CN103973590A - 一种QoS调度方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种QoS调度方法和装置。所述方法包括：接收第一二层报文；将所述第一二层报文封装为第一多协议标签交换MPLS报文；其中，所述第一MPLS报文的EXP字段和P-Tag字段分别携带第一服务质量QoS调度值和第二QoS调度值；根据第二QoS调度值对所述第一MPLS报文进行QoS调度。本发明的技术方案在保证端到端QoS有保障的同时，可以实现更精细、丰富的QoS调度策略。

Description

一种QoS调度方法和装置

技术领域

本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种QoS调度方法和装置。

背景技术

MPLS(Multiprotocol Label Switching，多协议标签交换)的QoS(Qualityof Service，服务质量)调度是根据MPLS报文的标签头部的EXP字段对应的QoS优先级区分不同的数据流进行QoS调度，实现差分服务，保证语音、视频数据流的低延时、低丢包率，保证网络的高利用率。

MPLS网络的PE(Provider Edge，服务提供商边缘设备)设备将IP报文3比特IP优先级标记映射为MPLS报文内层MPLS标签的EXP字段。P(Provider，服务提供商网络中的骨干路由器)设备和PE设备在MPLS网络根据内层MPLS标签的EXP字段内的QoS优先级进行有差别的QoS调度，比如：PQ(Priority Queuing，优先级排队)、WFQ(Weighted Fair Queuing，加权公平队列)、CBQ(Class Based Queuing，基于类的队列)等。这样，能够为MPLS网络的同一条LSP(Label Switching Path，标签交换路径)转发的不同数据流提供有差别的QoS调度。

图1所示的MPLS网络内，PE设备11将MPLS报文发往P设备12。P设备12可能不信任MPLS报文中的EXP字段的优先级，修改EXP字段内的优先级。这样，当对端PE设备13收到MPLS报文时，根据EXP字段解析出的QoS调度值不可靠，有可能延误重要的业务处理。

此外，PE设备11和13只能根据3个比特的EXP字段实现优先级0-7之间8种QoS调度，无法满足更高要求的QoS调度需求的。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种QoS调度方法和装置.

具体地，本发明是通过如下技术方案实现的：

一种QoS调度方法，所述方法包括：

接收第一二层报文；将所述第一二层报文封装为第一多协议标签交换MPLS报文；其中，所述第一MPLS报文的EXP字段和P-Tag字段分别携带第一服务质量QoS调度值和第二QoS调度值；

根据第二QoS调度值对所述第一MPLS报文进行QoS调度。

进一步地，所述方法还包括：

接收第二MPLS报文；其中，所述第二MPLS报文的EXP字段和P-Tag字段分别携带第三QoS调度值和第四QoS调度值；

将所述第二MPLS报文解封为第二二层报文；

根据所述第四QoS调度值对所述第二二层报文进行QoS调度。

进一步地，根据所述第一二层报文的报文特征对应的QoS调度策略设定所述第二QoS调度值。

进一步地，根据第二QoS调度值对所述第一MPLS报文进行QoS调度包括：

将所述第一MPLS报文送入所述第二QoS调度值对应的调度队列和/或根据所述第二QoS调度值重新标记所述第一MPLS报文的优先级。

进一步地，根据第四QoS调度值对所述第二二层报文进行QoS调度包括：

将所述第二二层报文送入所述第四QoS调度值对应的调度队列和/或根据所述第四QoS调度值重新标记所述第二二层报文的优先级。

一种QoS调度装置，所述装置包括：

第一接收单元，用于接收第一二层报文；

封装单元，用于将所述第一二层报文封装为第一多协议标签交换MPLS报文；其中，所述第一MPLS报文的EXP字段和P-Tag字段分别携带第一服务质量QoS调度值和第二QoS调度值；

第一调度单元，用于根据第二QoS调度值对所述第一MPLS报文进行QoS调度。

进一步地，所述装置还包括：

第二接收单元，用于接收第二MPLS报文；其中，所述第二MPLS报文的EXP字段和P-Tag字段分别携带第三QoS调度值和第四QoS调度值；

解封单元，用于将所述第二MPLS报文解封为第二二层报文；

第二调度单元，用于根据所述第四QoS调度值对所述第二二层报文进行QoS调度。

进一步地，所述封装单元，具体用于根据所述第一二层报文的报文特征对应的QoS调度策略设定所述第二QoS调度值。

进一步地，所述第一调度单元根据第二QoS调度值对所述第一MPLS报文进行QoS调度包括：将所述第一MPLS报文送入所述第二QoS调度值对应的调度队列和/或根据所述第二QoS调度值重新标记所述第一MPLS报文的优先级。

进一步地，所述第二调度单元根据所述第四QoS调度值对所述第二二层报文进行QoS调度包括：将所述第二二层报文送入所述第四QoS调度值对应的调度队列和/或根据所述第四QoS调度值重新标记所述第二二层报文的优先级。

由以上描述可以看出，本发明利用L2VPN组网中P-Tag里面作用已经退化的字段来携带QoS调度值，在保证端到端QoS有保障的同时，可以实现更精细、丰富的QoS调度策略。

附图说明

图1是L2VPN组网示意图；

图2是本发明一种实施方式中QoS调度方法的流程示意图；

图3是本发明一种实施方式中多队列QoS调度示意图；

图4是本发明一种实施方式中多级别QoS调度示意图；

图5是本发明另一种实施方式中QoS调度方法的流程示意图；

图6是本发明一种实施方式中QoS调度装置的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下参照附图并举实施例，对本发明所述方案作进一步地详细说明。

请参考图2，本发明提供的QoS调度方法，应用在L2VPN(Layer2VirtualPrivate Network，二层虚拟专用网)中PE设备上，在本发明的一种实施方式中该方法执行如下步骤：

步骤201，接收第一二层报文；将所述第一二层报文封装为第一MPLS报文；其中，所述第一MPLS报文的EXP字段和P-Tag字段分别携带第一QoS调度值和第二QoS调度值。

步骤202，根据第二QoS调度值对所述第一MPLS报文进行QoS调度。

本实施例中，MPLS网络中的PE设备根据MPLS报文的P-Tag字段携带的第二QoS调度值进行QoS调度，即便沿途的P设备将所述MPLS报文的EXP字段携带的第一QoS调度值修改，也不会影响到PE设备的QoS调度策略，从而实现了端到端的QoS传递保障。

具体地，在步骤201中，请参考图1所示的MPLS网络，PE设备11在接收到来自CE设备10的第一二层报文后，将所述第一二层报文封装为第一MPLS报文在MPLS网络中转发。在当前的技术中，PE设备11根据所述第一二层报文的报文特征设定所述第一MPLS报文的第一QoS调度值，并将该第一QoS调度值封装到MPLS报文内层标签中的EXP字段。比如：PE设备11可以根据所述第一二层报文3比特的IP优先级“000”设定所述第一MPLS报文的第一QoS调度值0，然后将该第一QoS调度值0对应的二进制数“000”封装到3比特的EXP字段中。

在本实施例中，根据用户需求，网络管理人员会在PE设备11和13上配置QoS调度策略和报文特征的对应关系。PE设备11在接收到第一二层报文后，在将第一QoS调度值封装到EXP字段中之外，还会根据所述第一二层报文的报文特征对应的QoS调度策略设定所述第二QoS调度值，并将所述第二QoS调度值封装到所述第一MPLS报文中的P-Tag字段中。

所述P-Tag字段是MPLS报文在L2VPN转发时会封装一个字段。所述P-Tag原来是在L2VPN中实现精准转发的一个标签，然而随着技术的不断改进，目前各个厂商在L2VPN转发报文时，已经不需要依靠该P-Tag就可以实现精准转发。本实施例设计利用该P-Tag来携带第二QoS调度值，这样，当第一MPLS报文到达PE设备13时，PE设备13可以相应地从所述P-Tag字段中解析出所述第二QoS调度值并进行相应调度。具体可以将所述第一MPLS报文送入所述第二QoS调度值对应的调度队列和/或根据所述第二QoS调度值重新标记所述第一MPLS报文的优先级。其中，根据所述第二QoS调度值重新标记所述第一MPLS报文的优先级包括有重新标记所述第一MPLS报文的EXP字段或者DSCP字段等。由此可以看出，本实施例PE设备根据MPLS报文的P-Tag字段携带的第二QoS调度值进行QoS调度，实现了端到端的QoS传递保障。

具体地，所述第一二层报文的报文特征包括有：报文COS值、IP优先级、报文五元组中至少一个元素等，所述QoS调度策略包括有：多队列调度、多级别调度等。比如，QoS调度策略和报文特征的对应关系是：某一源IP地址和某一源端口号对应的第一二层报文优先级最高，对应的QoS调度策略为在第1个调度队列转发，其第二QoS调度值是255；或者：某一目的MAC地址的第一二层报文对应的QoS调度策略为在第2个调度队列转发，其第二QoS调度值是254。当然，本领域技术人员也可以根据其他特征来获取QoS调度策略，比如，在报文中添加预设的字段来标注QoS调度策略，本发明对此不作特殊限制。需要说明的是，本实施例中设定所述第二QoS调度值的报文特征和设定第一QoS调度值的报文特征可以相同，也可以不同。

同时，在PE设备QoS调度策略允许的情况下，P-Tag字段可以提供更多的可供封装第二QoS调度值的比特位，而所述第二QoS调度值又可以和QoS调度策略一一对应，所以本实施例可以提供更多的QoS调度策略。具体地，所述P-Tag字段包括有：

16比特TPID(Tag Protocol Identifier，标签协议标识符)，一般会缺省标记为固定值；

3比特PRI(Priority)；

1比特CFI(Canonical Format Indicator，标准格式指示位)，用来标识MAC地址是否以标识格式进行封装；

12比特VLAN ID，用来标识报文所属VLAN编号。

其中，本实施例可以利用P-Tag字段中3比特的PRI以及12比特的VLANID，组合起来一共15个比特位来封装第二QoS调度值，以实现更多QoS调度策略，比如：多队列的调度需求。具体地，，P-Tag字段一共可以封装32768种不同的第二QoS调度值，进而可以最多对应有32768种QoS调度策略。当然，在实际应用中，可能并不需要这么多QoS调度值，可以根据实际需要选取PRI字段和VLAN ID字段中一部分比特位用以进行封装。比如：PRI字段的3个比特位以及VLAN ID字段的最低比特位，这样，就可以封装个不同的第二QoS调度值，而其他比特位可以保留或者用作它用。相比使用3个比特的EXP字段来封装QoS调度值，本实施例利用P-Tag字段来封装QoS调度值能够实现更加丰富的QoS调度。

下面结合具体的例子来描述本实施例。对于多队列调度，请参考图3，假定图1所示的MPLS网络中PE设备11和13的每个端口都可以支持64个队列的调度，如果使用PRI字段和VLAN ID字段组合起来一共15个比特来封装第二QoS调度值，那么可以提供32768个值，换算为二进制数为0-32767，按照64个队列去划分，那么可以将第二QoS调度值0-511映射到队列1，第二QoS调度值512-1023映射到队列2，…以此类推，第二QoS调度值32256-32767映射到队列64。如果PE设备11接收到一条第一二层报文，该第一二层报文的报文特征源MAC地址：00-23-5A-15-99-42，对应的QoS调度策略为进入到队列1进行调度，则网络管理员可以在PE设备11和13上预先配置所述第一二层报文的QoS调度策略以及对应的第二QoS调度值，比如，第二QoS调度值为511。这样，在接收到该第一二层报文时，PE设备11就可以将第二QoS调度值511封装到第一MPLS报文P-Tag字段的PRI和VLAN ID中，具体地，511对应二进制数15个比特位全为1。当该第一MPLS报文传递到PE设备13上时，所述PE设备13再从P-Tag中PRI和VLAN ID字段解析出第二QoS调度值511，查看预先的配置，QoS调度值511对应的QoS调度策略是将报文排入队列1，然后将报文排入队列1进行转发。

进一步地，本实施例还支持多级别调度(HQoS，Hierarchical Quality ofService)。多级别QoS调度与传统QoS调度相比，最大的区别是可以将调度队列划分为物理级别、逻辑级别、应用或业务级别等多个调度级别，每一个级别可以使用不同的特征进行流量管理。假设调度级别是N，其中各个级别的调度值分别为：M₁、M₂、…M_N，那么可以将P-Tag中3比特PRI字段和12比特VLAN ID字段组合起来的15个比特位分为N段，然后将各个级别的调度值、、…依次封装到N段比特位上。

对于多级别调度，请参考图4，假定图1所示的MPLS网络中PE设备11和13都支持3级QoS调度，那么可以将PRI和VLAN ID字段一共15比特划分为3段，比如：第一段2个比特，第二段1个比特，第三段12个比特，则第一段有4个值，可以为0-3，第二段有2个值，可以为0或者1，第三段有4096个值。对于第三段而言，还可以按照上述多队列调度的方式，划分为16个队列。假定CE10侧有130个用户，这些用户在PE设备13上都是走同一个端口进行转发，其中前65个用户的流量限速是100M，后65个用户的流量限速是200M，同时这前、后65个用户中各有一个用户是VIP用户，VIP用户的流量队列调度级别高于其他64个用户，这其他64个用户则是按照权重配比进行调度。

依据本实施例的实现方法，网络管理人员将各个用户发送的第一二层报文的报文特征对应的QoS调度策略以及其对应的第二QoS调度值配置到PE设备11和13上。当PE设备11接收到前65个用户中的VIP用户发送的第一二层报文时，根据该第一二层报文的报文特征，比如，源IP地址221.221.153.247，查找对应的QoS调度策略是流量限速100M，进入最高优先级队列进行调度，其第二QoS调度值是第一段为0，第二段为0，第三段为255，那么PE设备11将各个调度值分别封装到第一MPLS报文的PRI和VLAN ID字段中，比如，PRI字段的两个高比特位用于封装第一段QoS调度值0，PRI字段的最低比特位用于封装第二段QoS调度值0，VLAN ID字段用于封装第三段QoS调度值255。然后，PE设备11通过MPLS公网将所述第一MPLS报文发送给PE设备13。而PE设备13在接收到该报文时，从P-Tag中解析出第一段的值为0，则让报文进入一级调度，即先进行100M的限速，然后根据第二段的QoS调度值0，让报文进行第二级调度，进入最高优先级队列进行调度。由于第二段已经进入高优先级队列进行调度，所以就不需要再将其排入第三段的调度队列。

本实施例提供的QoS调度方法同样适用于报文从MLPS公网传递到CE设备。请参考图5，在本发明另一种实施例中，所述QoS调度方法包括：

步骤501，接收第二MPLS报文，其中，所述第二MPLS报文的EXP字段和P-Tag字段分别携带第三QoS调度值和第四QoS调度值。

步骤502，将所述第二MPLS报文解封为第二二层报文。

步骤503，根据第四QoS调度值对所述第二二层报文进行QoS调度。

请参考图1，PE设备11从MPLS公网接收到第二MPLS报文，然后将所述第二MPLS报文解封为第二二层报文，并根据所述第二MPLS中P-Tag字段携带的第四QoS调度值对所述第二二层报文进行QoS调度，比如：将所述第二二层报文送入所述第四QoS调度值对应的调度队列和/或根据所述第四QoS调度值重新标记所述第二二层报文的优先级。本实施例的具体实现过程可以参考前述实施例的描述，在此不再赘述。

由以上描述可以看出，本发明利用L2VPN组网中P-Tag里面作用已经退化的字段来携带QoS调度值，在保证端到端QoS有保障的同时，可以实现更精细、丰富的QoS调度策略。

请参考图6，本发明还提供一种QoS调度装置600，应用在L2VPN组网中PE设备上，所述QoS调度装置600包括：第一接收单元601、封装单元602、第一调度单元603、第二接收单元604、解封单元605以及第二调度单元606。

其中，所述第一接收单元601，用于接收第一二层报文.

所述封装单元602，用于将所述第一二层报文封装为第一多协议标签交换MPLS报文；其中，所述第一MPLS报文的EXP字段和P-Tag字段分别携带第一服务质量QoS调度值和第二QoS调度值。

所述第一调度单元603，用于根据第二QoS调度值对所述第一MPLS报文进行QoS调度。

所述第二接收单元604，用于接收第二MPLS报文；其中，所述第二MPLS报文的EXP字段和P-Tag字段分别携带第三QoS调度值和第四QoS调度值。

所述解封单元605，用于将所述第二MPLS报文解封为第二二层报文；

所述第二调度单元606，用于根据所述第四QoS调度值对所述第二二层报文进行QoS调度。

进一步地，所述封装单元602，具体用于根据所述第一二层报文的报文特征对应的QoS调度策略设定所述第二QoS调度值。

进一步地，所述第一调度单元603根据第二QoS调度值对所述第一MPLS报文进行QoS调度包括：将所述第一MPLS报文送入所述第二QoS调度值对应的调度队列和/或根据所述第二QoS调度值重新标记所述第一MPLS报文的优先级。

进一步地，所述第二调度单元606根据所述第四QoS调度值对所述第二二层报文进行QoS调度包括：将所述第二二层报文送入所述第四QoS调度值对应的调度队列和/或根据所述第四QoS调度值重新标记所述第二二层报文的优先级。

通过以上实施例的描述，本领域技术人员可以理解实施例中装置中的单元可以合并为一个单元，也可以进一步拆分成多个子单元。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。

Claims (10)

1.一种QoS调度方法，其特征在于，所述方法包括：

接收第一二层报文；将所述第一二层报文封装为第一多协议标签交换MPLS报文；其中，所述第一MPLS报文的EXP字段和P-Tag字段分别携带第一服务质量QoS调度值和第二QoS调度值；

根据第二QoS调度值对所述第一MPLS报文进行QoS调度。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

接收第二MPLS报文；其中，所述第二MPLS报文的EXP字段和P-Tag字段分别携带第三QoS调度值和第四QoS调度值；

将所述第二MPLS报文解封为第二二层报文；

根据所述第四QoS调度值对所述第二二层报文进行QoS调度。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，

根据所述第一二层报文的报文特征对应的QoS调度策略设定所述第二QoS调度值。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据第二QoS调度值对所述第一MPLS报文进行QoS调度包括：

将所述第一MPLS报文送入所述第二QoS调度值对应的调度队列和/或根据所述第二QoS调度值重新标记所述第一MPLS报文的优先级。

5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，根据第四QoS调度值对所述第二二层报文进行QoS调度包括：

将所述第二二层报文送入所述第四QoS调度值对应的调度队列和/或根据所述第四QoS调度值重新标记所述第二二层报文的优先级。

6.一种QoS调度装置，其特征在于，所述装置包括：

第一接收单元，用于接收第一二层报文；

封装单元，用于将所述第一二层报文封装为第一多协议标签交换MPLS报文；其中，所述第一MPLS报文的EXP字段和P-Tag字段分别携带第一服务质量QoS调度值和第二QoS调度值；

第一调度单元，用于根据第二QoS调度值对所述第一MPLS报文进行QoS调度。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：

第二接收单元，用于接收第二MPLS报文；其中，所述第二MPLS报文的EXP字段和P-Tag字段分别携带第三QoS调度值和第四QoS调度值；

解封单元，用于将所述第二MPLS报文解封为第二二层报文；

第二调度单元，用于根据所述第四QoS调度值对所述第二二层报文进行QoS调度。

8.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，

所述封装单元，具体用于根据所述第一二层报文的报文特征对应的QoS调度策略设定所述第二QoS调度值。

9.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，

所述第一调度单元根据第二QoS调度值对所述第一MPLS报文进行QoS调度包括：将所述第一MPLS报文送入所述第二QoS调度值对应的调度队列和/或根据所述第二QoS调度值重新标记所述第一MPLS报文的优先级。

10.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，

所述第二调度单元根据所述第四QoS调度值对所述第二二层报文进行QoS调度包括：将所述第二二层报文送入所述第四QoS调度值对应的调度队列和/或根据所述第四QoS调度值重新标记所述第二二层报文的优先级。