CN101682525A - 用于多服务多接入宽带网络的分布式资源管理 - Google Patents

用于多服务多接入宽带网络的分布式资源管理 Download PDF

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Abstract

限定和监视功能(604、606)监视与多接入宽带网络连接的最后一英里接入网的线路状况。该限定和监控功能(604、606)基于请求向接入网的资源管理器(602)发送数据。该监控功能收集、存储性能数据、媒体状况和稳定性数据，并使用解释过滤器分析这些数据以导出性能指标。如果接入网状况超过预定的阈值，则还自动地将网络的状况提供到资源管理器(602)以用于立即关注。

Description

用于多服务多接入宽带网络的分布式资源管理
背景技术
目前的宽带网络由用于网络的不同部分(例如接入、汇总、传输和馈送)的不同传输技术的互连来构造。
下文是本说明书正文中使用的缩略词及其定义的列表，除非另行注释，否则它们将在本说明书通用。
缩略词
ADSL非对称数字订户线路
ATM异步传输模式
B2B企业到企业
E2E端到端
DSL数字订户线路
FTTx光纤到x＝家庭、节点、机柜、建筑物、路边
GbE千兆位以太网
GPON千兆位能力的无源光网络
GSM全球移动通信***
HDTV高清晰度电视
IP因特网协议
IPTV因特网协议电视
IPDSLAM因特网协议数字订户线路接入复用器
LQ&M回路鉴定和监视(Loop Qualification and Monitoring)
MPLS多协议标记切换
OAM操作管理和维护
OPEX运营开支
PoP存在点
PVC永久虚拟电路
QoE体验质量
QoS服务质量
RM资源管理器
RPC远程过程调用
SLA服务等级协定
SOAP简单对象访问协议
SNMP简单网络管理协议
VDSL甚高速数字订户线路
VLAN虚拟局域网
VoIP基于IP的语音
WCDMA宽带码分多址
xDSL DSL变体(ADSL、SDSL等)
图1示出由用于网络的不同部分的不同传输技术的互连构造的宽带网络的高层框图。网络连接性还由大量不同连接性技术和网络协议予以支持。为了从运营商存在点(PoP)以所需的服务质量将服务交付到客户场所，需要多种技术和协议以端到端方式协同工作。
在此方案中，覆盖从服务预订和服务提供到服务质量维护的整个工作流的统一操作、运营和管理(OAM)***必须与所有网络部分实现接口，这通常是非标准化的，因此难以实现。对于有线部门，此类***未标准化，这使得有线运营商需要确定他们自己的OAM***解决方案。
现有有线宽带解决方案在执行如QoS、移动性和安全性的特征方面有多个限制，因为没有例如具有GSM或WCDMA(ETSI、3GPP)的移动部分中的统一的标准化架构。不同技术之间的接口描述是专有的且未标准化的。这导致向用户提供服务时非常分散的工作流，从而导致非常固定的服务提供模型，这造成宽带网络的多个缺点，包括：
没有灵活的端到端(e2e)服务提供
低级的企业到企业(b2b)接口实现
低e2e QoS管理和SLA确保
遗漏用于自动化的协议、接口
服务提供期间低级的自动化，高OPEX
有问题的服务提供扩充
没有有关QoE(最终用户感知QoS)的来自最终用户的反馈和/或控制
具有克服现有技术缺点、用于管理连接到宽带网络的接入网的***和方法将是有利的。本发明提供这样的***和方法。
发明内容
监视功能监视与多接入宽带网络连接的接入网的线路状况。该监视功能基于请求或遵循预定的时间表向接入网的资源管理器(RM)发送数据。该监视功能收集、存储性能数据、线路状况和稳定性数据，并使用解释过滤器分析这些数据以导出性能指标。如果接入网状况超过预定的阈值，则还自动地将网络的状况提供到资源管理器以用于立即关注。
通过分布式资源管理功能、回路鉴定和监视(LQ&M)功能/工具(下文称为“工具”)端到端地监视服务质量(QoS)和漫游(nomadism)。负责网络的限定部分的本地资源管理器处于适当位置并协作以便建立和实现全局(网络范围的)QoS策略和保证。公开一种接入网资源管理器，其与接入网特定回路鉴定和监视工具接口以获取有关接入网资源相关的问题的支持，包括接入网中的线路性能和稳定性。
本发明允许接入节点与核心网管理功能之间的实时交互以维护和保证服务的QoS和体验质量(QoE)。此交互通过基于web服务的接口来实现。
为了保证对于给定服务混合的QoS，必须在服务预订和服务调用期间将接入网资源状态信息包含在资源管理决策中。在服务操作期间，使用状态信息(服务质量监视)来检查服务等级协定(SLA)，这是服务确保的一种方式。
如果线路质量改变了(线路故障、噪声环境改变)，则LQ&M工具将信息推送到关联的RM，这样RM可以做出反应(故障诊断、故障修复、自动服务重新配置)。
附图说明
在下文的部分中，将参考附图中示出的示范实施例来描述本发明，其中：
图1示出由用于网络的不同部分的不同传输技术的互连构造的宽带网络的高层框图；
图2示出用于将来的宽带网络的多服务多接入网络结构的框图；
图3示出根据本发明一个实施例的接入网参考架构，通过其可使用多接入账户来交付服务；
图4示出根据本发明的一个实施例的资源管理器和回路鉴定和监视工具；
图5是示出根据本发明的一个实施例的接入网与资源管理器之间的通信接口的示范高层框图；
图6示出根据本发明的一个实施例的资源管理器、接口和LQ&M的高层框图；
图7示出根据本发明的一个实施例的对于使用情形1的消息流的高层图。
图8示出根据本发明的一个实施例的对于使用情形2的消息流。
图9示出根据本发明的一个实施例的对于使用情形3的LQ&M工具中的通知功能消息流。
具体实施方式
在下文的详细描述中，提出许多特定细节以便透彻地理解本发明。但是，本领域技术人员将理解，在没有这些特定细节的情况下，仍可以实施本发明。在其他实例中，对于公知的方法、过程、组件和电路不作详细描述，以免妨碍对本发明的理解。
在说明书中和附图中描述了数字订户线路(DSL)接入网以避免混淆的可能性。但是，本领域技术人员将认识到可以使用多种接入网类型和接口配置来替代示范的DSL接入网以达到相同结果。
图2示出用于将来的宽带网络的可能的多服务多接入网络结构200。将来的宽带有线网络由将需要协同工作以提供多服务和多接入数据传输的不同网络部分组成。多服务意味着通过不同服务提供商向用户提供不同服务，例如数据服务(因特网访问、文件共享)、语音服务(VoIP、语音消息传送、***)和基于视频的服务(IPTV、HDTV、视频会议、游戏应用)。
图3示出根据本发明一个实施例的接入网参考架构300，通过其可使用多接入账户来交付服务。安装并用于连接到客户场所端的典型接入媒体是：
数字订户回路(DSL)302，即通过经由ADSL1/2/2+或VDSL1/2的电话回路的数字数据传输；
光纤到节点、机柜、路边、建筑物(FTTx)架构304，使用到客户附近的光纤连接构建点到点或多点接入结构(BPON、GPON)，仅利用现有电话铜质线路桥接最后一英里(VDSL2)；
深度光纤到户(FTTH)架构306，其中全程使用光纤从网络提供商设施(中央办公室)到住宅或企业网络(Gb以太网)和无线连接，例如无线局域网(WLAN)或经由无线电连接的微链路传输数据。
网络在服务混合方面而言是非常常见的，但是通过该结构可以支持多种其他重要的特征，例如：
服务流分离-使用以太网或IP流，而不是固定的连接，提供服务和交付格局中最大量的灵活性。
服务质量(QoS)-端到端资源协商、保留和授权方式可以经由服务和接入提供商与不同接入媒体之间的B2B接口来实现，不同的接入媒体允许实现不同等级的服务，以及
漫游和移动性：其中漫游是用户在移动后更改其网络接入点的能力；这种流动原则提供通过用户认证在接入网中任何位置接入预订的服务的可能性。
图4示出根据本发明的一个实施例的资源管理器和回路鉴定和监视工具。虽然DSL是健壮的且成本低的技术，其具有最流行的第一英里技术，但是已知其实际传输性能(速率、延迟、帧丢失率)严重依赖于铜线质量(线路长度、直径、使用年限)以及铜线环境(捆扎物(binder)尺寸、连接器质量、电磁噪声环境)，并因此在线路之间各不相同。DSL目前提供用于数据和语音服务的足够容量，如视频和游戏等的新服务可能要求该***以可行性的极限来操作。
资源管理器(RM)402连接到专门为分类各个DSL线路而设计的DSL特定回路鉴定和监视工具(LQ&M)404。RM 402与LQ&M 404之间的接口以QoS监视和DSL故障定位和通知、服务调用、资源分配、服务预订有关的决策来支持主要RM。负责多个用户的[0013]LQ&M 404在服务质量方面监视每个用户的DSL链路(在DSL情形中)，并将该数据报告到位于接入边缘站点406的资源管理***中的RM 402。然后将此数据结合到服务决策中。
在通信中，LQ&M 404端运行web服务，客户端在RM端可以连接到该服务。RM 402使用此结构以从接入网请求状态数据。如果LQ&M 404需要主动通知RM 402关于接入网中的改变状态，则RM402中的服务器准备接收来自LQ&M 404客户端的连接。
图5是示出根据本发明的一个实施例的接入网与资源管理器之间的通信接口的示范高层框图。在本发明中，资源管理器502和LQ&M504作为服务器或客户端，每种功能作为服务器，从而向彼此提供web服务。为了向资源管理器502传送DSL线路状态(即，线路“健康”)，使用SOAP协议(在此示例中)来实现web服务。双向的通信是必需的。资源管理器502可以始终轮询LQ&M 504以获取线路相关的状态信息(例如用于QoS监视或在服务提供期间)。在此情况中，LQ&M 504主管向资源管理器提供web服务的服务器，资源管理器作为客户端；以及LQ&M 504可以将紧急信息(例如，掉线)推送到资源管理器502以指示接入网中的改变。资源管理器502作为向LQ&M 504提供web服务的服务器，LQ&M 504作为客户端。
图6示出根据本发明的一个实施例的资源管理器、接口和LQ&M的高层框图。LQ&M服务器604经由SNMP接口609向DSL网络(未示出)中的实际接入节点发送查询以了解有关当前线路状态(调度的监视)。以调度的方式从接入节点提取性能和稳定性数据，并将该数据存储在数据库610中以用于统计分析。利用解释过滤器从提取的源数据导出例如平均线路速率、延迟和稳定性度量的多个关键性能指标。LQ&M服务器与DSL网络管理***(NMS)接口以便连同线路和最终用户配置和信息提取端口寻址信息。
在需要做出接纳控制、策略或资源保留决策的情况中，RM 602从LQ&M工具服务器604请求数据以了解接入网状态。
在服务交付期间，LQ&M工具服务器604自动地向RM 602发送有关DSL状态改变的通知，以用于故障通知、故障诊断和故障修复目的。如果LQ&M工具服务器604识别DSL上的性能下降，则告知RM602，以便可以开始重新优先化和重新分配资源。RM 602和LQ&M工具服务器604之间的接口608可以通过包括SOAP接口的任何通用远程过程调用(RPC)接口来实现。
每个实体(RM和LQ&M服务器)利用关联的RPC来处理下文表1中列出的不同消息类型。LQ&M工具服务器604包含允许RM 602发送请求消息的定义，而RM 602具有处理LQ&M工具服务器604发起的通知消息的部件。
表1示出利用的消息的类型的概览。对于“最后一英里”，定义了监视和LQ&M工具配置请求/响应消息。对于最后一英里状态改变，生成通知。
  请求   响应 流
  接入节点状态请求   接入节点状态响应 RM＞＞LQ&M＞＞RM
  DSL资源状态请求   DSL资源状态响应 RM＞＞LQ&M＞＞RM
  ATM资源状态请求   ATM资源状态回复 RM＞＞LQ&M＞＞RM
  阈值更新请求   阈值更新响应 RM＞＞LQ&M＞＞RM
  阈值检索请求   阈值检索响应 RM＞＞LQ&M＞＞RM
  通知
  LQ&M处于活动   - LQ&M＞＞RM
  DSL接入节点通知   - LQ&M＞＞RM
  DSL线路通知   - LQ&M＞＞RM
  DSL阈值通知   - LQ&M＞＞RM
表1：消息概览
下文使用几种情形来概述资源协商和服务交付期间不同实体之间的可能交互，从而说明如何使用表1中列出的消息。
前两个使用情形描述其中RM主动地从LQ&M请求有关DSL线路资源的信息以便维护对服务预订和服务调用的接纳控制(请求/响应类型的消息)的情况。第三个使用情形示出其中LQ&M将有关用户的实际DSL性能中的改变的信息推送到资源管理器以修改接纳控制方案(通知类型的消息)。
图7示出根据本发明的一个实施例的对于使用情形1的消息流的高层图。第一个使用情形描述当用户通过自供应门户(self-provisioningportal)创建新服务预订时的情况。用户浏览到自供应门户以预订新服务(IPTV)。该门户显示不同的可用服务连同它们的附带SLA描述。当用户启动服务预订过程时，向服务提供商端的服务管理器发送服务请求702以通知用户预订请求。这启动根据SLA检查是否有足够的资源可用于交付服务的过程(资源验证请求)。对RM的此请求被转换成发往LQ&M的DSL资源状态请求704，该请求经由SNMP接口提取DSL状态信息。LQ&M将此信息分析成DSL资源状态响应706。
DSL资源状态响应消息包含DLS线路上可用的总资源的信息。RM将使用此信息以更新网络数据模型和与线路上现有服务的交叉引用来验证是否有必需的资源可用于满足SLA。其结果将在服务预订回复中返回到最终用户。
图8示出根据本发明的一个实施例的对于使用情形2的消息流。使用情形2假定服务预订已经存在，并且用户(住宅用户、商业用户、网络运营商、服务提供商)希望通过自供应门户来调用服务(注意服务调用不要求通过门户来启动)。
当用户从门户选择要调用的服务时，向服务管理器发出服务调用802。这将触发对RM的资源验证请求804，然后RM又以ATM资源状态请求806来探查LQ&M。LQ&M然后将通过SNMP接口从因特网协议数字订户线路接入复用器(IPDSLAM)读取ATM状态信息并将ATM资源状态响应808发送到RM。
RM将响应消息中的信息与网络数据模型和策略引擎组合使用以确定所请求的资源的可用性。其结果在资源验证回复中发送到SM，其随后触发自供应门户的更新。
在调用过程期间，根据服务类型(单播、多播)和用户类型(固定的、通过认证的)来保留网络资源。
图9示出根据本发明的一个实施例的对于使用情形3的高层消息流图。LQ&M使用预先配置的阈值来检测性能改变。如果LQ&M功能检测到因线路上变化的状况(噪声、故障)而导致线路性能中的改变，则该功能将状态改变(性能改变)报告(推送)到RM。利用此信息，RM可以修改其用于服务调用的接纳控制方案，更新其网络数据模型，并且还向服务管理器通知有关该改变。DSL线路通知之后跟随DSL资源状态请求消息以检索新线路值。这可对当前服务运行没有任何影响，但是将影响新服务会话调用的可用性。使用DSL线路通知902消息来向RM告知接入节点的状态改变(接入节点正常/故障)。DSL线路通知消息提供线路特定的改变(接入节点支持几个线路)，例如线路激活或失效。
如果与有关性能参数的预定阈值相交，则由接入节点发送DSL阈值通知消息(未示出)，此消息用于检查有关线路的状况是否改变。RM使用此信息来恢复QoS和QoE以满足可应用的服务等级协定(SLA)。
一个简单的示例是使RM(OAM功能)得知线路存在错误并且服务掉线。此功能可以用于快速和自动故障查找和故障定位。
可用的线路资源对于建立服务的资源协商过程期间回复资源管理器是重要的。资源管理器可以查询LQ&M以请求特定PVC、端口和DSL接入节点的当前线路状态。此信息将被RM利用以应用必要的呼叫接纳控制策略。
线路值可能因DSL的性质基于外部干扰，串音等而改变。如果达到某些线路值，则这可能导致服务降级。LQ&M将在指定的属性阈值被突破时向RM发送通知。此消息可以包含如下信息：接入节点ID、端口、PVC、VLAN、时间、属性和新属性值。
RM将基于新线路值对将被请求/激活的另外的服务应用适合的策略。来自LQ&M的通知将触发RM使用的网络数据模型中的更新。
一旦资源管理器已投入用于特定服务流的资源，则向LQ&M功能发送通知。该通知包含有关如何标识将需要监视的服务(接入节点身份和端口)和参数阈值(即，SNR容限、CRC错误、误码率等)的信息。此数据还将定义何时发送线路更改通知。
当前DSL线路值可能仅用于短期资源投入。但是，当例如为IPTV和VoIP使用而创建预订或长期资源保留时，取得DSL线路稳定性的历史情景是重要的。经历较大干扰的线路可能不适于交付某些服务，尤其是在服务提供商希望提供服务交付保证的情况下。RM可以联系LQ&M以获取从接入节点读取的有关特定用户线路的历史统计值。因为LQ&M从接入节点跟踪性能/稳定性数据并将其存储在数据库中，所以计算例如平均速率和稳定性参数的统计性能指标是可能的。
上文描述的统一OAM和资源管理器提供达到真正e2e管理***的迈步。优点包括：
服务确保：通过该解决方案可实现SLA保证和QoS，因为LQ&M工具可以监视实际的服务质量(QoS)并与协定的服务层协议(SLA)比较；
动态网络视图：LQ&M工具总是具有拓扑、线路状态和性能方面的网络的最新视图。RM总是可以了解它需要做出决策的网络结构；
监视、通知、主动告警：LQ&M能够实现用于DSL的自动化和有效的故障查找、故障诊断和故障修复机制。这减少因线路问题导致的OPEX成本；
DSL上的漫游：因为RM可以在任何时间就线路的资源状态查询LQ&M工具，所以提出的解决方案也能够实现漫游。RM知道用户在其归属线路上预订的服务是否也正在受访线路上工作；以及
能够实现自供应；因为RM知道关于线路的稳定性和容量，所以服务自供应成为可能(RM可以决定是否应该将服务提供给客户)。
正如本领域技术人员将认识到的，可以在范围广泛的应用上修改和改变本申请中描述的创新概念。因此，申请专利的本发明主题的范围不应限于上文描述的任何特定示范教导，而是由所附权利要求来定义。

Claims (25)

1.一种电信网络中提供接入节点与核心网管理功能之间的交互的方法，包括如下步骤：
监视接入网的状况；
响应查询将有关所述接入网的状态的数据发送到接入网资源管理器；
存储从监视所述接入网的状况收集的性能和稳定性数据；
利用解释过滤器分析所述性能和稳定性数据以导出关键性能指标；
将所述接入网的状况的报告提供到接入网资源管理器；以及
在服务交付期间，自动地发送有关接入网状态改变的通知。
2.如权利要求1所述的方法，其中监视所述接入网的状况的步骤包括监视线路故障、噪声环境的改变和传输性能。
3.如权利要求1所述的方法，其中提供接入网状况的报告的步骤包括有关故障通知、故障诊断和故障修复的报告。
4.如权利要求1所述的方法，其中所述接入网的监视利用回路鉴定和监视(LQ&M)功能来实现。
5.如权利要求1所述的方法，其中将有关所述接入网的状态的数据发送到所述接入网资源管理器(RM)的步骤包括
经由远程过程调用接口将接入网状态提供到所述RM。
6.如权利要求5所述的方法，其中所述接口利用简单对象访问协议来实现。
7.如权利要求1所述的方法，还包括：
发送服务请求启动根据与用户关联的服务等级协定来确定是否有足够的资源可用的过程。
8.如权利要求1所述的方法，其中在服务交付期间自动地发送有关接入网状态改变的通知的步骤包括
检测所述接入网中的线路性能的改变，其中所述改变超过预定的阈值；
确定线路性能的所述改变是由于所述线路上变化的状况引起的；以及
自动地将线路性能的改变报告给所述RM；以及
响应所述报告，所述RM
修改接纳控制方案以适应改变的线路性能；
更新所述接入网的数据模型；以及
通知所述服务管理器关于所述改变。
9.如权利要求7所述的方法，其中检测所述接入网中的线路性能的改变的步骤还包括检测线路性能下降。
10.一种电信网络中用于提供接入节点与核心网管理功能之间的交互的节点，所述节点包括：
回路鉴定和监视(LQ&M)功能，用于监视所述接入网的状况；
用于响应查询将有关所述接入网的状态的数据发送到所述接入网资源管理器的部件；
数据库，连接到所述服务器部分，用于存储从监视所述接入网的状况收集的性能和稳定性数据；
数据库处理机，用于利用解释过滤器分析所述性能和稳定性数据以导出关键性能指标；
所述LQ&M功能的服务器部分，用于将所述接入网状况的报告提供到接入网资源管理器；
接口，用于响应查询将有关所述接入网的状态的数据传送到所述接入网资源管理器；以及
与所述服务器关联的部件，用于在服务交付期间自动地发送有关接入网状态改变的通知。
11.如权利要求10所述的节点，其中所述LQ&M功能包括用于监视线路故障、噪声环境的改变和传输性能的部件。
12.如权利要求10所述的节点，其中所述LQ&M功能的服务器部分包括用于将有关故障通知、故障诊断和故障修复的报告提供到所述RM的部件。
13.如权利要求10所述的节点，其中所述LQ&M功能包括用于监视所述接入网的部件。
14.如权利要求10所述的节点，还包括用于将有关所述接入网的状态的数据传送到所述接入网资源管理器的远程过程调用接口。
15.如权利要求14所述的节点，其中所述接口利用简单对象访问协议来实现。
16.如权利要求10所述的节点，还包括：
用于检测来自用户的服务请求以及用于启动根据与所述用户关联的服务等级协定来确定是否有足够的资源可用的过程的部件。
17.如权利要求10所述的节点，还包括：
检测部件，用于检测所述接入网中的线路性能的改变，其中所述改变超过预定的阈值；
比较部件，用于确定线路性能的改变是否是由于所述线路上变化的状况引起的；
用于自动地将线路性能的所述改变报告给所述RM的部件；以及
所述资源管理器具有部件用于：
修改接纳控制方案以适应改变的线路性能；
更新所述接入网的数据模型；以及
通知所述服务管理器关于所述改变。
18.一种电信网络中用于提供接入节点与核心网管理功能之间的交互的***，包括：
回路鉴定和监视(LQ&M)功能，用于监视所述接入网的状况；
所述LQ&M功能的服务器部分，用于将所述接入网状况的报告提供到接入网资源管理器；
数据库，连接到所述服务器部分，用于存储从监视所述接入网的状况收集的性能和稳定性数据；
数据库处理机，用于利用解释过滤器分析所述数据库中的所述性能和稳定性数据以导出关键性能指标；
接口，用于响应查询将有关所述接入网的状态的数据传送到所述接入网资源管理器；以及
与所述服务器关联的部件，用于在服务交付期间自动地发送有关接入网状态改变的通知。
19.如权利要求18所述的***，其中所述LQ&M功能包括用于监视线路故障、噪声环境的改变和传输性能的部件。
20.如权利要求18所述的***，其中所述LQ&M功能的服务器部分包括用于将有关故障通知、故障诊断和故障修复的报告提供到所述RM的部件。
21.如权利要求18所述的***，其中所述LQ&M功能包括用于监视所述接入网的部件。
22.如权利要求18所述的***，还包括用于将有关所述接入网的状态的数据传送到所述接入网资源管理器的远程过程调用接口。
23.如权利要求22所述的***，其中所述接口利用简单对象访问协议来实现。
24.如权利要求18所述的***，还包括：
用于检测来自用户的服务请求以及用于启动根据与所述用户关联的服务等级协定来确定是否有足够的资源可用的过程的部件。
25.如权利要求1所述的***，还包括：
检测部件，用于检测所述接入网中的线路性能的改变；
比较部件，用于确定线路性能的改变是否是由于所述线路上变化的状况引起的；
用于自动地将线路性能的所述改变报告给所述RM的部件；以及
所述资源管理器具有部件用于：
修改接纳控制方案以适应改变的线路性能；
更新所述接入网的数据模型；以及
通知所述服务管理器关于所述改变。
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