CN100414907C - Ip电信网***中基于信令机制的资源管理方法 - Google Patents

Abstract

一种在IP电信网***中基于信令机制的资源管理方法，该方法将IP网中的业务进行分类，对每一类业务分别建立若干个虚拟专网，为虚拟专网的链路配置确定资源。在通信开始之前，为需要使用资源的用户在它申请的虚拟专网中建立连接，并在它申请的虚拟专网的资源表中扣除该连接所使用的资源。当通信结束后，要拆除该连接，并将释放的资源释放回虚拟专网的资源表中。通信进行过程中，只在边缘关口设备处进行接入控制，参与虚拟专网的节点设备不进行资源控制和管理。利用本资源管理方法，建立在IP电信网上的业务网可以有良好的服务质量保证。

Description

IP电信网***中基于信令机制的资源管理方法

技术领域

本发明涉及一种在IP电信网***中实现资源管理的方法，特别涉及一种在IP电信网***中基于信令机制的资源管理方法，属于通信技术领域。

背景技术

目前，Internet已是仅次于电信网的第二大网络***。IP网因为Internet的成功而获得广泛的应用。数量极为庞大的应用服务已在Internet上开放，并且已经进入传统的电信业务领域，从而对电信的垄断地位产生了极大的冲击。另一方面，传统的TDM(Time Division Multiplexing，时分复用)技术无法适应多媒体业务蓬勃发展的需要，特别是它对资源的调度存在困难，不能满足同时兼有宽带、窄带、实时、非实时特性的多媒体业务的要求。基于这些现实问题的存在，电信专家开始重新审视电信网的发展方向。

当前，绝大多数通信与信息领域的专家都认定IP网是下一代网络的发展方向。但是，目前的IP网都是建立在现有Internet技术和设计理念的基础之上的。该IP网存在的最大技术障碍之一就是“服务质量”(QoS)问题。尽管从1996年美国人开始提出下一代Internet(NGI)的理念开始，解决IP网“服务质量”问题的研究工作从来没有停止过，并先后提出了“inter-serv”、“diff-serv”、流量工程、RSVP、MPLS等技术方案，并且近年来又重提了基于信令的资源管理方案。但是，迄今为止所提出的所有技术方案，不是过于复杂就是可扩展性差，均不是理想的解决方案。

在当前电信网技术正处在根本性的转型过程之中的背景下，人们逐渐认识到下一代的电信网应该采用基于分组交换技术和不面向连接的工作方式的IP网。为此，本发明人提出了IP电信网的技术构想，并且申请了名称为“IP电信网***及其实现方法”的发明专利(公开号：CN1578238，公开日：2005年2月9日)。该IP电信网与现有的Internet相比，由电信网本身提供信任度和安全机制，同时还拥有电信网的高稳定性、可靠性和高度的可管理性并且资源是可以管理和控制的，因此是一个安全的、可信任的、可控制的和可管理的网络。

在IP电信网的技术方案中，由于它采用特有的双地址技术，并引入复址无连接数据网(以下简称为NCT数据网)和实现双地址映射的地址映射设备ADT，从而导致新的资源管理技术。因此，在IP电信网中实现资源管理的技术手段与现有的技术有很大的不同。本发明即提供一种在该IP电信网***中实现资源管理的技术方案。

发明内容

本发明的目的在于针对IP电信网的技术特点，提供一种适用于IP电信网***，采用信令机制来实现资源管理的方法。该资源管理方法特别适用于只拥有少量资源的电信用户或企业用户。

一种在IP电信网***中基于信令机制的资源管理方法，其特征在于：

I)将IP网中的业务进行分类，对每一类业务分别建立若干个虚拟专网，为虚拟专网的链路配置确定资源；

II)根据虚拟专网中用户的资源需求，与之连接的边缘关口设备发出带有资源要求参数的信令，向该虚拟专网中有关的各个节点传递，在所述各节点属于该虚拟专网的存量资源都能够满足的情况下，允许建立连接，以保证用户的资源需求。

其中，

在通信开始之前，要为需要使用资源的用户在其申请的虚拟专网中建立连接，并在其申请的虚拟专网的资源表中扣除该连接所使用的资源；

当通信结束后，拆除该连接，并将释放的资源增添回虚拟专网的资源表中。

在连接建立过程中，沿途的节点中如果属于该虚拟专网的资源不能满足该连接所需要的资源，则该次连接不能建立。

在通信进行过程中，只在边缘关口设备处进行接入控制，参与虚拟专网的节点设备不进行资源控制和管理。

所述步骤I)中，链路资源通过如下方式进行配置：

I)用户向网络管理设备提出网络资源需求；

II)网络管理设备根据用户的资源需求计算出网络节点设备的每一条链路的资源，由网络管理设备向复址无连接数据网中的网络节点设备发出资源配置命令；

III)网络节点设备接收到资源配置命令，根据网络节点设备各链路资源的情况，发出确认响应或拒绝响应；

网络节点设备拥有的资源如果能满足资源配置命令所要求的资源则发确认响应，否则发拒绝响应；

确认响应发出表明资源配置成功；

IV)网络管理设备向地址转换设备发出包含有业务类别、虚拟专网编号参数在内的命令，资源配置完成。

或者，所述步骤I)中，链路资源通过如下方式进行配置：

I)用户向网络管理设备提出对网络资源需求；

II)网络管理设备向边缘关口设备发出资源配置命令；

III)源端边缘关口设备向目的边缘关口设备发虚拟专网配置请求；

IV)途经的各复址无连接数据网节点设备，收到该请求后根据自有的资源情况作出响应：如果节点的资源能支持，则复址无连接数据网节点设备根据该请求配置链路资源，并向下一节点转发该请求，直至目的边缘关口设备；如果目的边缘关口设备的资源能支持，目的端边缘关口设备向源端边缘关口设备发送接受响应；如果源边缘关口设备收到目的端边缘关口设备的接受响应，则源端边缘关口设备立即向网络管理设备回送确认响应；

V)网络管理设备收到该虚拟专网的所有边缘关口设备的确认响应，网络管理设备向地址映射设备发送带有业务类别、虚拟专网编号参数在内的命令；地址映射设备收到来自网络管理设备的命令，即回送确认响应；网络管理设备收到确认响应；资源配置成功。

本发明所述的资源管理方法是针对只拥有少量资源的VPN用户，这些用户无法使用资源告警技术来实现网络资源管理，只能采用信令技术通过对资源的精确管理来实现网络资源管理。利用本资源管理方法，建立在IP电信网上的业务网可以有良好的服务质量保证。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的说明。

图1为IP电信网***的组成结构示意图。

图2是本发明所述方法的基本流程示意图。

具体实施方式

如图1所示，在背景技术中提到的发明专利“IP电信网***及其实现方法”中，本发明人提出了IP电信网的具体实现方案。该IP电信网包括作为“内网”的复址无连接数据网(以下简称为NCT数据网)和作为“外网”的IP网，NCT数据网和IP网之间通过边缘关口设备ED实现连接。内层的NCT数据网和外层的IP网分别使用NCT地址和IP地址进行寻址，并由地址映射设备ADT在其内部的地址映射表中保存两套地址之间的映射关系。NCT数据网中的所有设备与边缘关口设备都分配有NCT地址，IP网中的所有设备和边缘关口设备都分配有IP地址，边缘关口设备经认证后与地址映射设备之间建立连接。在IP电信网***中，NCT数据网采用与现有电信交换网类似的层次型体系结构，它由核心层设备CR、汇聚层设备MR、接入层设备AR、网络管理设备以及地址映射设备组成，各个NCT数据网之间通过各自的核心层设备CR实现通信。在NCT数据网内部采用NCT地址进行寻址。

上述IP电信网作为下一代电信网的实施方案，必须采用新的资源管理机制，以便充分利用IP电信网的硬件资源，灵活、高效地满足电信用户多方面的需求，并使运行在IP电信网上的各项电信业务都获得预期的服务质量保证。为此，本发明人针对IP电信网的技术特点，在此提出了基于信令机制的资源管理方法。该方法特别适合于只拥有少量资源的电信用户和企业用户。在此情况下，可以通过建立若干虚拟专网的技术手段来直接满足电信用户的资源需求，即将IP网中的业务分为几类，每一类业务中包含若干虚拟专网，分别满足不同的电信用户。各虚拟专网均拥有独立的资源，通过信令对各虚拟专网中的资源进行管理，从而保证用户的资源需求。

如图2所示，上述基于信令机制的资源管理方法可以分为两个主要的阶段，分别是：1.建立VPN以实现资源配置；2.通过信令进行接入控制和资源管理。下面就对此展开具体的说明。

IP电信网的一个特点就在于采用建立不同资源独立的虚拟专网方式进行资源管理。资源配置的过程与建立虚拟专网的过程同期进行。对于该过程的详细说明，可以参阅本发明人的在先专利申请“IP电信网***中实现虚拟专网的方法”(申请号：200410062652.4，申请日：2004年7月8日)。下面仅对建立虚拟专网的过程进行简要的说明。

在IP电信网中，有两种对网络节点设备进行资源配置(即建立虚拟专网)的方法，分别说明如下：

第一种方法包括如下的步骤：

)需要资源的用户向网络管理设备提出网络资源需求；

这里的网络资源需求是很具体的网络资源配置信息，包括节点间的流量、流向表，业务类别内容。

)网络管理设备根据电信用户的资源需求计算出网络节点设备的每一条链路所需的资源，并确定虚拟专网编号。网络管理设备向NCT数据网中的网络节点设备发出带有业务类别、虚拟专网编号、资源要求等信息的资源配置命令；

)网络节点设备接收到资源配置命令，根据网络节点设备各链路资源的情况，发出确认响应或拒绝响应。

网络节点设备拥有的资源如果能满足资源配置命令所要求的资源则发确认响应，否则发拒绝响应。

)网络管理设备收到相关的所有网络节点设备的确认响应后，向地址转换设备ADT发出带有业务类别、虚拟专网编号等参数的命令，ADT设备回送确认响应之后，虚拟专网建立。

第二种方法包括如下的步骤：

)需要资源的电信用户向网络管理设备提出网络资源需求；

这里的网络资源需求是很具体的网络资源配置信息，包括节点间的流量、流向表，业务类别等内容。

)网络管理设备向ED设备发出带有业务类别、资源要求的资源配置命令；

)源端ED设备根据NCT数据网主路由向目的端ED发送虚拟专网配置请求，或者，同时启动NCT数据网备用路由发虚拟专网配置请求；

)途经的各NCT数据网节点设备，收到该请求后根据自有的资源情况作出响应：如果节点的资源条件能支持，则NCT数据网节点设备根据该请求配置链路资源，并向下一节点转发该请求，直至目的端ED设备；如果目的端ED设备的资源能支持，目的端ED设备向源端ED设备发送接受响应。如果源端ED设备收到目的端ED设备的接受响应，则源ED立即向网络管理设备回送确认响应。

)网络管理设备收到参与该虚拟专网的所有ED设备的确认响应，向ADT设备发送带有业务类别、虚拟专网编号等参数的命令。ADT收到来自网络管理设备的命令，即回送确认响应。网络管理设备收到确认响应。虚拟专网建立成功。

如果节点设备或目的端ED设备的资源状况不支持，则NCT节点设备或目的端ED设备向源ED设备发拒绝响应。本次配置无效。如果源端ED设备的启动计时超时，尚未收到接收/拒绝响应，源端ED设备也认为本次配置无效。上述两种情况均认为虚拟专网建立不成功。

这种由源端ED设备发出虚拟专网配置请求后，由各节点转发来建立虚拟专网的方法，能够根据当前网络情况建立虚拟专网，实现资源配置。

对于拥有少量资源的VPN用户采用链路资源阈值告警机制显然是不合适的，因为即使告警阈值设在50％，如：VPN中的某一条链路资源设置为2M，目前已占用900K，因为没有达到告警阈值这时候VPN显然是不会告警的，如果有一个需要1.2M的呼叫要接入，在网络接入端是无法确知网络中的某一条链路资源已经不足，因为没有资源告警信息，接入端仍将该呼叫接入，很显然该VPN就会“挤占”他人的资源，这将是不允许的，因为它无法确保网络的资源分配。

在这种场合，就需要采用信令机制来对资源进行精确分配。

具体而言，对于拥有少量资源的VPN用户，每一次业务(呼叫)的接续，就需要在ED(发送端)与ED(接收端)之间需建立一次连接，在连接建立过程中，将该次业务所需的资源确定下来。如果沿途的链路资源可以满足这次业务的需要，则该次连接可以建立，如果资源不能满足则该次连接不能建立。

信令机制的具体步骤为：

)ED(发送端)设备根据用户的资源需求直接发出带有收端ED地址、资源要求等参数的连接建立请求命令。

)连接建立请求命令途经的各节点设备收到该命令后，根据VPN存量资源情况作出相应的反应，该节点的VPN存量资源能够支持连接建立请求命令所需的资源，则将连接建立请求命令发向下一个节点设备，如果该节点的VPN存量资源不能够支持连接建立请求命令所需的资源，则向ED(发送端)设备发送连接建立失败响应。

)当ED(接收端)设备收到连接建立请求命令，表明该VPN全程的资源可以满足该次呼叫的资源要求，ED(接收端)设备即向ED(发送端)设备发送连接建立确认响应。

)连接建立确认响应经过的节点设备从其VPN资源表中扣除该次连接所用的资源，ED(发送端)设备接收到连接建立确认响应，该次连接建立成功。

V)进入正常通信阶段。

通信完成将进入一个连接拆除过程。

VI)ED(发送端)设备和ED(收端)设备都可以发起连接拆除过程，以ED(发送端)设备发起连接拆除过程为例：ED(发送端)设备发出带有收端ED地址、资源等参数的连接拆除请求命令。

VII)连接拆除请求命令途经的各节点设备收到该命令后，释放该次连接所占用的资源，其VPN资源表中相应增加这部分资源，并将连接拆除请求命令发向下一个节点设备

VIII)当ED(接收端)设备收到连接拆除请求命令，ED(接收端)设备即向ED(发送端)设备发送连接拆除确认响应，ED(发送端)设备接收到连接拆除确认响应，该次连接拆除成功。

在通信进行的过程中，只在边缘关口设备处进行接入控制，参与虚拟专网的节点设备不进行资源控制和管理。

上面对在IP电信网中基于信令机制的资源管理方法进行了详细的说明，但显然本发明的具体实现形式并不局限于此。对于本技术领域的一般技术人员来说，在不背离本发明所述方法的精神和权利要求范围的情况下对它进行的各种显而易见的改变都在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1. 一种在IP电信网***中基于信令机制的资源管理方法，其特征在于：

I)将IP网中的业务进行分类，对每一类业务分别建立若干个虚拟专网，为虚拟专网的链路配置确定资源；

II)根据虚拟专网中用户的资源需求，与之连接的边缘关口设备发出带有资源要求参数的信令，向该虚拟专网中有关的各个节点传递，在所述各节点属于该虚拟专网的存量资源都能够满足的情况下，允许建立连接，以保证用户的资源需求。

2. 如权利要求1所述的在IP电信网***中基于信令机制的资源管理方法，其特征在于：

在通信开始之前，要为需要使用资源的用户在其申请的虚拟专网中建立连接，并在其申请的虚拟专网的资源表中扣除该连接所使用的资源；

当通信结束后，拆除该连接，并将释放的资源增添回虚拟专网的资源表中。

3. 如权利要求1或2所述的在IP电信网***中基于信令机制的资源管理方法，其特征在于：

在连接建立过程中，沿途的节点中如果属于该虚拟专网的资源不能满足该连接所需要的资源，则该次连接不能建立。

4. 如权利要求1或2所述的在IP电信网***中基于信令机制的资源管理方法，其特征在于：

通信进行过程中，只在边缘关口设备处进行接入控制，参与虚拟专网的节点设备不进行资源控制和管理。

5. 如权利要求1所述的在IP电信网***中基于信令机制的资源管理方法，其特征在于：

所述步骤I)中，链路资源通过如下方式进行配置：

I)用户向网络管理设备提出网络资源需求；

II)网络管理设备根据用户的资源需求计算出网络节点设备的每一条链路的资源，由网络管理设备向复址无连接数据网中的网络节点设备发出资源配置命令；

III)网络节点设备接收到资源配置命令，根据网络节点设备各链路资源的情况，发出确认响应或拒绝响应；

网络节点设备拥有的资源如果能满足资源配置命令所要求的资源则发确认响应，否则发拒绝响应；

确认响应发出表明资源配置成功；

IV)网络管理设备向地址转换设备发出包含有业务类别、虚拟专网编号参数在内的命令，资源配置完成。

6. 如权利要求1所述的在IP电信网***中基于信令机制的资源管理方法，其特征在于：

所述步骤I)中，链路资源通过如下方式进行配置：

I)用户向网络管理设备提出对网络资源需求；

II)网络管理设备向边缘关口设备发出资源配置命令；

III)源端边缘关口设备向目的边缘关口设备发虚拟专网配置请求；

IV)途经的各复址无连接数据网节点设备，收到该请求后根据自有的资源情况作出响应：如果节点的资源能支持，则复址无连接数据网节点设备根据该请求配置链路资源，并向下一节点转发该请求，直至目的边缘关口设备；如果目的边缘关口设备的资源能支持，目的端边缘关口设备向源端边缘关口设备发送接受响应；如果源边缘关口设备收到目的端边缘关口设备的接受响应，则源端边缘关口设备立即向网络管理设备回送确认响应；

V)网络管理设备收到该虚拟专网的所有边缘关口设备的确认响应，网络管理设备向地址映射设备发送带有业务类别、虚拟专网编号参数在内的命令；地址映射设备收到来自网络管理设备的命令，即回送确认响应；网络管理设备收到确认响应；资源配置成功。

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