CN1756243A - 一种保障端到端业务质量的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种保障端到端业务质量的方法，该方法包括：预先为每个网络建立对应的逻辑承载网络，并将逻辑承载网信息保存在每个网络的承载控制实体中；协商建立两个网络之间的逻辑通路；第一用户终端向第一网络发送业务请求，请求与第二网络中第二用户终端进行业务会话；第一网络和第二网络的承载控制实体分别为该业务分配本网络中和边界出口的路由和带宽资源；此后按照第一网络和第二网络的承载控制实体所分配的路径在两个网络中的逻辑承载网络中转发本次业务流。该方法可使运营商隐藏自己的网络拓扑，解决由于运营商间不信任引起的通信失败问题，满足不同运营商间互连互通的要求。

Description

一种保障端到端业务质量的方法
技术领域
本发明涉及端到端的业务质量(Qos)控制技术，特别是指一种保障端到端业务质量的方法。
背景技术
随着因特网(Internet)规模的不断扩大，各种各样的网络服务争相涌现，先进的多媒体***也层出不穷。由于实时业务对网络传输时延、延时抖动等特性较为敏感，当网络上有突发性高的文件传输(FTP)或者含有图像文件的超文本传输(HTTP)等业务时，实时业务就会受到很大影响；另外，由于多媒体业务将占用大量的带宽，所以也将使得现有网络中需要得到保证的关键业务难以得到可靠的传输。于是，为保证关键业务得到可靠的传输，各种QoS技术便应运而生。互联网工程任务组(IETF，Internet EngineeringTask Force)已经提出了很多服务模型和机制，以满足QoS的需求。目前业界比较认可的是在网络的接入或边缘使用综合业务(Int-Serv，IntegratedService)模型，在网络的核心使用区分业务(Diff-serv，Difierentiated Service)模型。
Diff-serv模型仅通过设定优先等级的措施来保障QoS，该模型虽然有线路利用率高的特点，但具体的效果难以预测。因此，业界为骨干网的Diff-Serv模型引入了一个独立的承载控制层，建立了一套专门的Diff-Serv QoS信令机制，并为Diff-Serv网络专门建立了一个资源管理层，管理网络的拓扑资源，这种资源管理Diff-Serv方式被称为有独立承载控制层的Diff-Serv模型。图1为该模型的示意图，其中，101为业务服务器，属于业务控制层，可实现软交换等功能，如呼叫代理(CA)；102为承载网资源管理器，属于承载控制层；103为边缘路由器(ER，Edge Router)，104为核心路由器，103和104都属于承载网络。在这种模型中，承载网资源管理器负责配置管理规则和网络拓扑，为客户的业务带宽申请分配资源。每个管理域的承载网资源管理器之间通过信令传递客户的业务带宽申请请求和结果，以及各承载网资源管理器为业务申请分配的路径信息等。
当承载控制层处理用户的业务带宽申请时，将确定用户业务的路径，承载网资源管理器会通知ER按照指定的路径转发业务流。承载网如何根据承载控制层确定的路径实现用户业务流按指定路由转发，目前业界现有的技术主要是利用MPLS技术，使用资源预留方式沿着承载控制层指定的业务流路径建立LSP，使用RSVP-TE或CR-LDP的显式路由机制建立端到端的LSP。
上述根据网络拓扑得出端到端逻辑路径的方法，在同一个运营商内能够很好工作，但在不同运营商间或与异种网络互连时，如没有独立承载控制层网络和有独立承载控制层网络之间互联时，会有一些困难。理论上讲该方法在运营商间也是同样工作的，但由于运营商之间存在信任风险，每个运营商不想将自己网络的路径信息透露给其他运营商，所以现有方法不能原封不动地应用在不同运营商或异种网络互连之间，需要改进。
现在解决运营商间互通解决QoS问题的主要方案是在运营商间签署服务水平协议(SLA)，然后由各运营商自己根据协议采取措施保证业务的QoS，一般采用的手段是传统的DiffServ，MPLS-VPN等方案。该方案将业务粗略划分为不同的服务等级，采用DiffServ方案将IP包中的DSCP字段根据业务等级设置不同的优先级，路由设备根据DSCP中设定的优先级进行业务流的转发。
这种传统的DiffServ方法只能粗略保证业务的QoS能力，由于其采用传统路由方式和没有连接或会话接纳控制能力(CAC/SAC)，当有大业务量和受到瞬时攻击时业务质量会有明显下降，无法保障用户要求的业务QoS。
图2所示为QBone的带宽代理器模型，该模型也是一种独立承载控制层的Diff-Serv模型方案。参见图2所示，Internet2专门为各个Diff-Serv管理域定义了相应的带宽代理器，带宽代理器负责处理来自用户主机，或者业务服务器，或者网络维护人员的带宽申请请求，带宽代理器根据当前网络的资源预留状况和配置的策略以及与用户签订的业务SLA，确定是否允许用户的带宽申请。宽管理器内记录各类SLA配置信息、物理网络的拓扑信息、路由器的配置信息和策略信息，用户认证信息、当前的资源预留信息、网络占用状态信息等大量静态的和动态的信息。同时，带宽管理器还需要记录路由信息，以确立用户的业务流路径和跨域的下游带宽管理器位置。无可靠性设计。在Internet 2的带宽管理器模型中，带宽管理器直接管理区域内的所有路由器的资源和配置信息，存在拓扑和管理过于复杂的问题；同时，带宽管理器需要纪录本区域的动态路由信息，存在路由表更新频繁的问题，造成网络预留的不稳定；带宽管理器根据本区域的动态路由信息确定的业务路由也很难与业务流实际的转发路由一致。无可靠性设计及关键节点多归属特性。由于带宽管理器模型存在的很多实施问题，该模式目前还没有商用。
在这种组网方式中，QoS服务器所管理的仍然是一个较复杂的承载网络，路由器数量多。虽然有业务执行控制，但是没有可靠性设计及关键节点多归属特性，扩展性很差，网络规模受限，不能适应一个全国公众网的端到端业务需求。
具有独立承载控制层或集中资源控制层的网络采用逻辑通路，如标签交换通路LSP，作为业务数据流的路径时，在下发流映射和策略配置信息时，需要将整个端到端的路径信息下发到源端边缘设备，而在运营商间互通时，要将本运营商网络的路径信息告诉另外运营商，这对运营商是难以接受的，同时由于运营商间存在信任问题，现有技术方案中的中间资源管理器(RM)不和业务层或管理层交互，在运营商互通时会存在欺骗和攻击对方的漏洞等，如运营商A向B申请的是某个带宽，实际运营商B的网络传送运营商A网络中的数据时却采用一个较小的带宽，这样就影响了运营商A的网络中用户的通信质量，故需要采取步骤进行弥补。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种保障端到端业务质量的方法，该方法可以使得不同运营商的网络间在不公开自身网络拓扑结构的情况下，仍能提供保证两个网络之间的业务的QoS。
为了达到上述目的，本发明提供了一种保障端到端业务质量的方法，该方法是这样实现的：
一种保障端到端业务质量的方法，应用于具有独立承载控制层的两个网络中，该方法需要预先为每个网络建立对应的逻辑承载网络，并将逻辑承载网信息保存在每个网络中的承载控制层的承载控制实体中，还包括：
a.第一用户终端向第一网络发送业务请求，请求与第二网络中的第二用户终端进行业务会话；
b.第一网络和第二网络的承载控制实体分别根据源用户、目的用户位置和所述业务质量参数，为该业务分配本网络中及边界出口的路由和带宽资源；
c.按照第一网络和第二网络的承载控制实体所分配的路径在两个网络中的逻辑承载网络中转发本次业务流。
步骤a包括：
a11、第一网络的业务控制实体收到第一用户终端的业务请求后，根据该业务请求，解析出源用户和目的用户的位置及该次业务所需的业务质量参数，向第一网络的承载功能控制实体发送资源请求，并且通过本网络的边界业务控制实体向第二网络的业务控制实体发送业务请求；
a12、第二网络的业务控制实体收到该业务请求，根据该业务请求，解析出源用户和目的用户的位置及该次业务所需的业务质量参数，向第二网络的承载功能控制实体发送资源请求。
步骤b包括：
b11、第一网络和第二网络的承载控制实体分别判断本网络及边界出口的带宽资源是否够用，如果够用，为本次业务预留带宽，并根据源用户、目的用户位置和所述业务质量参数，为该业务分配本网络中及边界出口的路由，然后执行步骤c，否则，业务请求失败，跳出本流程。
步骤a包括：
a21、第一网络的业务控制实体收到第一用户终端的业务请求后，根据该业务请求，解析出源用户和目的用户的位置及该次业务所需的业务质量参数，向第一网络的承载功能控制实体发送资源请求。
步骤b包括：
b21、第一网络的承载功能控制实体收到该资源请求后，判断自身所管辖区域的资源是否够用，如果够用，则根据源用户、目的用户位置和所述业务质量参数，为该业务分配本网络中的路由和带宽资源，执行步骤b2，否则，本次业务失败，跳出本流程；
b22、第一网络的承载功能控制实体向第二网络的承载功能控制实体发送资源请求；
b23、第二网络的承载功能控制实体收到该资源请求后，根据源用户、目的用户位置和所述业务质量参数，为该业务分配本网络中的路由和带宽资源。
该方法进一步包括：
步骤b中第一网络和第二网络的承载控制实体根据为该业务分配本网络的带宽资源对本次业务进行计费。
所述承载网络的边界网关根据需要重新流映射、进行限制访问速率CAR处理。本发明在具有独立承载控制层的不同运营商的网络，两个网络间可以通过网关承载控制实体互通，对于每个网络来说，由各自的运营商通过规划配置网络内部的逻辑承载拓扑，来规划内部的逻辑路径，以及配置承载互联的边界网关和指定管理该边界网关互通的网关承载控制实体，运营商之间通过协商建立两个网络之间的逻辑路径。当第一用户终端向第一网络发送业务请求，请求与第二网络中的第二用户终端进行业务会话时，第一网络和第二网络的承载控制实体分别根据源用户、目的用户位置和所述业务质量参数，为该业务分配本网络中的逻辑路由和带宽资源，此后本次业务流按照第一网络和第二网络的承载控制层所分配的路径在两个网络中的业务承载逻辑网中转发。因此，应用本发明的方法可以使运营商隐藏自己的网络拓扑，解决了由于运营商间不信任引起的通信失败的问题，为运营商创造了价值，并满足了不同运营商间互连互通的要求。
附图说明
图1为现有技术中独立的承载控制层网络模型；
图2为Internet2的带宽代理器间的SIBBS信令示意图；
图3为本发明应用的组网示意图；
图4为实现本发明方法的具体流程示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对本发明作进一步的详细描述。
本发明中的第一网络和第二网络为具有独立承载控制层的不同运营商的网络，两个网络间可以通过网关承载控制实体互通，对于每个网络来说，由各自的运营商通过规划配置网络内部的逻辑承载拓扑，来规划内部的逻辑路径，如标签交换路径，以及配置承载互联的边界网关和指定管理该边界网关互通的网关承载控制实体。网关承载控制实体之间可彼此认证，通过配置对方地址及认证标识，建立连接时进行认证，在认证通过的情况下，才允许彼此之间建立连接。
本发明的核心思想是：当第一用户终端向第一网络的业务控制实体发送业务请求，请求与第二网络中的第二用户终端进行业务会话时，第一网络和第二网络的承载控制实体分别根据源用户、目的用户位置和所述业务质量参数，为该业务分配本网络中的逻辑路由和带宽资源；并且，此后按照第一网络和第二网络的承载控制层所分配的路径在两个网络中的业务承载逻辑网中转发本次业务流，在网络之间按照两者的边界控制实体交互分配的路径转发业务流。这里，逻辑路径可以是LSP、异步传输模式(ATM)/帧中继(FR)中的永久虚连接(PVC)/交换虚连接(SVC)以及传统IP路由中的一种或几种的组合。
由于第一网络和第二网络归属于两个运营商，第一用户终端与第二用户终端之间的业务流需要通过第一和第二网络来承载，该业务流的QoS以及路径分别由每个网络自身来确定，所以第一网络和第二网络之间无需将网络拓扑等信息提供给对方，只要将为本次业务流选择的本网内逻辑路径信息下发给业务流在各网络起始端的边缘路由器或网关边界路由器即可。
当然，对于完全信任和开放的运营商，可只签署服务水平协定(SLA)，不执行路径隐藏和边界重新流分类过程，或者只执行部分过程。例如，假定对于运营商B到运营商A的会话/呼叫，SLA中可包括运营商A有责任为：需要考虑运营商B发起的QoS请求；针对会话/呼叫告知运营商B本方可用的QoS参数、资源；执行在其管理域内同意的QoS参数。SLA中可包括运营商B有责任为：根据用户业务情况发起合适的QoS请求；执行在其管理域内同意的QoS参数；对于运营商A到运营商B的会话/呼叫，上述内容互换即可。
图3所示为实现本发明方法的组网示意图。图3示意出本发明应用的网络包括业务控制层、承载控制层和逻辑承载层。其中，业务控制层包括服务控制或管理功能实体(SCF/NMF)301，承载控制层包括承载控制功能(BCF)实体302和网关承载控制功能(GBCF)实体303，逻辑承载层包括通过边界提供商边缘路由器(BPE)307、提供商边缘路由器(PE)304、提供商核心路由器(P)305和骨干提供商路由器(TPE)306。这里讲的BCF与现有技术中的提到的资源管理器(RM)是同一逻辑功能实体的不同称谓。GBCF也可叫边界承载控制功能(BBCF)，可与本网络内的业务控制实体、网络管理实体或QoS管理实体相连。
在图3中，虚线左侧为运营商A的网络，即第一网络，以下称为网络A，右侧为运营商B的网络，即第二网络，以下称为网络B。并且，网络A中的GBCF_A管理BPE_A，网络B中的GBCF_B管理BPE_B，网络A和网络B通过GBCF_A和GBCF_B实现互通，而两个网络的逻辑路径通过BPE_A和BPE_B相连实现路径相通。
当然，当两个网络间存在边界业务控制实体互通时，如业务控制实体为CA时，GBCF互通方面的部分功能可内嵌于业务控制实体中，此时可以不需要GBCF间的直接互通，即由两个网络的业务控制实体SCF_A和SCF_B来传送QoS请求，再由SCF_B向GBCF_B发送资源请求，由GBCF_B为该业务请求选择本网路中的路径以及预留资源。具体的说，对于这种情况，其实现过程是这样的：当第一网络的SCF收到来自用户的需要服务质量保证的业务请求后，SCF根据该业务请求，解析出源用户和目的用户的位置及该次业务所需的业务质量参数，再向第一网络的承载功能控制实体，即BCF_A发送资源请求，并且通过本网络的边界业务控制实体向第二网络的SCF发送业务请求；第二网络的SCF收到该业务请求后，根据该业务请求，解析出源用户和目的用户的位置及该次业务所需的业务质量参数，向第二网络的GBCF_B发送资源请求。收到资源请求的第一网络和第二网络的承载控制实体分别判断本网络及边界出口的带宽资源是否够用，如果够用，为本次业务预留带宽，并根据源用户、目的用户位置和所述业务质量参数，为该业务分配本网络中及边界出口的路由，否则，业务请求失败。
以下以GBCF_A和GBCF_B实现互通为例说明本发明的方法。参见图4所示，本发明的方法包括以下步骤：
步骤400：第一用户终端向第一网络的SCF发送需要服务质量保证的业务请求，请求与第二网络的第二用户终端进行会话。对于双向流，则下面的步骤是以上行流的分配作具体说明，下行流的分配过程相反。
步骤401：第一网络的SCF收到第一用户终端的业务请求后，根据该业务请求，解析出源用户和目的用户的位置及该次业务所需的相关业务质量参数，然后向与其连接的BCF发送QoS请求。
这里，SCF根据用户的业务请求，确定本次业务所需的参数：QoS参数、IP五元组，分别为源IP地址、目的IP地址、协议号、源端口号、目的端口号，生成QoS请求命令，命令的格式为QoS参数、IP五元组。
步骤402：BCF_A收到该资源请求后，判断自身所管辖的区域资源是否够用，如果够用，则执行步骤403，否则，业务请求失败，跳出本流程。
步骤403：BCF_A为该次业务预留带宽资源，并根据源用户位置、目的用户位置和业务类型，为该次业务分配本网络对应的逻辑承载网的路由，然后逐级向下游的BCF发送QoS请求，直到本网络中的GBCF_A为该该业务选择完本网内及边界出口路径以及预留资源，然后通过GBCF_A发送该用户的QoS资源请求给第二网络的GBCF_B。
步骤404：GBCF_B收到该QoS资源请求后，判断自身所管辖的区域资源是否够用，如果够用，则执行步骤405，否则，业务请求失败，跳出本流程。
步骤405：GBCF_B为该业务预留带宽资源，并根据源用户位置、目的用户位置和业务类型，为该次业务分配本网络对应的逻辑承载网的路由，然后逐级向BCF下发资源请求，直到目的BCF为该业务预留带宽选择路径完成，然后GBCF_B再向GBCF_A发送选路成功响应，并向BPE_B下发从BPE_B到出端口之间的路径信息，其中包含流映射、门控及其它策略配置信息。此后，当转发业务流时，BPE_B需要对进入的流重新完成流分类，限制访问速率(CAR)，执行门控、标签映射和分组转发等功能。在BCF_A收到来自下游的成功响应后，BCF_A向PE_A下发含有从PE_A到BPE_A的流映射和策略配置信息的路径信息。
步骤406：当来自第一用户终端的业务会话流进入第一网络的PE_A时，PE_A按照本网络所分配的路径和带宽资源将该业务数据流转发至第二网络的BPE_B，再由BPE_B按照第二网络的GBCF_B所分配的路径和带宽资源将该业务会话流转发至第二网络中的第二用户终端。这里，第一网络的承载网络的起始边缘路由器根据需要进行流映射、进行限制访问速率(CAR)处理。第二网络的承载网络的边界网关，即BPE_B，需要重新进行进行流映射、进行CAR处理。而且，在GBCF完成本网络中的选路后，需要将QoS参数及决定信息上报给对应的业务控制实体或网络管理实体或QoS管理实体，由这些实体对本次业务进行计费，直到第一用户终端和第二用户终端之间断开连接，停止计费。如果没有上述实体，或者上述实体不处理会话计费相关功能，则GBCF本身需要完成会话的QoS计费或计费信息记录功能，计费信息可包括但不限于包括申请的QoS参数、会话标识、流信息、时间段和时长等，以帮助运营商间费用的结算。
通过上述过程可知，当运营商A的用户A发起到运营商B的用户B的会话，经过业务控制层的交互，将QoS资源请求下发到承载控制层，承载控制层在完成本运营商内及边界出口的资源选路后，通过网关承载控制功能GBCF将QoS资源请求信息向另一运营商发出请求，如对于上行通路，用户A到用户B，在选好边界路由器(BPE或BR)的出通路后，由GBCF_A向GBCF_B发出资源请求，GBCF_B在完成该会话在运营商B的选路后，返回选路成功或失败信息，对于成功选路的情况，GBCF_B只告诉GBCF_A成功结果，不返回GBCF_B所决定的路径信息，达到隐藏运营商间网络拓扑的目的。对于下行通路则反之。
总之，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。

Claims (7)

1、一种保障端到端业务质量的方法，应用于具有独立承载控制层的两个网络中，其特征在于，预先为每个网络建立对应的逻辑承载网络，并将逻辑承载网信息保存在每个网络中的承载控制层的承载控制实体中，该方法还包括以下步骤：
a.第一用户终端向第一网络发送业务请求，请求与第二网络中的第二用户终端进行业务会话；
b.第一网络和第二网络的承载控制实体分别根据源用户、目的用户位置和所述业务质量参数，为该业务分配本网络中及边界出口的路由和带宽资源；
c.按照第一网络和第二网络的承载控制实体所分配的路径在两个网络中的逻辑承载网络中转发本次业务流。
2、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤a包括：
a11、第一网络的业务控制实体收到第一用户终端的业务请求后，根据该业务请求，解析出源用户和目的用户的位置及该次业务所需的业务质量参数，向第一网络的承载功能控制实体发送资源请求，并且通过本网络的边界业务控制实体向第二网络的业务控制实体发送业务请求；
a12、第二网络的业务控制实体收到该业务请求，根据该业务请求，解析出源用户和目的用户的位置及该次业务所需的业务质量参数，向第二网络的承载功能控制实体发送资源请求。
3、根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤b包括：
b11、第一网络和第二网络的承载控制实体分别判断本网络及边界出口的带宽资源是否够用，如果够用，为本次业务预留带宽，并根据源用户、目的用户位置和所述业务质量参数，为该业务分配本网络中及边界出口的路由，然后执行步骤c，否则，业务请求失败，跳出本流程。
4、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤a包括：
a21、第一网络的业务控制实体收到第一用户终端的业务请求后，根据该业务请求，解析出源用户和目的用户的位置及该次业务所需的业务质量参数，向第一网络的承载功能控制实体发送资源请求。
5、根据权利要求4所述的方法，其特征在于，步骤b包括：
b21、第一网络的承载功能控制实体收到该资源请求后，判断自身所管辖区域的资源是否够用，如果够用，则根据源用户、目的用户位置和所述业务质量参数，为该业务分配本网络中的路由和带宽资源，执行步骤b2，否则，本次业务失败，跳出本流程；
b22、第一网络的承载功能控制实体向第二网络的承载功能控制实体发送资源请求；
b23、第二网络的承载功能控制实体收到该资源请求后，根据源用户、目的用户位置和所述业务质量参数，为该业务分配本网络中的路由和带宽资源。
6、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，该方法进一步包括：
步骤b中第一网络和第二网络的承载控制实体根据为该业务分配本网络的带宽资源对本次业务进行计费。
7、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述承载网络的边界网关根据需要重新流映射、进行限制访问速率处理。
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