(例如帶寬、等候隊(duì)列)(權(quán)利要求8)。這些預(yù)留通常涉及到有關(guān)的網(wǎng)絡(luò)入口和網(wǎng)絡(luò)出口以及總的網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷(例如容量、在相應(yīng)優(yōu)先的等候隊(duì)列中的處理)。
中央的為當(dāng)時(shí)的業(yè)務(wù)流所登記的業(yè)務(wù)參數(shù)諸如傳輸速率的遵守應(yīng)盡可能地監(jiān)控，以便保證遵守網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷的界限值或閾值(權(quán)利要求9)。監(jiān)控功能—對此，英文概念叫Traffic enforcement and policing(業(yè)務(wù)強(qiáng)制和策略)在文獻(xiàn)中經(jīng)?？梢杂龅健褪且院侠淼姆绞桨驯毁|(zhì)量特征要求所確定了的業(yè)務(wù)參數(shù)與相應(yīng)的業(yè)務(wù)流的真實(shí)的業(yè)務(wù)參數(shù)進(jìn)行比較。
未登記的數(shù)據(jù)包可以被去除(權(quán)利要求10)。此外，在網(wǎng)絡(luò)入口處可以使用熟知的業(yè)務(wù)整形(traffic shaping)機(jī)構(gòu)，如漏筒(leakybucket)或排筒(token bucket)等。可能的過載防止措施是例如●丟棄數(shù)據(jù)包●標(biāo)記數(shù)據(jù)包●緩沖數(shù)據(jù)包●轉(zhuǎn)接或阻塞業(yè)務(wù)流●把違反協(xié)議的數(shù)據(jù)包或總的所屬數(shù)據(jù)流都轉(zhuǎn)送到一個(gè)較低的優(yōu)先權(quán)等級或轉(zhuǎn)送到根據(jù)最佳效力方案的處理。
具有相應(yīng)的優(yōu)先權(quán)級別或業(yè)務(wù)級別的QoS級別的業(yè)務(wù)流進(jìn)行傳輸?shù)那疤崾莾?yōu)先權(quán)級別的相應(yīng)處理。僅僅給總?cè)萘康囊徊糠钟脙?yōu)先化的業(yè)務(wù)加載是明智的。網(wǎng)絡(luò)容量中的其他部分然后再用非優(yōu)先化的業(yè)務(wù)予以加載。這些非優(yōu)先化的業(yè)務(wù)然后可以用相應(yīng)的最佳效力原則給以處理(權(quán)利要求12)。許可性檢查然后可以限制在優(yōu)先化的業(yè)務(wù)方面(權(quán)利要求11)。通過對優(yōu)先化的業(yè)務(wù)的這種限制即可保證網(wǎng)絡(luò)容量可被全部滿負(fù)荷，并且負(fù)荷高峰對優(yōu)先化業(yè)務(wù)并無負(fù)面作用。以非優(yōu)先化的業(yè)務(wù)傳輸?shù)馁|(zhì)量等級然后就起到了類似優(yōu)先化業(yè)務(wù)的緩沖器的作用。給有優(yōu)先化的業(yè)務(wù)負(fù)荷設(shè)定界限的一種可能的處理方式，就是對每個(gè)優(yōu)先權(quán)級別都給出一個(gè)固定的最大百分比的負(fù)荷，用于具有同樣的或較高的優(yōu)先權(quán)級別的業(yè)務(wù)。例如在具有兩個(gè)優(yōu)先權(quán)級別的一個(gè)網(wǎng)絡(luò)中，對于具有較高的業(yè)務(wù)級別的業(yè)務(wù)可設(shè)定負(fù)荷的界限為30％，而對于較高的或較低的優(yōu)先權(quán)級別的業(yè)務(wù)負(fù)荷的界限確定為60％。于是非優(yōu)先化業(yè)務(wù)的負(fù)荷的最低容量保持在40％。
在傳輸數(shù)據(jù)包時(shí)如此就能保證優(yōu)先權(quán)級別特有的質(zhì)量特征，使按照QoS等級進(jìn)行傳輸成為可能。對此，本發(fā)明方案由這樣的考慮出發(fā)，面向當(dāng)時(shí)的服務(wù)確定合適的服務(wù)質(zhì)量(QoS)。例如在一定的范圍內(nèi)人類的感官可以加工不完整的信息，而不會導(dǎo)致主觀的質(zhì)量損失。為了進(jìn)行機(jī)器的交互式控制(例如由機(jī)器人進(jìn)行遙控)也許提出明顯是高了一些的要求。此后，還應(yīng)該采用相應(yīng)的更精確的判據(jù)。因此可以與服務(wù)有關(guān)地定義保證QoS級別傳輸?shù)呐袚?jù)或界限。在面向數(shù)據(jù)包的傳輸中涉及的這些判據(jù)尚有●可能的信息丟失方式和范圍●固定的和/或可變的延遲●信息的時(shí)間一致性(順序)。
為了傳輸要通過網(wǎng)絡(luò)傳導(dǎo)的一個(gè)優(yōu)先權(quán)等級的數(shù)據(jù)包組，按照本發(fā)明在網(wǎng)絡(luò)入口處和網(wǎng)絡(luò)出口處給網(wǎng)絡(luò)配備了實(shí)施許可性檢查裝置(權(quán)利要求13)。在傳輸有QoS級別的優(yōu)先化的數(shù)據(jù)包的意向下來設(shè)計(jì)。對此根據(jù)確定QoS判據(jù)或因素的界限值的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)(權(quán)利要求14)。按服務(wù)可以給出統(tǒng)計(jì)學(xué)概率最大值，采用這個(gè)最大值時(shí)即便是超過了確定QoS的因素，但也不會導(dǎo)致重要的質(zhì)量損害。這些統(tǒng)計(jì)學(xué)概率最大值可能進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)(權(quán)利要求15)。
通過遵守網(wǎng)絡(luò)的負(fù)荷界限—也許是在一種服務(wù)特定預(yù)先給出的統(tǒng)計(jì)學(xué)概率的范圍之內(nèi)—和遵守優(yōu)先化的業(yè)務(wù)限制以及通過一種良好的業(yè)務(wù)分配和把業(yè)務(wù)限制在網(wǎng)絡(luò)的入口和出口處或把它們限制在物理端口位置，就可以給出質(zhì)量損失因素的統(tǒng)計(jì)學(xué)數(shù)值。借助這個(gè)統(tǒng)計(jì)學(xué)數(shù)值和它的方差就可以保證QoS服務(wù)。
在許多情況下，網(wǎng)絡(luò)與一個(gè)單獨(dú)的路由選擇域相當(dāng)或與一個(gè)服務(wù)提供商的網(wǎng)絡(luò)(Service provider domain)相當(dāng)合是有意義的(權(quán)利要求16)。采用這種方式可以將許可性檢查的功能和監(jiān)控容易地在網(wǎng)絡(luò)中集成。網(wǎng)絡(luò)的秘密功能數(shù)據(jù)不需要向外給出。在經(jīng)很多單獨(dú)的路由選擇域或服務(wù)提供商網(wǎng)絡(luò)傳輸時(shí)，由有關(guān)網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)管理和在網(wǎng)絡(luò)入口和網(wǎng)絡(luò)出口進(jìn)行的檢查作出的擔(dān)?？杀Ｏ伦鳛槲镒C予以保存，通過按照本發(fā)明的許多彼此互相聯(lián)系的網(wǎng)絡(luò)和必要時(shí)與一個(gè)按照本發(fā)明的網(wǎng)絡(luò)相連接的主機(jī)進(jìn)行QoS等級的傳輸就有可能。這樣，一個(gè)有QoS等級傳輸?shù)幕ヂ?lián)網(wǎng)即可由例如各包括一個(gè)單獨(dú)路由選擇域的具有本發(fā)明功能的網(wǎng)絡(luò)建成。此時(shí)如在傳統(tǒng)的互聯(lián)網(wǎng)的范圍內(nèi)，以面向IP的網(wǎng)絡(luò)即可使用(權(quán)利要求17)，例如該網(wǎng)絡(luò)可以將非優(yōu)先化的業(yè)務(wù)按照與相應(yīng)的最佳效力原則進(jìn)行傳輸。
此時(shí)網(wǎng)絡(luò)的邊緣節(jié)點(diǎn)起著重要的作用，通過網(wǎng)絡(luò)的邊緣節(jié)點(diǎn)，數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)到達(dá)有關(guān)的網(wǎng)絡(luò)或重又離開該網(wǎng)絡(luò)。通過對優(yōu)先化業(yè)務(wù)在網(wǎng)絡(luò)入口和網(wǎng)絡(luò)出口處的資源進(jìn)行的許可性檢查，使在過渡網(wǎng)絡(luò)傳輸時(shí)的服務(wù)質(zhì)量得到保持。為了進(jìn)行許可性檢查，可以給邊緣節(jié)點(diǎn)在網(wǎng)絡(luò)入口或在網(wǎng)絡(luò)出口處安裝能夠?qū)嵤┰S可性檢查的裝置(權(quán)利要求18)。此外這些邊緣節(jié)點(diǎn)可以具有監(jiān)控功能的裝置(權(quán)利要求19)。這種裝置也可以另可選擇地或補(bǔ)充在邊緣節(jié)點(diǎn)中提供的功能，準(zhǔn)備一個(gè)有許可性檢查裝置的服務(wù)器(權(quán)利要求20)和在某種情況下可以為了進(jìn)行這種監(jiān)控(權(quán)利要求21)在網(wǎng)絡(luò)中提供位置。
下面圖示出在實(shí)施例的范圍內(nèi)的本發(fā)明目標(biāo)的兩種方案。它們是

圖1通過本發(fā)明的網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)南到y(tǒng)圖2按照本發(fā)明的網(wǎng)絡(luò)圖3在一個(gè)本發(fā)明的網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行兩個(gè)流的路徑選擇時(shí)不同路徑的示意4在一個(gè)本發(fā)明的網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行具有相同終點(diǎn)的兩個(gè)流的路徑選擇時(shí)不同路徑的示意圖為了直觀假定，本發(fā)明應(yīng)用于通過IP網(wǎng)絡(luò)IPN打電話的范圍內(nèi)—在這里人們說是語音通過IP(VoIP)。在此IP網(wǎng)絡(luò)IPN中例如可以涉及一個(gè)互聯(lián)網(wǎng)的單獨(dú)路徑選擇域。打電話有實(shí)時(shí)要求。因此它所屬的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)將予優(yōu)先。本發(fā)明目標(biāo)按其意義可應(yīng)用于類似于數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)優(yōu)先化必不可少的所有其他服務(wù)。例如這樣的服務(wù)可為電視點(diǎn)播、網(wǎng)絡(luò)會議、多媒體應(yīng)用等。
在圖1示意示出了一個(gè)VoIP傳輸系統(tǒng)。經(jīng)接入網(wǎng)絡(luò)AN-A和AN-B(ANAccess Network)把電信終端設(shè)備TLN-A和TLN-B連接在一個(gè)公共網(wǎng)絡(luò)上，這個(gè)網(wǎng)絡(luò)包括IP網(wǎng)絡(luò)IPN。在實(shí)施例兩種方案的范圍內(nèi)將采用把終端設(shè)備TLN-A與終端設(shè)備TLN-B連接以便打電話。此時(shí)將服務(wù)層SL(SLService level)和網(wǎng)絡(luò)層(NLNetwork level)區(qū)分開，在圖中是用點(diǎn)劃線進(jìn)行標(biāo)識的。在服務(wù)層SL上進(jìn)行建立通信連接和服務(wù)控制的信令SIG(VA，DS)(SIG(VA，DS)建立通信連接和服務(wù)控制的信令)傳送。為此目的把控制設(shè)備CCP-A和控制設(shè)備CCP-B(CCPCall Control Point呼叫控制點(diǎn))例如媒體網(wǎng)關(guān)控制器或交換設(shè)備與終端設(shè)備TLN-A和TLN-B的接入網(wǎng)絡(luò)AN-A和AN-B連接起來。有效數(shù)據(jù)的傳輸在網(wǎng)絡(luò)層NL上進(jìn)行并且至少有一部分經(jīng)過按照本發(fā)明的網(wǎng)絡(luò)IPN(IPNIP Net)。這個(gè)IPN網(wǎng)絡(luò)是以面向包的方式和無連接方式進(jìn)行工作的。把在打電話的范圍內(nèi)由終端設(shè)備TNL-A到終端設(shè)備TNL-B傳輸?shù)挠行?shù)據(jù)包，到達(dá)經(jīng)邊緣節(jié)點(diǎn)IgNd(IgNdIngressnode入口節(jié)點(diǎn))進(jìn)入IPN網(wǎng)絡(luò)并再次通過邊緣節(jié)點(diǎn)EgNd(EgNd出口節(jié)點(diǎn))離開該網(wǎng)絡(luò)。
在服務(wù)層SL上建立連接的過程中，由終端設(shè)備TLN-A經(jīng)由接入網(wǎng)絡(luò)AN-A向控制設(shè)備CCP-A傳送連接的愿望。終端設(shè)備TLN-A根據(jù)例如姓名或根據(jù)地址信息予以驗(yàn)證。緊接著被呼叫的終端設(shè)備TLN-B或被分配的控制設(shè)備CCP-B被識別和定位。一般情況下由控制設(shè)備CCP-A把建立連接消息傳送給控制設(shè)備CCP-B。在控制設(shè)備CCP-B中提取有關(guān)信息并在接入網(wǎng)絡(luò)AC-B那里檢查終端設(shè)備TLN-B的可用性以及詢問有關(guān)信息。這個(gè)建立連接消息最后要由控制設(shè)備CCP-B送到控制設(shè)備CCP-A作為應(yīng)答，并且把連接所必需的信息例如終端設(shè)備TLN-B的地址信息予以傳送。緊接著在服務(wù)層SL上的連接建立就可以結(jié)束。在成功地建立連接后即可在網(wǎng)絡(luò)層NL上交換有效數(shù)據(jù)。
在選用的例子中在實(shí)時(shí)的亦即具有QoS級別的語音信息作為有效數(shù)據(jù)被交換。為了QoS級別的傳輸按照本發(fā)明進(jìn)行許可性檢查。在這個(gè)許可性檢查的范圍內(nèi)產(chǎn)生信令，例如在傳輸所希望的質(zhì)量要求時(shí)，傳輸許可性檢查的結(jié)果等。下面將把這個(gè)信令稱為QoS信令。有兩種不同的方案，各根據(jù)這個(gè)QoS信令在許可性檢查范圍內(nèi)是在服務(wù)層SL上進(jìn)行還是在網(wǎng)絡(luò)層NL上進(jìn)行。
按照本發(fā)明的方法在服務(wù)層SL上的QoS信令可以按下法進(jìn)行通過服務(wù)層的CCP-Ig和CCP-Eg控制設(shè)備，邊緣節(jié)點(diǎn)IgNd和EgNd被識別，通過它們，有效數(shù)據(jù)就作為有效數(shù)據(jù)包被傳輸。在圖2上所示的控制設(shè)備CCP-Ig和CCP-Eg可能，但不是必須與分配接入網(wǎng)絡(luò)AN-A和AN-B的控制設(shè)備CCP-A和CC-P相同。
在一般情況下，在打電話時(shí)在服務(wù)層SL上在傳信令時(shí)許多控制設(shè)備是參與的。然后這些控制設(shè)備卻只從整個(gè)傳輸線路中的一段或只從一個(gè)分網(wǎng)上直接存取有效數(shù)據(jù)?？刂圃O(shè)備CCP-Ig(CCP-Ig在入口節(jié)點(diǎn)的呼叫控制點(diǎn))和CCP-Eg(在出口節(jié)點(diǎn)的呼叫控制點(diǎn))的特征在于，它們與邊緣節(jié)點(diǎn)IgNd和EgNd就可以通信。這兩個(gè)控制設(shè)備CCP-Ig和CCP-Eg在此也可以合在一起。
在圖2上畫出了另外的邊緣節(jié)點(diǎn)。這些內(nèi)部節(jié)點(diǎn)CoNd(CoNdCorenode核心節(jié)點(diǎn))都不是單獨(dú)示出的。此外標(biāo)出了一個(gè)控制服務(wù)器NCS(NCSNetwork control server網(wǎng)絡(luò)控制服務(wù)器)，通過它履行網(wǎng)絡(luò)管理任務(wù)。
按照本發(fā)明的許可性檢查NAC(NACNetwork admission control網(wǎng)絡(luò)進(jìn)入控制)均在網(wǎng)絡(luò)入口處和網(wǎng)絡(luò)出口處例如在邊緣節(jié)點(diǎn)IgNd處或邊緣節(jié)點(diǎn)EgNd處進(jìn)行。通過服務(wù)層SL的控制設(shè)備CCP-Ig和CCP-Eg可以把在終端設(shè)備TLN-A和TLN-B之間打VoIP電話的要求轉(zhuǎn)達(dá)給邊緣節(jié)點(diǎn)IgNd和EgNd。這些要求除了可包括如帶寬和QoS要求等有關(guān)的業(yè)務(wù)參數(shù)以外，還包括如針對許可性檢查、安全性等方面的附加參數(shù)。在網(wǎng)絡(luò)邊界上得到的許可性檢查結(jié)果將發(fā)信令給控制設(shè)備CCP-A和CCP-B。與許可性檢查結(jié)果有關(guān)將A側(cè)的有效數(shù)據(jù)的傳輸將被釋放或被閉鎖和在某種情況下尋找一種替代的有效數(shù)據(jù)傳輸?shù)穆酚?在英文文獻(xiàn)中也稱作Bearer Redirection荷載改發(fā))。許可性檢查可以在服務(wù)層SL上建立連接以后或在連接建立期間進(jìn)行。在連接建立期間許可性檢查在某種情況下結(jié)果為否定時(shí)，此連接建立可以被中斷。
在由網(wǎng)絡(luò)層NL上發(fā)出QoS信令時(shí)，在服務(wù)層SL上的連接建立以后許可性檢查才被推動。在服務(wù)層SL上建立成功的連接以后，在網(wǎng)絡(luò)層NL上的QoS信令將被釋放，并把有關(guān)的信息例如B側(cè)的地址信息交付使用。這可以通過一個(gè)適當(dāng)?shù)南⒂煽刂圃O(shè)備CCP-A通向一個(gè)在接入網(wǎng)絡(luò)AC-A中定位設(shè)備，例如媒體網(wǎng)關(guān)實(shí)現(xiàn)。為了發(fā)QoS信令也可以由服務(wù)層SL例如由控制設(shè)備CCP-A提出一種程序結(jié)構(gòu)例如一種JAVA小程序給在入口網(wǎng)絡(luò)中的設(shè)備使用。借助于在服務(wù)層上服務(wù)建立的范圍內(nèi)被詢問的地址信息和也許借助于下載的程序結(jié)構(gòu)將由網(wǎng)絡(luò)層上發(fā)送一個(gè)信令消息給B側(cè)終端設(shè)備TLN-B或B側(cè)的接入網(wǎng)絡(luò)AN-B。通過這些和可能其它的信令消息將確立邊緣節(jié)點(diǎn)IgNd和EgNd的位置和促使在邊緣節(jié)點(diǎn)上進(jìn)行許可性檢查。許可性檢查結(jié)果隨后通過消息在網(wǎng)絡(luò)層NL上向A側(cè)的接入網(wǎng)絡(luò)AN-A或A側(cè)的用戶TLN-A發(fā)信令。
除了在網(wǎng)絡(luò)入口和網(wǎng)絡(luò)出口進(jìn)行許可性檢查以外，一種涉及到網(wǎng)絡(luò)總?cè)萘康脑S可性檢查也被采納。這種許可性檢查也可例如在兩個(gè)邊緣節(jié)點(diǎn)IgNd和EgNd中的一個(gè)邊緣節(jié)點(diǎn)處、分布于兩個(gè)邊緣節(jié)點(diǎn)IgNd和EgNd處、或者在一個(gè)為此在網(wǎng)絡(luò)中設(shè)置的服務(wù)器處進(jìn)行。
圖3示意示出在一個(gè)按照本發(fā)明的網(wǎng)絡(luò)中兩個(gè)流的路徑選擇的不同道路。網(wǎng)絡(luò)的邊界通過虛線來表示。網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)通過園形給出，此時(shí)這些代表邊緣節(jié)點(diǎn)的圓形與虛線相交。用箭頭示出各個(gè)流的可能的途徑。虛線箭頭涉及一個(gè)在邊緣節(jié)點(diǎn)C處進(jìn)入該網(wǎng)絡(luò)并且傳輸?shù)竭吘壒?jié)點(diǎn)D處的流的可能途徑，在那里流的數(shù)據(jù)包重新離開該網(wǎng)絡(luò)。通過實(shí)線箭頭示出一個(gè)由邊緣節(jié)點(diǎn)A向邊緣節(jié)點(diǎn)B傳送的流的可能途徑。在大多數(shù)內(nèi)部節(jié)點(diǎn)上有一個(gè)以上用于流的途徑的被選方案或分支路。下面將對一個(gè)確定的流說明它的不同的可能選擇的路段，這些可能選擇的路段是從一個(gè)內(nèi)部節(jié)點(diǎn)向最近的一個(gè)節(jié)點(diǎn)的路段，亦即把“下一個(gè)接力段(next hop)”作為在相應(yīng)內(nèi)部節(jié)點(diǎn)處流的分路扇形。在位于兩個(gè)流的可能途徑上的內(nèi)部節(jié)點(diǎn)上給出，流的分路扇形是相等的i，是部分地分離的t或是分離的d。
可能的途徑根據(jù)網(wǎng)絡(luò)的參數(shù)如拓?fù)鋵W(xué)、個(gè)別路段的容量、延遲時(shí)間等來確定。經(jīng)過路徑扇形的臂，經(jīng)過該臂繼續(xù)傳輸一個(gè)包或包組的判定將局部地與當(dāng)時(shí)有效的業(yè)務(wù)參數(shù)有關(guān)。按這種方式達(dá)到網(wǎng)絡(luò)相對均勻的負(fù)荷并且避免了負(fù)荷瓶頸。
在圖4中與圖3不同的是現(xiàn)在兩條流在邊緣節(jié)點(diǎn)B處離開該網(wǎng)絡(luò)。位于兩條流的可能途徑上的內(nèi)部節(jié)點(diǎn)處，兩條流的分布扇形完全相同，節(jié)點(diǎn)處的i說明了這點(diǎn)。分布扇形在業(yè)務(wù)控制范圍內(nèi)或業(yè)務(wù)整形(traffic shaping)范圍內(nèi)互相之間可能有所不同。但對于具有相同目的的幾個(gè)流來說它們至少在相當(dāng)大的程度上是相同的。通過按照本發(fā)明的許可性檢查可以實(shí)現(xiàn)，使邊緣節(jié)點(diǎn)B和與邊緣節(jié)點(diǎn)從拓?fù)鋵W(xué)角度上講是鄰近的內(nèi)部節(jié)點(diǎn)都不會由于兩條流到達(dá)的數(shù)據(jù)包而超負(fù)荷。當(dāng)兩條流都不可以按登記的參數(shù)傳輸時(shí)，舉例來說有一條流就不允許。限制在網(wǎng)絡(luò)入口處的許可性檢查可能如圖4所示布局中在邊緣節(jié)點(diǎn)B處出現(xiàn)阻礙QoS保證允諾的瓶頸。
權(quán)利要求
1.用于在面向數(shù)據(jù)包的無連接網(wǎng)絡(luò)中為高效傳輸具有QoS級別的至少有一個(gè)優(yōu)先權(quán)級別的數(shù)據(jù)包的業(yè)務(wù)量限制的方法，其中-對要通過網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)挠幸粋€(gè)優(yōu)先權(quán)級別的數(shù)據(jù)包進(jìn)行許可性檢查，-許可性檢查包括一種涉及在網(wǎng)絡(luò)入口和網(wǎng)絡(luò)出口進(jìn)行的許可性檢查，和-只有在許可性檢查得出肯定結(jié)果時(shí)，才允許具有所要求優(yōu)先權(quán)的數(shù)據(jù)包組進(jìn)行傳輸。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，-該數(shù)據(jù)包組通過業(yè)務(wù)流的數(shù)據(jù)包或通過一個(gè)在一個(gè)端口聚集的優(yōu)先權(quán)等級的數(shù)據(jù)包給出。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，業(yè)務(wù)流是通過一個(gè)流給出的，是分配一個(gè)連接的或包括具有一個(gè)共同地址信息的數(shù)據(jù)包。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的方法，其特征在于，-在許可性檢查范圍內(nèi)，將考慮涉及網(wǎng)絡(luò)總?cè)萘亢驮趥鬏敂?shù)據(jù)包組時(shí)要應(yīng)用的入口側(cè)和出口側(cè)的網(wǎng)絡(luò)通道(Zugnge)的可供使用的帶寬的負(fù)荷率。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的方法，其特征在于，-在許可性檢查范圍內(nèi)將考慮網(wǎng)絡(luò)的負(fù)荷率和在傳輸數(shù)據(jù)包組時(shí)要應(yīng)用的入口側(cè)和出口側(cè)的網(wǎng)絡(luò)通道的負(fù)荷率，該網(wǎng)絡(luò)通道是要傳輸業(yè)務(wù)流的優(yōu)先級別的業(yè)務(wù)和/或一個(gè)優(yōu)先權(quán)級別的業(yè)務(wù)的通道，該級別高于或等于數(shù)據(jù)包組的優(yōu)先級別。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的方法，其特征在于，-在許可性檢查得出否定結(jié)果時(shí)，這個(gè)數(shù)據(jù)包組被拒收。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的方法，其特征在于，-為了要通過網(wǎng)絡(luò)傳導(dǎo)的數(shù)據(jù)包組將在網(wǎng)絡(luò)中登記業(yè)務(wù)參數(shù)，該參數(shù)包括涉及所需要的傳輸資源的信息。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，-按照登記的業(yè)務(wù)參數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行預(yù)留傳輸資源。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，-在傳輸業(yè)務(wù)流期間檢查所登記的業(yè)務(wù)參數(shù)是被遵守的。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，-未登記的數(shù)據(jù)包被去除/被丟棄。
11.根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的方法，其特征在于，-只對優(yōu)先化的業(yè)務(wù)進(jìn)行許可性檢查。
12.根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的方法，其特征在于，-未優(yōu)先化的數(shù)據(jù)包用最佳效力質(zhì)量傳輸。
13.用于數(shù)據(jù)傳輸?shù)拿嫦虬臒o連接網(wǎng)絡(luò)，-具有在網(wǎng)絡(luò)入口和在網(wǎng)絡(luò)出口處為傳輸一個(gè)要通過網(wǎng)絡(luò)傳導(dǎo)的具有一優(yōu)先權(quán)級別的數(shù)據(jù)包組進(jìn)行許可性檢查的裝置。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的網(wǎng)絡(luò)，其特征在于，-根據(jù)決定QoS的因素的界限值的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)該網(wǎng)絡(luò)。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的網(wǎng)絡(luò)，其特征在于，-根據(jù)統(tǒng)計(jì)學(xué)概率最大值的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)該網(wǎng)絡(luò)，決定QoS因素的界限值被超過。
16.根據(jù)權(quán)利要求13至15之一所述的網(wǎng)絡(luò)，其特征在于，-該網(wǎng)絡(luò)與一個(gè)單個(gè)路徑選擇域相對應(yīng)。
17.根據(jù)權(quán)利要求13至16之一所述的網(wǎng)絡(luò)，其特征在于，-通過該網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)傳輸是可以借助IP協(xié)議進(jìn)行的。
18.用于面向包的無連接網(wǎng)絡(luò)中的邊緣節(jié)點(diǎn)，其中，-該網(wǎng)絡(luò)具有在網(wǎng)絡(luò)入口處或在網(wǎng)絡(luò)出口處為要通過該網(wǎng)絡(luò)傳導(dǎo)一個(gè)優(yōu)先權(quán)級別的業(yè)務(wù)流的傳輸進(jìn)行許可性檢查的裝置，和-該邊緣節(jié)點(diǎn)配備了在網(wǎng)絡(luò)入口處或在網(wǎng)絡(luò)出口處為要通過該網(wǎng)絡(luò)傳導(dǎo)一個(gè)優(yōu)先權(quán)級別的業(yè)務(wù)流的傳輸進(jìn)行許可性檢查的裝置。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的邊緣節(jié)點(diǎn)，-具有用于監(jiān)控在網(wǎng)絡(luò)內(nèi)登記的業(yè)務(wù)流參數(shù)的裝置。
20.應(yīng)用在面向包的無連接網(wǎng)絡(luò)中的服務(wù)器，其中，-該網(wǎng)絡(luò)具有在網(wǎng)絡(luò)入口處或在網(wǎng)絡(luò)出口處為要通過該網(wǎng)絡(luò)傳導(dǎo)一個(gè)優(yōu)先權(quán)級別的業(yè)務(wù)流進(jìn)行許可性檢查的裝置，和-該服務(wù)器配備了在網(wǎng)絡(luò)入口處或在網(wǎng)絡(luò)出口處為要通過該網(wǎng)絡(luò)傳導(dǎo)一個(gè)優(yōu)先權(quán)級別的數(shù)據(jù)包組的傳輸進(jìn)行許可性檢查的裝置。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的服務(wù)器，-具有用于監(jiān)控在網(wǎng)絡(luò)內(nèi)所登記的業(yè)務(wù)參數(shù)的裝置。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種方法、一個(gè)網(wǎng)絡(luò)、一個(gè)邊緣節(jié)點(diǎn)和一個(gè)服務(wù)器，用于在面向數(shù)據(jù)包的無連接網(wǎng)絡(luò)中為具有QoS級別優(yōu)先化的數(shù)據(jù)包高效傳輸進(jìn)行業(yè)務(wù)限制。按照本發(fā)明所述的方法需要進(jìn)行許可性檢查，這種檢查包括在網(wǎng)絡(luò)入口和網(wǎng)絡(luò)出口處進(jìn)行的許可性檢查。通過按照本發(fā)明進(jìn)行的許可性復(fù)查將審核，在網(wǎng)絡(luò)中是否有與在傳輸一組優(yōu)先級別數(shù)據(jù)包時(shí)的要求相對應(yīng)的資源提供使用。通過本發(fā)明可以避免資源瓶頸，特別是在網(wǎng)絡(luò)入口和網(wǎng)絡(luò)出口處的資源瓶頸。這樣即可保證具有QoS級別的傳輸。
文檔編號H04L12/54GK1557074SQ02818518
公開日2004年12月22日 申請日期2002年9月20日 優(yōu)先權(quán)日2001年9月20日
發(fā)明者K·施羅迪, K 施羅迪 申請人:西門子公司