專利名稱：基于擁塞預(yù)警的端到端的質(zhì)量保證方法及系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及基于擁塞預(yù)警的端到端的質(zhì)量保證方法及系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
在當前的網(wǎng)絡(luò)中，端到端的質(zhì)量的保證是目前研究的一個熱點課題。
目前實現(xiàn)端到端的資源預(yù)留協(xié)議有RSVP (Resource Reservation Protocol, 資源預(yù)留協(xié)議)和即將完成的NSIS (Next Steps in Signaling,下一代信令 協(xié)議)。我們知道RSVP不適用于大型的網(wǎng)絡(luò)，但是從RSVP的視角可以把 一個網(wǎng)段(實現(xiàn)差分服務(wù)的網(wǎng)絡(luò)或網(wǎng)段)看成一個RSVP使能的網(wǎng)路節(jié)點， 這樣在端到端的路徑上實現(xiàn)RSVP協(xié)議就變得可能了 。
目前針對端到端性能的保證方法很多，其中一種比較好的解決方案是 基于MPLS (Multiprotocal Label Switching,多標簽交換協(xié)議)流量工程運 行RSVP協(xié)議，從而實現(xiàn)端到端的質(zhì)量保證。該方法的工作原理大致如下
1、 在網(wǎng)段內(nèi)部建立從入口網(wǎng)關(guān)到出口網(wǎng)關(guān)(邊到邊)的基于MPLS 的流量工程，并為入口網(wǎng)關(guān)到出口網(wǎng)關(guān)預(yù)留相應(yīng)的資源，預(yù)留的帶寬是基 于入口網(wǎng)關(guān)到出口網(wǎng)關(guān)的流聚合的帶寬；
2、 在入口網(wǎng)關(guān)和出口網(wǎng)關(guān)感知RSVP協(xié)議消息，進行基于統(tǒng)計的準入 控制和資源預(yù)留；
3、 在數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)時，入口網(wǎng)關(guān)完成流分類、策略、限速等功能，根據(jù)流 申請資源預(yù)留的情況，將報文封裝到相應(yīng)的MPLS流量工程隧道進行轉(zhuǎn)發(fā)。
基于流量工程的RSVP資源預(yù)留的方法，很好地實現(xiàn)了基于邊到邊的 流聚合的資源預(yù)留，以及基于流的準入控制和資源預(yù)留，保證了端到端的 性能，也就是說，在區(qū)域內(nèi)為邊到邊的流聚合指定鏈路路徑并在每個鏈路上 分配帶寬。
但是上述方法也存在難以解決的問題，因為入口網(wǎng)關(guān)到出口網(wǎng)關(guān)的資 源需要預(yù)先的分配，即如果一個入口網(wǎng)關(guān)到出口網(wǎng)關(guān)申請了某鏈路的帶寬
資源，則其它邊到邊的鏈路將不能再申請該帶寬資源，也就是說，區(qū)域內(nèi) 鏈路的帶寬資源不會被各邊到邊的資源預(yù)留共享。當一個區(qū)域的網(wǎng)關(guān)很多 時，需要鏈路上有足夠的帶寬資源用于分配。具體來說，如果一個網(wǎng)段有
n個網(wǎng)關(guān)，如果要實現(xiàn)所有邊到邊的資源預(yù)留的話，共需要為NX (N-l) /2個路徑預(yù)留資源，當該網(wǎng)段需要再增加一個網(wǎng)關(guān)時，就得再增加N個路 徑的資源預(yù)留，這對資源是個極大的浪費，這就是所謂的N2問題，本發(fā)明 的技術(shù)方案不存在這個問題

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種基于擁塞預(yù)警的端到端的質(zhì)量保證方法， 一個端到端 的業(yè)務(wù)橫跨一個或數(shù)個網(wǎng)段，通過實現(xiàn)網(wǎng)段內(nèi)的邊到邊的質(zhì)量保證來實現(xiàn) 端到端的質(zhì)量保證。
提出一種基于擁塞預(yù)警實現(xiàn)端到端的質(zhì)量保證方法，在受保證報文中 承載所經(jīng)歷的轉(zhuǎn)發(fā)事件信息，入口標簽邊緣路由器根據(jù)所述信息進行資源 管理操作。
所述承載所經(jīng)歷的轉(zhuǎn)發(fā)事件信息的方法包括如下步驟在基于端到端 的流聚合的MPLS轉(zhuǎn)發(fā)路徑內(nèi)，入口標簽邊緣路由器根據(jù)資源預(yù)留策略確 定受保證報文的轉(zhuǎn)發(fā)路徑，并為報文添加MPLS標簽棧和標志標簽；MPLS 路徑上的標簽交換路由器在報文的標志標簽上標志經(jīng)歷的轉(zhuǎn)發(fā)事件信息。
在所述確定轉(zhuǎn)發(fā)路徑的步驟之前，還包括入口標簽邊緣路由器判斷進 入報文是否為受保證報文的步驟。
還包括如下步驟出口標簽邊緣路由器，根據(jù)每個報文標識標志的轉(zhuǎn) 發(fā)狀態(tài)，統(tǒng)計轉(zhuǎn)發(fā)路徑的狀態(tài)，所統(tǒng)計的路徑狀態(tài)可以觸發(fā)或用作入口標 簽邊緣路由器進行資源管理操作的參數(shù)。
所述標志標簽位于MPLS標簽棧之前，所述標志標簽包括標簽值和事 件位，所述事件位用于標識報文在路徑上經(jīng)歷的轉(zhuǎn)發(fā)事件。
所述報文經(jīng)歷的轉(zhuǎn)發(fā)事件至少包括擁塞和突發(fā)其中之一。
在所述出口標簽路由器統(tǒng)計轉(zhuǎn)發(fā)路徑的狀態(tài)的步驟之前還包括如下步 驟當所述MPLS路徑在每一跳均使用不同于其他MPLS路徑的標簽時，
出口標簽路由器根據(jù)MPLS標簽確定報文經(jīng)歷的路徑；否則，出口標簽路 由器根據(jù)報文的IP五元組確定報文經(jīng)歷的路徑。
所述出口標簽路由器統(tǒng)計轉(zhuǎn)發(fā)路徑的狀態(tài)的步驟包括計算路徑的擁塞
等級，所述路徑的擁塞等級等于路徑上一段時間內(nèi)收到有擁塞標志的報文 的比特數(shù)除以這段時間內(nèi)收到的總的報文的比特數(shù)。
所述出口標簽路由器觸發(fā)入口標簽路由器的方法為出口標簽路由器 檢測端到端的每條MPLS路徑的擁塞等級評估值以及總的端到端的擁塞等 級評估值，當擁塞等級評估值在預(yù)先設(shè)定的觸發(fā)范圍時，出口標簽路由器 出觸發(fā)相應(yīng)的入口標簽路由器。
所述出口標簽路由器觸發(fā)入口標簽路由器的方法為在MPLS轉(zhuǎn)發(fā)路 徑的各鏈路上配置受保證報文的流速閥值，當受保證流超過閥值時，出口 標簽路由器觸發(fā)相應(yīng)的入口標簽路由器。
所述資源管理操作包括準入和資源管理。
進一步的，提出一種基于擁塞預(yù)警的端到端的質(zhì)量保證方法，在受保 證報文中承載所經(jīng)歷的轉(zhuǎn)發(fā)事件信息，入口網(wǎng)關(guān)根據(jù)所述信息進行資源管 理操作。
所述承載所經(jīng)歷的轉(zhuǎn)發(fā)事件信息的方法包括如下步驟在網(wǎng)段內(nèi)，入 口網(wǎng)關(guān)根據(jù)資源預(yù)留策略確定受保證報文的轉(zhuǎn)發(fā)路徑，并為報文添加 MPLS標簽棧和標志標簽；中間路由器通過上述的標志標簽識別入口網(wǎng)關(guān) 轉(zhuǎn)發(fā)來的受保證報文，按照MPLS轉(zhuǎn)發(fā)路徑轉(zhuǎn)發(fā)該報文，并在報文頭部保
留該標志標簽，還在設(shè)備的出口鏈路上進行報文統(tǒng)計，為受保證報文經(jīng)歷 的轉(zhuǎn)發(fā)事件進行標記。
在所述確定轉(zhuǎn)發(fā)路徑的步驟之前，還包括入口網(wǎng)關(guān)判斷進入報文是否 為受保證報文的步驟。
還包括如下步驟出口網(wǎng)關(guān)通過上述的標志標簽識別受保證報文，對
入口網(wǎng)關(guān)到出口網(wǎng)關(guān)的每條MPLS路徑的受保證報文轉(zhuǎn)發(fā)狀態(tài)進行統(tǒng)計，
以及根據(jù)統(tǒng)計值產(chǎn)生資源搶占告警到入口網(wǎng)關(guān)，以便入口網(wǎng)關(guān)進行資源管理。
所述標志標簽位于標簽棧之前，所述標志標簽包括標簽值和事件位，
所述事件位用于標識報文載路徑上經(jīng)歷的轉(zhuǎn)發(fā)時間。
所述報文經(jīng)歷的轉(zhuǎn)發(fā)事件至少包括擁塞和突發(fā)其中之一。 還包括在中間路由器處為報文打擁塞標志的步驟，該步驟設(shè)置令牌桶，
所述令牌桶統(tǒng)計設(shè)備出口鏈路的擁塞狀態(tài)并為受保證報文打擁塞標志。
所述令牌桶統(tǒng)計設(shè)備出口鏈路的擁塞狀態(tài)的方法為令牌桶統(tǒng)計出口 鏈路受保證報文進入隊列等待轉(zhuǎn)發(fā)的情況，隊列里等待轉(zhuǎn)發(fā)的報文增加時， 增加令牌數(shù)，反之則減少令牌數(shù)；所述為受保證報文打擁塞標志的方法為 設(shè)定低閥值和高閥值，當令牌數(shù)低于低閥值時，受保證報文正常轉(zhuǎn)發(fā)；當 令牌數(shù)介于低閥值和高閥值之間時，將部分受保證報文打擁塞標志；當令 牌數(shù)高于高閥值時，將全部受保證報文打擁塞標志。
所述出口網(wǎng)關(guān)通過上述的標志標簽識別受保證報文的步驟還包括出口 網(wǎng)關(guān)識別入口網(wǎng)關(guān)的步驟。
所述出口網(wǎng)關(guān)識別入口網(wǎng)關(guān)的方法為當邊到邊的每條MPLS路徑在 每一跳都使用了不同于其他MPLS路徑的標簽時，出口網(wǎng)關(guān)根據(jù)MPLS入 標簽來確定受保證報文的入口網(wǎng)關(guān)以及邊到邊的MPLS路徑，否則，出口 網(wǎng)關(guān)根據(jù)IP五元組來確定入口網(wǎng)關(guān)。
所述對入口網(wǎng)關(guān)到出口網(wǎng)關(guān)的每條MPLS路徑的受保證報文轉(zhuǎn)發(fā)狀態(tài) 進行統(tǒng)計的步驟包括統(tǒng)計MPLS路徑的統(tǒng)計參數(shù)和入口網(wǎng)關(guān)到出口網(wǎng)關(guān)總 的統(tǒng)計參數(shù)值，其中MPLS路徑的統(tǒng)計參數(shù)包括MPLS路徑的擁塞等級， 入口網(wǎng)關(guān)到出口網(wǎng)關(guān)總的統(tǒng)計參數(shù)值包括入口網(wǎng)關(guān)到出口網(wǎng)關(guān)總的擁塞等 級。
所述擁塞等級等于路徑上一段時間內(nèi)收到有擁塞標志的報文的比特數(shù) 除以這段時間內(nèi)收到的總的報文的比特數(shù)。
所述MPLS路徑的統(tǒng)計參數(shù)還包括MPLS路徑的流速，入口網(wǎng)關(guān)到出 口網(wǎng)關(guān)總的統(tǒng)計參數(shù)值還包括入口網(wǎng)關(guān)到出口網(wǎng)關(guān)總的流速。
所述資源管理包括執(zhí)行資源預(yù)留和準入控制。
所述準入控制包括資源搶占。
所述資源搶占的方法為當同一邊到邊的某條路徑的統(tǒng)計參數(shù)值大于 其他路徑的統(tǒng)計參數(shù)值時，將該路徑上的一部分流分流到其他路徑上。
所述資源搶占的方法為當同一邊到邊的所有路徑上都沒有剩余資源 時，根據(jù)業(yè)務(wù)策略中止部分已準入的業(yè)務(wù)流。
所述出口網(wǎng)關(guān)產(chǎn)生資源搶占告警到入口網(wǎng)關(guān)的方法為設(shè)置隱性觸發(fā) 告警模式，該模式具體包括出口網(wǎng)關(guān)檢測端到端的每條MPLS路徑的擁 塞等級評估值以及總的端到端的擁塞等級評估值，當擁塞等級評估值在預(yù) 先設(shè)定的觸發(fā)范圍時，出口網(wǎng)關(guān)向相應(yīng)的入口網(wǎng)關(guān)發(fā)送資源搶占告警消息。
所述出口網(wǎng)關(guān)產(chǎn)生資源搶占告警到入口網(wǎng)關(guān)的方法為設(shè)置顯性觸發(fā) 告警模式，該模式具體包括在網(wǎng)段內(nèi)中間路由器的出口鏈路上配置受保 證報文的流速閥值，當受保證流超過閥值時，對相應(yīng)的報文設(shè)置資源搶占 告警標志。
一種基于擁塞預(yù)警的端到端的質(zhì)量保證系統(tǒng)，該系統(tǒng)橫跨數(shù)個網(wǎng)段， 通過實現(xiàn)網(wǎng)段內(nèi)的邊到邊的質(zhì)量保證來實現(xiàn)端到端的質(zhì)量保證，該系統(tǒng)包 括入口網(wǎng)關(guān)部分，用于判斷進入報文為受保證報文時，根據(jù)資源預(yù)留策 略確定轉(zhuǎn)發(fā)路徑，并為報文添加MPLS標簽棧和標志標簽；中間路由器部 分，用于將入口網(wǎng)關(guān)部分轉(zhuǎn)發(fā)來的受保證報文傳輸?shù)匠隹诰W(wǎng)關(guān)部分，并為 報文所經(jīng)歷的轉(zhuǎn)發(fā)事件進行標記和統(tǒng)計；和出口網(wǎng)關(guān)部分，用于通過上述 的標志標簽識別受保證報文，去掉上述標志標簽和MPLS標簽，轉(zhuǎn)發(fā)到下 一跳；還基于入口網(wǎng)關(guān)部分到出口網(wǎng)關(guān)部分的MPLS路徑的統(tǒng)計參數(shù)以及
入口網(wǎng)關(guān)到出口網(wǎng)關(guān)部分總的統(tǒng)計參數(shù)值產(chǎn)生資源搶占告警到入口網(wǎng)關(guān)部 分，以便入口網(wǎng)關(guān)部分進行資源管理。
還包括令牌桶，所述令牌桶統(tǒng)計設(shè)備出口鏈路的擁塞狀態(tài)并為受保證 報文打擁塞標志。
本發(fā)明提供了一種動態(tài)的資源管理與控制方案，能實現(xiàn)動態(tài)的基于流 的資源預(yù)留，使得邊到邊的流可以共享鏈路上的資源，從而提高鏈路利用 率。本發(fā)明是一種基于擁塞預(yù)警來實現(xiàn)資源預(yù)留和準入控制的方法和相應(yīng) 的系統(tǒng)，不需要復(fù)雜的人工干預(yù)，而且網(wǎng)絡(luò)資源預(yù)留的能力隨網(wǎng)段的實際 運載能力的改變而動態(tài)改變，因此可提高網(wǎng)絡(luò)的健壯性和準入控制的時效 性。
本發(fā)明的其它的進一步的特征和具體情況將在后面結(jié)合附圖的詳細說
明中可以理解和掌握。


圖1是說明一個網(wǎng)段的簡單的模型圖2是本發(fā)明實施例的網(wǎng)段內(nèi)的入口網(wǎng)關(guān)的操作流程圖； 圖3是本發(fā)明實施例的網(wǎng)段內(nèi)的中間路由器的操作流程圖； 圖4是本發(fā)明實施例的網(wǎng)段內(nèi)的出口網(wǎng)關(guān)的操作流程圖； 圖5是本發(fā)明實施例的資源準入控制流程圖。
圖6是本發(fā)明實施例的MLPS路徑的標志標簽結(jié)構(gòu)。 圖7是本發(fā)明實施例的標志標簽的轉(zhuǎn)發(fā)路徑。 圖8是本發(fā)明實施例的系統(tǒng)方框圖。
具體實施例方式
下面將結(jié)合附圖具體說明本發(fā)明的基于擁塞預(yù)警的端到端質(zhì)量保證方 法及相應(yīng)的系統(tǒng)。需要說明的是，端到端的業(yè)務(wù)流可能橫跨多個網(wǎng)段，通 過實現(xiàn)所經(jīng)路徑上的每個網(wǎng)段內(nèi)邊到邊的性能保證，從而實現(xiàn)整個端到端 的性能保證，本發(fā)明正是基于這樣的思路。在整個端到端路徑上運行資源 預(yù)留協(xié)議(如RSVP或NSIS等，下面的實施例以RSVP為例)，整個網(wǎng)段 作為資源預(yù)留協(xié)議的一個中間節(jié)點。
為了易于說明，圖l給出的是一個網(wǎng)段的簡單的模型圖。用戶A和用 戶B之間存在一條端到端的流，用戶A到用戶B只經(jīng)過一個網(wǎng)段。網(wǎng)段 的設(shè)備從完成的功能來分包括入口網(wǎng)關(guān)、中間路由器和出口網(wǎng)關(guān)，如圖 1中所標明的。入口網(wǎng)關(guān)到出口網(wǎng)關(guān)可以根據(jù)網(wǎng)絡(luò)拓撲建立一條或多條 MPLS路徑，可以在網(wǎng)絡(luò)初始化時建立也可以為流做準入控制時觸發(fā)建立。
下面，將結(jié)合附圖分別說明根據(jù)本發(fā)明的基于擁塞預(yù)警的邊到邊質(zhì)量 保證方法中入口網(wǎng)關(guān)、中間路由器和出口網(wǎng)關(guān)的工作流程。還將從全過程 來看說明網(wǎng)段內(nèi)準入控制的過程。
參見圖2，在步驟Sll，根據(jù)流分類將進入報文區(qū)分為非受保證報文 和受保證報文；若為非保證報文則正常轉(zhuǎn)發(fā)；若為受保證報文，則在步驟 S12，根據(jù)該流的預(yù)留策略進行適當?shù)牟僮鳎缦匏佟⒄魏蜆酥镜炔僮鳎?br> 然后在步驟S13，確定轉(zhuǎn)發(fā)路徑，即先在報文前面添加MPLS標簽棧指定 該報文的轉(zhuǎn)發(fā)路徑，再在標簽棧之前添加一個標志標簽，并將受保證報文 轉(zhuǎn)發(fā)到中間路由器，該標志標簽標明該報文為受保證報文，供中間路由器 使用。
參見圖3，在步驟S21，根據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)來的報文的標志標簽判斷其是否為 受保證報文，并保留該標志標簽供出口網(wǎng)關(guān)使用；還經(jīng)過MPLS標簽表明 的路徑將報文轉(zhuǎn)發(fā)到出口網(wǎng)關(guān)；在步驟S22，進行基于出口鏈路的對報文 在出口隊列的情況進行統(tǒng)計，如果用于統(tǒng)計的令牌數(shù)超過閥值，則按比例 給報文打擁塞標志。如果是顯性擁塞告警模式，還需基于出口鏈路作流速 統(tǒng)計，如果流速超過閥值，還需給報文打資源搶占告警標志。
網(wǎng)段的每一個鏈路都配置一個固定的帶寬，或只為受保證路徑所經(jīng)過 的鏈路配置一個固定的帶寬，用以傳送受保證報文。在優(yōu)選實施例中，在 中間路由器的每個出口鏈路上，利用一個令牌桶來統(tǒng)計該該鏈路的擁塞狀 態(tài)，當有受保證報文進入轉(zhuǎn)發(fā)隊列等待轉(zhuǎn)發(fā)時，令牌就增加，反之，若受 保證報文流速低于所配置的鏈路帶寬時，令牌就減少。通過令牌桶即可得 知相應(yīng)鏈路上是否發(fā)生擁塞。需要注意的是，入口網(wǎng)關(guān)設(shè)備在連接網(wǎng)段內(nèi) 側(cè)也具有中間路由器的功能，也需做基于出口鏈路的擁塞統(tǒng)計。
優(yōu)選地，對鏈路的令牌數(shù)設(shè)兩個閥值， 一個低閥值， 一個高閥值。當 令牌數(shù)低于低閥值時，受保證報文正常轉(zhuǎn)發(fā)；當令牌數(shù)介于低閥值和高閥 值之間時，中間路由器按一定比例將受保證報文打擁塞標志，設(shè)置擁塞標 志的比例在低閥值和高閥值之間可以是線性增長的；當令牌數(shù)高于高閥值 時，設(shè)置擁塞標志的幾率為100%。例如低閥值時打擁塞標志的幾率為0 %，中間為11% (n取值范圍為1 100)，高閥值為100%。
參見圖4，觸發(fā)資源搶占告警大致分兩個步驟網(wǎng)段內(nèi)的路由器向出 口網(wǎng)關(guān)發(fā)送搶占告警；出口網(wǎng)關(guān)向相關(guān)的入口網(wǎng)關(guān)發(fā)送搶占告警。告警的 觸發(fā)有兩種模式即顯性觸發(fā)和隱性觸發(fā)。a顯性觸發(fā)基于設(shè)備的出口鏈
路，在每條鏈路上配置流量速率閥值，如果受保證流超過該閥值，將超過 閥值的報文設(shè)置資源搶占告警標志，出口網(wǎng)關(guān)收到標有資源搶占告警標志
的報文后，向相關(guān)的入口網(wǎng)關(guān)發(fā)送搶占告警消息。B隱性觸發(fā)出口網(wǎng)關(guān)檢測邊到邊的每條路徑擁塞等級評估值，當擁塞等級評估值在預(yù)先設(shè)定的 觸發(fā)范圍時，出口網(wǎng)關(guān)向相應(yīng)的入口網(wǎng)關(guān)發(fā)送資源搶占告警消息，設(shè)定的 觸發(fā)范圍可以由各運營商根據(jù)自身系統(tǒng)的運行情況自行指定的。
在步驟S31，根據(jù)標志標簽判斷收到的報文是否為受保證報文，如果
是非受保證報文則正常轉(zhuǎn)發(fā)，否則在步驟S32，基于MPLS路徑統(tǒng)計流速 和擁塞等級，統(tǒng)計整個入口網(wǎng)關(guān)到出口網(wǎng)關(guān)的擁塞等級；在步驟S33,判 斷告警模式為隱性還是顯性，如果為顯性，則在步驟S34判斷是否有搶資 源占告警標志，若沒有則進到步驟S37轉(zhuǎn)發(fā)報文到下一跳，如果有資源搶 占告警標志則在步驟S36向入口網(wǎng)關(guān)發(fā)送資源搶占告警消息，再在步驟S37 轉(zhuǎn)發(fā)報文；如果為隱性模式，則在步驟S35判斷擁塞等級是否超過閥值， 如果未超過，則進到步驟S37轉(zhuǎn)發(fā)報文到下一跳，否則在步驟S36向入口 網(wǎng)關(guān)發(fā)送資源搶占告警消息，再在步驟S37轉(zhuǎn)發(fā)報文。轉(zhuǎn)發(fā)到下一跳前要 去掉受保證標志標簽和MPLS標簽。
此外，在基于流的資源準入控制時，出口網(wǎng)關(guān)收到RSVP PATH消息 后在其上添加自己的IP地址然后轉(zhuǎn)發(fā)給下一跳；收到來自下游的 RSVPRESV消息時，將其發(fā)給入口網(wǎng)關(guān)，以便入口網(wǎng)關(guān)根據(jù)該消息以及出 口網(wǎng)關(guān)發(fā)來的告警消息做出準入控制和某報文經(jīng)哪條路徑轉(zhuǎn)發(fā)，于是實現(xiàn) 了動態(tài)資源分配。
出口網(wǎng)關(guān)向入口網(wǎng)關(guān)發(fā)送資源搶占告警消息大致分以下步驟 Cl，確定入口網(wǎng)關(guān)出口網(wǎng)關(guān)保存有受保證流的信息，根據(jù)標有資源 搶占標志報文的到達出口網(wǎng)關(guān)的MPLS標簽或IP五元組來確定相關(guān)的入口 網(wǎng)關(guān)；
c2，測量受保證流的流速出口網(wǎng)關(guān)測量從該入口網(wǎng)關(guān)到出口網(wǎng)關(guān)每 條路徑上的受保證報文的流流速和從該入口網(wǎng)關(guān)到出口網(wǎng)關(guān)的受保證報文 的總流速；
C3，向入口網(wǎng)關(guān)發(fā)送資源搶占告警出口網(wǎng)關(guān)向入口網(wǎng)關(guān)發(fā)送資源搶 占告警消息，消息包括入口網(wǎng)關(guān)到出口網(wǎng)關(guān)每條路徑上的可接受的速率和 擁塞等級評估值以及邊到邊的總速率和總擁塞等級評估值。
入口網(wǎng)關(guān)收到資源搶占告警后，測量資源搶占告警對應(yīng)路徑的流量，
也可增加對同一邊到邊其他路徑的測量。當入口網(wǎng)關(guān)測得的某路徑上的入 口流速大于出口網(wǎng)關(guān)測得的流速時，則說明在邊到邊的路徑上產(chǎn)生丟包現(xiàn) 象，入口網(wǎng)關(guān)需要減少流量。可以有兩種方法，其一如果同一邊到邊的其
他路徑上的擁塞等級評估值較低，則將該路徑上的一部分流分流到其他路 徑上，其二如果這個邊到邊的所有路徑上沒有剩余資源可供利用，則根據(jù) 業(yè)務(wù)策略中止部分業(yè)務(wù)。
參見圖5，第一步，入口網(wǎng)關(guān)收到RSVPPATH消息，入口網(wǎng)關(guān)確定出 口網(wǎng)關(guān)，將RSVP PATH消息透明地穿過網(wǎng)段，轉(zhuǎn)發(fā)給出口網(wǎng)關(guān)。并保存 該資源請求消息的信息。第二步，出口網(wǎng)關(guān)在RSVP PATH報文中加入自 己的IP地址，然后轉(zhuǎn)發(fā)給下一跳；第三步，出口網(wǎng)關(guān)收到來自下游的RSVP RESV消息時，將RSVP預(yù)留消息發(fā)送給入口網(wǎng)關(guān)，另外攜帶入口網(wǎng)關(guān)到 出口網(wǎng)關(guān)每條路徑的擁塞等級及流速，以及入口網(wǎng)關(guān)到出口網(wǎng)關(guān)總的擁塞 等級及流速；第四步，入口網(wǎng)關(guān)根據(jù)RSVP預(yù)留信息，路徑上每條路徑的 流速和擁塞等級等信息，確定該資源預(yù)留的準入控制以及報文經(jīng)過哪一條 路徑。并在入口網(wǎng)關(guān)保存該受保證流的相關(guān)信息。
圖6說明的是本發(fā)明實施例中，在MPLS路徑上轉(zhuǎn)發(fā)的報文的標簽棧 之前加入的32比特的標志標簽的結(jié)構(gòu)。圖7說明的是本發(fā)明實施例中網(wǎng)段 內(nèi)標志標簽從入口路由器到出口路由器的轉(zhuǎn)發(fā)過程。基于端到端的流聚合 確定一條MPLS轉(zhuǎn)發(fā)路徑；對于要在上述MPLS路徑上傳送的報文，在其 標簽棧之前加入一個32比特的標志標簽，該標志標簽的前20比特用于標 簽值，取值范圍為MPLS協(xié)議的標簽預(yù)留值0 15，其剩余的12比特用于 標識報文在路徑上經(jīng)歷的轉(zhuǎn)發(fā)事件；由MPLS路徑的入口標簽邊緣路由器 完成基于流的準入、分類和策略處理，封裝對應(yīng)的MPLS轉(zhuǎn)發(fā)標簽棧，并 在標簽棧之前插入標志標簽；當報文經(jīng)歷擁塞、突發(fā)等轉(zhuǎn)發(fā)事件時，MPLS 路徑上的標簽交換路由器在標志標簽上進行相應(yīng)的標志；路徑的出口標簽 邊緣路由器，根據(jù)每個報文標識標志的轉(zhuǎn)發(fā)狀態(tài)，統(tǒng)計這個路徑的狀態(tài)， 所統(tǒng)計的路徑狀態(tài)可以觸發(fā)或用作入口標簽邊緣路由器進行準入和資源管 理的參數(shù)。
統(tǒng)計路徑的狀態(tài)包括將一段時間內(nèi)收到有擁塞標志的報文的比特數(shù)除
以這段時間內(nèi)收到的總的報文的比特數(shù)得出路徑的擁塞等級。
參見圖8,基于擁塞預(yù)警的端到端的質(zhì)量保證系統(tǒng)主要包括入口網(wǎng)關(guān) 部分，中間路由器部分和出口網(wǎng)關(guān)部分。具體來說，入口網(wǎng)關(guān)部分100包 括準入控制裝置101和報文分類判斷裝置102及轉(zhuǎn)發(fā)控制裝置103。準 入控制裝置101參與前述的結(jié)合圖5的準入控制過程。報文分類判斷裝置 102判斷報文是受保證報文還是非受保證報文，若為受保證報文，則正常 轉(zhuǎn)發(fā)，否則轉(zhuǎn)發(fā)控制裝置103根據(jù)設(shè)定的策略進行操作，比如限速、標志 等，然后，先在報文前面添加MPLS標簽棧指定該報文的轉(zhuǎn)發(fā)路徑，再在 標簽棧之前添加一個標志標簽(該標志標簽標明該報文為受保證報文，供 中間路由器使用)并進行轉(zhuǎn)發(fā)。
中間路由器部分200包括報文分類判斷裝置201和轉(zhuǎn)發(fā)控制裝置202 及擁塞統(tǒng)計裝置203。報文分類判斷裝置201判斷報文是受保證報文還是 非受保證報文，若為非受保證報文則正常轉(zhuǎn)發(fā)，否則轉(zhuǎn)發(fā)控制裝置202經(jīng) 過MPLS標簽表明的路徑將報文轉(zhuǎn)發(fā)到出口網(wǎng)關(guān)；擁塞統(tǒng)計裝置203進行 基于出口鏈路的對報文在出口隊列的情況進行統(tǒng)計，如果用于統(tǒng)計的令牌 數(shù)超過閥值，則按比例給報文打擁塞標志。如果是顯性告警模式，中間路 由器部分還包括搶占資源告警裝置204，用于將超過閥值的報文打搶占資 源告警標志。
出口網(wǎng)關(guān)部分300包括報文分類判斷裝置301，根據(jù)標志標簽判斷收 到的報文是否為受保證報文，若為非受保證報文則正常轉(zhuǎn)發(fā)，否則流速測 量及擁塞等級測量裝置302基于MPLS路徑統(tǒng)計流速及統(tǒng)計擁塞等級，統(tǒng) 計整個入口網(wǎng)關(guān)到出口網(wǎng)關(guān)的擁塞等級。然后搶占資源告警生成裝置303 根據(jù)搶占資源告警模式的不同分別根據(jù)不同的告警模式向入口網(wǎng)關(guān)發(fā)送搶 占資源告警消息或直接轉(zhuǎn)發(fā)給下一跳。具體操作情況如前述結(jié)合附圖4的 說明。
通過上述的說明我們可以看出，利用本發(fā)明提出的入口網(wǎng)關(guān)到出口網(wǎng) 關(guān)的資源預(yù)留機制，運營商可以實現(xiàn)動態(tài)的根據(jù)實時業(yè)務(wù)的資源分配，充 分利用了有限的網(wǎng)絡(luò)資源，同時也體現(xiàn)了包交換網(wǎng)絡(luò)資源共享的特性。
應(yīng)該理解，本發(fā)明的上述公開只是為說明的目的，本發(fā)明要求的保護
范圍在所附的權(quán)利要求書中予以限定。在本發(fā)明的思想啟發(fā)下做出的各種 變動和修改都包含在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1、一種基于擁塞預(yù)警實現(xiàn)端到端的質(zhì)量保證方法，其特征在于在受保證報文中承載所經(jīng)歷的轉(zhuǎn)發(fā)事件信息，入口標簽邊緣路由器根據(jù)所述信息進行資源管理操作。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的質(zhì)量保證方法，其特征在于，所述承載所經(jīng) 歷的轉(zhuǎn)發(fā)事件信息的方法包括如下步驟在基于端到端的流聚合的MPLS 轉(zhuǎn)發(fā)路徑內(nèi)，入口標簽邊緣路由器根據(jù)資源預(yù)留策略確定受保證報文的轉(zhuǎn)發(fā)路徑，并為報文添加MPLS標簽棧和標志標簽；MPLS路徑上的標簽交換路由器在報文的標志標簽上標志經(jīng)歷的轉(zhuǎn)發(fā)事件信息。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的質(zhì)量保證方法，其特征在于在所述確定轉(zhuǎn)發(fā)路徑的步驟之前，還包括入口標簽邊緣路由器判斷進入報文是否為受保 證報文的步驟。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1至3其中之一所述的質(zhì)量保證方法，其特征在于， 還包括如下步驟出口標簽邊緣路由器，根據(jù)每個報文標識標志的轉(zhuǎn)發(fā)狀 態(tài)，統(tǒng)計轉(zhuǎn)發(fā)路徑的狀態(tài)，所統(tǒng)計的路徑狀態(tài)可以觸發(fā)或用作入口標簽邊 緣路由器進行資源管理操作的參數(shù)。
5、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的質(zhì)量保證方法，其特征在于所述標志標簽位于MPLS標簽棧之前，所述標志標簽包括標簽值和事件位，所述事件位 用于標識報文在路徑上經(jīng)歷的轉(zhuǎn)發(fā)事件。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的質(zhì)量保證方法，其特征在于所述報文經(jīng)歷的轉(zhuǎn)發(fā)事件至少包括擁塞和突發(fā)其中之一 。
7、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的質(zhì)量保證方法，其特征在于，在所述出口標簽路由器統(tǒng)計轉(zhuǎn)發(fā)路徑的狀態(tài)的步驟之前還包括如下步驟當所述MPLS路徑在每一跳均使用不同于其他MPLS路徑的標簽時，出口標簽路由器根 據(jù)MPLS標簽確定報文經(jīng)歷的路徑；否則，出口標簽路由器根據(jù)報文的IP 五元組確定報文經(jīng)歷的路徑。
8、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的質(zhì)量保證方法，其特征在于所述出口標簽路由器統(tǒng)計轉(zhuǎn)發(fā)路徑的狀態(tài)的步驟包括計算路徑的擁塞等級，所述路徑的 擁塞等級等于路徑上一段時間內(nèi)收到有擁塞標志的報文的比特數(shù)除以這段時間內(nèi)收到的總的報文的比特數(shù)。
9、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的質(zhì)量保證方法，其特征在于，所述出口標簽路由器觸發(fā)入口標簽路由器的方法為出口標簽路由器檢測端到端的每條MPLS路徑的擁塞等級評估值以及總的端到端的擁塞等級評估值，當擁塞 等級評估值在預(yù)先設(shè)定的觸發(fā)范圍時，出口標簽路由器出觸發(fā)相應(yīng)的入口 標簽路由器。
10、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的質(zhì)量保證方法，其特征在于，所述出口標 簽路由器觸發(fā)入口標簽路由器的方法為在MPLS轉(zhuǎn)發(fā)路徑的各鏈路上配 置受保證報文的流速閥值，當受保證流超過閥值時，出口標簽路由器觸發(fā) 相應(yīng)的入口標簽路由器。
11、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的質(zhì)量保證方法，其特征在于所述資源管理操作包括準入和資源管理。
12、 一種基于擁塞預(yù)警的端到端的質(zhì)量保證方法，其特征在于在受保證報文中承載所經(jīng)歷的轉(zhuǎn)發(fā)事件信息，入口網(wǎng)關(guān)根據(jù)所述信息進行資源 管理操作。
13、 根據(jù)權(quán)利要求12所述的質(zhì)量保證方法，其特征在于，所述承載所經(jīng)歷的轉(zhuǎn)發(fā)事件信息的方法包括如下步驟在網(wǎng)段內(nèi)，入口網(wǎng)關(guān)根據(jù)資源預(yù)留策略確定受保證報文的轉(zhuǎn)發(fā)路徑，并為報文添加MPLS標簽棧和標志 標簽；中間路由器通過上述的標志標簽識別入口網(wǎng)關(guān)轉(zhuǎn)發(fā)來的受保證報文， 按照MPLS轉(zhuǎn)發(fā)路徑轉(zhuǎn)發(fā)該報文，并在報文頭部保留該標志標簽，還在設(shè) 備的出口鏈路上進行報文統(tǒng)計，為受保證報文經(jīng)歷的轉(zhuǎn)發(fā)事件進行標記。
14、 根據(jù)權(quán)利要求13所述的質(zhì)量保證方法，其特征在于在所述確定轉(zhuǎn)發(fā)路徑的步驟之前，還包括入口網(wǎng)關(guān)判斷進入報文是否為受保證報文的 步驟。
15、 根據(jù)權(quán)利要求12至14其中之一所述的質(zhì)量保證方法，其特征在 于，還包括如下步驟出口網(wǎng)關(guān)通過上述的標志標簽識別受保證報文，對 入口網(wǎng)關(guān)到出口網(wǎng)關(guān)的每條MPLS路徑的受保證報文轉(zhuǎn)發(fā)狀態(tài)進行統(tǒng)計，以及根據(jù)統(tǒng)計值產(chǎn)生資源搶占告警到入口網(wǎng)關(guān)，以便入口網(wǎng)關(guān)進行資源管 理。
16、 根據(jù)權(quán)利要求13所述的質(zhì)量保證方法，其特征在于所述標志標 簽位于標簽棧之前，所述標志標簽包括標簽值和事件位，所述事件位用于 標識報文載路徑上經(jīng)歷的轉(zhuǎn)發(fā)時間。
17、 根據(jù)權(quán)利要求12所述的質(zhì)量保證方法，其特征在于所述報文經(jīng) 歷的轉(zhuǎn)發(fā)事件至少包括擁塞和突發(fā)其中之一。
18、 根據(jù)權(quán)利要求17所述的質(zhì)量保證方法，其特征在于還包括在中 間路由器處為報文打擁塞標志的步驟，該步驟設(shè)置令牌桶，所述令牌桶統(tǒng) 計設(shè)備出口鏈路的擁塞狀態(tài)并為受保證報文打擁塞標志。
19、 根據(jù)權(quán)利要求18所述的質(zhì)量保證方法，其特征在于所述令牌桶 統(tǒng)計設(shè)備出口鏈路的擁塞狀態(tài)的方法為令牌桶統(tǒng)計出口鏈路受保證報文 進入隊列等待轉(zhuǎn)發(fā)的情況，隊列里等待轉(zhuǎn)發(fā)的報文增加時，增加令牌數(shù)， 反之則減少令牌數(shù)；所述為受保證報文打擁塞標志的方法為設(shè)定低閥值 和高閥值，當令牌數(shù)低于低閥值時，受保證報文正常轉(zhuǎn)發(fā)；當令牌數(shù)介于 低閥值和高閥值之間時，將部分受保證報文打擁塞標志；當令牌數(shù)高于高 閥值時，將全部受保證報文打擁塞標志。
20、 根據(jù)權(quán)利要求15所述的質(zhì)量保證方法，其特征在于所述出口網(wǎng) 關(guān)通過上述的標志標簽識別受保證報文的步驟還包括出口網(wǎng)關(guān)識別入口網(wǎng) 關(guān)的步驟。
21、 根據(jù)權(quán)利要求20所述的質(zhì)量保證方法，其特征在于，所述出口網(wǎng) 關(guān)識別入口網(wǎng)關(guān)的方法為當邊到邊的每條MPLS路徑在每一跳都使用了 不同于其他MPLS路徑的標簽時，出口網(wǎng)關(guān)根據(jù)MPLS入標簽來確定受保 證報文的入口網(wǎng)關(guān)以及邊到邊的MPLS路徑，否則，出口網(wǎng)關(guān)根據(jù)IP五元 組來確定入口網(wǎng)關(guān)。
22、 根據(jù)權(quán)利要求15所述的質(zhì)量保證方法，其特征在于所述對入口 網(wǎng)關(guān)到出口網(wǎng)關(guān)的每條MPLS路徑的受保證報文轉(zhuǎn)發(fā)狀態(tài)進行統(tǒng)計的步驟 包括統(tǒng)計MPLS路徑的統(tǒng)計參數(shù)和入口網(wǎng)關(guān)到出口網(wǎng)關(guān)總的統(tǒng)計參數(shù)值， 其中MPLS路徑的統(tǒng)計參數(shù)包括MPLS路徑的擁塞等級，入口網(wǎng)關(guān)到出口 網(wǎng)關(guān)總的統(tǒng)計參數(shù)值包括入口網(wǎng)關(guān)到出口網(wǎng)關(guān)總的擁塞等級。
23、 根據(jù)權(quán)利要求22所述的質(zhì)量保證方法，其特征在于所述擁塞等 級等于路徑上一段時間內(nèi)收到有擁塞標志的報文的比特數(shù)除以這段時間內(nèi) 收到的總的報文的比特數(shù)。
24、 根據(jù)權(quán)利要求23所述的質(zhì)量保證方法，其特征在于所述MPLS 路徑的統(tǒng)計參數(shù)還包括MPLS路徑的流速，入口網(wǎng)關(guān)到出口網(wǎng)關(guān)總的統(tǒng)計 參數(shù)值還包括入口網(wǎng)關(guān)到出口網(wǎng)關(guān)總的流速。
25、 根據(jù)權(quán)利要求12所述的質(zhì)量保證方法，其特征在于所述資源管 理包括執(zhí)行資源預(yù)留和準入控制。
26、 根據(jù)權(quán)利要求25所述的質(zhì)量保證方法，其特征在于所述準入控 制包括資源搶占。
27、 根據(jù)權(quán)利要求26所述的質(zhì)量保證方法，其特征在于，所述資源搶 占的方法為當同一邊到邊的某條路徑的統(tǒng)計參數(shù)值大于其他路徑的統(tǒng)計 參數(shù)值時，將該路徑上的一部分流分流到其他路徑上。
28、 根據(jù)權(quán)利要求26所述的質(zhì)量保證方法，其特征在于，所述資源搶 占的方法為當同一邊到邊的所有路徑上都沒有剩余資源時，根據(jù)業(yè)務(wù)策 略中止部分已準入的業(yè)務(wù)流。
29、 根據(jù)權(quán)利要求15所述的質(zhì)量保證方法，其特征在于，所述出口網(wǎng)關(guān)產(chǎn)生資源搶占告警到入口網(wǎng)關(guān)的方法為設(shè)置隱性觸發(fā)告警模式，該模 式具體包括出口網(wǎng)關(guān)檢測端到端的每條MPLS路徑的擁塞等級評估值以及總的端到端的擁塞等級評估值，當擁塞等級評估值在預(yù)先設(shè)定的觸發(fā)范 圍時，出口網(wǎng)關(guān)向相應(yīng)的入口網(wǎng)關(guān)發(fā)送資源搶占告警消息。
30、 根據(jù)權(quán)利要求15的所述的質(zhì)量保證方法，其特征在于，所述出口網(wǎng)關(guān)產(chǎn)生資源搶占告警到入口網(wǎng)關(guān)的方法為設(shè)置顯性觸發(fā)告警模式，該 模式具體包括在網(wǎng)段內(nèi)中間路由器的出口鏈路上配置受保證報文的流速 閥值，當受保證流超過閥值時，對相應(yīng)的報文設(shè)置資源搶占告警標志。
31、 一種基于擁塞預(yù)警的端到端的質(zhì)量保證系統(tǒng)，該系統(tǒng)橫跨數(shù)個網(wǎng)段，通過實現(xiàn)網(wǎng)段內(nèi)的邊到邊的質(zhì)量保證來實現(xiàn)端到端的質(zhì)量保證，其特征在于，該系統(tǒng)包括入口網(wǎng)關(guān)部分，用于判斷進入報文為受保證報文時，根據(jù)資源預(yù)留策 略確定轉(zhuǎn)發(fā)路徑，并為報文添加MPLS標簽棧和標志標簽；中間路由器部分，用于將入口網(wǎng)關(guān)部分轉(zhuǎn)發(fā)來的受保證報文傳輸?shù)匠隹诰W(wǎng)關(guān)部分，并為報文所經(jīng)歷的轉(zhuǎn)發(fā)事件進行標記和統(tǒng)計；和出口網(wǎng)關(guān)部分，用于通過上述的標志標簽識別受保證報文，去掉上述 標志標簽和MPLS標簽，轉(zhuǎn)發(fā)到下一跳；還基于入口網(wǎng)關(guān)部分到出口網(wǎng)關(guān) 部分的MPLS路徑的統(tǒng)計參數(shù)以及入口網(wǎng)關(guān)到出口網(wǎng)關(guān)部分總的統(tǒng)計參數(shù) 值產(chǎn)生資源搶占告警到入口網(wǎng)關(guān)部分，以便入口網(wǎng)關(guān)部分進行資源管理。
32、根據(jù)權(quán)利要求31所述的質(zhì)量保證系統(tǒng)，其特征在于還包括令牌 桶，所述令牌桶統(tǒng)計設(shè)備出口鏈路的擁塞狀態(tài)并為受保證報文打擁塞標志。
全文摘要
本發(fā)明公開基于擁塞預(yù)警的端到端的質(zhì)量保證方法，包括下述步驟在受保證報文中承載所經(jīng)歷的轉(zhuǎn)發(fā)事件信息，入口標簽邊緣路由器根據(jù)所述信息進行資源管理操作。本發(fā)明提供了一種動態(tài)的資源管理與控制方案，能實現(xiàn)動態(tài)的基于流的資源預(yù)留，使得邊到邊的流可以共享鏈路上的資源，從而提高鏈路利用率。本發(fā)明是一種基于擁塞預(yù)警來實現(xiàn)資源預(yù)留和準入控制的方法和相應(yīng)的系統(tǒng)，不需要復(fù)雜的人工干預(yù)，而且網(wǎng)絡(luò)資源預(yù)留的能力隨網(wǎng)段的實際運載能力的改變而動態(tài)改變，因此可提高網(wǎng)絡(luò)的健壯性和準入控制的時效性。
文檔編號H04L12/54GK101110753SQ20061006172
公開日2008年1月23日 申請日期2006年7月20日 優(yōu)先權(quán)日2006年7月20日
發(fā)明者胡士輝 申請人:華為技術(shù)有限公司