專利名稱：基于IP接入網(wǎng)實現(xiàn)上行QoS的方法和多業(yè)務接入網(wǎng)關的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及互聯(lián)網(wǎng)的融合業(yè)務網(wǎng)絡領域，更具體地，涉及一種基于IP接入網(wǎng)實現(xiàn)上行服務質量(Quality of Service, QoS)的方法和多業(yè)務接入網(wǎng)關。
背景技術：
隨著互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展和普及，互聯(lián)網(wǎng)作為未來融合網(wǎng)絡的發(fā)展趨勢越發(fā)明顯。語音、視頻等多媒體通信以及其他諸如視頻監(jiān)控等互聯(lián)網(wǎng)關鍵應用業(yè)務將由互聯(lián)網(wǎng)統(tǒng)一承載，這將改變傳統(tǒng)的互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡只是盡力而為的傳送模式，要對需要保障的所謂關鍵業(yè)務流實施動態(tài)的端到端的業(yè)務帶寬及質量保障。對于多媒體通信及視頻監(jiān)控等必須保障的關鍵業(yè)務，需要在IP網(wǎng)絡骨干層面和接入層面均提供動態(tài)的業(yè)務質量保障。目前，骨干層面已經(jīng)出現(xiàn)多種較為可行的動態(tài)質量保障的解決方案。 在接入層面，下行方向可以通過接入網(wǎng)源頭的多業(yè)務網(wǎng)關的接入側端口的下行方向上部署H-QoS(層次化QoS)初步實現(xiàn)動態(tài)的下行QoS保障，這也較好地滿足了以下行為主的互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務模式。但是，面對對稱型或者上行為主的業(yè)務時，就無法滿足需求了。由于接入網(wǎng)內(nèi)設備種類復雜、數(shù)量巨大、問題復雜。因此在接入網(wǎng)內(nèi)從源頭全面逐點部署上行QoS機制比較困難。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的一個技術問題是提供一種基于IP接入網(wǎng)實現(xiàn)上行QoS的方法，能
夠在IP接入網(wǎng)內(nèi)滿足對稱型或者以上行為主的業(yè)務對上行流量的QoS要求。 本發(fā)明提供了一種基于IP接入網(wǎng)實現(xiàn)上行QoS的方法，該方法包括多業(yè)務接入
網(wǎng)關根據(jù)客戶端至多業(yè)務接入網(wǎng)關的上行鏈路上的多個鏈路節(jié)點的上行鏈路預警閾值和
來自客戶端的上行流量所攜帶的多個標識分別判斷流過每個鏈路節(jié)點的上行流量是否超
過每個鏈路節(jié)點的上行鏈路預警閾值；如果流過多個鏈路節(jié)點中的任何一個鏈路節(jié)點的上
行流量超過其對應的上行鏈路預警閾值，則由多業(yè)務接入網(wǎng)關降低上行低優(yōu)先級業(yè)務的流
量，以保證客戶端上行高優(yōu)先級業(yè)務流量的QoS。 根據(jù)本發(fā)明方法的一個實施例，上行流量所攜帶的多個標識包括CVLAN(Customer
VLAN)標識、PVLAN(Provider VLAN)標識和多業(yè)務接入網(wǎng)關的下行物理端口標識。 根據(jù)本發(fā)明方法的另一實施例，該方法還包括多業(yè)務接入網(wǎng)關為客戶端的高優(yōu)
先級業(yè)務設置接入速率的門限值；多業(yè)務接入網(wǎng)關為客戶端至多業(yè)務接入網(wǎng)關的上行鏈路
上的多個鏈路節(jié)點分別設置CVLAN上行鏈路預警閾值、PVLAN上行鏈路預警閾值和多業(yè)務
接入網(wǎng)關物理端口上行鏈路預警閾值。 根據(jù)本發(fā)明方法的又一實施例，判斷流過每個鏈路節(jié)點的上行流量是否超過每個鏈路節(jié)點的上行鏈路預警閾值的步驟包括根據(jù)CVLAN標識判斷流過CVLAN鏈路節(jié)點的上行流量是否超過CVLAN上行鏈路預警閾值；根據(jù)PVLAN標識判斷流過PVLAN鏈路節(jié)點的上行流量是否超過PVLAN上行鏈路預警閾值；根據(jù)多業(yè)務接入網(wǎng)關的下行物理端口標識判斷流過物理端口鏈路節(jié)點的上行流量是否超過多業(yè)務接入網(wǎng)關物理端口上行鏈路預警閾值。
根據(jù)本發(fā)明方法的再一實施例，由多業(yè)務接入網(wǎng)關降低上行低優(yōu)先級業(yè)務的流量的步驟包括在流過CVLAN鏈路節(jié)點的上行流量超過CVLAN上行鏈路預警閾值的情況下，降低客戶端發(fā)送的低優(yōu)先級業(yè)務的流量；在流過PVLAN鏈路節(jié)點的上行流量超過PVLAN上行鏈路預警閾值的情況下，均勻降低流過PVLAN鏈路節(jié)點的每個客戶端的低優(yōu)先級業(yè)務的流量；在流過物理端口鏈路節(jié)點的上行流量超過多業(yè)務接入網(wǎng)關物理端口上行鏈路預警閾值的情況下，均勻降低流過物理端口鏈路節(jié)點的每個客戶端的低優(yōu)先級業(yè)務的流量。
根據(jù)本發(fā)明方法的再一實施例，在由多業(yè)務接入網(wǎng)關降低上行低優(yōu)先級業(yè)務的流量后，利用上層流量控制機制降低發(fā)端的發(fā)送量，該方法還包括客戶端判斷發(fā)送的報文是否發(fā)生低優(yōu)先級業(yè)務的TCP (Transmission Control Protocol)連接定時響應超時；如果發(fā)生低優(yōu)先級業(yè)務的TCP連接定時響應超時，則客戶端通過流控機制降低上行低優(yōu)先級業(yè)務的流量并重發(fā)。 本發(fā)明提供的基于IP接入網(wǎng)實現(xiàn)上行QoS的方法，通過多業(yè)務接入網(wǎng)關來監(jiān)控客戶端至多業(yè)務接入網(wǎng)關的上行鏈路上的可能發(fā)生擁塞的多個鏈路節(jié)點的上行流量，在流過可能發(fā)生擁塞的多個鏈路節(jié)點的上行流量超過每個鏈路節(jié)點的上行鏈路預警閾值時，降低發(fā)送的低優(yōu)先級業(yè)務的流量，保證對稱型或者以上行為主的業(yè)務的上行流量的QoS，從而能夠有效地防止上行鏈路的擁塞，以較少的改造與較低的成本滿足高優(yōu)先級業(yè)務的上行流量的服務質量。 本發(fā)明要解決的另一技術問題是提供一種多業(yè)務接入網(wǎng)關，能夠在IP接入網(wǎng)內(nèi)滿足對稱型或者以上行為主的業(yè)務對上行流量的QoS要求。 本發(fā)明還提供了一種多業(yè)務接入網(wǎng)關，該網(wǎng)關包括預警判斷模塊，用于根據(jù)客戶端至多業(yè)務接入網(wǎng)關的上行鏈路上的多個鏈路節(jié)點的上行鏈路預警閾值和來自客戶端的上行流量所攜帶的多個標識分別判斷流過每個鏈路節(jié)點的上行流量是否超過每個鏈路節(jié)點的上行鏈路預警閾值；預警處理模塊，用于在流過多個鏈路節(jié)點中的任何一個鏈路節(jié)點的上行流量超過任何一個鏈路節(jié)點的上行鏈路預警閾值的情況下，降低上行低優(yōu)先級業(yè)務的流量，以保證客戶端上行高優(yōu)先級業(yè)務流量的QoS。 根據(jù)本發(fā)明多業(yè)務接入網(wǎng)關的一個實施例，上行流量所攜帶的多個標識包括CVLAN標識、PVLAN標識和多業(yè)務接入網(wǎng)關的下行物理端口標識。 根據(jù)本發(fā)明多業(yè)務接入網(wǎng)關的另一實施例，該多業(yè)務接入網(wǎng)關還包括接入速率
設置模塊，用于為客戶端的高優(yōu)先級業(yè)務設置接入速率的門限值；預警閾值設置模塊，用于
為客戶端至多業(yè)務接入網(wǎng)關的上行鏈路上的多個鏈路節(jié)點分別設置CVLAN上行鏈路預警
閾值、PVLAN上行鏈路預警閾值和多業(yè)務接入網(wǎng)關物理端口上行鏈路預警閾值。 根據(jù)本發(fā)明多業(yè)務接入網(wǎng)關的又一實施例，預警判斷模塊包括CVLAN上行鏈路
預警判斷單元，用于根據(jù)CVLAN標識判斷流過CVLAN鏈路節(jié)點的上行流量是否超過CVLAN
上行鏈路預警閾值；PVLAN上行鏈路預警判斷單元，用于根據(jù)PVLAN標識判斷流過PVLAN鏈
路節(jié)點的上行流量是否超過PVLAN上行鏈路預警閾值；物理端口上行鏈路預警判斷單元，
用于根據(jù)多業(yè)務接入網(wǎng)關的下行物理端口標識判斷流過物理端口鏈路節(jié)點的上行流量是
否超過多業(yè)務接入網(wǎng)關物理端口上行鏈路預警閾值。 根據(jù)本發(fā)明多業(yè)務接入網(wǎng)關的再一實施例，預警處理模塊包括CVLAN預警處理單元，用于在流過CVLAN鏈路節(jié)點的上行流量超過CVLAN上行鏈路預警閾值的情況下，降低客戶端發(fā)送的低優(yōu)先級業(yè)務的流量；PVLAN預警處理單元，用于在流過PVLAN鏈路節(jié)點的上行流量超過PVLAN上行鏈路預警閾值的情況下，均勻降低流過PVLAN鏈路節(jié)點的每個客戶端的低優(yōu)先級業(yè)務的流量；物理端口預警處理單元，用于在流過物理端口鏈路節(jié)點的上行流量超過多業(yè)務接入網(wǎng)關物理端口上行鏈路預警閾值的情況下，均勻降低流過物理端口鏈路節(jié)點的每個客戶端的低優(yōu)先級業(yè)務的流量。 本發(fā)明提供的多業(yè)務接入網(wǎng)關，通過預警判斷模塊和預警處理模塊來監(jiān)控客戶端至多業(yè)務接入網(wǎng)關的上行鏈路上的可能發(fā)生擁塞的多個鏈路節(jié)點的上行流量，在流過可能發(fā)生擁塞的多個鏈路節(jié)點的上行流量超過每個鏈路節(jié)點的上行鏈路預警閾值時，降低發(fā)送的低優(yōu)先級業(yè)務的流量，保證對稱型或者以上行為主的業(yè)務的上行流量的QoS，從而能夠有效地防止上行鏈路的擁塞，以較少的改造與較低的成本滿足高優(yōu)先級業(yè)務的上行流量的服務質量。
此處所說明的附圖用來提供對本發(fā)明的進一步理解，構成本申請的一部分。在附圖中 圖1是本發(fā)明方法的一個實施例的流程示意圖。 圖2是本發(fā)明方法的另一實施例的流程示意圖。 圖3是本發(fā)明方法的又一實施例的流程示意圖。 圖4是應用本發(fā)明方法的一個實例的網(wǎng)絡架構示意圖。 圖5是應用本發(fā)明方法實現(xiàn)三級H-QoS的另一實例的策略示意圖。 圖6是本發(fā)明多業(yè)務接入網(wǎng)關的一個實施例的結構示意圖。 圖7是本發(fā)明多業(yè)務接入網(wǎng)關的另一實施例的結構示意圖。 圖8是本發(fā)明多業(yè)務接入網(wǎng)關的又一實施例的結構示意圖。 圖9是本發(fā)明多業(yè)務接入網(wǎng)關的再一實施例的結構示意圖。
具體實施例方式
下面參照附圖對本發(fā)明進行更全面的描述，其中說明本發(fā)明的示例性實施例。本發(fā)明的示例性實施例及其說明用于解釋本發(fā)明，但并不構成對本發(fā)明的不當限定。
由于多業(yè)務接入網(wǎng)關MSE (Multi-Service Edge)是在接入網(wǎng)的末端， 一般認為數(shù)據(jù)在沒有到達MSE之前就已經(jīng)發(fā)生擁塞了 ，所以MSE是不能對上行業(yè)務流進行QoS保障的。但是，實際上數(shù)據(jù)包的發(fā)送是瞬間的，而數(shù)據(jù)流量由小到大也有個時間過程，即，在接入發(fā)生擁塞之前，MSE是可以監(jiān)測到相關業(yè)務流量及其變化的。本發(fā)明在發(fā)現(xiàn)某處有擁塞的趨勢時，就開始降低流經(jīng)此處的低優(yōu)先級業(yè)務流量。這些被延遲或者丟棄的數(shù)據(jù)包所屬的應用進程或者TCP連接通過流控機制(諸如滑動窗口協(xié)議)降低這些低優(yōu)先級業(yè)務的發(fā)送量，從而達到避免擁塞并保障高優(yōu)先級業(yè)務流量的QoS目的。 本發(fā)明的關鍵是在多業(yè)務接入網(wǎng)關MSE的接入側端口的上行方向，增加三級QoS調度模塊，以克服MSE是位于接入網(wǎng)末端而不是上行方向的源頭而難以達到QoS調度控制效果的難關。接入網(wǎng)在用戶組設(備例如，DSLAM(Digital Subscriber Line Access
6Multiplexer))之上一般都是上下行帶寬對稱的，而總體上用戶的流量是下行遠大于上行。因此，在進行上行方向的三級QoS調度時，設置各級的最大帶寬要小于實際對應的物理帶寬(例如，為DSLAM上行中繼FE(Fast Ethernet)/GE(Gigabit Ethernet)的50X，MSE的接入側端口 GE/10GE的50% )。這樣MSE可以在接入網(wǎng)還遠沒有發(fā)生擁塞時，但是監(jiān)測到流量有上升趨勢并可能產(chǎn)生擁塞時，開始對相應的非保障性流量(例如，低優(yōu)先級業(yè)務流量)進行及早丟棄。上述帶寬的預留，即，為源頭客戶端發(fā)送數(shù)據(jù)并探測到網(wǎng)絡中出現(xiàn)瓶頸需要降低發(fā)送流量留出時間和帶寬空間。 上述三級QoS主要對用戶的應用流間(即，用戶線路)、用戶間(即，用戶組，例如，DSLAM中繼端口 FE/GE)、以及用戶組間(即，MSE端口 GE或10GE)這三個層面進行流量監(jiān)控，并及時進行反饋，保證符合規(guī)格的保障性流量(例如，高優(yōu)先級業(yè)務流量)能夠順利通過，同時確保各級的總流量不超過為各級設定的最大帶寬，以避免在MSE之下的網(wǎng)元產(chǎn)生擁塞而不受控制的亂丟包。如果超出為各級設定的最大帶寬則在MSE內(nèi)丟棄非保障性流量，并均勻丟棄每個用戶、每用戶組中的非保障性流量。
圖1是本發(fā)明方法的一個實施例的流程示意圖。
如圖1所示，該實施例包括以下步驟 S102，由于網(wǎng)絡中實際的瓶頸點(即，某個鏈路節(jié)點)與MSE在物理上是分開，但是流經(jīng)這些瓶頸點的流量都要流到MSE，因此需要在這些瓶頸點為流經(jīng)的流量分別打上不同的標識，MSE可以根據(jù)這些標識進行數(shù)據(jù)包的統(tǒng)計與檢測了，其中，上行數(shù)據(jù)包中所攜帶的多個標識包括CVLAN標識、PVLAN標識和多業(yè)務接入網(wǎng)關的下行物理端口標識，CVLAN標識為里層VLAN標識，用于在局端設備的用戶端口上標識一個用戶線路的流量，PVLAN標識為外層VLAN標識，用于在匯聚交換機端口上標識一個用戶組(即，DLSAM中繼端口 )的流量，該端口一般為FE或者GE，多業(yè)務接入網(wǎng)關的下行物理端口標識用于標識MSE自身的接入側端口 ， 一般為GE或者IOGE，多業(yè)務接入網(wǎng)關在收到來自客戶端的上行流量后根據(jù)客戶端至多業(yè)務接入網(wǎng)關的上行鏈路上的多個鏈路節(jié)點的上行鏈路預警閾值和來自客戶端的上行流量所攜帶的多個標識分別判斷流過每個鏈路節(jié)點的上行流量是否超過每個鏈路節(jié)點的上行鏈路預警閾值； S104，如果流過多個鏈路節(jié)點中的任何一個鏈路節(jié)點的上行流量超過該任何一個鏈路節(jié)點的上行鏈路預警閾值，則由多業(yè)務接入網(wǎng)關降低上行低優(yōu)先級業(yè)務的流量，由客戶端通過流控機制感知網(wǎng)絡擁擠而降低發(fā)送流量，從而使其總流量降到預警閥值以下，以保證客戶端上行高優(yōu)先級業(yè)務流量的QoS，進而防止出現(xiàn)網(wǎng)絡擁塞，可選地，可以采用成倍減少TCP連接發(fā)送量的流控機制。 目前，接入網(wǎng)的設備參差且數(shù)量非常龐大(例如，涉及數(shù)量眾多的匯聚交換機、DSLAM及寬帶客戶端網(wǎng)關等設備)，是實施網(wǎng)絡端到端QoS的難點?，F(xiàn)有的上行QoS的做法是對所有網(wǎng)元升級以支持優(yōu)先級服務類別并進行靜態(tài)配置，同時對數(shù)量眾多的客戶端網(wǎng)關進行動態(tài)策略下發(fā)控制，該方案難度很大且非常復雜。 而本發(fā)明的該實施例易于在現(xiàn)有的網(wǎng)絡上快速開展與部署，且無需對現(xiàn)有MSE之下的接入網(wǎng)絡中的所有網(wǎng)元進行改造，通過多業(yè)務接入網(wǎng)關來監(jiān)控客戶端至多業(yè)務接入網(wǎng)關的上行鏈路上的可能發(fā)生擁塞的多個鏈路節(jié)點的上行流量，在流過可能發(fā)生擁塞的多個鏈路節(jié)點的上行流量超過任何一個鏈路節(jié)點的上行鏈路預警閾值時，降低發(fā)送的低優(yōu)先級
7業(yè)務的流量，保證對稱型或者以上行為主的高優(yōu)先級業(yè)務的上行流量的QoS。
圖2是本發(fā)明方法的另一實施例的流程示意圖。
如圖2所示，該實施例包括以下步驟 S202，多業(yè)務接入網(wǎng)關為客戶端的高優(yōu)先級業(yè)務設置接入速率的門限值，例如，為語音業(yè)務和視頻通信等高優(yōu)先級業(yè)務設置承諾接入速率CAR (Committed Access Rate)，以防止用戶使用未經(jīng)申請的過多的帶寬資源； S204，多業(yè)務接入網(wǎng)關為客戶端至多業(yè)務接入網(wǎng)關的上行鏈路上的多個鏈路節(jié)點分別設置CVLAN上行鏈路預警閾值、PVLAN上行鏈路預警閾值和多業(yè)務接入網(wǎng)關物理端口上行鏈路預警閾值； S206，多業(yè)務接入網(wǎng)關根據(jù)客戶端至多業(yè)務接入網(wǎng)關的上行鏈路上的多個鏈路節(jié)點的上行鏈路預警閾值和來自客戶端的上行流量所攜帶的多個標識分別判斷流過每個鏈路節(jié)點的上行流量是否超過每個鏈路節(jié)點的上行鏈路預警閾值； S208，如果流過多個鏈路節(jié)點中的任何一個鏈路節(jié)點的上行流量超過該任何一個鏈路節(jié)點的上行鏈路預警閾值，則由多業(yè)務接入網(wǎng)關降低上行低優(yōu)先級業(yè)務的流量，以保證客戶端上行高優(yōu)先級業(yè)務流量的QoS。 具體地，判斷流過每個鏈路節(jié)點的上行流量是否超過每個鏈路節(jié)點的上行鏈路預警閾值的步驟包括根據(jù)CVLAN標識判斷流過CVLAN鏈路節(jié)點的上行流量是否超過CVLAN上行鏈路預警閾值；根據(jù)PVLAN標識判斷流過PVLAN鏈路節(jié)點的上行流量是否超過PVLAN上行鏈路預警閾值；根據(jù)多業(yè)務接入網(wǎng)關的下行物理端口標識判斷流過物理端口鏈路節(jié)點的上行流量是否超過多業(yè)務接入網(wǎng)關物理端口上行鏈路預警閾值。 另外，由多業(yè)務接入網(wǎng)關降低上行低優(yōu)先級業(yè)務的流量的步驟包括在流過CVLAN鏈路節(jié)點的上行流量超過CVLAN上行鏈路預警閾值的情況下，降低客戶端發(fā)送的低優(yōu)先級業(yè)務的流量；在流過PVLAN鏈路節(jié)點的上行流量超過PVLAN上行鏈路預警閾值的情況下，均勻降低流過PVLAN鏈路節(jié)點的每個客戶端的低優(yōu)先級業(yè)務的流量；在流過物理端口鏈路節(jié)點的上行流量超過多業(yè)務接入網(wǎng)關物理端口上行鏈路預警閾值的情況下，均勻降低流過物理端口鏈路節(jié)點的每個客戶端的低優(yōu)先級業(yè)務的流量。 該實施例通過多業(yè)務接入網(wǎng)關監(jiān)控并管理上行鏈路接入網(wǎng)中可能發(fā)生擁塞的三個鏈路節(jié)點，由普通上網(wǎng)業(yè)務流的發(fā)端通過成倍減少TCP連接發(fā)送量的流控機制，利用這種"反壓"的方法來提前丟棄上網(wǎng)等低優(yōu)先級業(yè)務報文，從而避免接入網(wǎng)上行鏈路的擁塞。該實施例不需要在接入網(wǎng)絡中部署上行QoS策略，只需對MSE做較少的改造就能以較低的成本滿足語音、視頻等對稱型或者以上行為主的業(yè)務中高優(yōu)先級業(yè)務的上行服務質量，從而為提高端到端的業(yè)務質量以進一步提高用戶體驗而提供重要條件。
圖3是本發(fā)明方法的又一實施例的流程示意圖。
如圖3所示，該實施例包括以下步驟 S302，多業(yè)務接入網(wǎng)關根據(jù)客戶端至多業(yè)務接入網(wǎng)關的上行鏈路上的多個鏈路節(jié)點的上行鏈路預警閾值和來自客戶端的上行流量所攜帶的多個標識分別判斷流過每個鏈路節(jié)點的上行流量是否超過每個鏈路節(jié)點的上行鏈路預警閾值； S304，如果流過多個鏈路節(jié)點中的任何一個鏈路節(jié)點的上行流量超過該任何一個鏈路節(jié)點的上行鏈路預警閾值，則由多業(yè)務接入網(wǎng)關降低上行低優(yōu)先級業(yè)務的流量(即，
8進行相應的包延發(fā)和丟棄等動作)，以保證客戶端上行高優(yōu)先級業(yè)務流量的QoS ; S306，客戶端通過流控機制感知網(wǎng)絡是否擁擠，例如，客戶端判斷發(fā)送的報文是否發(fā)生低優(yōu)先級業(yè)務的TCP連接定時響應超時； S308，如果網(wǎng)絡擁擠(例如，發(fā)生低優(yōu)先級業(yè)務的TCP連接定時響應超時)，則客戶端通過成倍減少TCP連接發(fā)送量的流控機制降低上行低優(yōu)先級業(yè)務的流量，從而使其總流量降到預警閥值以下。 通過該實施例中成倍減少TCP連接發(fā)送量的流控機制來迅速降低低優(yōu)先級業(yè)務的流量，從而提前避免上行鏈路中多個鏈路節(jié)點處的擁塞。
圖4是應用本發(fā)明方法的一個實例的網(wǎng)絡架構示意圖。 如圖4所示，該實例的整個網(wǎng)絡架構包括用戶終端11 (例如，PC機)、語音終端12、視頻通信終端13等，分別作為數(shù)據(jù)、語音及視頻通信的客戶端。為后面描述方便，將語音及視頻通信等需要保障質量的業(yè)務稱為高優(yōu)先級業(yè)務，普通上網(wǎng)等數(shù)據(jù)業(yè)務稱為低優(yōu)先級業(yè)務。該網(wǎng)絡架構中還包括家庭網(wǎng)關設備14(Residential Gateway,RG)，用于實現(xiàn)上述用戶終端11、語音終端12及視頻通信終端13等的接入功能；接入網(wǎng)絡(包括DSLAM15、交換機SW16、0NU (Optical Network Unit) 17或OLT (Optical Line Terminal) 18)， 一般采用邏輯樹型結構，統(tǒng)一采用PUPV方式(S卩，每個用戶一個PVC(Permanent Virtual Circuit)/PVLAN)承載；多業(yè)務接入網(wǎng)關MSE19相當于整個邏輯樹型結構的根節(jié)點，用于管理用戶業(yè)務的網(wǎng)絡接入、為用戶分配IP地址以及實現(xiàn)H-QoS(Hierarchical QoS)策略。
上述網(wǎng)絡架構針對運營商接入網(wǎng)絡的樹型網(wǎng)絡架構特點，提出在接入網(wǎng)絡的根節(jié)點設備MSE上實現(xiàn)基于CVLAN標識、PVLAN標識及多業(yè)務接入網(wǎng)關的下行物理端口標識的三級上行H-QoS策略，由MSE實時監(jiān)控接入網(wǎng)絡內(nèi)可能發(fā)生擁塞的三個鏈路節(jié)點，再結合成倍減少TCP連接發(fā)送量的流控機制(據(jù)統(tǒng)計，基于TCP連接的上網(wǎng)業(yè)務占互聯(lián)網(wǎng)總流量的90%左右)來控制低優(yōu)先級業(yè)務的流量。通過這種"反壓"的方法來提前丟棄上網(wǎng)等低優(yōu)先級業(yè)務報文，能夠有效地防止接入網(wǎng)上行鏈路的擁塞，以較少的改造與較低的成本就能滿足語音及視頻通信等高優(yōu)先級業(yè)務的上行服務質量。 在該網(wǎng)絡架構中，MSE設備是解決運營商接入網(wǎng)絡上行流量QoS策略的關鍵節(jié)點。接入網(wǎng)絡上行方向可能發(fā)生擁塞的三個鏈路節(jié)點分布在①、②、③上。其中，鏈路節(jié)點①指的是RG與0NU或DSLAM之間的鏈路，可能由單個家庭用戶的語音、視頻通信、數(shù)據(jù)及其他等多種業(yè)務引起擁塞，通過配置的內(nèi)層VLAN(定義為CVLAN)來唯一標識此鏈路；鏈路節(jié)點②指的是0NU或DSLAM與OLT或匯聚交換機之間的鏈路，可能由聚合的多個家庭用戶的語音、視頻通信、數(shù)據(jù)及其他等多種業(yè)務引起擁塞，通過配置的外層VLAN(定義為PVLAN)來唯一標識此鏈路；此鏈路除DSLAM與匯聚交換機之間仍然可能是FE鏈路外， 一般采用GE鏈路；鏈路節(jié)點③指的是OLT或匯聚交換機與MSE之間的鏈路， 一般是GE鏈路，未來可以升級到10GE鏈路，該鏈路進一步匯聚家庭用戶的多種業(yè)務流量，通過MSE下行物理端口唯一標識此鏈路。 該實例中的MSE通過CVLAN標識、PVLAN標識以及多業(yè)務接入網(wǎng)關的下行物理端口標識來判斷流過每個鏈路節(jié)點的流量是否超過各自的預警閾值，在超過預警閾值的情況下通過成倍減少TCP連接發(fā)送量的流控機制來降低低優(yōu)先級業(yè)務的流量，從而提前避免上行鏈路的擁塞。
圖5是應用本發(fā)明方法實現(xiàn)三級H-QoS的另一實例的策略示意圖。
如圖5所示，在該實例中，包括用戶1-4，用戶l和用戶2均有語音和普通上網(wǎng)業(yè)務，語音的承諾接入速率CAR為100k，用戶3和用戶4均有視頻通信和普通上網(wǎng)業(yè)務，視頻通信的承諾接入速率CAR為2M。用戶1的上行流量經(jīng)CVLANl上行鏈路節(jié)點、PVLAN1上行鏈路節(jié)點到達MSE物理端口 1上行鏈路節(jié)點；用戶2的上行流量經(jīng)CVLAN2上行鏈路節(jié)點、PVLAN1上行鏈路節(jié)點到達MSE物理端口 1上行鏈路節(jié)點；用戶3的上行流量經(jīng)CVLAN3上行鏈路節(jié)點、PVLAN2上行鏈路節(jié)點到達MSE物理端口 1上行鏈路節(jié)點；用戶4的上行流量將CVLAN4上行鏈路節(jié)點、PVLAN2上行鏈路節(jié)點到達MSE物理端口 1上行鏈路節(jié)點。
在用戶1至4的上行流量流經(jīng)MSE后，在MSE上實現(xiàn)基于CVLAN標識、PVLAN標識及多業(yè)務接入網(wǎng)關的下行物理端口標識的三級上行H-QoS策略，以實時監(jiān)控接入網(wǎng)絡中可能發(fā)生擁塞的三個鏈路節(jié)點。 MSE對每個用戶的語音及視頻通信等高優(yōu)先級業(yè)務進行相應的限速，以防止用戶使用未經(jīng)申請的過多的帶寬資源；并且對三個鏈路節(jié)點的上行鏈路帶寬分別預設預警閾值。當任何一個鏈路節(jié)點的上行流量超過其預警閾值時，減小低優(yōu)先級業(yè)務的流量，例如，開始丟棄普通上網(wǎng)業(yè)務的報文；普通上網(wǎng)業(yè)務一般基于TCP連接，源端設備(例如，用戶PC機)應用成倍減少TCP連接發(fā)送量的流控機制，即，源端設備每次發(fā)送報文后，若因為網(wǎng)絡擁塞丟棄報文導致TCP連接超時后，源端設備將TCP擁塞窗口的值設置為當前值的一半，通過這種成倍減少TCP連接發(fā)送量的流控機制，引起接入網(wǎng)中普通上網(wǎng)業(yè)務的上行流量迅速減少，從而提前避免上行鏈路發(fā)生擁塞。 若采用上述機制后發(fā)現(xiàn)諸如上網(wǎng)流量等低優(yōu)先級業(yè)務的流量仍然無法降低，則可以認為用戶終端可能感染病毒，再結合多業(yè)務接入網(wǎng)關的下行物理端口標識、PVLAN標識及CVLAN標識三個參數(shù)來定位終端的位置，通知網(wǎng)管將終端流量強制降低到相對小的帶寬。
以下通過兩個具體實例來進一步說明MSE是如何實現(xiàn)三級H-QoS策略的。
以ADSL (Asymmetric Digital Subscriber Line)接入的家庭用戶為例，假設同時申請語音與普通上網(wǎng)業(yè)務，其中，語音業(yè)務流量的上下行帶寬均為lOOk，數(shù)據(jù)業(yè)務的下行帶寬為4M，上行方向由于P2P(Peer toPeer)等應用可能會超過600k ;而對于ADSL2+技術在銅纜1. 5公里以內(nèi)上行帶寬理論最大值為850k。 MSE實現(xiàn)基于CVLAN標識、PVLAN標識及多業(yè)務接入網(wǎng)關的下行物理端口標識的三級上行H-QoS策略，其中，將CVLAN標識應用于ADSL鏈路，S卩，RG與DSLAM之間的CVLAN上行鏈路，并由MSE為CVLANl、 CVLAN2上行鏈路節(jié)點設置預警閾值500k ;當MSE分別監(jiān)控這兩段CVLAN上行鏈路，當其中一段CVLAN上行鏈路的上行流量超過500k時，開始丟棄這段CVLAN上行鏈路上的普通上網(wǎng)報文，上網(wǎng)業(yè)務終端應用成倍減少TCP連接發(fā)送量的流控機制，引起接入網(wǎng)絡上行鏈路上網(wǎng)流量的大幅減少，提前避免ADSL上行鏈路發(fā)生擁塞，從而保障語音等高優(yōu)先級業(yè)務的上行流量的QoS。
同理，將PVLAN標識應用于DSLAM與匯聚交換機之間的PVLAN上行鏈路(通常為FE上行鏈路)，并由MSE為PVLAN1上行鏈路節(jié)點設置預警閾值60M，當MSE監(jiān)控到PVLAN1上行鏈路的上行流量超過60M時，開始均勻丟棄通過此鏈路匯聚上行的所有接入用戶的上網(wǎng)報文，所有接入的上網(wǎng)業(yè)務終端應用成倍減少TCP連接發(fā)送量的流控機制，引起此PVLAN標識的接入網(wǎng)絡上行鏈路上網(wǎng)流量的大幅減少，提前避免上行鏈路發(fā)生擁塞，從而保障語音業(yè)務的上行流量的QoS。
上述過程同樣適用于MSE下行物理端口鏈路。將多業(yè)務接入網(wǎng)關的下行物理端口標識應用于匯聚交換機與MSE之間的多業(yè)務接入網(wǎng)關物理端口上行鏈路，并由MSE為MSE物理端口 1上行鏈路節(jié)點設置預警閾值600M，當MSE監(jiān)控到此段上行鏈路的上行流量超過600M時，開始均勻丟棄通過此鏈路匯聚上行的所有接入用戶的上網(wǎng)報文，所有接入的上網(wǎng)業(yè)務終端應用成倍減少TCP連接發(fā)送量的流控機制，引起此接入網(wǎng)關物理端口標識的上行鏈路上網(wǎng)流量的大幅減少，提前避免上行鏈路發(fā)生擁塞，從而保障語音業(yè)務的上行流量的QoS。 以PON(Passive Optical Network)接入的家庭用戶為例，假設同時申請視頻通信與普通上網(wǎng)業(yè)務，其視頻通信的上行流量相對較大，可以采用與ADSL接入的家庭用戶相同的配置方法，只是MSE上設置的預警閾值會相應增大?？紤]到RG與ONU之間的鏈路帶寬為FE，不會由于上行帶寬資源不足而引起上行鏈路擁塞，因此，MSE為此鏈路對應的CVLAN3、CVLAN4上行鏈路節(jié)點設置的預警閾值可以為鏈路帶寬的最大值FE。
圖6是本發(fā)明多業(yè)務接入網(wǎng)關的一個實施例的結構示意圖。 如圖6所示，該實施例的多業(yè)務接入網(wǎng)關包括預警判斷模塊21，用于根據(jù)客戶端至多業(yè)務接入網(wǎng)關的上行鏈路上的多個鏈路節(jié)點的上行鏈路預警閾值和來自客戶端的上行流量所攜帶的多個標識分別判斷流過每個鏈路節(jié)點的上行流量是否超過每個鏈路節(jié)點的上行鏈路預警閾值；預警處理模塊22，用于在流過多個鏈路節(jié)點中的任何一個鏈路節(jié)點的上行流量超過任何一個鏈路節(jié)點的上行鏈路預警閾值的情況下，降低上行低優(yōu)先級業(yè)務的流量，以保證客戶端上行高優(yōu)先級業(yè)務流量的QoS。 其中，上行流量所攜帶的多個標識包括CVLAN標識、PVLAN標識和多業(yè)務接入網(wǎng)關的下行物理端口標識。 該實施例易于在現(xiàn)有的網(wǎng)絡上快速開展與部署，且無需對現(xiàn)有MSE之下的接入網(wǎng)絡中的所有網(wǎng)元進行改造，通過多業(yè)務接入網(wǎng)關來監(jiān)控客戶端至多業(yè)務接入網(wǎng)關的上行鏈路上的可能發(fā)生擁塞的多個鏈路節(jié)點的上行流量，在流過可能發(fā)生擁塞的多個鏈路節(jié)點的上行流量超過每個鏈路節(jié)點的上行鏈路預警閾值時，降低發(fā)送的低優(yōu)先級業(yè)務的流量，保證對稱型業(yè)務的上行高優(yōu)先級業(yè)務流量的QoS。 圖7是本發(fā)明多業(yè)務接入網(wǎng)關的另一實施例的結構示意圖。 如圖7所示，與圖6中的實施例相比，該實施例的多業(yè)務接入網(wǎng)關還包括接入速率設置模塊31，用于為客戶端的高優(yōu)先級業(yè)務設置接入速率的門限值，例如，為語音業(yè)務和視頻通信等高優(yōu)先級業(yè)務設置承諾接入速率CAR，以防止用戶使用未經(jīng)申請的過多的帶寬資源；預警閾值設置模塊32，用于為客戶端至多業(yè)務接入網(wǎng)關的上行鏈路上的多個鏈路節(jié)點分別設置CVLAN上行鏈路預警閾值、PVLAN上行鏈路預警閾值和多業(yè)務接入網(wǎng)關物理端口上行鏈路預警閾值。 該實施例通過預警閾值設置模塊為上行鏈路中的每個鏈路節(jié)點設置預警閾值，可以容易地控制低優(yōu)先級業(yè)務的上行流量，從而能夠保證上行高優(yōu)先級業(yè)務流量的QoS。
圖8是本發(fā)明多業(yè)務接入網(wǎng)關的又一實施例的結構示意圖。 如圖8所示，與圖7中的實施例相比，該實施例的預警判斷模塊41包括CVLAN上行鏈路預警判斷單元411 ，用于根據(jù)CVLAN標識判斷流過CVLAN鏈路節(jié)點的上行流量是否超過CVLAN上行鏈路預警閾值；PVLAN上行鏈路預警判斷單元412，用于根據(jù)PVLAN標識判斷
11流過PVLAN鏈路節(jié)點的上行流量是否超過PVLAN上行鏈路預警閾值；物理端口上行鏈路預警判斷單元413，用于根據(jù)多業(yè)務接入網(wǎng)關的下行物理端口標識判斷流過物理端口鏈路節(jié)點的上行流量是否超過多業(yè)務接入網(wǎng)關物理端口上行鏈路預警閾值。 該實施例通過CVLAN上行鏈路預警判斷單元、PVLAN上行鏈路預警判斷單元以及物理端口上行鏈路預警判斷單元來分別判斷上行鏈路上的三個鏈路節(jié)點處的上行流量是否超過各自的預警閾值，提前避免上行鏈路發(fā)生擁塞，以保證上行高優(yōu)先級業(yè)務流量的QoS。 圖9是本發(fā)明多業(yè)務接入網(wǎng)關的再一實施例的結構示意圖。 如圖9所示，與圖8中的實施例相比，該實施例的預警處理模塊51包括CVLAN預警處理單元511 ，用于在流過CVLAN鏈路節(jié)點的上行流量超過CVLAN上行鏈路預警閾值的情況下，降低客戶端發(fā)送的低優(yōu)先級業(yè)務的流量；PVLAN預警處理單元512，用于在流過PVLAN鏈路節(jié)點的上行流量超過PVLAN上行鏈路預警閾值的情況下，均勻降低流過PVLAN鏈路節(jié)點的每個客戶端的低優(yōu)先級業(yè)務的流量；物理端口預警處理單元513，用于在流過物理端口鏈路節(jié)點的上行流量超過多業(yè)務接入網(wǎng)關物理端口上行鏈路預警閾值的情況下，均勻降低流過物理端口鏈路節(jié)點的每個客戶端的低優(yōu)先級業(yè)務的流量。 該實施例由CVLAN預警處理單元、PVLAN預警處理單元以及物理端口預警處理單元分別針對CVLAN上行鏈路預警判斷單元、PVLAN上行鏈路預警判斷單元以及物理端口上行鏈路預警判斷單元的判斷結果進行預警處理，在超過各自預警閾值時，通過降低低優(yōu)先級業(yè)務流量的方法來保證上行高優(yōu)先級業(yè)務流量的QoS。 上述實施例不需要在接入網(wǎng)絡中部署上行QoS策略，只需對MSE做較少的改造就能以較低的成本滿足語音、視頻等對稱型業(yè)務的上行服務質量，從而為提高端到端的業(yè)務質量以進一步提高用戶體驗而提供重要條件。 本發(fā)明的描述是為了示例和描述起見而給出的，而并不是無遺漏的或者將本發(fā)明
限于所公開的形式。很多修改和變化對于本領域的普通技術人員而言是顯而易見的。選擇
和描述實施例是為了更好說明本發(fā)明的原理和實際應用，并且使本領域的普通技術人員能夠理解本發(fā)明從而設計適于特定用途的帶有各種修改的各種實施例。
1權利要求
一種基于IP接入網(wǎng)實現(xiàn)上行QoS的方法，其特征在于，所述方法包括多業(yè)務接入網(wǎng)關根據(jù)客戶端至所述多業(yè)務接入網(wǎng)關的上行鏈路上的多個鏈路節(jié)點的上行鏈路預警閾值和來自所述客戶端的上行流量所攜帶的多個標識分別判斷流過每個鏈路節(jié)點的上行流量是否超過每個鏈路節(jié)點的上行鏈路預警閾值；如果流過所述多個鏈路節(jié)點中的任何一個鏈路節(jié)點的上行流量超過所述任何一個鏈路節(jié)點的上行鏈路預警閾值，則由所述多業(yè)務接入網(wǎng)關降低上行低優(yōu)先級業(yè)務的流量，以保證所述客戶端上行高優(yōu)先級業(yè)務流量的QoS。
2. 根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，所述上行流量所攜帶的多個標識包括CVLAN標識、PVLAN標識和多業(yè)務接入網(wǎng)關的下行物理端口標識。
3. 根據(jù)權利要求2所述的方法，其特征在于，所述方法還包括所述多業(yè)務接入網(wǎng)關為所述客戶端的高優(yōu)先級業(yè)務設置接入速率的門限值；所述多業(yè)務接入網(wǎng)關為所述客戶端至所述多業(yè)務接入網(wǎng)關的上行鏈路上的多個鏈路節(jié)點分別設置CVLAN上行鏈路預警閾值、PVLAN上行鏈路預警閾值和多業(yè)務接入網(wǎng)關物理端口上行鏈路預警閾值。
4. 根據(jù)權利要求3所述的方法，其特征在于，所述判斷流過每個鏈路節(jié)點的上行流量是否超過每個鏈路節(jié)點的上行鏈路預警閾值的步驟包括根據(jù)所述CVLAN標識判斷流過CVLAN鏈路節(jié)點的上行流量是否超過所述CVLAN上行鏈路預警閾值；根據(jù)所述PVLAN標識判斷流過PVLAN鏈路節(jié)點的上行流量是否超過所述PVLAN上行鏈路預警閾值；根據(jù)所述多業(yè)務接入網(wǎng)關的下行物理端口標識判斷流過物理端口鏈路節(jié)點的上行流量是否超過所述多業(yè)務接入網(wǎng)關物理端口上行鏈路預警閾值。
5. 根據(jù)權利要求4所述的方法，其特征在于，由所述多業(yè)務接入網(wǎng)關降低上行低優(yōu)先級業(yè)務的流量的步驟包括在流過所述CVLAN鏈路節(jié)點的上行流量超過所述CVLAN上行鏈路預警閾值的情況下，降低所述客戶端發(fā)送的低優(yōu)先級業(yè)務的流量；在流過所述PVLAN鏈路節(jié)點的上行流量超過所述PVLAN上行鏈路預警閾值的情況下，均勻降低流過所述PVLAN鏈路節(jié)點的每個客戶端的低優(yōu)先級業(yè)務的流量；在流過所述物理端口鏈路節(jié)點的上行流量超過所述多業(yè)務接入網(wǎng)關物理端口上行鏈路預警閾值的情況下，均勻降低流過所述物理端口鏈路節(jié)點的每個客戶端的低優(yōu)先級業(yè)務的流量。
6. 根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，在由所述多業(yè)務接入網(wǎng)關降低上行低優(yōu)先級業(yè)務的流量后，所述方法還包括所述客戶端判斷發(fā)送的報文是否發(fā)生低優(yōu)先級業(yè)務的TCP連接定時響應超時；如果發(fā)生所述低優(yōu)先級業(yè)務的TCP連接定時響應超時，則所述客戶端通過流控機制降低上行低優(yōu)先級業(yè)務的流量。
7. —種多業(yè)務接入網(wǎng)關，其特征在于，所述多業(yè)務接入網(wǎng)關包括預警判斷模塊，用于根據(jù)客戶端至多業(yè)務接入網(wǎng)關的上行鏈路上的多個鏈路節(jié)點的上行鏈路預警閾值和來自所述客戶端的上行流量所攜帶的多個標識分別判斷流過每個鏈路節(jié)點的上行流量是否超過每個鏈路節(jié)點的上行鏈路預警閾值；預警處理模塊，用于在流過所述多個鏈路節(jié)點中的任何一個鏈路節(jié)點的上行流量超過所述任何一個鏈路節(jié)點的上行鏈路預警閾值的情況下，降低上行低優(yōu)先級業(yè)務的流量，以保證所述客戶端上行高優(yōu)先級業(yè)務流量的QoS。
8. 根據(jù)權利要求7所述的多業(yè)務接入網(wǎng)關，其特征在于，所述上行流量所攜帶的多個標識包括CVLAN標識、PVLAN標識和多業(yè)務接入網(wǎng)關的下行物理端口標識。
9. 根據(jù)權利要求8所述的多業(yè)務接入網(wǎng)關，其特征在于，所述多業(yè)務接入網(wǎng)關還包括接入速率設置模塊，用于為所述客戶端的高優(yōu)先級業(yè)務設置接入速率的門限值；預警閾值設置模塊，用于為所述客戶端至所述多業(yè)務接入網(wǎng)關的上行鏈路上的多個鏈路節(jié)點分別設置CVLAN上行鏈路預警閾值、PVLAN上行鏈路預警閾值和多業(yè)務接入網(wǎng)關物理端口上行鏈路預警閾值。
10. 根據(jù)權利要求9所述的多業(yè)務接入網(wǎng)關，其特征在于，所述預警判斷模塊包括CVLAN上行鏈路預警判斷單元，用于根據(jù)所述CVLAN標識判斷流過CVLAN鏈路節(jié)點的上行流量是否超過所述CVLAN上行鏈路預警閾值；PVLAN上行鏈路預警判斷單元，用于根據(jù)所述PVLAN標識判斷流過PVLAN鏈路節(jié)點的上行流量是否超過所述PVLAN上行鏈路預警閾值；物理端口上行鏈路預警判斷單元，用于根據(jù)所述多業(yè)務接入網(wǎng)關的下行物理端口標識判斷流過物理端口鏈路節(jié)點的上行流量是否超過所述多業(yè)務接入網(wǎng)關物理端口上行鏈路預警閾值。
11. 根據(jù)權利要求IO所述的多業(yè)務接入網(wǎng)關，其特征在于，所述預警處理模塊包括CVLAN預警處理單元，用于在流過所述CVLAN鏈路節(jié)點的上行流量超過所述CVLAN上行鏈路預警閾值的情況下，降低所述客戶端發(fā)送的低優(yōu)先級業(yè)務的流量；PVLAN預警處理單元，用于在流過所述PVLAN鏈路節(jié)點的上行流量超過所述PVLAN上行鏈路預警閾值的情況下，均勻降低流過所述PVLAN鏈路節(jié)點的每個客戶端的低優(yōu)先級業(yè)務的流量；物理端口預警處理單元，用于在流過所述物理端口鏈路節(jié)點的上行流量超過所述多業(yè)務接入網(wǎng)關物理端口上行鏈路預警閾值的情況下，均勻降低流過所述物理端口鏈路節(jié)點的每個客戶端的低優(yōu)先級業(yè)務的流量。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于IP接入網(wǎng)實現(xiàn)上行QoS的方法和多業(yè)務接入網(wǎng)關。其中，該方法包括多業(yè)務接入網(wǎng)關根據(jù)客戶端至多業(yè)務接入網(wǎng)關的上行鏈路上的多個鏈路節(jié)點的上行鏈路預警閾值和來自客戶端的上行流量所攜帶的多個標識分別判斷流過每個鏈路節(jié)點的上行流量是否超過每個鏈路節(jié)點的上行鏈路預警閾值；如果流過多個鏈路節(jié)點中的任何一個鏈路節(jié)點的上行流量超過任何一個鏈路節(jié)點的上行鏈路預警閾值，則由多業(yè)務接入網(wǎng)關降低上行低優(yōu)先級業(yè)務的流量，以保證客戶端上行高優(yōu)先級業(yè)務流量的QoS。本發(fā)明能夠有效地防止上行鏈路的擁塞，以較少的改造與較低的成本滿足高優(yōu)先級業(yè)務的上行流量的服務質量。
文檔編號H04L12/46GK101789880SQ201010005909
公開日2010年7月28日 申請日期2010年1月22日 優(yōu)先權日2010年1月22日
發(fā)明者易昀, 陳文華 申請人:中國電信股份有限公司