專利名稱：基于公平算法的ip電信網邊緣關口設備資源管理方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種IP電信網的邊緣關口設備進行資源管理的方法， 尤其涉及一種利用IP電信網系統(tǒng)的邊緣關口設備實施、基于公平算法 的網絡資源管理方法，屬于電信技術領域。
背景技術：
IP電信網系統(tǒng)是本發(fā)明人在專利號為ZL 200410037641. 0的發(fā)明 專利中提出的新概念。它采用獨特的內外雙層結構和雙地址尋址方式， 由位于內層的至少一個復址無連接數據網(簡稱為PTDN網)和位于外 層的多個IP網組成，還包括多個邊緣關口設備。IP網通過邊緣關口 設備與該復址無連接數據網相連接。每個復址無連接數據網中還包括 至少一個地址映射設備；邊緣關口設備通過地址映射設備完成雙地址 間的映射。復址無連接數據網中的所有設備與邊緣關口設備都分配有 一個復址無連接數據網地址，IP網中的所有設備和上述邊緣關口設備 都分配有IP地址，IP地址和復址無連接數據網地址之間的映射關系 保存在地址映射設備內的地址映射表之中，邊緣關口設備經認證后與 地址映射設備之間建立連接。在復址無連接數據網內部還具有網絡管 理設備，該網絡管理設備同時管理復址無連接數據網內的接入層設備、 匯聚層設備和核心層設備。
在IP電信網系統(tǒng)中，從源端發(fā)向目的端的IP包通過如下方式進 行傳送首先，位于源端的邊緣關口設備(簡稱為ED設備)接收來自 IP網的IP分組，并將IP分組中的IP目的地址送到地址映射設備(簡 稱為ADT設備)；地址映射設備進行IP網的IP目的地址與復址無連接 數據網地址之間的地址解析和映射，將獲得的目的端邊緣關口設備的 數據網地址回送給源端邊緣關口設備；源端邊緣關口設備根據復址無 連接數據網地址發(fā)送報文到目的端邊緣關口設備；目的端邊緣關口設 備接收到報文，根據目的IP地址向IP網轉發(fā)報文，從而使IP分組最 終到達目的端。
在本發(fā)明人就IP電信網技術提出的一系列專利申請中，已經就如
4何在IP電信網系統(tǒng)內進行資源管理的方法進行了詳細的說明(具體請 參見在先申請"IP電信網系統(tǒng)中基于鏈路告警機制的資源管理方 法"，公開號CN1829175和"IP電信網系統(tǒng)中基于信令機制的資源 管理方法"，公開號CN1829176)。但是，就IP電信網系統(tǒng)中用于處 理輸入/輸出的數據分組，并進行外網地址與內網地址之間轉換的核心 設備一邊緣關口設備而言，現有技術并沒有公開與之相適應的網絡資 源管理和控制方法。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是提供一種基于公平算法的IP電信網設備資源管 理方法。該資源管理方法通過IP電信網系統(tǒng)中的邊緣關口設備予以實 施。
為實現上述的發(fā)明目的，本發(fā)明采用下述的技術方案
一種基于公平算法的IP電信網邊緣關口設備資源管理方法，用在不
面向連接的工作方式下，其特征在于
邊緣關口設備根據數據平面ID和業(yè)務類別為出端口的每一個數據平 面的虛鏈路配置所要求的資源；
在數據平面的虛鏈路上傳送數據包時，按數據包上標識的優(yōu)先級放 入出端口的數據平面中的虛鏈路優(yōu)先級子隊列中，分情況分別進行處理
(1) 當在一個數據平面的虛鏈路上傳送的數據包沒有超過虛鏈路的配 置值時，對不同優(yōu)先級的數據包分別按不同優(yōu)先級發(fā)送；
(2) 當在一個數據平面的虛鏈路上傳送的數據包超過虛鏈路的配置值 時，根據數據包的優(yōu)先級和公平算法確定要丟棄的數據包。
在所述邊緣關口設備的出端口存儲隊列池中，為每一個數據平面的 虛鏈路設置出隊列存儲器，在所述出隊列存儲器中再分出優(yōu)先級子隊列。
一種基于公平算法的IP電信網邊緣關口設備資源管理方法，用在面 向連接的工作方式下，其特征在于
邊緣關口設備根據數據平面ID和業(yè)務類別為出端口的每一個數據平 面的虛鏈路中的虛電路配置所要求的資源；
在數據平面的虛電路上傳送數據包時，按數據包上標識的優(yōu)先級放 入出端口的數據平面中的虛鏈路優(yōu)先級子隊列中，分情況分別進行處理
(1)當在一個數據平面的虛鏈路上傳送的數據包沒有超過虛鏈路的配 置值時，對不同優(yōu)先級的數據包分別按不同優(yōu)先級發(fā)送；(2)當在一個數據平面的虛鏈路上傳送的數據包超過虛鏈路的配置值 時，根據數據包的優(yōu)先級和公平算法確定要丟棄的數據包。
在所述邊緣關口設備的出端口存儲隊列池中，為每一個數據平面的 虛電路設置出隊列存儲器，在所述出隊列存儲器中再分出優(yōu)先級子隊列。
在所述邊緣關口設備中，通過賦予進程值的方式將業(yè)務連接ID和數 據平面ID進行關聯并作日志。
本發(fā)明所提供的IP電信網設備資源管理方法可以有效滿足組建大規(guī) 模網絡的要求，為IP電信網技術的產業(yè)化應用奠定技術基礎。


下面結合附圖和具體實施方式
對本發(fā)明作進一步的說明。
圖1為用于實施本資源管理方法的邊緣關口設備的內部組成結構
示意圖。
具體實施例方式
下面，首先介紹用于實施本發(fā)明所述資源管理方法的邊緣關口設備。 該邊緣關口設備簡稱ED設備，安置在IP電信網系統(tǒng)的內網(即復址無 連接數據網)的邊緣，用于處理輸入/輸出的數據分組，進行數據分組報 頭部分的外網地址與內網地址之間的轉換；對所管轄的IP地址進行聚類， 將IP地址與復址無連接數據網地址的關系對上載到ADT設備中；根據業(yè) 務授權來配置數據平面。
參見圖1所示，該邊緣關口設備由中央處理模塊、通信資源配置模 塊、通信資源管理和控制模塊、數據包接收/發(fā)送模塊、數據包報頭處理 模塊、網管接口模塊、電源模塊、數據庫模塊等組成，其中中央處理模 塊是對整個ED設備進行管理和控制的關鍵性功能模塊，該中央處理模塊 分別與其余的通信資源配置模塊、通信資源管理和控制模塊、數據包接 收/發(fā)送模塊、數據包報頭處理模塊、網管接口模塊、電源模塊和數據庫 模塊相連接。數據包接收/發(fā)送模塊作為與外部電信網的接口，負責接收 和發(fā)送數據包。網管接口模塊則負責與IP電信網系統(tǒng)中網絡管理設備的 接口。數據包報頭處理模塊與數據包接收/發(fā)送模塊相連接，用于實現對 數據包報頭的處理。通信資源管理和控制模塊是用于實施資源管理和控 制的功能模塊。該模塊與數據包接收/發(fā)送模塊相連接，以通過對數據包 接收/發(fā)送的控制實現對通信資源的管理。邊緣關口設備利用通信資源管 理和控制模塊實現對本設備網絡資源的管理和控制。該功能是邊緣關口設備的主要功能之一。邊緣關口設備掌握本設備的全部資源及其配置， 對本身的資源有完備的控制和管理能力。通信資源配置模塊與通信資源 管理和控制模塊相連接，以便實現對網絡通信資源的預先配置。
邊緣關口設備可以在面向連接的工作方式下工作，也可以在不面向 連接的工作方式下工作。面向連接的工作方式和不面向連接的工作方式 各有其用途。對于面向連接的工作方式而言，數據包的前轉依靠的是數 據幀中的邏輯信道號，不需要完整的目的地址、源地址和一系列相關參 數，所有這一切均在虛電路建立時已經協商好了，因此數據包的報頭開 銷小，傳輸效率高。但它的缺點在于網絡中的每一個節(jié)點都要維護一個 數據庫，網絡越大數據庫越復雜，導致網絡的可擴展性差，很難用于建 設大規(guī)模的網絡。對于不面向連接的工作方式而言，數據包的前轉依靠 的是數據包中的目的地址。數據包中需要完整的目的地址、源地址和一 系列相關的參數，因此報頭的開銷大，但其優(yōu)點在于網絡的可擴展性好。
邊緣關口設備的資源管理和控制均是針對數據平面的虛鏈路進行 的。在基于IP電信網系統(tǒng)實現的IP承載網中，使用數據平面ID作為唯 一的標識來標識、管理和控制一個特定的數據平面資源。因此，當采用 不面向連接的工作方式時，邊緣關口設備通過數據平面ID (VPN—ID)和 組播ID來管理和控制本設備所有端口上的虛鏈路資源；當采用面向連接 的工作方式時，邊緣關口設備通過數據平面ID(VPN—ID)和虛電路(VC) 來管理和控制本設備所有端口的資源。
需要說明的是，虛鏈路和虛電路是不同的概念。對于采用不面向連 接的工作方式時，不存在虛電路的概念，虛鏈路為兩點之間由數據平面 ID確定的鏈路；對于采用面向連接的工作方式時，虛鏈路為兩點之間由 數據平面ID確定的鏈路，虛鏈路是該鏈路上同一個數據平面ID下的虛 電路的集合。虛鏈路資源與虛電路資源的關系與業(yè)務類別直接相關。在 最高級的業(yè)務類別中，虛鏈路資源為該鏈路上同一個數據平面ID下的全 部虛電路資源之和。在非最高級的業(yè)務類別中，虛鏈路資源為該鏈路上 同一個數據平面ID下的全部虛電路資源之和乘以一個小于或等于1的系 數所得的值。
下面對邊緣關口設備基于公平算法的資源管理方法展開詳細的說 明。該資源管理方法的特點是不設置閾值，當數據包進入數據平面的鏈 路后，采用公平算法來丟棄部分數據包，以保證數據包流量不超過所限定的資源值，并能保證發(fā)送的數據包的公平性。因此，這種資源管理方 法適用于傳送非實時業(yè)務的數據平面鏈路。
在不面向連接的工作方式下，邊緣關口設備首先依據VPN-ID和業(yè)務 類別為出端口的每一個數據平面的虛鏈路配置所要求的資源(即確定虛 鏈路的配置值)，但不設置資源的閾值上界和閾值下界。在邊緣關口設備 的相應出端口存儲隊列池中，為每一個數據平面的虛鏈路設置一個出隊 列存儲器，在出隊列存儲器中再分出優(yōu)先級子隊列。
在數據平面的虛鏈路上傳送數據包時，按照數據包上所標識的優(yōu)先 級，依據VPN-ID和業(yè)務類別放入出端口的相應的數據平面的虛鏈路優(yōu)先
級子隊列中。當在一個數據平面的虛鏈路上傳送的數據包沒有超過該設 備出端口的虛鏈路的配置值時，不同優(yōu)先級的數據包將以不同優(yōu)先級發(fā) 送，從而可以導致不同的時延，數據包不會發(fā)生丟棄；當在一個數據平 面的虛鏈路上傳送的數據包超過該設備出端口的虛鏈路的配置值時，不 同優(yōu)先級的數據包將分別以不同優(yōu)先級發(fā)送，從而可以導致不同的時延。 在這種情況下，根據數據包的優(yōu)先級和具體所采用的公平算法來丟棄無 力傳送的數據包。
當要建立一個新的業(yè)務連接(session)時，用戶請求先要經過業(yè)務 鑒權，在確定該用戶為合法用戶并給予業(yè)務授權后，從本節(jié)點的數據庫 中查詢該業(yè)務對應的VPN-ID，由此開始基于公平算法的網絡資源管理過 程。
在面向連接的工作方式下，邊緣關口設備依據VPN-ID和業(yè)務類別為 出端口的每一個數據平面的虛鏈路中的虛電路配置所要求的資源，但不
設置資源的閾值上界和閾值下界。在邊緣關口設備的相應出端口存儲隊 列池中，為每一個數據平面的虛電路設一個出隊列存儲器，在出隊列存 儲器中再分出優(yōu)先級子隊列。
在數據平面的虛電路上傳送數據包時，按數據包上標識的優(yōu)先級， 依據VPN-ID和業(yè)務類別放入出端口的相應的數據平面的虛鏈路優(yōu)先級子 隊列中。當在一個數據平面的虛鏈路上傳送的數據包沒有超過該設備出 端口的虛鏈路的配置值時，不同優(yōu)先級的數據包將以不同優(yōu)先級分別進 行發(fā)送，由此可以導致不同的時延，但數據包不會發(fā)生丟棄；當在一個 數據平面的虛鏈路上傳送的數據包超過該設備出端口的虛鏈路的配置值 時，不同優(yōu)先級的數據包將分別以不同優(yōu)先級發(fā)送，從而可以導致不同的時延。在這種情況下，根據數據包的優(yōu)先級和具體所采用的公平算法 來丟棄無力傳送的數據包。
當要建立一個新的業(yè)務連接(session)時，用戶請求先要經過業(yè)務 鑒權，在確定該用戶為合法用戶并給予業(yè)務授權后，根據該業(yè)務的目的 地址和源地址從本節(jié)點的數據庫中査詢該業(yè)務所對應的VPN-ID中的虛電 路號，由此開始基于公平算法的網絡資源管理過程。
與基于閾值控制的資源管理方法不同的是，在基于公平算法的資源 管理方法中，邊緣關口設備不會從路由/交換設備中得到任何節(jié)點資源的 信息。邊緣關口設備只是根據本節(jié)點的資源，采用公平算法來控制與管 理資源。
在邊緣關口設備中，可以賦一個進程值，將業(yè)務連接ID( session ID)、 VPN—ID進行關聯并作日志，以解決業(yè)務的服務質量和溯源問題。同時， 也可以將目的IP地址、目的PTDN地址和進程值作關聯，以便盡量減少 ADT設備的處理量，快速處理邊緣關口設備進入的數據包。
需要說明的是，公平算法的主要目標是網絡節(jié)點的傳送能力對用戶 的公平性，即無論高優(yōu)先級或低優(yōu)先級的用戶數據都擁有公平傳送數據 包的權力，只是優(yōu)先級高的具有高的優(yōu)先傳送概率，優(yōu)先級低的具有低 的優(yōu)先傳送概率。具體可以采用的公平算法有很多，有公平排隊算法、 加權公平算法等。關于公平算法的進一步介紹，可以參考林闖、單志廣 和任豐原所著《計算機網絡的服務質量(QoS )》(ISBN 7-302-08076-3/TP. 5843,清華大學出版社2004年4月出版)以及維格 斯納所著《IP服務質量》(人民郵電出版社2001年8月出版)等書籍， 在此不再贅述。
上面對本發(fā)明所述的基于公平算法的IP電信網設備資源管理方法進 行了詳細的說明。對本領域的一般技術人員而言，在不背離本發(fā)明實質 精神的前提下對它所做的任何顯而易見的改動，都將構成對本發(fā)明專利 權的侵犯，將承擔相應的法律責任。
權利要求
1.一種基于公平算法的IP電信網邊緣關口設備資源管理方法，用在不面向連接的工作方式下，其特征在于邊緣關口設備根據數據平面ID和業(yè)務類別為出端口的每一個數據平面的虛鏈路配置所要求的資源；在數據平面的虛鏈路上傳送數據包時，按數據包上標識的優(yōu)先級放入出端口的數據平面中的虛鏈路優(yōu)先級子隊列中，分情況分別進行處理(1)當在一個數據平面的虛鏈路上傳送的數據包沒有超過虛鏈路的配置值時，對不同優(yōu)先級的數據包分別按不同優(yōu)先級發(fā)送；(2)當在一個數據平面的虛鏈路上傳送的數據包超過虛鏈路的配置值時，根據數據包的優(yōu)先級和公平算法確定要丟棄的數據包。
2. 如權利要求1所述的基于公平算法的IP電信網邊緣關口設備資 源管理方法，其特征在于在所述邊緣關口設備的出端口存儲隊列池中，為每一個數據平面的 虛鏈路設置出隊列存儲器，在所述出隊列存儲器中再分出優(yōu)先級子隊列。
3. —種基于公平算法的IP電信網邊緣關口設備資源管理方法，用 在面向連接的工作方式下，其特征在于邊緣關口設備根據數據平面ID和業(yè)務類別為出端口的每一個數據平 面的虛鏈路中的虛電路配置所要求的資源；在數據平面的虛電路上傳送數據包時，按數據包上標識的優(yōu)先級放 入出端口的數據平面中的虛鏈路優(yōu)先級子隊列中，分情況分別進行處理(1) 當在一個數據平面的虛鏈路上傳送的數據包沒有超過虛鏈路的 配置值時，對不同優(yōu)先級的數據包分別按不同優(yōu)先級發(fā)送；(2) 當在一個數據平面的虛鏈路上傳送的數據包超過虛鏈路的配置 值時，根據數據包的優(yōu)先級和公平算法確定要丟棄的數據包。
4. 如權利要求3所述的基于公平算法的IP電信網邊緣關口設備資 源管理方法，其特征在于-在所述邊緣關口設備的出端口存儲隊列池中，為每一個數據平面的 虛電路設置出隊列存儲器，在所述出隊列存儲器中再分出優(yōu)先級子隊列。
5. 如權利要求1或3所述的基于公平算法的IP電信網邊緣關口設備資源管理方法，其特征在于在所述邊緣關口設備中，通過賦予進程值的方式將業(yè)務連接ID和數 據平面ID進行關聯并作日志。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種基于公平算法的IP電信網邊緣關口設備資源管理方法。邊緣關口設備根據數據平面ID和業(yè)務類別為出端口的每一個數據平面中的虛鏈路或虛電路配置所要求的資源；在數據平面上傳送數據包時，按數據包上標識的優(yōu)先級放入出端口的數據平面中的虛鏈路優(yōu)先級子隊列中，分情況分別進行處理(1)當在一個數據平面的虛鏈路上傳送的數據包沒有超過虛鏈路的配置值時，對不同優(yōu)先級的數據包分別按不同優(yōu)先級發(fā)送；(2)當在一個數據平面的虛鏈路上傳送的數據包超過虛鏈路的配置值時，根據數據包的優(yōu)先級和公平算法確定要丟棄的數據包。本方法可以為IP電信網技術的產業(yè)化應用奠定技術基礎。
文檔編號H04L12/46GK101594296SQ20081011402
公開日2009年12月2日 申請日期2008年5月30日 優(yōu)先權日2008年5月30日
發(fā)明者劉文紅, 雨 周, 潔 張, 田銳琪, 胡筑華, 蔣林濤, 趙慶琳, 馬玉發(fā) 申請人:原創(chuàng)信通電信技術(北京)有限公司;信息產業(yè)部電信研究院