專利名稱：一種在sgsn網絡處理器中提高服務質量的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種Qos(服務質量)調度算法，具體涉及一種在網絡處理器上實現(xiàn)SGSN(通用分組無線業(yè)務服務支持節(jié)點)用戶平面的Qos算法。
背景技術：
GPRS(通用分組無線業(yè)務)服務支持節(jié)點稱為SGSN，它包含能夠支持GPRS的所有功能。在一個PLMN(公共陸地移動網)內，可能有多個SGSN。它的主要功能是對移動臺進行鑒權和移動性管理，進行路由選擇，建立移動臺到GGSN(通用分組無線業(yè)務網關支持節(jié)點)的傳輸通道，接收基站子系統(tǒng)透明傳來的移動臺數(shù)據(jù)，進行協(xié)議轉換后通過GPRS骨干網傳給GGSN或反向。
為了實現(xiàn)某種網絡服務質量，一個帶有明確定義的屬性和功能的承載服務必須在這種服務的源和目的端之間建立起來。
SGSN用戶平面的UMTS(通用移動通信系統(tǒng))承載服務功能包括以下幾種1)映射功能提供數(shù)據(jù)單元和它相應的Qos屬性之間的映射。
2)分類功能如果MT建立了多個UMTS承載服務，需要根據(jù)相應的Qos值，把不同的數(shù)據(jù)單元分配給相應的UMTS承載服務。
3)資源管理模塊根據(jù)Qos的值，為不同的業(yè)務分配可用的帶寬資源，向外發(fā)送數(shù)據(jù)。所使用的方式是隊列調度，帶寬管理和無線承載的權值控制。
4)流量整形流量整形主要是保證某個業(yè)務的數(shù)據(jù)傳送總量和對應的Qos之間保持一致。它主要靠控制或流量修整來完成?？刂乒δ馨褦?shù)據(jù)單元流量和相應的Qos屬性進行比較，與Qos屬性不匹配的數(shù)據(jù)單元將被扔掉或標記為不匹配，在擁塞的情況下，優(yōu)先扔掉。流量修整根據(jù)Qos屬性形成數(shù)據(jù)單元流量。流量整形的相關算法有令牌桶算法在C5網絡處理器上，擁塞指的是某個隊列的擁塞，當一個隊列中緩存的描述符達到一定的程度(例如隊列允許最大描述符個數(shù)的80％)，我們就說此隊列出現(xiàn)了擁塞。隊列擁塞的程度分為四種無擁塞，輕度擁塞，中度擁塞以及嚴重擁塞。
由于網絡處理器資源有限，因此當前在網絡處理器上實現(xiàn)Qos時通常采用簡單的丟棄算法，將超過流量的報文進行丟棄，這種簡單的算法雖然保證了最大程度減小了網絡處理器的資源消耗。但是由于丟棄了相應的用戶數(shù)據(jù)，降低了系統(tǒng)的性能，不能完全滿足SGSN高速數(shù)據(jù)轉發(fā)的需求。
為了提高SGSN的處理能力，需要在網絡處理器上實現(xiàn)Qos的一種簡單算法，不但能滿足SGSN高速轉發(fā)數(shù)據(jù)的需求，能提供不同的優(yōu)先級，而且能減小不必要的數(shù)據(jù)丟包。因此需要這種算法，既符合了網絡處理器硬件的特點，也能提高SGSN的性能。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是提供一種在SGSN網絡處理器中提高服務質量的方法，提高SGSN的性能，避免由于源數(shù)目不斷增加時，加重業(yè)務流的不可預測性和突發(fā)性，在瓶頸處引起資源沖突，從而導致網絡擁塞。提供了一種資源調度算法，能根據(jù)當前的網絡狀況，動態(tài)分配網絡資源，避免網絡的擁塞。
本發(fā)明的技術方案是一種在SGSN網絡處理器中提高服務質量的方法，用2個cp(通道處理器)來實現(xiàn)Qos(服務質量)，每個cp的CPRC都實現(xiàn)相同的Qos功能；Qos模塊由權值輪詢調度、包整型和包監(jiān)控三個功能模塊組成；其中包監(jiān)控不僅限于在Qos的兩個cp上實現(xiàn)，在處理GTPU(GPRS隧道協(xié)議用戶平面)的cp，處理ATM(異步傳輸模式)的cp上也有部分包監(jiān)控的功能；權值輪詢調度模塊主要完成業(yè)務的歸類和調度，此模塊中存在有優(yōu)先級不同的6個隊列會話類隊列，流類隊列，3個優(yōu)先級不同的交互類隊列，后臺類隊列，通過加權輪詢機制輪詢這6個隊列，使優(yōu)先級高的業(yè)務類能夠更多的被處理；包整型模塊完成業(yè)務流的整型；丟棄會話類、流類中不符合Qos參數(shù)的包，將交互類和后臺類中不符合Qos參數(shù)的包緩存一段時間后再發(fā)出去；包監(jiān)控主要用于避免和處理擁塞；其特征在于a)權值輪詢調度模塊本模塊中存在有優(yōu)先級不同的6個隊列會話類隊列，流類隊列，3個優(yōu)先級不同的交互類隊列，后臺類隊列，用于不同的Qos分類業(yè)務的數(shù)據(jù)包的排隊；每個隊列賦予一個權值，權值高的隊列被訪問次數(shù)要多些；按權值不斷輪詢6個隊列，取出對應的描述符，將描述符送到本cp的流量整型模塊；6個隊列的權值按大小依次排列為會話類隊列--流類隊列--后臺類隊列--交互類隊列1--交互類隊列2--交互類隊列3；b)包整型模塊用描述符中的teid(隧道端點標識符)作為關鍵字，查teid表，根據(jù)查表結果獲得此包相關的Qos信息；每個表項中還應包括2項內容a、上次此業(yè)務發(fā)送包的時間；b、上次此業(yè)務發(fā)送數(shù)據(jù)包后剩余令牌的長度；c)包監(jiān)控模塊監(jiān)視每個cp上的隊列的長度，根據(jù)隊列中緩存的描述符達到的程度，作出無擁塞、輕度擁塞、中度擁塞還是嚴重擁塞的判斷，根據(jù)擁塞程度的不同按下列方法處理擁塞當ATM接收隊列出現(xiàn)輕度擁塞時，會話類和流類業(yè)務數(shù)據(jù)流的傳輸bit率降低到最大傳輸bit率與保證bit率之間的某個值；交互類和后臺類業(yè)務數(shù)據(jù)流的傳輸bit率降得比當前的數(shù)據(jù)傳輸bit率要低，或者降為0；當ATM接收隊列出現(xiàn)中度擁塞時，會話類和流類業(yè)務數(shù)據(jù)流的傳輸bit率降低為最大傳輸bit率與保證bit率之間的某個值，這個值比輕度擁塞時中會話類和流類業(yè)務數(shù)據(jù)流降低到的值更低；交互類和后臺類業(yè)務數(shù)據(jù)流的傳輸bit率也降低到某個值，這個值也比輕度擁塞時交互類和后臺類業(yè)務數(shù)據(jù)流降低到的值要低，或者降為0；當ATM接收隊列出現(xiàn)嚴重擁塞時，會話類和流類業(yè)務數(shù)據(jù)流的傳輸bit率降為它們的保證傳輸bit率，交互類和后臺類業(yè)務數(shù)據(jù)流的傳輸bit率降得比中度擁塞時交互類和后臺類業(yè)務數(shù)據(jù)流降低到的值更低；同時通知準入控制模塊阻止新的業(yè)務的進入；如果過了一段時間ATM接收隊列還是出現(xiàn)嚴重擁塞，通知Qos模塊進行丟包處理，采取一定概率的丟包策略。
如上所述的在SGSN網絡處理器中提高服務質量的方法，其特征在于會話類隊列的權值為0.50，流類隊列的權值為0.30，后臺類隊列的權值為0.10，交互類隊列1的權值為0.05，交互類隊列2的權值為0.03，交互類隊列3的權值為0.02。
有益效果由于采用了前面所述的提高服務質量的方法，可以針對不同的業(yè)務流采取不同的優(yōu)先級對其進行處理，并能有效平衡網絡負載，提高了SGSN的性能，


圖1是本發(fā)明實施例的Qos處理結構框圖。
圖2是本發(fā)明實施例的包整型模塊流程圖。
圖3是本發(fā)明實施例的Qos接收隊列的擁塞的解決方案流程圖。
具體的實施方式以下是結合附圖對本發(fā)明中Qos技術實施的具體說明。
圖1是整個模塊的結構框圖。GTP-U數(shù)據(jù)包經過GTP_UCP處理后按內容分成6類流，發(fā)往Qos cp的6個隊列，通過加權輪詢機制輪詢這6個隊列，使優(yōu)先級高的業(yè)務類能夠更多的被處理。同時包監(jiān)控模塊監(jiān)視6個隊列的擁塞狀況。
圖2是包整型模塊流程圖。根據(jù)當前要處理的包所屬的Qos類分別作出相應的處理。
a)如果是會話類和流類，則從查表結果中得到本業(yè)務上一個包的發(fā)送時間和發(fā)送上一數(shù)據(jù)包后剩余令牌的長度，用當前指定的傳輸率乘以當前時間減去本業(yè)務上一個包發(fā)送時間的差得到這段時間產生的令牌長度，然后加上剩余令牌的長度，得到當前可用的令牌的長度，如果當前可用的令牌長度大于當前數(shù)據(jù)包的長度，(指定的傳輸率默認為最大傳輸率，當atm發(fā)生擁塞時，會根據(jù)擁塞的程度作出不同的調整，具體見后面ATM接收隊列的擁塞解決方案)，則將此包對應的描述符轉發(fā)到相應的cp(gbe，atm)上的隊列，發(fā)送此包，將當前可用的令牌長度減去數(shù)據(jù)包的長度得到剩余令牌的長度，并修改此業(yè)務對應teid表項的內容，把發(fā)送時間修改為當前時間，將剩余令牌長度更新為最新值；如果當前可用的令牌長度小于當前數(shù)據(jù)包的長度，則丟掉此包。
b)如果是交互類、后臺類，則從查表結果中得到本業(yè)務上一個包的發(fā)送時間和發(fā)送上一數(shù)據(jù)包后剩余令牌的長度，用當前指定的傳輸率乘以當前時間減去本業(yè)務上一個包發(fā)送時間的差得到這段時間產生的令牌長度，然后加上剩余令牌的長度，得到當前可用的令牌的長度，如果當前可用的令牌長度大于當前數(shù)據(jù)包的長度，(指定的傳輸率默認為最大傳輸率，當atm發(fā)生擁塞時，會根據(jù)擁塞的程度作出不同的調整，具體見后面ATM接收隊列的擁塞解決方案)，則將此包對應的描述符轉發(fā)到相應的cp(gbe，atm)上的隊列，發(fā)送此包，將當前可用的令牌長度減去數(shù)據(jù)包的長度得到剩余令牌的長度，并修改此業(yè)務對應teid表項的內容，把發(fā)送時間修改為當前時間，將剩余令牌長度更新為最新值；如果當前可用的令牌長度小于當前數(shù)據(jù)包的長度，那么緩存此包的描述符到本類隊列的末尾，等此描述符移到隊列頭被取出后，重復上述過程，決定是轉發(fā)還是繼續(xù)緩存。
其中交互類隊列有3個優(yōu)先級不同的隊列，如需要緩存交互類的描述符時，仍然將描述符緩存到它原來所屬優(yōu)先級的交互類隊列。
圖3是ATM接收隊列的擁塞的解決方案流程圖當ATM接收隊列出現(xiàn)輕度擁塞時，會話類和流類業(yè)務數(shù)據(jù)流的傳輸bit率降低到最大傳輸bit率與保證bit率之間的某個值(例如為最大傳輸bit率/3+2*保證傳輸bit率/3)；交互類和后臺類業(yè)務數(shù)據(jù)流的傳輸bit率降低(例如為原來的2/3)。
當ATM接收隊列出現(xiàn)中度擁塞時，會話類和流類業(yè)務數(shù)據(jù)流的傳輸bit率降低為最大傳輸bit率與保證bit率之間的某個值，這個值比輕度擁塞中會話類和流類業(yè)務數(shù)據(jù)流降低到的值更低(例如為最大傳輸bit率/3+保證傳輸bit率/3)；交互類和后臺類業(yè)務數(shù)據(jù)流的傳輸bit率也降低，這個值也比輕度擁塞中交互類和后臺類業(yè)務數(shù)據(jù)流降低到的值要低(例如降為原來的1/3)。
當ATM接收隊列出現(xiàn)嚴重擁塞時，會話類和流類業(yè)務數(shù)據(jù)流的傳輸bit率降為它們的保證傳輸bit率，交互類和后臺類業(yè)務數(shù)據(jù)流的傳輸bit率降得比中度擁塞中交互類和后臺類業(yè)務數(shù)據(jù)流降低到的值更低(例如為原來的1/6)，同時通知準入控制模塊阻止新的業(yè)務的進入，如果過了一段時間(例如1分鐘)ATM接收隊列還是出現(xiàn)嚴重擁塞，通知Qos模塊進行丟包處理。采取一定概率的丟包策略(例如采取概率為1/10的丟包策略)。
經過擁塞控制后，如果ATM接收隊列持續(xù)一段時間(例如5分鐘)不再擁塞，通知Qos模塊ATM接收隊列不再丟包，恢復會話類，流類，交互類和后臺類業(yè)務數(shù)據(jù)流的傳輸bit率為原值，通知準入控制模塊ATM不阻止新的業(yè)務的進入。
權利要求
1.一種在SGSN網絡處理器中提高服務質量的方法，用2個cp(通道處理器)來實現(xiàn)Qos(服務質量)，每個cp的CPRC都實現(xiàn)相同的Qos功能；Qos模塊由權值輪詢調度、包整型和包監(jiān)控三個功能模塊組成；其中包監(jiān)控不僅限于在Qos的兩個cp上實現(xiàn)，在處理GTPU(GPRS隧道協(xié)議用戶平面)的cp，處理ATM(異步傳輸模式)的cp上也有部分包監(jiān)控的功能；權值輪詢調度模塊主要完成業(yè)務的歸類和調度，此模塊中存在有優(yōu)先級不同的6個隊列會話類隊列，流類隊列，3個優(yōu)先級不同的交互類隊列，后臺類隊列，通過加權輪詢機制輪詢這6個隊列，使優(yōu)先級高的業(yè)務類能夠更多的被處理；包整型模塊完成業(yè)務流的整型；丟棄會話類、流類中不符合Qos參數(shù)的包，將交互類和后臺類中不符合Qos參數(shù)的包緩存一段時間后再發(fā)出去；包監(jiān)控主要用于避免和處理擁塞；其特征在于a)權值輪詢調度模塊本模塊中存在有優(yōu)先級不同的6個隊列會話類隊列，流類隊列，3個優(yōu)先級不同的交互類隊列，后臺類隊列，用于不同的Qos分類業(yè)務的數(shù)據(jù)包的排隊；每個隊列賦予一個權值，權值高的隊列被訪問次數(shù)要多些；按權值不斷輪詢6個隊列，取出對應的描述符，將描述符送到本cp的流量整型模塊；6個隊列的權值按大小依次排列為會話類隊列--流類隊列--后臺類隊列--交互類隊列1--交互類隊列2--交互類隊列3；b)包整型模塊用描述符中的teid(隧道端點標識符)作為關鍵字，查teid表，根據(jù)查表結果獲得此包相關的Qos信息；每個表項中還應包括2項內容a、上次此業(yè)務發(fā)送包的時間；b、上次此業(yè)務發(fā)送數(shù)據(jù)包后剩余令牌的長度；c)包監(jiān)控模塊監(jiān)視每個cp上的隊列的長度，根據(jù)隊列中緩存的描述符達到的程度，作出無擁塞、輕度擁塞、中度擁塞還是嚴重擁塞的判斷，根據(jù)擁塞程度的不同按下列方法處理擁塞當ATM接收隊列出現(xiàn)輕度擁塞時，會話類和流類業(yè)務數(shù)據(jù)流的傳輸bit率降低到最大傳輸bit率與保證bit率之間的某個值；交互類和后臺類業(yè)務數(shù)據(jù)流的傳輸bit率降得比當前的數(shù)據(jù)傳輸bit率要低，或者降為0；當ATM接收隊列出現(xiàn)中度擁塞時，會話類和流類業(yè)務數(shù)據(jù)流的傳輸bit率降低為最大傳輸bit率與保證bit率之間的某個值，這個值比輕度擁塞時中會話類和流類業(yè)務數(shù)據(jù)流降低到的值更低；交互類和后臺類業(yè)務數(shù)據(jù)流的傳輸bit率也降低到某個值，這個值也比輕度擁塞時交互類和后臺類業(yè)務數(shù)據(jù)流降低到的值要低，或者降為0；當ATM接收隊列出現(xiàn)嚴重擁塞時，會話類和流類業(yè)務數(shù)據(jù)流的傳輸bit率降為它們的保證傳輸bit率，交互類和后臺類業(yè)務數(shù)據(jù)流的傳輸bit率降得比中度擁塞時交互類和后臺類業(yè)務數(shù)據(jù)流降低到的值更低；同時通知準入控制模塊阻止新的業(yè)務的進入；如果過了一段時間ATM接收隊列還是出現(xiàn)嚴重擁塞，通知Qos模塊進行丟包處理，采取一定概率的丟包策略。
2.如權利要求1所述的在SGSN網絡處理器中提高服務質量的方法，其特征在于會話類隊列的權值為0.50，流類隊列的權值為0.30，后臺類隊列的權值為0.10，交互類隊列1的權值為0.05，交互類隊列2的權值為0.03，交互類隊列3的權值為0.02。
全文摘要
一種在SGSN網絡處理器中提高服務質量的方法，解決接收隊列的擁塞問題，主要運用于在網絡上傳輸多個不同優(yōu)先級流的情況，當ATM接收隊列出現(xiàn)輕度擁塞、中度擁塞和嚴重擁塞時，對會話類、流類、交互類和后臺類業(yè)務的傳輸率分別作出相應的調整，來減輕或避免擁塞。本發(fā)明使用2個cp來實現(xiàn)qos，每個cp的CPRC都實現(xiàn)相同的qos功能。Qos模塊由權值輪詢調度、包整型和包監(jiān)控三個功能模塊組成。其中包監(jiān)控不僅限于在qos的兩個cp上實現(xiàn)，在gtpu_cp，atm_cp上也有部分包監(jiān)控的功能。本發(fā)明提供的資源調度算法，能根據(jù)當前的網絡狀況，動態(tài)分配網絡資源，避免網絡的擁塞。
文檔編號H04L12/24GK1658575SQ200510018410
公開日2005年8月24日 申請日期2005年3月21日 優(yōu)先權日2005年3月21日
發(fā)明者張超, 鄭亮 申請人:北京北方烽火科技有限公司